CA6140车床主轴及变速机构设计

CA6140车床主轴及变速机构设计摘要随着我国经济的发展，老式C6140车床已经逐渐的淡出市场，效率低，耗能多已经不符合当代的发展要求；随着科技的进步，经过改造后的CA6140车床现阶段已经得到普及和认可，CA6140车床具有生产效率高、节能、造价低等优点。本次设计主要是对CA6140车床主轴及变速机构的设计，以电力为动力源，采用电动机和传动带带动主轴运动，通过齿轮啮合变速来进行工作。本次设计是参照了沈阳机床厂C6140车床的设计思路和原理。与其不同的是CA6140的效率有所提高，造价低、经济适用是本次设计的主要特点。关键词：CA6140；车床；主轴；变速；设计 CA6140 Lathe Spindle And Gear Mechanism DesignAbstractWith the development of our national economy, the old C6140lathe has gradually aging, efficiency is low, energy consumption is not in line with the contemporary development; with the progress of science and technology, the improved CA6140 lathe stage has gained popularity and recognition, CA6140 lathe has the advantages of high production efficiency, energy saving, low cost. This design is mainly on the CA6140 lathe spindle and gear mechanism design, to electric power as power source, the motor and the driving belt drives the main shaft through gear meshing movement, speed of work. This design is the reference to the Shenyang machine tool plant C6140lathe design thought and principle. Unlike the CA6140efficiency improvement, low cost, economy is applicable for the design of the main features. Key words: CA6140；Lathe；Spindle；Variable speed；Design目 录摘要Abstract1 绪论11.1 金属切削机床在国民经济中的地位11.2 车床设备简介11.2.1 普通车床相关介绍21.2.2 CA6140车床基本概况31.3 本设计的主要目的31.4 本设计的主要内容32 CA6140车床总体方案设计42.1 车床的主要技术参数42.2 车床结构的布局52.3 主传动系统的运动设计52.3.1 确定变速组的传动副数目52.3.2 确定变速组扩大顺序62.4 转速图62.5 确定齿轮齿数72.6 确定带轮直径72.7 验算主轴转速误差72.8 传动系统图83 车床主要结构计算83.1 确定传动件极端转速83.2 确定主轴支撑轴颈尺寸93.3 传动轴直径93.4 传动齿轮的模数93.5 普通V带的选择与计算104 CA6140车床结构设计114.1 带轮的设计114.2 主轴换向与制动机构的设计114.3 齿轮块设计114.4 轴承的选择124.5 主轴组件124.6 操纵机构124.7 润滑系统设计124.8 密封装置设计124.9 主轴箱箱体设计135 传动件的验算145.1 受力分析145.2 计算挠度、倾角145.3 验算花键侧挤压应力165.4 验算齿轮模数175.5 滚动轴承验算176 结论20参考文献致谢CA6140车床主轴及变速机构设计1 绪论1.1 金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是一种用切削方法加工金属零件的工作机械。它是制造机器的机器，因此又称工作工具机或者母机，我们习惯上简称其为机床。在我国的每个工农业生产部门、国防生产和科研单位中，使用和制造着各种各样的机器、仪表和工具。有很多种类机器，但从根本上来说任何一部庞大复杂的机器都是由盘类、轴类、箱体类、齿轮类、机架类等零件组成的，而机床加工了大多数这部分零件。在一般机械制造厂的技术装备中，机床约占设备总量的6080，在这之中包括锻压机床、金属切削机床和木工机床等。 