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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻綜述 機床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計3文獻綜述 姓名:程學(xué)博 班級:機制1101班 指導(dǎo)教師:趙艷春 引言： 金屬切削機床是用切削的方法使得金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制作機器的機器，所以又稱為“工作母機”或“工具機”，習(xí)慣上叫做機床。 在新中國成立以后建立起來的機床工業(yè)。在半封建半殖民地的舊中國，根本上就沒有機床制造工業(yè)。一直到解放不久，全國只有十分少數(shù)幾個機械修配廠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的少量機床。1949年機床年產(chǎn)量僅僅1500多臺。在解放后的幾十年時間里頭，我國的機床工業(yè)獲得高速發(fā)展。眼前我國已經(jīng)是布局十分合理，比較完善的機床工業(yè)體系。但是，我國的機床工業(yè)與世界先進水平還是有非常較大的差距。所以，我國的機床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù)，必須不斷學(xué)習(xí)發(fā)展并且引進國外的先進科學(xué)技術(shù)，大力發(fā)揚科學(xué)研究，以便早日趕上世界先進步伐。 機床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 主軸三支撐均采用滾動軸承；進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。 機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱為工作母機或工具機，習(xí)慣上簡稱機床?，F(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機 床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機器總制造工作量的 40%-60%， 機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。 自從 20 世紀(jì)中葉以來，全球加工技術(shù)及其裝備在制造過程中占有重要地位:制造裝備中 80%以上零件需進行加工,而且加工過程周期長,約占新產(chǎn)品開發(fā)周期 30～40%,占批量生產(chǎn)產(chǎn)品工時40～50%, 加工費用高,全世界約1億噸鋼和非鐵材料變成切屑,切削加工 的耗費每年在 2500 億美元以上。因此機床工業(yè)是備工業(yè)的基礎(chǔ),世界發(fā)達國家對其發(fā)展非常重視,機床產(chǎn)值持續(xù)增長我國機床產(chǎn)量和消費量呈快速發(fā)展態(tài)勢。近年來數(shù)控機床無論從產(chǎn)量、消費量還是進口量上都加快了增長速度,但進口量增長率始終大于產(chǎn)量增長率,國外數(shù)控產(chǎn)品始終對國產(chǎn)數(shù)控機床保持著壓力。雖然增長率差額 由 3.3%減小到了 0.9%,但簡單的經(jīng)濟型數(shù)控機床占到近 70%,高中檔數(shù)控機床幾乎全部依賴進口, 結(jié)構(gòu)矛盾依然突出。 本設(shè)計主要針對機床的主軸箱進行設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容主要有機床主要參數(shù)的確定，傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主要零件 進行了計算和驗算，利用三維畫圖軟件進行了零件的設(shè)計和處理。機床主軸箱是機床中重要的傳動部件。其將機床電動機和機床主軸聯(lián)結(jié)起來，將動力和扭矩由電機傳遞到主軸，從而使主軸轉(zhuǎn)動以加工工件。其主要作用是通過變速裝置調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩，從而使電機運行在最佳 正文： 車床主軸是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精。 本文對機床主軸箱進行了設(shè)計，主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機構(gòu)復(fù)雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設(shè)計的效果沒有預(yù)計的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計算機的配置不能達到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬的效果很不理想。我接受的設(shè)計任務(wù)是對CA6140車床的主軸箱進行設(shè)計。主軸箱的結(jié)構(gòu)繁多，考慮到實際硬件設(shè)備的承受能力，在進行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下，我省去了很多細(xì)部結(jié)構(gòu)。 1．溜板部分的機動進給操作型車床的縱、橫向機動進給(feed)和快速移動采用單手柄操縱。