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摘 要
闡述了數(shù)控車床的結構原理，設計特點，確定傳動方案，詳細的結構布局和設計機械零件的機床的總體設計，零件可以有機結合，相互協(xié)調，共同完成的整個機床的機械部件。本文詳細介紹了數(shù)控車床的結構設計和驗證，并分析了。此外，有關的技術參數(shù)，總結。
本文介紹的過程和數(shù)控機床在中國的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其存在的問題；數(shù)控機床的發(fā)展趨勢進行了探討；并對數(shù)控車床的設計計算車床件進給箱。
本研究的對象是CA6140數(shù)控車床，主要參數(shù)為400mm，說機器大小的主要參數(shù)，是機床的主要參數(shù)，機床的加工能力，影響其他參數(shù)和機床結構的尺寸，所以經常在最大大小或機為主要參數(shù)，工作臺面尺寸。由于機床的結構比較復雜，所以只有選擇分析研究的料箱的一部分，并充分了解和傳輸線傳輸?shù)脑恚梢詫⒈緳C的工作原理有一個初步的了解，在機械的各學科的專業(yè)知識和進行了全面的綜述，基本達到了畢業(yè)設計目的四年，知識的一個總結。
關鍵詞：車床，數(shù)控，進給箱，床身部件
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1選題依據(jù)與意義 1
1.2 國內外研究發(fā)展趨勢 2
第2章 主軸箱設計 4
2.1 機床的規(guī)格和用途 4
2.2主要技術參數(shù) 4
第3章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 6
第4章 主軸箱箱體零件的計算和驗算 11
第5章 進給箱設計 12
5.1 切螺紋機構設計 12
5.2 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定 15
5.3 倍增機構設計以及移換機構設計 17
5.4 工作過程 20
第6章 四方自動回轉刀架總體結構設計 26
6.1減速傳動機構的設計 26
6.1.1上刀體鎖緊與精定位機構的設計 26
6.1.2自動回轉刀架的工作原理 26
6.2 主要傳動部件的設計 29
6.2.1 蝸桿副的設計計算 29
6.2.2 螺桿的設計計算 33
第7章 尾座部分的設計 35
7.1 尾座套筒的設計 35
7.2 尾座體的設計 36
7.3 尾座頂尖的設計 36
7.4 液壓缸的設計 36
7.5 尾座導軌的設計 37
7.6 尾座孔系設計 37
7.6.1配合 38
7.6.2套筒孔的設計 38
7.6.3孔和鍵的設計 38
7.7撓度、轉角、液壓缸內徑、鎖緊力的計算及校核 39
7.7.1 撓度的計算 40
7.7.2 轉角的計算 40
7.7.3 壓板處螺栓直徑的校核 41
7.7.4 液壓缸內徑的校核 41
7.7.5 尾座鎖緊力的驗算 42
第8章 基于UG的三維設計 43
8.1基于UG的參數(shù)化建模 43
8.1.1參數(shù)化設計概述 43
8.1.2參數(shù)化設計的主要實現(xiàn)途徑 43
8.1.3 CA6140車床關鍵零部件的設計與建模 44
8.2 基于UG的虛擬裝配技術 45
8.3 CA6140車床虛擬裝配 45
第9章 CA6140車床的運動仿真 48
9.1運動仿真系統(tǒng)的整體構架 48
9.1.1系統(tǒng)工作流程圖 48
9.1.2用戶操作流程圖 49
9.2 運動仿真的創(chuàng)建 50
9.3 系統(tǒng)運動學仿真結果分析 52
結 論 54
致 謝 55
參考文獻 56
第1章 緒論
1.選題依據(jù)與意義
建模仿真技術是一門通用性強、應用面廣、發(fā)展迅速、跨學科的綜合性技術，并與計算機技術相結合，成為認識與改造客觀世界的重要手段。目前，建模仿真技術正向數(shù)字化、虛擬化、網絡化、智能化和協(xié)同化的方向發(fā)展。
建模仿真技術是先進制造技術的重要組成部分，對機電產品設計和制造有重要意義。它可以大大簡化機械產品的設計開發(fā)過程，大幅度縮短產品開發(fā)周期，大量減少產品開發(fā)費用和成本，明顯提高產品質量，提高產品的系統(tǒng)性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設計產品。良好的建模、裝配和仿真技術，對保證產品質量和可靠性，降低產品成本和提高競爭力具有十分重要的意義。隨著信息技術和制造業(yè)信息技術化的飛速發(fā)展，建模仿真技術的發(fā)展及應用將成為必然趨勢。
此技術一出現(xiàn)，立即受到了工業(yè)發(fā)達國家，有關科研機構和大學，公司的極大重視，許多著名制造廠商紛紛將模擬仿真技術引入各自的產品開發(fā)中，取得了很好的經理效益。
所以,在虛擬制造技術的研究中,建立虛擬機床的設計模型,研究基于系統(tǒng)的機床仿真,具有很重要的意義。它的最終目的是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，在計算機屏幕上實現(xiàn)加工過程的仿真，以增強制造過程的各級決策與控制能力，優(yōu)化制造過程。通過建模仿真不僅可以全面逼真地反映現(xiàn)實的加工環(huán)境和加工過程，還能對加工中出現(xiàn)的碰撞、干涉提供報警信息，對產品的可加工性、工藝規(guī)程的合理性和加工精度進行評估、預測，達到節(jié)省資源、避免風險的目的。
對CA6140車床虛擬建模及運動仿真：
第一，能與實際緊密聯(lián)系，結合實際情況對所提出的問題進行求解，使得更貼近實際，通用性、推廣性較強。
第二，能讓人一目了然直觀地了解到車床的各種結構，判斷車床的緊密性。
第三，了解車床的運行情況，避免實際應用的錯誤。降低制造成本。
為了使更多人了解并掌握CA6140車床使用和功能，是有必要對CA6140車床進行虛擬建模以及運動仿真。
2.國內外研究發(fā)展趨勢
在二戰(zhàn)結束后，各國積極恢復重建的同時，美國則大力研究計算機技術，直至20世紀50年代末期CAD技術已經基本形成雛形，并在20世紀60年代中期推出一些商品化的繪圖設備。
進入20世紀70年代后，完整的CAD系統(tǒng)已經形成，并在中小企業(yè)和工作站中開始廣泛推廣。在其中一些與CAD技術相關的設備被先后開發(fā)，也促進了CAD技術的發(fā)展。
20世紀80年代可以說是CAD技術迅猛發(fā)展的時代，在這個時期，CAD技術已經從科研院所和大中型企業(yè)向小型企業(yè)進行發(fā)展、從發(fā)達國家開始向發(fā)展中國家進行擴散；并從單一的產品設計環(huán)節(jié)發(fā)展到用于工藝、工序和制造環(huán)節(jié)。
