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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 文獻(xiàn)綜述
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述
車(chē)床主軸箱CA614O的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
姓名：王旻涵 班級(jí)：機(jī)制1102 指導(dǎo)教師：侯志敏
摘要：
伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的市場(chǎng)呈現(xiàn)出一片光明的景象，國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)我們通過(guò)消化吸收，將其優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成我們的優(yōu)勢(shì)資源，利用其優(yōu)點(diǎn)我們將在制造業(yè)中占有一席之地。主軸箱是機(jī)床中的重要零部件，它承擔(dān)著整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力傳動(dòng)的任務(wù)，機(jī)床的工作效率也受主軸箱的好壞影響，由此可見(jiàn)主軸箱的重要程度。
在機(jī)械加工行業(yè)中，CA6140機(jī)床作為主要的車(chē)削加工機(jī)床，被廣泛的應(yīng)用該行業(yè)的零件加工中，此設(shè)計(jì)主要是對(duì)CA6140機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括機(jī)床主要參數(shù)的確定，傳動(dòng)方案以及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定，對(duì)主要零件進(jìn)行計(jì)算并用二維畫(huà)圖軟件對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理。
普通車(chē)床又稱為臥式車(chē)床，因其主軸以水平方式放置的緣故，而被稱為臥式車(chē)床，是車(chē)床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占總數(shù)的65%。
組成的主要部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。
主軸箱：將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的變速機(jī)構(gòu),得到正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)，速使主軸得到所需的，同時(shí)進(jìn)給箱接收到主軸箱分出部分動(dòng)力，是主軸箱的主要任務(wù)。在主軸箱中車(chē)床的關(guān)鍵零件是主軸。直接影響工件的加工質(zhì)量的主要因數(shù)是主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，降低了主軸的旋轉(zhuǎn)精度，就等于降低機(jī)床的使用價(jià)值。
進(jìn)給箱：進(jìn)給箱：又被稱為走刀箱，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)裝在進(jìn)給箱中，他的進(jìn)給量或螺距可通過(guò)調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，切削可以通過(guò)光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳傳送至至刀架來(lái)進(jìn)行。
絲杠與光杠：進(jìn)給箱與溜板箱用用其進(jìn)行連接，溜板箱所需的接受進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，溜板箱做縱向直線運(yùn)動(dòng)。車(chē)削各種螺紋是通過(guò)絲杠來(lái)做的，只用光杠進(jìn)行工件的其他表面車(chē)削，而不用絲杠。
溜板箱：作為車(chē)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱其實(shí)就是溜板箱，被固定在刀架底部的它，可可以和刀架一同進(jìn)行做縱向、橫向進(jìn)給、快速移動(dòng)或螺紋加工。為了方便操作機(jī)床，各種操作手柄和按鈕被裝在溜板箱上。刀架：刀架部件位于床鞍上，其功能是裝夾車(chē)刀，并使車(chē)刀做縱向、橫向或斜向運(yùn)動(dòng)。
尾架：它位于床身的尾座軌道上，并可沿導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置。尾座的功能是用后頂尖支撐工件。在尾座上還可以安裝鉆頭等加工刀具，以進(jìn)行孔加工。
床身：床身固定在左床腿和右床腿上。床身是機(jī)床的基本支撐件。在床身上安裝著機(jī)床的各個(gè)主要部件，工作時(shí)床身使它們保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。
主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身是組成CA6140車(chē)床的組成部。滾動(dòng)軸承作為的主軸三支撐；雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成進(jìn)給系統(tǒng)用；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好，功率大，操作方便。
CA6140機(jī)床廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中，CA6140機(jī)床主軸箱的作用就是把運(yùn)動(dòng)源的恒定轉(zhuǎn)速改變?yōu)橹鬟\(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（主軸、工作臺(tái)、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機(jī)床工作時(shí)所需的功率和扭矩；實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)、停止、換向和制動(dòng)。加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋均可用CA6140車(chē)床進(jìn)行。
縱向、橫向進(jìn)給、快速移動(dòng)或螺紋加工。在溜板箱上裝有各種操作手柄及按鈕，工作時(shí)工人可以方便地操作機(jī)床。
正文：
隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)會(huì)向較高的速度精度，而且要求連續(xù)輸出的高 轉(zhuǎn)矩能力和非常寬的恒功率運(yùn)行范圍。另外還會(huì)改善機(jī)床的動(dòng)平衡，避免震動(dòng)、污染和 噪音等。 本設(shè)計(jì)為 CA6140 機(jī)床的主軸箱。 作為主要的車(chē)削加工機(jī)床， CA6140 機(jī)床廣泛的應(yīng) 用于機(jī)械加工行業(yè)中。 CA6140 機(jī)床主軸箱的作用就是把運(yùn)動(dòng)源的恒定轉(zhuǎn)速改變?yōu)橹鬟\(yùn)動(dòng) 執(zhí)行件（主軸、工作臺(tái)、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機(jī)床工作時(shí)所需的功率和扭矩； 實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)、停止、換向和制動(dòng)。 主軸箱通常主要由下列裝置和機(jī)構(gòu)組成：齒輪變速裝置；定比傳動(dòng)副；換向裝置； 起動(dòng)停止裝置；制動(dòng)裝置；操縱裝置；密封裝置；主軸部件和箱體。根據(jù)機(jī)床的用途和 性能不同，有的機(jī)床主軸箱可以只包括其中的部分裝置和部件。 主軸箱是支承主軸并安裝主軸的傳動(dòng)變速裝置，使主軸獲得各種不同轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn) 主切削運(yùn)動(dòng)。該機(jī)床主軸箱剛性好、功率大、操作方便。CA6140 機(jī)床可進(jìn)行各種車(chē)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(dòng)軸承；進(jìn)給系統(tǒng)用 雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛 性好、功率大、操作方便。
