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CA6140車床主軸箱變速器的三維設(shè)計(jì)及仿真
摘要:CA6140車床作為主要的車削加工機(jī)床，在機(jī)械加工行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用。CA6140車床主軸箱的主要功用是支撐并且傳動(dòng)主軸，使車床的主軸帶動(dòng)工件用特定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用計(jì)算、驗(yàn)算、實(shí)驗(yàn)等方法，確定了運(yùn)動(dòng)方案和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過功能設(shè)計(jì)與計(jì)算，運(yùn)用Solidworks三維軟件完成了零部件的建模與裝配、實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)態(tài)仿真。將CA6140車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理，更生動(dòng)形象的表達(dá)出來。
關(guān)鍵詞:CA6140機(jī)床主軸箱；建模與裝配；三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)仿真
Three dimensional design and Simulation of the transmission of the CA6140 lathe main axle box
Abstract:The CA6140 lathe as the main turning processing machine tool, has been popular applied in the manufacturing industry. The main function of CA6140 lathe headstock is the support and transmission shaft, the lathe spindle drives the workpiece rotate with the prescribed speed. The design is based on the computation, analogy and experimental methods, completed to determine the motion scheme and structure design, the design and calculation, modeling and assembly, using Solidworks 3D software complete parts assembly,dynamic display. the internal structure of CA6140 lathe headstock and working principle, more vivid image expression。
Keywords: CA6140 machine; headstock; dimensional animation
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstrat ……………………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………………Ⅲ
1 緒論..................................................................1
1.1 研究意義.............................................................1
1.2 研究現(xiàn)狀.............................................................1
1.3 課題研究內(nèi)容與方法...................................................1
1.4 設(shè)計(jì)方案可行性分析...................................................2
1.5 小結(jié).................................................................2
2 總體設(shè)計(jì)方案..........................................................3
2.1 主軸箱的組成和特點(diǎn)...................................................3
2.2 主軸箱的主要參數(shù).....................................................3
2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)及其方案的確定...............................................4
3 車床主軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算..................................................6
3.1 主軸箱的箱體.........................................................6
3.2 Ⅰ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算.................................................7
3.3 Ⅱ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................16
3.4 Ⅲ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................22
3.5 Ⅳ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................28
3.6 Ⅴ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................31
3.7 Ⅵ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................34
3.8 主軸箱的裝配效果圖..................................................36
3.9 小結(jié)................................................................39
4 車床主軸箱的運(yùn)動(dòng)仿真........................................................41
總結(jié)與展望.......................................................................43
致謝.............................................................................44
參考文獻(xiàn).........................................................................45
III
1 緒論
1.1 研究意義
車床的應(yīng)用極為廣泛，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面，其中 CA6140車床是臥式車床應(yīng)用最廣泛的一種。
CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、刀架、溜板箱、進(jìn)給箱、尾架、床身等[1]。
1)檢驗(yàn)理論知識(shí)：本次關(guān)于CA6140車床主軸箱的三維設(shè)計(jì)，對過去所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)自身在以前學(xué)習(xí)過程中所忽略和不會(huì)的部分，并進(jìn)一步加強(qiáng)和學(xué)習(xí)。
2)完善理論知識(shí)：在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，發(fā)現(xiàn)了許多我從未學(xué)過的新知識(shí)，對新知識(shí)的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大了自己的知識(shí)面，完善了自己的基礎(chǔ)理論知識(shí)。并且提高了自己對于三維設(shè)計(jì)軟件（Solidworks）的使用能力、三維設(shè)計(jì)、三維建模的能力。