隨著計算機技術的發(fā)展，CAD技術也在不斷進步。CAD的含義由最初的“計算機輔助繪圖”升級為“計算機輔助設計”，即可以理解為由幫助人們繪圖轉化為幫助人們設計，這也是CAD技術發(fā)展的一個環(huán)節(jié)。一些標準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD技術的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進作用；系統(tǒng)構造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設計與輔助制造于一體的計算機集成系統(tǒng)，即CAD/CAM技術。
CAD/CAM技術是20世紀最杰出的工程成就之一，經歷50多年的滄桑變革，已經成為當前產品更新、生產發(fā)展和國際間經濟競爭的重要手段，其應用和發(fā)展引用了社會和生產的巨大變革。它具有知識密集、學科交叉、綜合性強、應用范圍廣等特點，是當今世界科技領域的前沿課題。目前，CAD/CAM技術已廣泛應用于機械、電子、航空、汽車、船舶、紡織、輕工以及建筑等諸多領域，它的發(fā)展與應用程度已成為衡量一個國家技術發(fā)展水平及工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。
在未來，比如機器人、新材料、3D打印等技術的迅速發(fā)展，都離不開建模仿真技術。
例如模擬仿真一種鑿巖的機器人，利用傳感器來確定巷道的上緣，這樣就可以自動瞄準巷道縫，然后然后把鉆頭按規(guī)定的間隔布置好，鉆孔過程用微機控制，隨時根據(jù)巖石硬度調整鉆頭的轉速和力的大小以及鉆頭的形狀，這樣可以大大提高生產率，人只要在安全的地方監(jiān)視整個過程的作業(yè)就行了。
由于建模仿真技術具有可控性、無破壞、安全、不受條件限制，可多次重復，以及經濟性等特點，在未來仍然處于很高的地位，在未來各行業(yè)的發(fā)展更是必然性。
第2章 主軸箱設計
2.1 機床的規(guī)格和用途
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；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。
2.2主要技術參數(shù)
工件最大回轉直徑：
在床面上…………………………………………………-----……………400毫米
在床鞍上……………………………………………………-----…………210毫米
工件最大長度（四種規(guī)格）…………………----…750、1000、1400、2000毫米
主軸孔徑…………………………………………………-……………………… 48毫米
主軸前端孔錐度 …………………………………………--…………………… 400毫米
主軸轉速范圍：
正傳（24級）………………………………………----…………… 10～1400轉/分
反傳（12級）……………………………………---…-…………… 14～1580轉/分
加工螺紋范圍：
公制（44種）……………………………………---………………………1～192毫米
英制（20種）…………………………………………---…………… 2～24牙/英寸
模數(shù)（39種）……………………………………………----………… 0.25～48毫米
徑節(jié)（37種）……………………………………………----…………… 1～96徑節(jié)
進給量范圍：
細化 0.028~0.054毫米/轉
縱向（64種）………………………………… 正常0.08~1.59 毫米/轉
加大 1.71~6.33 毫米/轉
細化 0.014~0.027毫米/轉
橫向（64種）…………………………………… 正常 0.04~0.79 毫米/轉
加大 0.86~3.16 毫米/轉
刀架快速移動速度：
縱向…………………………………………………-------……………………… 4米/分
橫向………………………………………………………………………… -------- 4米/分
主電機：
功率………………………………………………----………………………… 7.5千瓦
轉速…………………………………………………----…………………… 1450轉/分
快速電機：
功率…………………………………………………----………………………… 370瓦
轉速…………………………………………………………--------…………… 2600轉/分
冷卻泵：
功率………………………………………………………----…………………… 90瓦
流量………………………………………………………----………………… 25升/分
工件最大長度為1000毫米的機床：
外形尺寸（長×寬×高）………………………-----…………2668×1000×1190毫米
重量約…………………………………………………----……………………2000公斤
第3章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定
1.確定極限轉速
已知主軸最低轉速nmin為10mm/s,最高轉速nmax為1400mm/s，轉速調整范圍為 Rn=nmax/nmin=14
2.確定公比
選定主軸轉速數(shù)列的公比為φ＝1.12
3.求出主軸轉速級數(shù)Z
Z=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=24
4.確定結構網或結構式
24=2×3×2×2
5.繪制轉速圖
（1）選定電動機
一般金屬切削機床的驅動，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，其同步轉速為1400r/min。
（2）分配總降速傳動比
總降速傳動比為uII=nmin/nd=10/1400≈6.67×10－3,nmin為主軸最低轉速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。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。
（3）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
（4）繪制轉速圖
先按傳動軸數(shù)及主軸轉速級數(shù)格距l(xiāng)gφ畫出網格，用以繪制轉速圖。在轉速圖上，先分配從電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u(k→k+1)min.再按結構式的級比分配規(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。
CA6140傳動系統(tǒng)圖
第4章 主軸箱箱體零件的計算和驗算
主軸箱中有主軸、變速機構，操縱機構和潤滑系統(tǒng)等。主軸箱除應保證運動參數(shù)外，還應具有較高的傳動效率，傳動件具有足夠的強度或剛度，噪聲較低，振動要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。
箱體材料以中等強度的灰鑄鐵HT150及HT200為最廣泛,本設計選用材料為HT20-40.箱體鑄造時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長×寬×高),按下表選取.
