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CA6140型车床主轴箱的设计

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目录

摘要.. ...................................................................I

1引言............... ....................................................1

1.1 CA6140型普通车床在机械加工行业的作用...............................1

1.2 CA6140型普通车床的组成.............................................1

1.3 研究此题题的意义.. .................................................1

2 传动方案设计......................................................... ..3

2.1 结构式分析............................................ .............3

2.2 绘制转速图和系统图............................................... ..4

3 主要零件的设计和验算 . .................................................7

3.1 主轴箱的箱体... ....................................................7

3.2 普通V带传动的计算..................................................7

3.3 确定各轴和齿轮转速... ..............................................9

3.4各传动组齿轮模数和直径的确定........................................9

3.5 齿轮强度校核 ......... ............................................11

3.6 确定各轴最小直径 .................... ............................14

3.7 传动轴的校核............................................... .......15

3.8 主轴最佳跨距的确定和主轴挠度................................... ...16

3.9 滚动轴承验算.................................................. ....18

4 结构设计和材料选择... .................................................21

4.1 带轮设计 ......... ................................................21

4.2 齿轮设计......... .................................................21

4.3 材料选择.................................................... ......21

4.4 轴承的选择.............................................. ..........21

4.5 主轴组件................................................ .. .......21

4.6 润滑系统.......................................... ................21

4.7 密封装置..................................................... .....22

5 结论... ...............................................................23

致谢语... ...............................................................24

参考文献. ...............................................................25

ABSTRCT .................................................................26

附录：主轴箱装配图

CA6140型车床主轴箱的设计

摘要 车类机床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成型回转表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表面，车床的通用性又较广，因此在机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在金属切削床中所占的比重最大，约占机床总台数的20%～35%。 作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中，适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐用。机床主轴孔径大，操作灵便集中，溜板设有快移机构。机床结构刚度与传动刚度均比较高，功率利用率也比较高，适于强力高速切削。卧式机床的加工对象，主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采用卧式布局。其主要部件有：主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱以及床身。本设计主要针对CA6140机床的主轴箱设计。机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。设计的内容主要包括确定机床的主要参数，拟定传动方案和传动系统图，计算和校核了主要零部件，并且利用专业制图软件进行了零件的设计和处理。

关键词 C6140车床 主轴箱 零件 传动 2010届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文）

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1 引言

1.1 CA6140型普通车床在机械加工行业的作用

在国民经济各部门、人民的日常生活中，人们广泛地使用各种机器、仪器和工具等设备与装备。任何庞大和复杂的机器都是由各种零件组成，凡精度和表面要求较高的零件，一般都需要经过切削加工，即大部分零件必须经过金属切削机床制造。金属切削机床就是用切削方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器，是制造机器的机器。

随着科学技术的不断发展，精度铸造、精密锻造和电加工等，可以部分地取代切削加工。但由于切削加工具有加工精度高、生产效率高以及加工成本低等优点，故大多数零件还必须通过切削加工实现。尤其是要获得高精度金属零件，主要还是经过切削加工完成。所以目前金属切削机床仍是机械制造工厂的主要设备，它所承担的工作量，在一般生产中约占机器制造总工作量的40%-60%，机床包括车床、铣床、磨床等，在车床中，普通车床是应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，CA6140型普通车床因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。

1.2 CA6140型普通车床的组成

CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。主要用于车削加工。在车床上可以加工内外圆柱面、圆锥面和成形回转表面；也可以车削和车环槽，加工各种常用的米制、英制、模数制和劲节制螺纹等。

主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。

进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。

丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。

溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。

1.3 研究此课题的意义

虽然我国的机床工业发展是迅速的，但由于起步晚，底子薄，与世界先进水平相比，还有很大的差距。为了使我国的机械加工技术在不久的将来能赶上发达国家的水平，并能同步增长。为了提高机床产品在国际市场的竞争能力，我们必须深入研究机床基础理论，加强工艺试验研究。作为将袁智鼎：CA6140型普通车床主轴箱的设计