機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展速度是很快的。 由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工 件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度， 發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜 合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變 速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。因此，探索科學(xué)理論的 應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn) 設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對(duì)機(jī)床的性能、精度、自動(dòng)化程度等提出了越來(lái)越高的要求。機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上 述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善 工人的勞動(dòng)條件。為此，許多企采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成自動(dòng)或半自動(dòng) 生產(chǎn)線。但是，采用這種自動(dòng)、高效的設(shè)備，需要很大的初期投資以及較長(zhǎng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備 周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車(chē)、拖拉機(jī)、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn)） 下、才會(huì)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 在機(jī)械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械、加工的 70%～80%?？茖W(xué)技 術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，致使機(jī)械產(chǎn)
主軸箱的基本環(huán)節(jié)是將機(jī)床的動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)床主軸，復(fù)雜而巧妙是其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)對(duì)主軸箱總體方案進(jìn)行了研究，不僅分析機(jī)床用途和規(guī)格以及特性，還對(duì)組成主軸箱的箱體、傳動(dòng)系統(tǒng)和軸及軸上零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
主軸、變速機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成了主軸箱。保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)和較高的傳動(dòng)效率是主軸箱應(yīng)該做到的，足夠的強(qiáng)度或剛度，較低噪聲，較小振動(dòng)，操作方便，良好的工藝性傳動(dòng)件是傳動(dòng)件應(yīng)具備的特性。
扭轉(zhuǎn)剛度下降10%-20%是受到箱體軸承孔的影響，導(dǎo)致彎曲剛度大幅下降，通過(guò)用凸臺(tái)和加強(qiáng)筋來(lái)補(bǔ)足因開(kāi)口而受到削弱的剛度；還可適當(dāng)增加壁厚來(lái)進(jìn)一步保證。
支承和定位是箱體在主軸箱中的作用。共有15根軸在主軸箱中，通過(guò)安裝孔的位置可以完成軸的定位，由此可見(jiàn)，確定箱體上安裝孔的位置很重要。考慮齒輪之間的嚙合及相互干涉是確定各軸安裝孔位置的主要問(wèn)題，箱體上軸安裝孔位置確定可通過(guò)各對(duì)配合齒輪的中心距及變位系數(shù)來(lái)得出。
不同類(lèi)型機(jī)床，定位安裝主軸變速箱的方式亦不同，分別是固定式、移動(dòng)式。在箱體底部，在平面的底部，突起的兩個(gè)小垂直面位子，用螺釘和壓板固定,稱為固定式。一體式鑄造成型是本主軸箱箱體，因安裝需要對(duì)箱體的底部進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。通過(guò)床的總體設(shè)計(jì)及使用人們對(duì)顏色的喜好來(lái)確定箱體的顏色，箱體中預(yù)留了安裝空間。
普通V帶應(yīng)保證帶傳動(dòng)即不打滑又能傳遞最大功率，而且疲勞強(qiáng)度足夠，使用壽命得到一定的滿足。
對(duì)多片式摩擦離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，離合器的尺寸首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定，在確定了安裝方式為軸裝式時(shí)，花鍵軸應(yīng)外摩擦片的內(nèi)徑d比小2～6mm，而離合器的徑向和軸向尺寸受內(nèi)部摩擦片整體直徑d的確定的影響，嚴(yán)重的話主軸箱內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)都會(huì)受影響，所以應(yīng)合理選擇。
選取摩擦片的厚度通常為1、1.5、1.75、2（mm），0.2～0.4（mm）為內(nèi)外層分離時(shí)
的最大間隙為,摩擦片的材料常用10或15鋼，摩擦片應(yīng)具有較高的耐磨性、較大的摩擦系數(shù)、抗高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，0.3～0.5（mm）的表面滲碳,及HRC52～62的淬火硬度。
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選相同的模數(shù)，所承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，計(jì)算器接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力是對(duì)高速傳動(dòng)齒輪而言的，驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力則是對(duì)低速傳動(dòng)齒輪。而驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪來(lái)說(shuō)，是必須的。
就傳動(dòng)軸來(lái)說(shuō)，除了過(guò)載軸外，一般其他的不必進(jìn)行強(qiáng)度校核，僅剛度驗(yàn)算。滾動(dòng)軸承作為機(jī)床的傳動(dòng)軸，導(dǎo)致失效主要原因是疲勞破壞，因此需要對(duì)疲勞進(jìn)行驗(yàn)算
總結(jié)：
主軸箱里有各種變速齒輪、主軸、制動(dòng)裝置的載體，箱體在主軸箱中起到了重要作用，主要是起支承和定位的作用，主軸箱中包含了15根軸，而箱體有對(duì)軸起到了定位的作用。確定箱體上安裝孔在的位置的很重要。對(duì)軸和齒輪的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。確定主軸箱的整體設(shè)計(jì)是否合格，需要對(duì)軸的剛度以及軸承疲勞強(qiáng)度和齒輪強(qiáng)度、接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。最后通過(guò)CAD等一些繪圖軟件將設(shè)計(jì)畫(huà)出來(lái)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中并不是一帆風(fēng)順的，在設(shè)計(jì)期間遇到了很多的問(wèn)題，像在齒輪的設(shè)計(jì)中，如何正確確定嚙合條件就遇到了問(wèn)題，但是通過(guò)老師的指導(dǎo)和查閱大量的資料，最終問(wèn)題解決了，并得出了準(zhǔn)確的結(jié)論：輪齒的分布必須使主、從動(dòng)齒輪相鄰?fù)瑐?cè)齒廓在嚙合線上所卡的線段（法節(jié)）相同等等。
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