長×寬×高()
壁厚(mm)
< 400 × 400 × 300
8-12
> 400 × 400 × 300-800 × 400 × 400
10-15
> 800 × 800 × 400
12-20
由于箱體軸承孔的影響將使扭轉剛度下降10%-20%，彎曲剛度下降更多，為彌補開口削弱的剛度，常用凸臺和加強筋；并根據(jù)結構需要適當增加壁厚。如中型車床的前支承壁一般取25mm左右，后支承壁取22mm左右，軸承孔處的凸臺應滿足安裝調整軸承的需求。
箱體在床身上的安裝方式，機床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結構，并對箱體的底部為安裝進行了相應的調整。
箱體的顏色根據(jù)機床的總體設計確定，并考慮機床實際使用地區(qū)人們心理上對顏色的喜好及風俗。
第5章 進給箱設計
臥式車床進給箱CA6140走刀箱，這是固定在左前方，與進給傳動機構，導致變換飼料和各種螺紋，進給運動鏈的進給運動和變化的縱向或橫向的速度和方向，使工具。飼料鏈從軸通過換向機構，齒輪，齒輪箱，然后光桿或絲，在縱向或橫向滑板滑板的圍裙。獨特的功能的各種螺紋車床是在一定的范圍內，可以準確地按照標準音高序列改變進給傳動鏈的傳動機構的要求。因此，對普通車床的進給傳動鏈（包括傳動齒輪變速箱和進給箱）主要是基于各種螺紋標準音高序列是必需的，以車削進給量范圍設計。螺旋進給傳動鏈傳動鏈是一個工具主軸，刀架移動S毫米（導程S=kP,其中k為實數(shù)，P為螺距）。
13U0×Ux×P=S--------------------------------------------------------------------------(1.2-1)
其中U0為主軸至絲杠之間全部定比傳動機構的固定傳動比，是一個常數(shù)
Ux為主軸至絲杠之間換置機構的可變傳動比
P絲為機床絲杠的螺距，CA6140機床的P絲=12mm
S為被加工螺紋的導程
5.1 切螺紋機構設計
CA 6140是一臺車床切削公制螺紋，英制螺紋，螺紋模塊直徑間距模式，每軸轉速機器縱向公制螺紋螺距P = 12（毫米），式（1.2替換為1 ）出現(xiàn)時，移動，這是轉動螺栓的值第總和毫米炮塔。對于單螺距是一個值，所以，當螺距的參數(shù)是由什么應轉換未示，然后將式（1.2至1）中被取代。具體方法如下：
公制螺紋：螺距P（毫米）基本參數(shù)，所以S = P（毫米）？
寸螺紋：長度l的每英寸內的參數(shù)包含一個齒數(shù)是一個（齒/英寸）因此寸薩= 24,5 /一毫米的螺距螺紋;
螺紋測量：公制螺紋以所述螺紋部的基礎上，蝸桿嚙合系數(shù)??M的基本參數(shù)（毫米）表示，因此，螺紋的Tm為量度間距應等于節(jié)距長度蠕蟲這EM = PM，SM = KPM = KPM;
螺距螺紋：在所謂的路徑螺紋部分英制螺紋蠕蟲和基本??參數(shù)參數(shù)分別沿Z和D與段直徑D P = Z / D（牙/英寸），并且其中從事體育場DP蟲，蝸桿節(jié)圓直徑（英寸），將其轉化為在蝸桿或每英寸直徑的圓的索引的齒數(shù)的齒數(shù)。從而徑節(jié)螺紋的導程為：
：
PDP=π/DP（in）≈25.4π/DP，SDP=k PDP=25.4kπ/DP
螺紋種類
螺紋公稱參數(shù)
螺紋種類
參數(shù)
代號
單位
螺距S（mm）
公制螺紋
螺距
P
Mm
S=kP
英制螺紋
每英寸牙數(shù)
a
牙/英寸
Sa=kPa=25.4R/a
模數(shù)螺紋
模數(shù)
m
mm
Sm=kPm=km
徑節(jié)螺紋
徑節(jié)
DP
英寸
SDP=kPDP=25.4kπ/DP
表1.3-1各種螺紋的公稱參數(shù)及螺距
一、米制螺紋
將常用的米制螺紋標準數(shù)據(jù)t的數(shù)列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12排列成下表1.3-1所示：
——
1
——
1.25
——
1.5
1.75
2
2.25
2.5
——
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
7
8
9
10
11
12
表1.3-2 標準米制螺紋導程
由表中可以看出各橫行的螺距數(shù)列是等差數(shù)列，而縱列是等比數(shù)列即1、2、4、8的公比數(shù)是2，根據(jù)這些特點，在進給箱中可用一個變速組來變換得到某一橫行的等差數(shù)列，這個變速組的傳動比應是等差數(shù)列，通常稱為基本組。以此為基礎，再串聯(lián)一個擴大組，把基本組得到的螺距按1：2：4：8關系增大或縮小，而得到全部螺距數(shù)列，此擴大組通常稱“增倍組”。根據(jù)進給傳動降速機構在后的原則，取ib=1、1/2、1/4、1/8。機床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱參數(shù)列在表中。
公制和英制螺紋及模數(shù)和徑節(jié)螺紋之間的倒數(shù)關系和特殊因子為25.4；公制和模數(shù)螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為π。
上述倒數(shù)關系和特殊因子25.4及π的關系都要在設計切螺紋系統(tǒng)時給予解決?，F(xiàn)將車床上這四種螺紋所能加工的螺距T及其和公制螺紋的關系列于表1.3-3和表1.3-4。
從表中可以看出這四種螺紋的基本參數(shù)有一個共同的變化特點，即在橫行上是等差數(shù)列，而在縱行上按2倍的關系擴大或縮小，我們可以考慮到用車公制螺紋的基本組和擴大組來加工另外三種螺紋。
二、模數(shù)螺紋
我們只需改變公制螺紋傳動鏈中的某個傳動比，使平衡式左邊產生一個特殊因子π，以便在運動中與螺距Pm=πm的因子π消去，從而變換基本組和增倍組的傳動比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數(shù)列的模數(shù)系列。
倍比關系
公制及模數(shù)螺紋（P及m）
1/32
——
0.25
——
——
——
——
1/16
——
0.5
——
——
0.75
——
1/8
——
1
——
1.25
1.5
——
1/4
1.75
2
[2.25]
2.5
3
[2.75]
1/2
3.5
4
4.5
5
6
5.5
1
7
8
9
10
12
[11]
表1.3-3 CA6140 車床加工螺紋基本參數(shù)的排列規(guī)律