在现代机械制造工业中也有很多种方法加工零件，比如锻造、焊接、铸造、切削加工和各种特种加工等，但切削是加工具有一定形状的金属毛坯、表面质量和尺寸的零件的主要加工方法，尤其是在加工精密零件时，目前主要依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量的要求。所以，加工机器零件的主要设备是金属切削机床，它的工作量在一般的机械制造厂中可以占机器制造总量的4060。所以，机床的技术水平金和机器制造工业中的产品质量和劳动生产率息息相关。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，而机床工业则是机械制造工业的重要组成部分，是为机械制造工业提供先进加工技术和现代化技术装备的“工作母机”工业。一个国家机床工业的技术水平是衡量这个国家的科学技术水平和工业生产能力的重要标志之一。因此，机床工业在国民经济中占有极为重要的地位，机床的工作母机属性决定了它与国民经济各部门之间的关系。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的工艺装备，即为工业、农业、交通运输业、石油化工、矿山冶金、电子、科研、兵器和航空等产业提供各种机器、仪器和工具，从而促进机械制造工业的牛产能力和工艺水平的提高。非常明显，机床工业的发展情况好坏对国民经济各部门的发展和社会进步均起着非常重要的作用。机床工业的发展都会直接或间接地影响我国正在重点发展的能源、文通、通信、原材料、环保和航空航天等工业的现代化技术水平。1.2、机床设备简介 机床是可以制造机器的机器，它也可以制造机床它自己本身的机器，这是机床和其他机器主要特点的区别，金属切削机床是它的全称，也可以称它为工作母机或工具机。 机床对金属或其他材料的坯料和工件进行加工，使它可以获得一定的几何形状、尺寸精度和表面质量的零件或机器。机械产品中的零件一般都是用金属切屑机床加工出来的。它是机械工业的基本生产设备，它的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的经济效益和生产技术水平。因此，一个国家工业发达程度的重要标志之一是机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有的机床数量和质量。 机床最早的雏形是在公元2000多年出现的树木车床。工作时，用脚脚踏绳索下端的套圈作为动力源，利用树枝的弹性使工件由绳索带动旋转相当于传送装置，刀具为手拿石片或贝壳等，沿板条移动工具切削工件。在中世纪出现的弹性杆棒车床运用的也是应用这一原理。因为制造钟表和武器的需要，在15世纪出现了钟表匠用的齿轮加工机床和螺纹车床，以及炮筒镗床，它是由水力驱动的。1500年左右，意大利人列奥纳多达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图，其中已有曲柄、飞轮、顶尖和轴承等新机构。中国明朝出版的天工开物中载有磨床的结构，使铁盘旋转的方法是用脚踏，加上水和沙子剖切玉石。 18世纪的工业革命推动了机床的发展。1774年，英国人威尔金森发明较精密的炮筒镗床，其中为了镗制更大的汽缸，于1776年又制造了一台水轮驱动的汽缸镗床，使蒸汽机得到了发展。从此，机床开始用蒸汽机通过天轴驱动。1797年英国人H.莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架，能实现车削螺纹和机动进给，这是机床总体结构的一大变革。 19世纪，由于动力、纺织、军火生产和交通运输机械的推动，各式各样基本类型的机床相继出现。1817年，英国人R.罗伯茨发明了龙门刨床。1818年美国人E.惠特尼研制成卧式铣床。1876年，美国制发明了万能外圆磨床。1835和1897年先后创制出滚齿机和插齿机。随着电动机的发明，机床一开始先采用电动机集中驱动，后来广泛使用单独的电动机驱动。20世纪初，为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具，相继创制出坐标镗床和螺纹磨床。 于此同时为了适应轴承和汽车等工业大量生产的需要，又发明出各种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。随着电子技术的发展，美国于1952年研制成第一台数字控制机床。1958年研制成能自动更换刀具以进行多工序加工的加工中心。电子技术和计算机技术的发展和应用，使机床在驱动方式、控制系统和结构功能等方面都发生显著的变革。 按用途和结构的不同，车床主要分为卧式车床和落地车床、转塔车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床及多刀车床和各种专门化车床，如凸轮轴车床、车轮车床、铲齿车床。在所有车床中，以卧式车床应用最为广泛。