3)應(yīng)用理論知識(shí)：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)，對車床主軸箱做了外觀和部分零部件尺寸方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并借助Solidwork三維軟件，繪出主軸箱整體及其零部件的三維設(shè)計(jì)圖，并且生成裝配體效果圖，直觀的表現(xiàn)出調(diào)整后主軸箱的整體及零部件的外觀、形狀、尺寸及裝配特點(diǎn)。
1.2 研究現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的車床主軸箱設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜，尤其是在制造新零件時(shí)需制造模具和調(diào)整機(jī)床，有準(zhǔn)備時(shí)間周期長，誤差大，加工零件的精度很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中圖紙和數(shù)據(jù)更改也比較費(fèi)事，需要投入大量的時(shí)間和精力，如果使車床主軸箱的設(shè)計(jì)一開始從三維實(shí)體造型開始，整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程從草圖，實(shí)體，裝配，虛擬樣機(jī)，都可以利用三維呈現(xiàn)出來。將大大減少了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程時(shí)間，提高了開發(fā)設(shè)計(jì)效率，使產(chǎn)品變得更加形象、具體，更利于開發(fā)者的觀察和修改?，F(xiàn)在流行的三維軟件Solidworks完全符合這個(gè)要求，為機(jī)械三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了一種便捷的方式。
1.3 課題研究內(nèi)容與方法
進(jìn)一步了解了車床的發(fā)展歷程，尤其主要學(xué)習(xí)CA6140車床的主軸箱，并且采用計(jì)算、類比和實(shí)驗(yàn)、模擬等方法，完成運(yùn)動(dòng)方案的確定和機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過功能設(shè)計(jì)與計(jì)算、完成零件建模與裝配、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)、完成零件圖與裝配效果圖，實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)態(tài)展示等任務(wù)。
1.4 設(shè)計(jì)方案可行性分析
車床主軸箱因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能受制造參數(shù)影響較大，到目前為止，車床主軸箱的設(shè)計(jì)仍然采用比較傳統(tǒng)的方法，設(shè)計(jì)人員都是利用二維視圖來進(jìn)行設(shè)計(jì)，，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造周期較長?，F(xiàn)在出現(xiàn)的三維技術(shù)可以方便的進(jìn)行繪圖，并且擺脫了二維設(shè)計(jì)的局限性。而且利用三維技術(shù)可以創(chuàng)建參數(shù)化模型，實(shí)現(xiàn)車床主軸箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)過程的時(shí)間，提高了產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)效率。
1.5小結(jié)
通過系統(tǒng)的對普通車床CA6140和Solidworks軟件的學(xué)習(xí)，使我對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了一定程度的了解。對三維設(shè)計(jì)技術(shù)的使用也變得更加熟練。為以后的學(xué)習(xí)提供了一種高效、便捷的方式。
2 總體設(shè)計(jì)方案
2.1 主軸箱的組成及特點(diǎn)
CA6140車床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件，其主要功用是支撐并且傳動(dòng)主軸，使車床的主軸帶動(dòng)工件用規(guī)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2 主軸箱的主要參數(shù)
工件最大回轉(zhuǎn)直徑：400mm
工件最大長度（四種規(guī)格）：1000mm
主軸孔徑：48mm
主軸前端孔錐度：400mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍：正轉(zhuǎn)：10～1400r/min;反轉(zhuǎn)：14～1580r/min
加工螺紋范圍：1～192mm/ 2～24牙/英寸 模數(shù)：0.25～48mm
縱向進(jìn)給量范圍：0.1mm，橫向進(jìn)給量：0.05mm
刀架快速移動(dòng)速度：4m/min
主電機(jī)：功率：7.5千瓦；轉(zhuǎn)速：1450r/min
快速電機(jī)：功率：370瓦；轉(zhuǎn)速：2600r/min
冷卻泵：功率：90瓦；流量：25L/min
2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)及其方案的確定
確定主軸的極限轉(zhuǎn)速：
車床主軸的最小旋轉(zhuǎn)速是10mm/s,最大的旋轉(zhuǎn)速是1400mm/s，車床主軸的轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍是
確定車床主軸旋轉(zhuǎn)速度的公比：
確定主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z：
由圖及系統(tǒng)傳動(dòng)路線得，主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)路線（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ軸）使主軸有2×3=6級(jí)正轉(zhuǎn)，第二條（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ軸）使主軸有2×3×2×2=24級(jí)正轉(zhuǎn)，總共可獲30級(jí)正轉(zhuǎn)。反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，有級(jí)反轉(zhuǎn)。但是由于車床軸Ⅲ-Ⅴ之間有四種傳動(dòng)方式，且傳動(dòng)比為:
車床主軸只有級(jí)正向旋轉(zhuǎn)，這樣車床主軸實(shí)際上獲得級(jí)正向旋轉(zhuǎn)。同樣的道理，車床主軸只獲得級(jí)反向旋轉(zhuǎn)。
確定車床轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)網(wǎng)或者結(jié)構(gòu)式：
式中：Z——為車床的主軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；——為每個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)量；
——為每個(gè)變速組的。
所以車床轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式是
選定電動(dòng)機(jī)：
CA6140車床電機(jī)選擇Y132M-4，電機(jī)的滿載旋轉(zhuǎn)速速是1440r/min，電機(jī)的功率是7.5kw。
分配主軸箱的總降速傳動(dòng)比：
總降速傳動(dòng)比3
式中：——為車床主軸最小旋轉(zhuǎn)速度。
確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)：
車床傳動(dòng)軸的數(shù)量等于車床變速組的數(shù)量加上車床定比傳動(dòng)副的數(shù)量再加一，最后結(jié)果為6
繪制轉(zhuǎn)速圖
圖2-.1 轉(zhuǎn)速圖
主軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線為：
圖2.2 傳動(dòng)路線表達(dá)式
3 車床主軸箱的具體設(shè)計(jì)
3.1主軸箱的箱體
?