注：[ ]內數(shù)值為模數(shù)螺紋所獨有。
三、英制螺紋
它和公制螺紋螺距數(shù)列有兩點區(qū)別：
a、英制螺紋每英寸牙數(shù)a換算成螺距Ta=25.4/a(mm)后，a在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動與從動關系顛倒過來，即基本組的傳動比變?yōu)?/ij，那么就可以利用具有等差數(shù)列的傳動比ij來得到參數(shù)a的等差數(shù)列；
b、英制螺紋的螺距數(shù)值中有一個數(shù)字因子25.4，因需要改變其中的某些傳動比，使平衡式左邊能產生一個因子25.4，以便與英制平衡式25.4相抵消。
此外，當英制螺紋要車制a分別為3.25和19時，公制螺紋的基本組少兩個傳動比，故在表1.3-3上加上19和3.25兩個模數(shù)，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表1.3-3變?yōu)槿缦卤?.3-4所示：
倍比關系
公制及模數(shù)螺紋
2n-5
__
0.5
__
__
__
__
__
__
2n-4
__
1
__
__
1.25
__
1.5
__
2n-3
1.75
2
[2.25]
__
2.5
[2.75]
3
{[3.25]}
2n-2
3.5
4
4.5
__
5
5.5
6
__
2n-1
7
8
9
__
10
11
12
__
2n
__
__
__
{19}
__
__
__
__
表1.3-4 擴大螺紋參數(shù)的排列規(guī)律
四、徑節(jié)螺紋
徑節(jié)螺紋的螺距TDP=25.4π/DP（mm），其中DP也是在分母上螺距中也有一個數(shù)字銀子25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動路線。另外，還有一個因子π，可以和模數(shù)螺紋一樣用掛輪來解決。
倍比數(shù)
英制及徑節(jié)螺紋
8
(56)
(64)
(72)
——
(80)
(88)
(96)
——
4
28
32
36
——
40
44
48
——
2
14
16
18
19
20
22
24
——
1
7
8
9
——
10
11
12
——
1/2
——
4
4.5
——
5
——
6
——
1/4
——
2
——
——
2.5
——
3
3.5
表1.3-5CA6140車床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數(shù)排列
注：（）內數(shù)值為徑節(jié)螺紋獨有。
5.2 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定
普通車床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結構、擺移塔齒輪結構和三軸滑移齒輪結構。我們選用雙軸滑移齒輪結構，并且讓基本組和擴大組的傳動中心距相等，這樣有利于減小進給箱的尺寸。
基本螺紋機構：用來實現(xiàn)表1.3-3中橫行所代表的等差數(shù)列；
倍增機構：用來實現(xiàn)表1.3-3，表1.3-4中各縱行之間的2n關系即ud通常取2、1、1/2、1/4、1/8；
擴大螺距機構：傳動比為Ue，用來進一步擴大螺距，Ue通常取4、8、16、32等；
定比傳動副：傳動比Uf；
左右螺紋換向機構：傳動比Ur；
交換齒輪裝置：傳動比為U；
螺紋種類變換機構：傳動比Uk；
移換機構：傳動比為Ui，用來實現(xiàn)倒數(shù)關系及特殊因子。
上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下：
擴大螺距結構一般放在主傳動變速系統(tǒng)內，具體情況在CA6140主軸箱內由擴大螺紋導程結構的傳動齒輪是主運動的傳動齒輪。只有在主軸上的離合器M2合上，主軸處于離速狀態(tài)時才用擴大螺紋導程。它的擴大倍數(shù)分別是1、4、16。
定比傳動一般放在主軸或擴大螺距換向結構之前在主軸箱中換向結構Ur在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設置在床頭箱與進給箱之間的交換齒輪上，移換結構一般放在基本螺距結構前后二處。
基本螺距結構一般放在第一個移換結構之后，變換結構既可放在基本螺距結構之前，也可放在基本螺距結構之后。
倍增結構的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后。現(xiàn)在，從表1-3排定的螺紋表中，取公制螺紋數(shù)列中的6.5、7、8、9、9.5、10、11、12為基準數(shù)列則：
Ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。
由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12這個要求滑移齒輪能實現(xiàn)的基本螺紋參數(shù)查的機構方案編號411，為了使軸向尺寸較小選中心距為63mm，同時，由雙軸滑移齒輪結構推薦方案表查得G=7（由機床設計手冊P1402查得）。
所以Ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/7
5.3 倍增機構設計以及移換機構設計
一 、增倍機構設計考慮原則：
（1）根據(jù)和基本組的同中心距取a=63；
（2）選用最常用的四速機構：三軸機構。
根據(jù)倍數(shù)關系由機床設計手冊7.3-45查得，選用方案15，可得各齒輪的參數(shù)。
Z13=18，Z14=45，Z15=28，Z16=35，Z17=15，Z18=48，Z19=28. Z20=18，m=2。
二 、移換機構齒輪齒數(shù)確定
移換機構主要用于和交換齒輪（一般放于交換齒輪之前）配合來實現(xiàn)特殊因子傳動比Us都是為了用于實現(xiàn)倒數(shù)關系以及特殊因子25.4和π，以解決各種螺紋種類變換問題。一般來說，用的最多的方案就是用移換機構（Ui）來解決倒數(shù)關系和特殊因子25.4。而用交換齒輪（Uc）來解決特殊因子π這樣可以簡化調整即加工常用的公制和英制螺距時，不需要改變交換齒輪，只有在加工不常用的模數(shù)和徑節(jié)螺紋時才改變交換齒輪。