卧式车床加工尺寸公差等级可达IT18IT7，表面粗糙度Ra可达1.6um。近年来，计算机技术广泛应用到机床制造业，随之出现了数控机床、车削加工中心等机电一体化的产品。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是一种应用非常广泛的工程机械，是机械制造和维修工厂中使用最广的一类机床。它的结构和性能直接影响到加工工件的精确程度和整个车床的工作效率。1.2.1、普通车床相关介绍 普通车床是车床市场上应用非常为广泛的一种车床类型，其在车床市场占有65%的市场份额，普能车床又称为卧式车床主要是由床身、主轴箱、溜板箱和尾座等部件组成。它的床身固定在左右床腿上，用以支撑车床的各个部件，使它保持准确的相对位置。主轴箱固定在床身的左侧，内部装有主轴的变速传动机床。普通车床的工件通过卡盘等夹具装夹在主轴的前端，由主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现主运动。在普通车床的床身的右端装有尾座，其上可装后顶尖，以支承长工件的另一端，也可以安装孔加工刀具，以进行孔加工。尾座可沿床身顶面的一组导轨（尾座导转作纵向调整移动，以适应加工不同长度工件的需要。刀架部件由纵向、横向溜板和小刀架组成，它可带着夹持在其上的车刀移动，实现纵向和横向进给运动。进给箱固定在普通车床床身的左前侧，是进给运动传动链中主要的传动比变换装置，其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。溜板箱固定在纵向溜板的底部，可带动刀架一起作纵向运动，其功能是把进给箱带来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹。在溜板箱上装有各种操纵手柄的按钮，工作时，工人可以方便地进行操作。1.2.2、CA6140普通车床基本概况 CA6140普通车床属于通用机床，是马鞍型卧式车床，CA6140主要用于各种车削加工工作，也可用于成批生产中，是沈阳第一机床厂的传统产品。该机床基础铸件刚性好，精度保持性好，主轴传动和进给传动均采用12级齿轮变速，具有较宽的变速范围，因而机床具有很宽的加工范围。1.3本设计的主要目的 由于C6140是传统的普通车床，自动化程度不高，无法加工复杂型面，工作效率低，机床且使用年限已久，强电控制电路的很多元件都已呈现老化现象，故障率高。机床的导轨以及滑动丝杠、支承轴承等也有不同程度的磨损。各进给系统采用的是法兰盘式电动机，调速范围窄，无法实现无级调速。加工精度已远远达不到要求。现代机械制造业向着低消耗、高效率的方向发展，节能环保首当其冲。CA6140车床改造后并不将原有的机床结构进行大量改动，而是在原有的机床构架基础上更换电动机，重新布置电气柜等。因此，改造后的车床与原来的机床没有很大的差别。改造后的CA6140将具有耗电量低、加工精确、噪声小、加工效率高和经济耐用等优点。1.4本设计的主要内容本设计共分五大部分进行： (1)准备工作。主要对车床设备的发展现状、存在的问题及研发的意义进行分析和综述。撰写开题报告，完成论文绪论部分。 (2)设计方案的论证。接受任务并做大量相关资料收集和调研后，提出可行的方案，并通过分析比较、综合考虑后，确定出最佳方案。 (3)设计计算。确定了最佳方案后，进行关键技术的设计计算。根据各部件的工作条件，给定的技术参数进行详细的设计计算，并根据计算结果选择元器件，如电机等。 (4)结构设计。包括总体结构的设计，各部件间是如何连接的，采用何种零件。再者，对主要零部件进行详细设计。 (5)设计图纸绘制。对以上各种设计的结果，除文字说明外，再用工程图加以直观的表达。其中包扩，总装配图绘制、部件图、零件图等。 2 CA6140车床结构总体方案设计2.1 车床的主要技术参数（1）尺寸参数床身上最大回转直径400mm刀架上的最大回转直径200mm主轴通孔直径50mm主轴前锥孔 莫氏6号最大加工工件长度 1000mm（2）运动参数通过对沈阳机床集团等企业调查及查阅有关资料中型规格的轻型车床工作条件如表1。 表2-1 典型工艺常用极限切削速度（m/min）加工种类加工条件刀具条件工件材料VmaxVmin车削半精车或精车硬质合金刀具碳钢150250车削精车丝杆或蜗杆高速钢刀具碳钢1.252铣削平铣粗加工高速钢圆柱平铣刀D=80100mm灰铸铁HB1901520铣削精或半精端铣硬质合金盘形端铣刀D=75110mmz=3445钢200300根据上述工况，确定主轴最高转速由采用YT15硬质合金刀具车削碳钢工件获得，主轴最低转速由采用W18Cr4V高速钢刀车削铸铁获得取标准系列数值，即nmax1500rmin取33.5rmin公比取1.41 转速级数 （3）动力参数 根据公式和表求得切削力Fz： 根据式求得切削功率Pm和电动机功率Pe： 选择电动机的型号： Y112M-4; PE4KW;nE=1440r/min2.2 机床结构的布局（1）确定结构方案1）主轴传动系统采用普通V带、齿轮传动。