箱體尺寸選擇表
長×寬×高()
箱體的壁厚(mm)
5OO × 5OO × 3OO
8-12
5OO × 5OO × 3OO-8OO × 5OO × 5OO
1O-15
8OO × 8OO × 5OO
12-2O
表3.1
??箱體在主軸箱中起支承和定位的作用。床主軸箱箱體上主要軸的安裝和定位如下：
圖3.1 安裝位置示意圖
3.2 Ⅰ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
選擇V帶：
工況系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-7得
計(jì)算功率
（3-1）
確定V帶：
由功率和小帶輪，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖7-12，選取A型V帶。
計(jì)算V帶輪的基準(zhǔn)直徑：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-4、7-5選用，帶輪的帶速一般是在。
（3-2）
取V=10m/s，符合要求。
大帶輪的基準(zhǔn)直徑
（3-3）
計(jì)算中心距b、帶長c，并且驗(yàn)算包角：
中心距：
V帶基準(zhǔn)長度 ：
（3-4）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-5有
實(shí)際中心距有：
（3-5）
因?yàn)橹行木嗟淖儎?dòng)范圍是（b-O.O15 b+O.O3）
驗(yàn)算：
，符合要求.
計(jì)算帶輪帶的根數(shù)Z：
（3-6）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-6有，查表7-8有，查表7-9得，查表7-2得
，得
計(jì)算初拉力、軸壓力：
式中：q——帶的單位質(zhì)量，查表7-1，有
圖 3.2 帶輪
1. 離合器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)過程選用離合器時(shí)，外摩擦片內(nèi)徑尺寸要比花鍵軸大
計(jì)算摩擦片數(shù)目Z：
（3-7）
式中：；；
；
式中：；）；
；b——內(nèi)摩擦片接觸寬度（mm）
;
；
根據(jù)平均圓周轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》取=1.00；=0.76；=1.00
；
計(jì)算空載功率損耗：
最后計(jì)算離合器在軸向的壓緊力Q：
（3-8）
離合器摩擦片的厚一般取，分離時(shí)取最大的間隙為
2. 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
齒輪的計(jì)算：
在主軸箱內(nèi)軸 I 和主軸箱內(nèi)軸 II 相嚙合的齒輪中，選著小齒輪齒數(shù)是[12],一對相嚙合的齒輪中大齒輪的齒數(shù)為?，取，選
計(jì)算 ：
（3-9）
由上面的計(jì)算可以得到：
；
；
（3-10）
（3-11）
（3-12）
（3-13）
代入中小值
計(jì)算V：由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 得
（3-14）
計(jì)算齒輪的齒寬 ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：?