當螺紋種類變換機構的傳動比為Uk，則特因傳動比Us為Us=Uf×Ut×Uj×Uk---------------------------------------------------------------------（1.5-1）
由此可列出螺紋系數(shù)的運動平衡式：
1主軸×Us×Ub×Ud×Ue=S（mm）--------------------------------------------------（1.5-2）
其中P為絲杠導程，S為工作導程，
所以，Us=S/（Ub×Ud×Ue×P）---------------------------------------------------------（1.5-3）
令Ub=1，Ud=1，Ue=1時的螺紋參數(shù)分別為t0、m0、n0、p0，則：
Ust=t0/P=1/kt
Usm=πm0/P=π/km
Usn=25.4π/（p0×P）=25.4/kn-------------------------------------------------------------（1.5-4）
Usp=25.4π/（p0×P）=25.4π/kp
kt，km，kn，kp為各種螺紋相應的因特系數(shù)且kt=P/t0，km=P×m0，kn=P×n0，kp=P×p0。
腳標t，m，n，p分別表示用于加工公制模數(shù)、英制、徑節(jié)、螺紋，設加工公制和英制螺紋時的交換齒輪傳動比為Uctn，加工模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比為Ucmp，加工英制和徑節(jié)螺紋時移換機構的傳動比Uinp，加工公制和模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比Uitm，則：加工公制螺紋時的特因傳動比：
Ust=Uf×Ur×Uctn×Uitm------------------------------------------------------------------------(1.5-5)
加工英制螺紋時的特因傳動比：
Usn=Uf×Ur×Uctn×Uinp -----------------------------------------------------------------------(1.5-6)
兩式相除得：
Usn/Ust=Uinp/Uitm --------------------------------------------------------------------------------(1.5-7)
將式（1.5-7）中的Usn及Ust代入上式中得：
Uinp/Uitm=25.4/（t0×n0） ---------------------------------------------------------------------(1.5-8)
在絕大多數(shù)機床中Uinp和Uitm都按以下兩種方案分配：
(a)當uinp=1/uitm時,Unp/Uitm=UinpxUinp=25.4/(n0xt0)
故 Uitm=sqrt(n0×t0/25.4)-------------------------------------------------------------------(1.5-9)
Uinp=sqrt(25.4/(n0×t0)----------------------------------------------------------------(1.5-10)
(b)當Uitm=1時,Uinp/Uitm=Uinp=25.4/(n0×t0)
本車床中從兩軸滑移傳動齒數(shù)比設計及表1.3-3和表1.3-4可知：
t0=7mm,m0=1.75,
n0=1.25t/in,
p0=7
由式（1-13）Uinp=sqrt25.4/(n0×t0)=sqrt(25.4×4/49)
由《機床設計手冊》P1435表7.3-46查取25.4/36由平方因子組成的近似值，即：
25.4=（32×72）/54 ，δn=+0.063
所以25.4=（32×72）/54×36=（32×72×22×32）/54
代入公式（1.5-10）得Uimp=sqrt（22×34×72×2）/（54×72）=36/25
Uitm=25/36
根據(jù)Uitm的值查表，公制螺紋經過三對齒輪傳動：
Uitm=25/36×25/36×36/25=25/36=Z9/Z10×Z20/Z12×Z12/Z11
Uinp=36/25=Z21/Z11。
交換齒輪齒數(shù)求法
在雙軸滑移齒輪機構中往往取Ufxut=1由式（1.5-5）和（1.5-6）可得Uctn=Ust/ Uitm=rsn/ Uinp----------------------------------------------------------------------------------（1.5-11）
Ucmp= Usm/ Uitm=rsp/ Uinp--------------------------------------------------------------------（1.5-12）
當Uinp=1/ Uitm時，將Uinp=sqrt=25.4/(n0×t0)和Usm=25.4/(n0×P)代入（1.5-11）式得：Uctn= Usn/Uinp=25.4/(n0×P)×sqrt(25.4/(n0×t0))
=sqrt((25.4×t0)/n0×P2)
由式（1.5-12）得：Ucmp= Usm/ Uitm=(πm0/P)/Ust/Uctn)
=(πm0/P)/(t0/P)×Uctn=πm0/t0×Uctn
又因為Uitm=25/36,Uinp=36/25將其代入式（1.5-5）及（1.5-6）得：
Uctn=(7/12)/(25/36)=21/25
Ucncp=25π/(7×12)×25.4/36
已知： Usm=7π/48=Ucmp×Uitm=25/36×uc/t
Ust=7/12=Uitm×Uctn=36/25×uctp
Usn=25.4/21=Uinp×Uctn=25/36×uctn
Usp=25.4/84=Uinp×Ucmp=36/25×ucmp
得出： Ucmt=7π/48×36/25
Uctp=7/12×25/36
Uctn=25.4/21×25/36
Ucmp=25.4π/84×25/36
由機床設計手冊查表π/4近似因子值及相對誤差δ表，取齒輪變位量較小的近似因子組：u=25/97×21/25=100/97×64/100×36/25
而u=63/75×25/36=100/75×63/100×25/36.