2）传动型式采用集中传动。3）主轴换向采用电机反转的控制方式，制动采用闸带式制动器。4）变速系统采用多联滑移齿轮变速。5）润滑系统采用飞溅油润滑。（2）布局采用卧式车床常规的布局型式。机床主要由主轴箱、床鞍、刀架、尾架、进给箱、溜板箱。床身等6个部件组成。2.3 主传动系统的运动设计2.3.1 确定变速组的传动副数目实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1）12=34 2）12=43 3）12=3224）12=232 5）12=223方案1）2）可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案3）是可取的。2.3.2 确定变速组扩大顺序12=322的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可有以下六种形式：1）12=312326 2）12=312623 3）12=3422214）12=342122 5）12=342122 6）12=342221根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用第一方案。2.4 转速图（1）验算传动组的变速范围第二扩大组的变速范围是 符合设计原则要求。（2）分配降速比该车床主传动系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动。根据降速比分配应“前慢后快”的原则，确定各传动组最小传动比。 （3）绘制转速图 图2-1 转速图2.5 确定齿轮齿数利用查表法求出传动齿轮齿数 表2-2 各传动组齿轮齿数变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和728089齿轮Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z12Z14齿数32644056484827755151239176382.6 确定带轮直径由表查取小带轮基准直径：dd1=100mm大带轮直径由公式求得2.7 验算主轴转速误差各级主轴实际转速值用下式计算：n实=nEdd1/dd2（1-）uaubuc式中ua，ub，uc分别为第一、二、三变速组齿轮传动比。轮速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对误差的绝对值表示： 表2-3 转速误差表 主轴转速n1n2n3n4n5n6n7n8n9n10n11n12标准转速r/min33.547.5679513219026537553075010601500实际转速r/min33.447.866.992.9132.7185.8264.6378529.273510501470转速误差%0.30.60.12.20.52.20.20.80.220.92 转速误差满足要求。2.8 传动系统图 图2-2 传动系统图3 车床主要结构设计计算3.1 确定传动件计算转速 表3-1 传动件计算转速传动件轴 轴轴轴齿 轮Z1齿轮z2齿轮z3齿轮z4齿轮z5齿轮z6齿轮z7齿轮z8齿轮z9齿轮z10齿轮z11齿轮z12齿轮z13齿轮z14计算转速7503751329575037575053075015037513237537513233.51322633.2 确定主轴支撑轴颈尺寸参照书中数据取钱轴承直径：D1=90mmD2=（0.70.85）D1=6377mm选取D2=70mm3.3 传动轴直径 表3-2 估算传动轴直径计算公式轴号计算转速nc r/min电机至该轴传动效率输入功率PkW允许扭转角deg/m传动轴长度mm估算轴的直径mm花键轴的尺寸NdDB7500.963.841.540027.7628347改为D=353750.960.990.993.761.540032.48364271320.960.990.990.980.993.651.540039.98424883.4 传动齿轮的模数 计算各传动组最小齿轮的模数： 表3-3 齿轮模数估 算 公 式传动组小齿轮齿数比u1齿宽系数m传递功率P计算转速nc系数YFS模数mH模数mF选取模数m按齿面接触疲劳强度按轮齿弯曲疲劳强度载荷系数K=1系数AH=61系数AF=1许用接触应力HP=1100许用齿根应力FF=518第一速变组Z132273.847504.361.561.522第二速变组Z2272.8273.763754.471.9122第三速变组Z323473.653754.62.32.133.5普通V带的选择与计算 表3-4 