（3-15）
計(jì)算?，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：
（3-16）
（3-17）
計(jì)算載荷系數(shù)：
差《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，有使用系數(shù),差《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-5，有 由,及查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-14a有
（3-18）
校正所分度圓直徑， 由，代入數(shù)據(jù)得：
確定模數(shù)m ：
根據(jù)齒輪齒根的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-26有，
（3-19）
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-27a查得。
《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-29有
計(jì)算載荷系數(shù)：
查應(yīng)力校正系數(shù)：
計(jì)算，并對大小齒輪加以比較：
（3-20）
（3-21）
得大齒輪數(shù)據(jù)大
設(shè)計(jì)計(jì)算:
（3-22）
代入數(shù)據(jù)：
，
整圓成，選擇m=2.25
按m=2.25,大齒輪和小齒輪的齒數(shù)是：
幾何尺寸的計(jì)算：
同理得各齒輪參數(shù)如下：
齒輪：
齒輪的小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪的大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒齒輪的根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪：
齒輪的小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪的大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪:
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪的齒寬是：
取
軸的計(jì)算
（3-23）
式中：；；
選擇最小段是30mm
3. 主要零件的校核
齒輪的校核:
彎曲應(yīng)力:
（3-24）
接觸應(yīng)力
（MPa）≤[] （3-25）
式中：N—齒輪傳遞功率；
（3-26）
（3-27）
式中：;
；
傳到I軸的時(shí)候最大的旋轉(zhuǎn)速度是：
齒輪的校核:
=≤[]=1250MP
符合強(qiáng)度要求。
齒輪56×2.25的校核：
=≤[]=1250MP
符合強(qiáng)度要求
軸校核；
（3-28）
式中:
。
代入數(shù)據(jù)
故此傳動(dòng)軸合格
圖3.3 Ⅰ軸
軸承校核:
h （3-29）
帶入數(shù)據(jù)得:
故此軸承合格
圖3.4 Ⅰ軸裝配圖
3.2 Ⅱ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
同上原理：齒輪的計(jì)算，齒輪
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪:
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
軸的計(jì)算
（3-30）
式中：P—功率
n—軸轉(zhuǎn)速r/min
取最小段為25mm
3.3.2 主要零件的校核
齒輪校核：
彎曲應(yīng)力
（3-31）
接觸應(yīng)力
（3-32）
式中符號(hào)代表參數(shù)同上。
齒輪：，，
=≤[]=1250MP
雙聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)
齒輪：， ，
N==5.71kw
=≤[]=1250MP
故此處理合格
齒輪的：，
N==5.1kw
=≤[]=1250MP
故此齒輪合格
齒輪， ，
N==5.1kw
=≤[]=1250MP
故此齒輪合格
圖3.5 齒輪建模
軸校核
（3-33）
式中：
;
。
代入數(shù)據(jù)
故此傳動(dòng)軸合格。
圖3.6 軸Ⅱ
校核軸承：
h （3-34）
式中：；。
帶入數(shù)據(jù)：
故此軸承合格
圖3.7 Ⅱ軸裝配圖
3.4 Ⅲ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.4.1 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
同上原理：
齒輪的計(jì)算，齒輪
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
軸計(jì)算
（3-35）
；
所以得
選取軸的最小段是 30mm
3.4.2 主要零件的校核
齒輪校核:
彎曲應(yīng)力
（3-36）
接觸應(yīng)力
（MPa）≤[] （3-37）
式中符號(hào)代表參數(shù)同上：
（3-38）
傳遞到三軸的時(shí)候最大的旋轉(zhuǎn)速速是：
N==5.42kw
三聯(lián)滑移齒輪41×2.25齒輪， ，
=≤[]=1250MP
三聯(lián)滑移齒輪合格
圖3.8 三聯(lián)滑動(dòng)齒輪
，
（3-39）
≤[P
故此齒輪合格
齒輪：，
N==5.1kw （3-40）
=≤[MP
故此齒輪合格
齒輪：mm
N==5.1kw
=≤[]=1250MP
故此齒輪合格
圖3.9 齒輪建模
軸校核:
（3-41）
式中符號(hào)代表參數(shù)同上：
代入得
故此傳動(dòng)軸合格。
圖3.10 Ⅲ軸
軸承校核
額定壽命
h （3-42）
式中符號(hào)代表參數(shù)同上：
帶入數(shù)據(jù)得，
故此軸承合格
圖3.11 Ⅲ軸裝配圖
3. 5 Ⅳ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.5.1 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
同上原理：齒輪的計(jì)算，齒輪
，
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
齒輪
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
軸計(jì)算：同上原理
mm
選用軸的最小段是 25mm
3.5.2 主要零件的校核
同上原理
齒數(shù)， 齒寬 mm
=≤[]=1250MP
故此齒輪合格
58×2齒輪：
=≤[]=1250MP
故此齒輪合格
圖3.12 齒輪建模
軸校核，同上原理：
故此傳動(dòng)軸合格。
軸承校核，同上原理:
故軸承校核合格。
圖3.13 Ⅳ軸裝配圖
3.6 Ⅴ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.6.1 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
同上原理：齒輪的計(jì)算，齒輪
小齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
大齒輪：
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
軸計(jì)算，同上原理：
選用最小段是
3.6.2 主要零件的校核
同上原理，齒輪校核：
斜齒輪，齒寬mm，
=≤[]=1560MP
故斜齒輪合格
圖3.14 斜齒輪
齒輪：
=≤[]=1250MP（5-105）
故此齒輪合格
圖3.15 80齒輪
齒輪：
=≤[]=1250MP （5-107）
故此齒輪合格
圖3.16 50齒輪
軸校核：
故此傳動(dòng)軸合格。
圖3.16 Ⅴ軸
軸承校核：
故軸承合格。
圖3.17 Ⅴ軸裝配圖
3.7 Ⅵ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.7.1 軸和齒輪的設(shè)計(jì)
同上原理：齒輪的計(jì)算，齒輪
齒輪的分度圓直徑是
齒輪的齒頂高是
齒輪的齒根高是
齒輪的齒全高是
齒輪的齒頂圓直徑是
齒輪的齒根圓直徑是
軸計(jì)算：
選用最小段是 。
3.7.2 主要零件的校核
同上原理，齒輪校核：
的齒輪，
故此齒輪合格。
圖3.18 50齒輪
軸校核:
故此傳動(dòng)軸校驗(yàn)合格。
軸承校核
故軸承校核合格
圖3.19 Ⅵ軸裝配圖
3.8 主軸箱的裝配效果圖
圖3.20 主軸箱裝配圖
3.9 小結(jié)
本章節(jié)主要介紹了CA6140車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，齒輪的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，離合器的設(shè)計(jì)等，完成了對整個(gè)車床主軸箱的三維設(shè)計(jì)和仿真。
4 CA6140車床主軸變速箱運(yùn)動(dòng)仿真
（1）打開Solid Works裝配體，使用Solid Work進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真首先新建一個(gè)Solid Work運(yùn)動(dòng)算例。位置在軟件的左下角。如下圖所示：
圖4.1
（2）打開Solid Work運(yùn)動(dòng)算例，操作面板在軟件的下方，打開操作面板，如下圖所示：
圖4.2
（3）為旋轉(zhuǎn)軸添加電機(jī)，電機(jī)操作面板的電機(jī)圖標(biāo)。如下圖所示
圖4.3
（4）馬達(dá)的操作面板如下圖所示，可選擇馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，可輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度。
圖4.4
（5）單擊運(yùn)算按鈕，添加馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸，就會(huì)按照我們設(shè)定的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
可以通過操作面板的時(shí)間指針來控制運(yùn)動(dòng)仿真的時(shí)間。
圖4.5
（6）單擊保存按鈕，可以將仿真的動(dòng)畫，保存為視頻。如下圖所示：
總結(jié)與展望
CA6140車床主軸箱是把車床由動(dòng)力源而來的動(dòng)力以扭矩形式傳送到車床主軸，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜巧妙，功能形式多樣，要在把它的結(jié)構(gòu)和功能在軟件中全部制作出來，設(shè)計(jì)和建模的工作量會(huì)很大。在僅有的幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，本次設(shè)計(jì)盡量的把主要的零部件和運(yùn)動(dòng)形式完整的設(shè)計(jì)出來，在三維造型裝配的時(shí)候省去了部分細(xì)部結(jié)構(gòu)和作用不大的零部件。所有也有所遺憾。在這次設(shè)計(jì)過程當(dāng)中我也遇到了很多很多的其他問題，比如，三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件使用不熟悉，不靈活，不能完全把軟件的功效發(fā)揮出來，對零部件的參數(shù)計(jì)算時(shí)也出現(xiàn)了許多問題。最后通過自身努力和許多人的幫助，我成功的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對機(jī)械三維設(shè)計(jì)產(chǎn)生了濃厚的興趣，也考驗(yàn)了我在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)成果，了解自己真實(shí)的水平和存在的不足之處，讓我收獲頗豐。