所以交換齒輪Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整個進給箱齒輪傳動設計全部完畢。
5.4 工作過程
一、 車削公制螺紋時
車削公制螺紋時，進給箱中的齒式離合器M3、M4脫開，M5接合，運動由主軸VI經齒輪副58/58、換向機構33/33（車左螺紋時經33/25×25/33）、掛輪63/100×100/75傳到進給箱中，然后由移換機構的齒輪副25/36傳至軸XVI再經過28/28、36/28、32/28傳至軸XV然后由移換機構的齒輪副組滑移變速機構，最后經離合器M5傳至絲杠XIX。當溜板箱中的開合螺母與絲杠相嚙合時就可帶動刀架車削米制螺紋，其螺距與齒輪搭配情況見表（1.6-1），其運動式為：
S=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12。
式中：U基 ———— 從軸XIV傳到XV的齒輪副傳動比
U倍———— 從軸XVI傳到XVII的齒輪副傳動比
將上式化簡得
S=7 U基 U倍
由式可知，如適當?shù)倪x擇U基 及U倍 的值，就可以得到各種S值。
在軸XIV到XV之間共有8種不同傳動比
U基 1 =26/28=6.5/7 U基2 =28/28=7/7
U基3 =32/28=8/7 U基4 =36/28=9/7
U基5 =19/14=9.5/7 U基6 =20/14=10/7
U基7 =33/21=11/7 U基8 =36/21=12/7
在軸XVI到XVII中有4中不同的傳動比
U倍1=18/45×15/48=1/8 U倍2=28/35×15/48=1/4
U倍3 =18/45×35/28=1/2 U倍4 =28/35×35/28=1
由上可知，利用基本組和倍增組可得到常用的、按等分等差數(shù)列排列的公制標準螺距。
從表中可以看到，能夠車削的最大導程為12mm，當機床需加工大于12mm的螺紋時就得使用擴大機構。
正常螺距時
=58/58=1
擴大螺距時
軸IX到III之間齒輪副80/20時
U擴1=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16
軸IX到III之間齒輪副50/50時
U擴2=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4
所以擴大螺距機構的功用是將螺距擴大至4到16倍
二、 車削模數(shù)螺紋時
車削模數(shù)螺紋的傳動路線與公制螺紋的基本相同，唯一的差別是掛輪需換為64/100×100/97，其螺距
Sm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12
=7πU基U倍/4
由此式可以看出，利用車削公制螺紋的那一套U基U倍 ，可以車削出按分段等差數(shù)列排列的各種模數(shù)螺紋。
三、 車削英制螺紋時
為了實現(xiàn)特殊因子25.4，將M3和M5離合器接合，M4脫開，同時軸XVI左端的滑移齒輪Z25移至左面位置，與固定的軸XIV上的齒輪Z36相嚙合，則運動由軸XIII經M3先傳到軸XV，然后傳到軸XIV，再經齒輪副36/25傳至軸XVI，其余部分的傳動路線與車削公制螺紋時的基本相同，其傳動路線運動平衡式為：
Sa=1r(主軸) × 58/58×33/33×63/100×100/75×1/ U基×36/25×U倍×12
=4/7×25.4 U基 / U倍
其中63/100 ×100/75×36/25=63/75×36/25=25.4/21，Sa=kTi=25.4/a= 4/7×25.4U基/U倍，從而得 a=7/4 ×U基/ U倍×k（扣/英寸）。
由上式可知，只要改變基本組中的主動軸和被動軸以及改變傳動鏈中的部分傳動比使其包含特殊因子25.4，就可以車削出按分段等差數(shù)列的各種a值的英制螺紋。
表1.6-3 CA6140型普通車床的英制螺紋表
四、 車削徑節(jié)螺紋時
由于徑節(jié)螺紋導程系列的規(guī)律與英制螺紋一樣，只是含有特殊因子25.4π，所以其傳動路線與車削英制螺紋完全相同，只是掛輪需換為64/100×100/97。
車削徑節(jié)螺紋的運動平衡式：
SDP=1×58/58×33/33×64/100×1/ U基×36/25×U倍×12
=25.4 πU倍/7 U基
由上式可知，只要改變U基U倍的值就可以車削出導程SDP成分段調和數(shù)列的徑節(jié)螺紋。
五． 車削非標準螺紋時
當需要車削非標準螺紋而用進行變換機構無法得到所要求的導程時，須將離合器M3、M4和M5全部嚙合，把軸XIII、XV、XVIII和絲杠聯(lián)成一體，使運動由掛輪直接傳至絲杠，被加工螺紋的導程S依靠調整掛輪架的傳動比U來實現(xiàn)，此時運動平衡式為：
S=1r(主軸) ×58/58×33/33×U掛×12，
將上式簡化后得到掛輪的換置公式：U掛=a/b×c/d=S/12。
應用此換置公式，適當?shù)倪x擇掛輪a、b、c及d的齒數(shù)就可以車削出所需的導程S。
五、 機動進給
車削外圓或內圓表面時，可使用機動進給的縱向進給。車削端面時，可使用機動的橫向進給。
(1) 傳動路線