自動進給手柄在 溜板箱右側(cè)，可沿十字槽縱、橫扳動，手柄扳動方向與刀架運動方向一致。手柄在十字槽中 央位置時，停止進給運動。在自動進給手柄頂部有一快進按鈕，按下此鈕，快移電動機工作， 床鞍或中滑板按手柄扳動方向作縱向或橫向快速移動；松開按鈕，快移電動機停止轉(zhuǎn)動．快 速移動中止。溜板箱正面右側(cè)有一開合螺母操作手柄，用于控制溜板箱與絲杠之間的運動聯(lián) 系。車削非螺紋表面時，開合螺母手柄位于上方；車削螺紋時，壓下開合螺母手柄，使開合 螺母閉合并與絲杠嚙合， 將絲杠的運動傳遞給溜板箱， 使溜板箱、 床鞍按預(yù)定的螺距(或?qū)С? 作縱向進給。車完螺紋應(yīng)立即將開臺螺母手柄扳回原位。 (1)用自動進給手柄作床鞍的縱向和中滑板的橫向進給的機動進給練習(xí)。 (2)用手動進給手柄和手柄頂部的快進按鈕作縱向、橫向的快速移動操作。 (3)操作進給箱上的絲杠、光杠變換手柄，使絲杠回轉(zhuǎn)，將溜板箱向右移動足夠遠的距離， 扳下開臺螺母，觀察床鞍是否按選定螺距作縱向進給。扳下和抬起開合螺母的操作應(yīng)果斷有 力，練習(xí)中體會手的感覺。 (4)左手操作中滑板手柄， 右手操作開合螺母． 兩手配合動作練習(xí)每次車完螺紋時的橫向退 刀。 （5） 操作車床主軸變速手柄得到各擋轉(zhuǎn)速按車床主軸轉(zhuǎn)速銘牌上的主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)記， 轉(zhuǎn)動車床 主軸變速手柄，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速分別為 16 r／皿 n、450 r／mln 和 1 400‖…，確認(rèn)后啟動車 床并觀察。 2．操作車床進給量手柄得到各擋進給量。 按車床進給量銘牌確定選擇縱向進給量為 0 46 mm／r、橫向進給量為 0 20 mm／r 時手輪 和手柄的位置，并進行調(diào)整。按前面步驟調(diào)整車床進給量手輪和手柄，使車床得到各擋進給量。(1)沿床身導(dǎo)軌手動縱向移動尾座至合適位置， 逆時針方向扳動尾座緊固手柄． 將尾座固定。 注意移動尾座時用力不要過大。 (2)逆時針方向轉(zhuǎn)動套筒鎖緊手柄(松開)，搖動手輪，使套筒作進、退移動。 3．手動操作車床床鞍、中滑板、小滑板手柄 (1)搖動床鞍手柄，使床鞍向左或向右作縱向移動。手輪軸 t 的刻度盤圓周等分．300 格， 手輪每轉(zhuǎn)動一格，床鞍縱向移動 1 mm。順時針方向轉(zhuǎn)動手柄時，床鞍向右運動；逆時針方向 轉(zhuǎn)動手柄時，床鞍向左運動。 (2)用左手、 右手分別按順時針和逆時針方向搖動中滑板手柄， 使中滑板作橫向進給和退出 移動。中滑板絲杠上的刻度盤圓周等分 100 格，手柄每轉(zhuǎn)過 1 格，中滑板橫向移動 o．05 mm。 順時針方向轉(zhuǎn)動手柄時，中滑板向遠離操作者方向運動(即橫向進刀)；逆時針方向轉(zhuǎn)動手柄 時，中滑板向靠近操作者方向運動(即橫向退刀)。 (3)用雙手交替搖動小滑板手柄，使小滑板作縱向短距離的左、右移動。小滑板絲杠上的刻 度盤圓周等分 100 格，手柄每轉(zhuǎn)過 1 格，小滑板縱向移動 0 05 mm。小滑板手柄順時針方向 轉(zhuǎn)動時，小滑板向左運動；小滑板手柄逆時針方向轉(zhuǎn)動時，小滑板向右運動。 (4)左手搖動車床床鞍手柄， 右手同時搖動中滑板手柄， 橫向快速趨近和快速退離工件。 縱、 (5)左手搖動中滑板手柄，右手同時搖動小滑板手柄。 4．啟動車床 (1)檢查車床各變速手柄是否處于空擋位置． 離合器(clutch)是否處于正確位置， 操縱桿是 否處于停止?fàn)顟B(tài)，確認(rèn)無誤后，合上車床電源總開關(guān)。 (2)按下床鞍上的綠色啟動按鈕，電動機(elettdc molor)啟動。 (3)向上提起溜板箱右側(cè)的操縱桿手柄，主軸正轉(zhuǎn)；操縱桿手柄回到中間位置，主軸停止轉(zhuǎn) 動；操縱桿手 CA6140機床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 主軸三支撐均采用滾動軸承；進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。 機床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。表達主軸箱中各傳動件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。 總結(jié)： 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 主運動傳動鏈 1.傳動路線 主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和主軸。運動由電動機（7.5Kw，1450r/min）經(jīng)V帶輪傳動副130mm/230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦理合器，使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、或停止。它就是主換向機構(gòu)。當(dāng)壓緊離合器左部的摩擦片時，軸I的運動經(jīng)齒輪副或傳給軸，使軸獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時，經(jīng)齒輪50（齒數(shù)）、軸V上的空套齒輪34傳給軸上的固定齒輪30。這時軸I至軸間多了一個中間齒輪34，故軸的轉(zhuǎn)向與經(jīng)左部傳動時相反。