就這一次設(shè)計(jì)，我的感悟是：總的安排非常重要。時(shí)間要充分合理的安排，不然就會(huì)有盲目性，無法開頭，還有就是要有足夠的知識(shí)儲(chǔ)量。面對困難不氣餒，堅(jiān)持不懈。最后才能順利的按時(shí)完成了本次設(shè)計(jì)的任務(wù)。
參 考 文 獻(xiàn)
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致 謝
又是一年畢業(yè)季，不知不覺我已經(jīng)在中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院度過了四年的大學(xué)生活，在此期間，經(jīng)歷了許多歡聲笑語，也經(jīng)歷了許多困難和險(xiǎn)阻，給我留下了諸多美好與歡樂的記憶。而今天，在離開學(xué)校即將踏上社會(huì)的難忘時(shí)刻，又讓我想起了在大學(xué)期間度過的種種難忘情景。我要感謝在大學(xué)期間一直支持和幫助我的家人、老師、同學(xué)，是他們一直支撐著我前進(jìn)。最后，當(dāng)我交上這份最后的答卷時(shí)，這里不僅有我的辛勤的努力，還包含了他們對我的幫助和關(guān)愛。
在這里，我首先要感謝吳淑芳老師這幾個(gè)月來對我的指導(dǎo)與幫助，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，得到了指導(dǎo)老師的諄諄教誨和悉心關(guān)懷，在老師的精心指導(dǎo)和熱情幫助下，解決了諸多我難以解決的問題，其中無不凝聚著老師對學(xué)生的心血和汗水。老師的指導(dǎo)和幫助使我終身受益。此時(shí)，我要衷心祝愿老師身體健康，工作順利，桃李滿天下。
感謝我的父母，親人，朋友，敬愛的舍友，他們總是在我最需要幫助和關(guān)心的時(shí)刻出現(xiàn)，是他們一直伴隨著我在大學(xué)四年里的成長。雖然我與你們的相處不總是一帆風(fēng)順的，但是，我始終相信著我們的情感紐帶是永遠(yuǎn)不會(huì)斷裂的。
最后，感謝中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院，感謝機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械四班，讓我在這里度過了快樂的時(shí)光，擁有了許多美好的回憶，使我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)和社會(huì)生存技巧，我將永遠(yuǎn)珍惜我的大學(xué)時(shí)代，珍惜在大學(xué)的每一時(shí)刻。
45
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求：
設(shè)計(jì)任務(wù)為了解車床主軸變速箱的結(jié)構(gòu)和工作原理，使用三維CAD設(shè)計(jì)軟件完成給定型號(hào)車床主軸變速箱的三維設(shè)計(jì)，繪制二維工程圖，并實(shí)現(xiàn)車床主軸變速箱的運(yùn)動(dòng)仿真。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）掌握三維CAD設(shè)計(jì)軟件的使用技術(shù)；
（2）完成給定型號(hào)主軸變速箱的三維建模；
（3）用三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)車床主軸變速箱的運(yùn)動(dòng)仿真；
（4）繪出（或打印出）部分相關(guān)工程圖；
（5）撰寫設(shè)計(jì)說明書：
(a)設(shè)計(jì)合理，語句通順，格式規(guī)范，圖表正確，表述清晰；
(b)打印成冊。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖紙、實(shí)物樣品等)：
1 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一份；
2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一本，要求思路清晰，語句通順，無錯(cuò)別字；
3 圖紙一套，要求結(jié)構(gòu)合理，表達(dá)正確、清晰。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2016年
2月29日 ~ 3月 21 日
3月 22日 ~ 5月 20 日
5月 20日 ~ 6月1日
6月 1日 ~ 6月5日
學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，查閱資料，撰寫開題報(bào)告；
熟悉開發(fā)環(huán)境，詳細(xì)設(shè)計(jì)；
撰寫說明書；
畢業(yè)答辯。
學(xué)生所在系審查意見：
同意下發(fā)任務(wù)書
系主任：
2016年2 月29 日