機動進給運動是由光杠經溜板箱傳動的，經齒輪副36/32、32/56、超越離合器及安全離合器M8、軸XXIV、蝸桿渦輪副4/29傳至XXIII。當運動有軸XXIII經齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M6、軸XXIV、齒輪副28/80、軸XXV傳至小齒輪Z11時，由于小齒輪Z12與固定在創(chuàng)身上的齒條相嚙合，小齒輪轉動時就使刀架作機動的縱向進給。當運動由軸XXIII經齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M7、軸XXVIII及齒輪副48/48、59/18傳至橫向進給絲杠XXX后，就使橫刀架作機動橫向進給。
(2) 縱向機動進給量的計算
機床的64種縱向進給量由4種傳動路線來傳動。
A正常進給量 機床共有正常的縱向進給量32種，0.08~1.22mm/轉,這時，運動有主軸
經正常螺距及公制螺紋傳動路線傳動。
B較大進給量 當需要較大的進給量時，使運動由主軸經正常螺距及英制螺紋傳動路線傳動。可得從0.86~1.59mm/轉，8種較大的縱向進給量。
C加大進給量 當主軸處于較低的12級轉速時，如運動有主軸經擴大螺距機構及英制路線傳動，可將進給量擴大4到16倍。
D細進給量 當主軸以高轉速(450—1400轉/分)運轉時，如運動由主軸經擴大螺距機構、公制螺紋傳動路線及倍增組中的齒輪副18/45×15/48傳動，可得到0.028~0.054mm/轉8種進給量。
(3) 橫向機動進給量
正常進給量時橫向機動進給的運動平衡式為：
S橫=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基×25/36×36/25×U倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×48/48×59/18×5
將上式與S縱的運動平衡式做比較，得
S橫/S縱=1/2
故 S橫=0.5S縱
由此可知，當主軸箱及進給箱中的傳動路線相同時，所得到的橫向進給量是縱向進給量的一半，橫向進給量的級數(shù)與縱向進給量同為64種。
第6章 四方自動回轉刀架總體結構設計
6.1減速傳動機構的設計
由于 常規(guī)3相異步電機的轉動速率過于快速，所以應適當減少。根據(jù)垂直蠕變左輪手槍，選用與擇定最佳選項蝸輪蝸桿減速機的結構特點。蝸桿驅動器可以有助于改變相對移動的方向上的較大的光盤，精度和平滑轉印性能，并與自鎖，但也達到了整個裝置的小型化。
6.1.1上刀體鎖緊與精定位機構的設計
由于該儀器上的工具主體直接安裝，使得切削體攜帶的所有電源故障將緊張和精確定位活動直接影響到工件的精度。刀具主體玉選擇的冠齒輪的鎖定機構，并建立一個設計中，配合面刀具和刀體被加工成梯形端齒輪。當在其鎖定狀態(tài)下的轉塔，所述切削體的上端和下端不能扭轉速度時刀架的中心線;來改變電機的工具被轉移，所述升降機構使釋放刀體后的牙齒等的刀體升降，上端和下端表面，以便能夠轉動繞中心軸轉動架，完整空閑模式。
刀架抬起機構的設計
為刀體下兩個端部位置，就必須有一個適當?shù)臋C構，電梯設計工具主體。這種設計采用了螺釘 - 螺母的薄片的處理的內部，當托架通過蝸輪 - 蝸桿時的中心軸，如在工具主體螺母蝸桿傳動或的值轉動，或垂直。當轉盤可能不能旋轉螺桿，螺桿旋轉時，通過該刀片移動到鎖定狀態(tài)時，端齒嚙合在彼此和身下刀，因為值，切削本體。當冠齒輪脫開，切削本體與螺桿的旋轉。
當要求選用與擇定螺釘?shù)倪m當線圈的設計，使得當螺釘被接通一定角度，使牙齒刀梯工具主體斷開狀態(tài)完全的底表面。
下圖是自動轉臺驅動機構示意圖。
6.1.1上刀體鎖緊與精定位機構的設計
圖4-1顯示了自動旋轉刀換刀過程相關的引腳的位置。期間的圓柱形上部引腳2和6對反的下部起著重要的作用。
當?shù)都芴幱阪i定下，與兩個銷的情況可以顯示在圖A中，具有圓盤7，切刀和下端面齒刃上刀體4在接合齒6反靠銷此時（頂端和底端齒在圖中未示出）。
的ATC，如果需要的話，控制系統(tǒng)轉臺分度信號，三異步電動機正向旋轉，蝸輪由蝸桿的正向旋轉與螺桿驅動在上刀體4逐步提高上刀體4和齒的端表面之間的下刀片慢慢解耦，同時，圓盤1也伴隨由螺桿（圓盤1的圓柱銷用螺絲連接）的正向旋轉，當繞在蓋盤轉向直槽的另一端的圓柱銷2直接在上面，通過的動作彈簧3，是一個圓柱銷直槽2，由此上蓋圓盤1就通過圓柱銷2使得上刀體4轉動起來。
上蓋圓盤1，并在正常旋轉時的上刀體4的圓柱銷2，計數(shù)器可以在上橫滑動槽的反靠圓盤7的左側的相對斜率的反靠銷6計數(shù)不妨礙工具刀頭的刀具上刀體4搜索向前轉動。
上刀體4從動磁鐵以產生所需的工具的位置，對應的霍爾元件的透射板攜帶電話的低信號給控制單元由一個圓柱形套筒立即反轉的電動機控制塔，在上蓋圓盤1上圓柱銷2從動刀片上刀體4開始反轉，反靠銷6將與反靠圓盤7，完成粗定位迅速下降。此時，反靠銷6是由盤7攀登，其中，所述上刀體4被停止圓柱銷，從反應容器中的橫，開始下降，而在蓋盤1繼續(xù)轉動圓筒銷子頭的直線圓柱銷2是左斜度壓入上刀體4銷空內，之后覆蓋上蓋圓盤1的底面滑動的圓柱銷2。期間的天氣，在齒刀體的下端表面可逐漸與定位準確接合，一個設定的延遲時間后，轉臺馬達停止，整個工具變化過程的結束。