反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當(dāng)離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸I的運動不能傳至軸，主軸停轉(zhuǎn)。 軸的運動可通過軸、間三對齒輪的任一對傳至軸，故軸正轉(zhuǎn)共有23=6種轉(zhuǎn)速。 運動由軸傳往主軸有兩條線路： （1）高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸上右端的齒輪63嚙合。運動由軸經(jīng)齒輪副直接傳給主軸，得到450～1400r/min的6種高轉(zhuǎn)速。 （2）低速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至右端，使主軸上的齒式離合器嚙合。軸的運動經(jīng)齒輪副或 傳給軸，又經(jīng)齒輪副或傳給軸、再經(jīng)齒輪副和齒式離合器傳至主軸，使主軸獲得10～500r/min的低轉(zhuǎn)速。 圖1 轉(zhuǎn)速圖 由上面的傳動路線分析，現(xiàn)確定以下數(shù)據(jù)： （1）確定極限轉(zhuǎn)速 主軸最低轉(zhuǎn)速為10r/min,最高轉(zhuǎn)速為1400r/min，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 ==14 （2）確定公比 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ＝1.12 （3）求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z Z=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=24 （4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 24=2×3×2×2 （5）繪制轉(zhuǎn)速圖， 選定電動機： 一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇Y160M-4，其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。 分配總降速傳動比： 總降速傳動比為uII=nmin/nd=10/1500≈6.67×10－3,nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。 確定傳動軸的軸數(shù)： 傳動軸數(shù)＝變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6 繪制轉(zhuǎn)速圖：先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距l(xiāng)gφ畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u(k→k+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。 參考文獻: [1] 任殿閣,張佩勤.機床設(shè)計指導(dǎo)（第三版）[J]．北京：北京工業(yè)出版社,2002： 76-80 [2] 劉朝儒,彭福萌.機械制圖（第四版）[J].北京：高等教育出版社,2006.12 [3] 楊德武，鄢利群．機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]．長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2006：191-220 [4] 成大先．機械設(shè)計手冊（第三版）．第1卷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002： 76-80 [5] 成大先．機械設(shè)計手冊（第三版）．第2卷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002： 430-436 [6]成大先.機械設(shè)計手冊（第三版）.第3卷[M].北京：北京工業(yè)出版社，2002:32-40 [7] 成大先.機械設(shè)計手冊（第三版）.第4卷[M].北京：北京工業(yè)出版 社,2002:256-187 [8] 劉杰，趙春雨,宋偉剛等．機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計[M]．北京：冶金工 業(yè)出版社， 2003：46-61 [9] 張玉,劉平．幾何量公差與測量技術(shù)（第3版）[M]．沈陽：東北大學(xué)出版社， 2006：17-97 [10]濮良貴,紀(jì)名剛.機械零件[M].北京：高等教育出版社，1995:47-97 [11] 濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2006：34-57 [12] 張桂芳,滑動軸承[M].北京高等教育出版社，1985:78-98 [13]邱宣懷．機械設(shè)計[J]．高等教育出版社．1995:47-97 [14] 吳宗澤,羅圣國．機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[J]．高等教育出版社．1982：76-80 [15] 曹桄，高學(xué)滿．金屬切削機床掛圖[J]．上海交通大學(xué)出版社．1984：430-436 8