普通V带的传动计算计算内容符号单位计算公式或图表计算过程结果设计功率PdKWPd=KAP,查表Pd=1.144.4带型选择查图A型初选中心距a0mm根据机床的布局及结构方案700计算带的基准长度Ld0mmLd0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0Ld0=2700+(100+192)/2+(192-100)2/(4700)1861.7选择带基准长度Ldmm查表得1800实际中心距amm669.2小带轮包角1o1=180o-2sin-1(dd2-dd1)/2a120o1=180o-2sin-1(192-100)/(2669.2)120o172.1合格带速vm/sv=(dd1n1)/(601000)v v=525m/sv=(1001440)/(601000)7.54合格带的挠曲次数us-1u=1000mv/Ld40u=(100027.54)/18008.4合格带的根数ZZ=Pd/(P1-P1)KKLZ=4.4/(1.32-0.09) 0.991.013.58取44 CA6140车床结构设计4.1 带轮设计根据V带计算，选用4根A型V带。为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。4.2 主轴换向与制动机构设计本机床属于万能性的轻型车床，适用于机械加工车间和维修车间。由于电机换向不是很频繁，为简化结构、节约成本，电机的正反转由电路控制实现，而制动器采用闸带式制动器，并根据制动器设计原则，将其放在靠近主轴的较高转速的轴上。4.3 齿轮块设计机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，第一扩大组和基本组的滑移齿轮采用了整体式滑移齿轮。第二扩大组，由于传递转矩较大，则采用了所示的键联接装配式齿轮。所有滑移齿轮与传动轴间均采用了花键联接。从工艺角度考虑，其固定齿轮（主轴上的齿轮除外）也采用花键联接。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联接。轴间传动齿轮精度为级，轴间齿轮精度为级。4.4 轴承的选择为了装配方便，轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径，并采用型深沟球轴承。为了便于装配和轴承间隙调整，、轴均采用了30000B型圆锥滚子轴承。轴上的齿轮受力小，线速度低，采用了衬套式滑动轴承。滚动轴承均采用E级精度。4.5 主轴组件本车床为普通精度级的轻型车床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴组件。前支承采用了NN0000型双列圆柱滚子轴承，后支承采用70000AC型角接触球轴承和51000型单向推力球轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用短圆锥定心结构型式。前轴承为C级精度，后轴承为D级精度。4.6操纵机构为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各滑移齿轮变速传动组的特点，分别采用了集中变速操作机构和单独操作机构。对于变速频率较高的基本组和第一扩大组采用了变速机构。其中：R=e1=LA=30;e2=42.7。而第二扩大组及-轴间滑移齿轮则采用摆移式操纵机构。4.7润滑系统设计主轴箱内采用飞溅润滑。油面高度为65mm左右，甩油轮浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：HJ30。卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。润滑脂型号为：钙质润滑脂。4.8密封装置设计轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用皮碗式接触密封。而主轴直径大、线速度高，则采用了非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。4.9主轴箱箱体设计箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单、明快。主轴箱采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单、定位可靠5 传动件的验算以轴为例，验算轴的弯曲刚度、花键的挤压应力、齿轮模数及轴承寿命。5.1受力分析轴上的齿轮为滑移齿轮。选择主轴处于计算转速时（95r/min），齿轮的啮合位置为计算时的位置。图示5-1为齿轮轴向位置示图(详细结构参见展开图)。图5-1中F1为齿轮Z2（齿数64）上所受的切向力Ft1，径向力Fr1的的合力。F2为齿轮Z9（齿数51）上所受的切向力Ft2，径向力Fr2的的合力。各传动力空间角度如图4所示。根据表5-1公式计算齿轮受力。 