因為蝸桿與自閉合功能齒輪，從而使刀架能穩(wěn)定地操作。
圖4-1 自動回轉刀架的換刀流程
6.2 主要傳動部件的設計
6.2.1 蝸桿副的設計計算
動力源的自動回轉刀架是三相異步電機。電機在與蝸輪，蝸桿輪和刀架轉直接連接刀具直接相連。已知功率P1=90W。額定轉速n1=1480r/ min時，銑刀主體設計n2的旋轉=40R/分鐘，副蝸輪的在以i進行比較的速度= N1 / N2=37塊當轉臺的分度扭轉蠕蟲，不均勻的工作壓力，需要較大的影響，當你開始，這個要求蝸輪LH=10000小時的壽命。
（1） 蝸桿的確定型號：按GB/T10085-1988，選用和設定漸開線型圓柱蝸桿。
（2） 蝸桿副的材料：刀柄蝸桿輔助驅動功率小，但被放出來的蝸輪旋轉速度干，一旦蝸桿輔助驅動功率小，但被放出來的蝸輪旋轉速度干，選用與擇定一個五金模具制造使用。
（3） 基于齒面的接觸疲勞強度來執(zhí)行：選用與擇定蝸桿副炮塔封閉傳輸，通常是由牙齒表面造成使用膠水或麻點和失敗。齒根彎曲疲勞強度必須驗正過。
依據(jù)蝸輪接觸疲勞強度，情況式子如下
a
(4-1)
式子里 a于本處意思蝸桿副的傳動中心距，單位mm；
K于本處意思載荷系數(shù)；
于本處意思作用在蝸輪上的轉矩，單位N.mm；
于本處意思彈特性影響系數(shù)ZE；
[]于本處意思許用接觸應力，單位值是MPa。
從式子4-1得出蝸桿副的中心距值，比較到i =35根據(jù)已知的傳輸，
我們可以很容易地看出，在選擇一個合適的形狀和中心從固定值選擇的，以及相應的蝸桿和參數(shù)。
1） 選擇并完成扭矩，成立了第一個蝸桿頭數(shù)=1，蝸輪傳動效率η=0.8，發(fā)動機功率90W=可以計算蝸輪功率=η ，并隨后通過蝸桿旋轉速度=40R/分鐘以便獲得對蝸輪上的轉矩：
=9.55=9.55=25.47N·m=22923N·mm
2） 選擇和因素中完成載荷系數(shù)K= KA KB KA K.值，可以看出在表6-3中，由于壓力不均勻，更有效的，當你開始，所以采取KA =1.15;值的分配系數(shù)的牙齒，因為在開始的工作量和停止變化，所以他們選擇了KB=1.15，數(shù)值動態(tài)因素，因為速度不是很高。沖擊不大，取K=1.05。則載荷系數(shù)K=KA KB K ≈1.39
使用系數(shù)
工作類型
I
II
III
載荷特性質
均勻，無沖擊
不均勻，小沖擊
不均勻，大沖擊
每小時起動次數(shù)
<25
25-50
>50
起動載荷
小
較大
大
KA
1
1.15
1.2
3） 選擇彈性系數(shù)的特性和錘的手動控制影響系數(shù)的特點，鑄錫青銅磷和鋼蝸輪蝸桿特性影響系數(shù) ZE=160Mpa 1/2；
4） 選擇和錘接觸系數(shù)采用蝸輪節(jié)圓直徑D1和驅動橋的距離相對比較值d1除以a得出0.35。我們可輕松找出，表格號的Zp=2.9
鑄錫青銅蝸輪的基本許用接觸應力[σ]H'(MPa)
5）選擇和容許接觸應力完成[]值是基于蝸輪磷青銅鑄造模具超過45HRC制造ZCuSn10P1硬度蝸輪齒面，但我們可以很容易地找到已知的蝸桿電壓=268MPa值一個蝸桿值是單頭，蝸輪每轉一次時的每個齒的旋轉次數(shù)嚙合j=1；蝸輪轉數(shù)=40r/min；蝸桿副的使用壽命=10000h。
則應力循環(huán)次數(shù)：
N=60j n2 =2.4 ×10 7
壽命系數(shù)：
KHN =0.693
許用接觸應力：
[σ ]=KHN×=186MPa
6）計算中心距 中心距式子同下：
a = 47.1 mm
我們不難發(fā)現(xiàn)，取表號為63，第一個已知的蝸桿號為1，模數(shù)m為1.6mm，該蝸桿變螺距直徑D128毫米。 D1由0.59分是一個結果，我們不難發(fā)現(xiàn)，接觸外形2.35。因為該值ηsp是大的，上面的計算結果提供。
（4）主要參數(shù)及蝸輪蝸桿的幾何形狀，基本參數(shù)和蝸輪蝸桿的主要尺寸，蝸桿和后齒數(shù)，你可以畫一個圖蝸桿副工作.
1）蝸桿的參數(shù)與尺寸：頭數(shù)=1，模數(shù)m=1.6mm，軸向齒距=m=5.027mm軸向齒厚=0.5m=2.514mm，分度圓直徑=28，
直徑系數(shù)q==17.5，
分度圓導程角==。
取齒頂高系數(shù)=1，徑向間隙系數(shù)是0.2，
則齒頂圓直徑=+2m=31.2mm，
齒根圓直徑=-2m（+）=24.314mm。
2）蝸輪參數(shù)與尺寸：齒數(shù)=60，模數(shù)m=1.6mm，
分度圓直徑值是=m=96mm，
變位系數(shù)=[a-()/2]/m=0.6，
蝸輪喉圓直徑值是=+2m（）=101.12mm，
蝸輪齒根圓直徑=-2m（-+）=94.08mm，
蝸輪咽喉母圓半徑=a-/2=12.44mm。
（5）對蝸輪齒根進行彎曲疲勞強度測試：即檢驗下式是否成立：
=[]
由蝸桿頭數(shù)為1，傳動相比較i是35，能夠計算出蝸輪齒數(shù)為i是35
則蝸輪的當量齒數(shù)：
==35.17
根據(jù)蝸輪變位系數(shù)為0.6以及當量齒數(shù)是35.17，我們可輕松找出，表格號的齒形系數(shù)
=2.08
螺旋角影響系數(shù)