图5-1 齿轮轴向位置5.2计算挠度、倾角从表5-1计算结果看出，轴在X、Z两个平面上均受到两个方向相反力的作用。根据图5-1所示的轴向位置，分别计算出各平面挠度、倾角，然后进行合成。根据查表计算结果如下： 图5-2 II轴各传动力角度关系 表5-1 齿轮受力计算计算公式T=(9.55106P)/n Ft=2T/dF=Ft/cos =+ d=zm传递功率P kw3.76转速n r/min375传动转矩T N.mm95754.7齿轮压力角 20齿面摩擦角6齿轮z2切向力 Ft/N149602齿轮z2合理 F1/N1664.6齿轮z2 F1在x轴投影 Fx/N514齿轮z2 F1在z轴投影 Fz/N1583齿轮z2分独院直径 d1 mm128齿轮z9切向力方向Ft1 2/N1877.5齿轮z9合理 F2/N2088.9齿轮z9F2在x轴投影 Fx2/N-645.5齿轮z9F2在z轴投影 Fz2/N-1986.6齿轮z9分独院直径 d2/mm102 表5-2 挠度、倾角的计算计算简图及公式计算内容计算公式计算过程许用值结论E=2.1105MPan=l-x=881/6EIL=3.310-14I=d4/64=364/64=82448Xoy平面内挠度y1x=nFx1a(l2-n2-a2)-Fx2c(l2-n2-c2)/6EILy1x=3.310-148851496(2882-882-962)-645.5193(2882-882-1932)=-4.27510-3Zoy平面内挠度y11x=nFz1a(l2-n2-a2)-Fz2c(l2-n2-c2)/6EILy11x= 3.310-1488158396(2882-882-962)-1986.6193(2882-882-1932) =-0.0131挠度合成0.03合格左支承xoy平面力作用下倾角1A= Fx1ab(l+b)-Fx2cf(l+f)/6EIL1A=3.310-1451496192(288+192)-645.519395(288+95)=4.8310-7zoy平面力作用下倾角11A= Fz1ab(l+b)-Fz2cf(l+f)/6EIL11A=3.310-14 158396192(288+192)-1986.619395(288+95)=1.8110-6倾角合成0.0006合格右支承xoy平面力作用下倾角1B= -Fx1ab(l+b)-Fx2cf(l+c)/6EIL1B=3.310-1451496192(288+192)-645.519395(288+193)=6.7810-5zoy平面力作用下倾角11B= -Fz1ab(l+b)-Fz2cf(l+c)/6EIL11A=3.310-14 158396192(288+192)-1986.619395(288+193)=2.0810-4倾角合成0.0006合格5.3验算花键侧挤压应 表5-3 键侧挤压应力计算计算公式最大转矩Tmax N.mm花键轴小径d mm花键轴大径D mm花键数N载荷系数k工作长度l mm许用挤压应力jy MPa计算挤压应力jy MPa结论Tmax=99.55106P)/ncjy=8Tmax/(D2-d2)lNkjy95754.7364280.870303.65合格5.4验算齿轮模数根据表验算齿轮模数，经验算证明所选模数合格。5.5滚动轴承验算根据表9表10所示的轴受力状态，分别计算出左（A端）、右（B端）两支承端支反力。在xoy平面内: 在zoy平面内: 左右端支反力为： 两端支承轴承受力状态相同、左端受力大，所以只验算左端轴承。 表5-4 齿轮模数验算验算公式按齿面接触疲劳强度mHn =267验算公式按轮齿弯曲疲劳强度mFn=267序号计算内容计算用表或公式计算过程结果名称符号单位1齿数Z表6272使用系数KA查表得1.13功率利用系数KHP查表得0.8KFP查表得0.794转速变化系数KHn查表得0.95KFn查表得0.965工作用量系数KHPntKHPnt = KHP KHn KHtKHPnt =0.80.951.260.96KFPntKFPnt = KFP KFn KFtKFPnt =0.790.961.64取16工作期限系数KHtKHt( KFt)=KHt=1.26KFtKFt=1.647名义切向力FtNFt=1.9107 P/ncFt =1.91073.76/3751.91058分度圆圆周速度Vm/sV=nmaxzmn/6000V=750272/600021.29动轻系数KVKV=1+K1/(FtKA/b)+K2z1v /100KV=1+12.1/(1.91051.1/18+0.0192) 2721.2 /1001.1110齿向轻荷分布系数KK=1+ Ks+ KMK=1+0.2+0.161.3611齿向轻荷分配系数KH表2.4-261.1KF1.112节点区域系数ZH查图得2.513弹性系数ZE19014重合度及螺旋角系数Zt查图得0.915许用接触应力HPN/mm2HP =HLim*ZLVRHP =12000.89106816复合齿形系数YFS查图4.4717重合度螺旋角系数Y查图0.718许用齿根应力FPN/mm2FP =1.3FLimFP =1.346.5558019接触强度模数mHnmm将各参数值代入验算公式1.9320弯曲强度模数mFnmm1.91 表5-5 轴承验算 疲劳寿命验算公式Lh=500(Cfn/ KA KHP KHn Kl F)T(h)静负荷验算公式C0j=K0F0C0(N)序号计算内容计算用表或公式计算过程结果名称符号单位1额定动负荷CN查轴承手册212002速度系数fn0.483使用系数KA查表1.14功率利用系数KHP查表0.85转速变化系数KHn查表0.966齿轮轮换工作系数Kl查表0.757当量动负荷FN已计算求得420.58许用寿命Th100009寿命指数3.3310额定寿命Lhh将上述参数代入公式计算得Lh=9.26107T合格11额定静负荷C0N查有关手册2020012安全系数K0查表1.213当量静负荷F0NF0=Fr已计算求得420.514静负荷C0jNC0j=KF0C0j=1.2420.5=504.6C0合格6 结论本次CA6140车床设计主要是针对于主轴变速箱和传动机构的设计，现阶段根据我国的基本国情，数控车床还未普及的情况下，普通经济型车床具有很大的市场和发展空间。该车床具有效率高，性能稳定，方便经济等优点，具有很广阔的市场，适用于各个领域使用。同时该车床使用造价低、寿命较长、性能稳定、耗电少节能等优势。以下为总结本次设计的主要内容：（1）对CA6140阐述其功能作用，主要用途。对CA6140有了一定的了解；（2）设计车床传动系统的主要参数，确定车床齿轮的模数、齿轮直径、带轮的计算、计算主轴转速误差，最后确定参数值；（3）对主轴的参数进行设计计算，选定传动方案、确定主轴的直径、传送带的计算。（4）对传动件进行验算，计算参数的选取是否合格，对轴进行受力分析，对传动件的计算机器验算。本次设计使我对课本知识和实际设计有了综合的运用，锻炼了我实际的设计分析能力，这是在参加工作之间最好的一次锻炼，也为我以后的生活和工作打下了坚实的基础。20参考文献1冯之敬.机械制造工程原理.北京：清华大学出版社，2008.2吕宏,王慧.机械设计M. 北京: 北京大学出版社，2009.3夏广岚，冯凭.金属切削机床.北京：北京大学出版社，2008.4张德泉，陈思夫，林彬.机械制造装备机器设计.天津：天津大学出版社.2003.5何铭新，钱可强.机械制图.北京：高等教育出版社.2004.6侯书林，朱海.机械制造基础（上册）.北京：中国林业出版社；北京大学出版社.2006.7侯书林，朱海.机械制造基础（下册）.北京：中国林业出版社；北京大学出版社.2006.8王世刚，古乐，郑德志.机械设计基础.北京：国防工业出版社.2011.9林兰华.理论力学.北京：科学出版社.2009.10赵长发.机械制造工艺学.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2008.11董玉红，杨清梅.机械控制工程基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2003.12朱理.机械原理.北京：高等教育出版社.2004.13常同立，杨家武，佟志忠.机械制造工艺学.北京：清华大学出版社.2010.14机械设计手册编委会.机械设计手册M. 北京:机械工业出版社.2004.8.15孙玉芹，袁夫彩.机械精度设计基础.北京：科学出版社.200716DONALD E.KNUTH.THE ART OF COMPUTER PROGRAMMING VOLUME 1：FUNDAMENTAL ALGORITHMS （THIRD EDITION）.机械工业出版社.2008.17Y.DANIEL LIANG.INTRODUCTION TO JAVA PROGRAMMING （SIXTH EDITION）.机械工业出版社.2008.18陈秀宁，顾大强.机械设计.北京：北京理工大学出版社.2006.19朱凯，夏祥春，李浩.机械设计基础.西安：西安工业大学出版社.2009.20周建国.AutoCAD 2008机械设计实例精讲.北京：人民邮电出版社.2008.致谢本次毕业设计是一项任务非常巨大的工程，首先我要感谢我的导师贾娜老师给予我的帮助，无论什么时候遇到什么难题，贾老师不管怎么忙都会抽出时间给我们讲解，解决我们在毕业设计中遇到的种种难题。之所以我能从确定题目到本次设计的顺利完成，是因为贾老师总是会在百忙之中抽出时间来督促我们，检查我们的进度情况，帮我们解决设计中所遇到的难题；所以在这里我要感谢我们的贾老师。贾老师孜孜不倦负责的态度给我们的印象非常深刻，为我们在以后的工作和生活中树立了榜样。在此我要由衷的感谢贾老师以及帮助我的学长和同学们。答辩委员会意见: 答辩委员会(教师姓名、职称)：毕业论文成绩：