第2页 共26页 来从事机械加工行业的毕业学生，我们很有必要对机械加工中运用最广泛也最基础的CA6140型普通车床做一个比较的系统的认识了解。

2010届机械设计制造及其自动化（数控）毕业设计（论文）

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2 传动方案设计

2.1结构式分析

⑴ 22312 ⑵ 32212 (3) 23212

从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，减小机床尺寸和重量，减小传动系统的转动惯量。也就是满足传动副前多后少的原则，因此取22312方案。

22312又有以下六种不同的方案

(a) 63122312 (c) 61222312 (e) 21422312

(b) 36122312 (d) 16222312 (f) 12422312

在降速传动中，为防止齿轮直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比4/1minu ；在升速时，为防止产生过大的噪音和振动，常限制最大转速比2maxu。在主传动链任一传动组的最大变速范围10~8minmaxmaxuur。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。

检查变速组的变速范围是否超过极限时，支需要检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小。方案（a）、（b）、（c）、（d）第二扩大组的变速范围841.11262r，等于maxr，符合要求，是可行的；方案（e）、（f）第二扩大组的变速范围1641.11342r，大于maxr，是不可行的。

根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：

图2—1

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CA6140车床结构解读

CA6140车床结构解读

CA6140车床结构解读

首先是床身结构。床身通常由整体铸铁制成，具有很高的刚性和稳定性。床身上会设置导轨，用于支撑和引导床载部件的运动。导轨通常采用V型铁，能够提供良好的刚性和稳定性，以确保加工精度。

其次是主轴箱结构。主轴箱由床身上的主轴孔、主轴承、主轴驱动装置和变速机构组成。主轴孔是主轴的安装位置，主轴承用于支撑和导引主轴的旋转运动。主轴驱动装置和变速机构提供主轴转速的调节功能，以满足不同加工要求。

进给箱作为车床的重要组成部分，负责实现工件和刀具的相对运动。进给箱通常包括齿轮传动装置、进给电机、进给机构等。齿轮传动装置通过传递动力，使工件能够实现旋转运动。进给电机供给机械能给进给机构，使刀架能够沿工件轴向或横向进行进给运动，实现加工操作。

刀架是用于夹持和定位刀具的部件，通常由刀架座、刀架滑块和卡爪等部分组成。刀架的设计受到加工要求和操作方便性的影响。刀架座上设置有刀架滑块，可沿床身上的导轨进行移动，并通过刀尖定位器实现刀具的定位。卡爪用于夹持刀具，确保刀具切削过程中的稳定性和精度。

主轴是车床中最重要的零件之一，主要负责工件的旋转运动。主轴由主轴箱提供动力，通过主轴承与床身连接，实现工件的位置固定。主轴的旋转速度和精度对加工结果有着重要的影响，所以主轴设计要求高刚性、高精度，并具备调整旋转速度的功能。

最后是进给系统。进给系统包括工作台、进给轴、进给传动装置等。工作台是放置工件的位置，通过进给轴的运动实现工件在车床上的移动。进给传动装置可以通过手动或自动控制，确保工作台的运动平稳、精度高。 总结起来，CA6140车床的结构复杂而精密，通过床身、主轴箱、进给箱、刀架、主轴和进给系统等组成部分的协同工作，实现对金属材料的精密加工。这种结构设计能够有效提高车床的加工效率和加工精度，满足制造业对金属零部件加工的要求。

CA6140进给箱操纵机构设计

CA6140进给箱操纵机构设计

摘 要

CA6140型车床是我国自行设计的卧式车床，此车床通用性强，加工范围广万能性较大，作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中。但结构较复杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工件时，换刀较麻烦，加工过程中的辅助时间较多，所以适合于单件、小批生产及修理车间。

本设计在这次的毕业设计中，主要研究了车床的总传动链和进给箱部分的传动链。进给箱是本次课题的重点部分主要包括：

1.进给箱的结构

2.进给箱的传动链

3.进给箱的螺纹机构设计准则。

4.进给箱中齿轮的设计和校核

略微涉及到内容主要有车螺纹系统及齿数比的确定，增倍机构设计及移换机构设计，离合器，操纵机构，箱体等机床主要参数的确定，传动方案和传动系统图的拟定。

研究CA6140型车床具有经济，学术的现实意义。通过对CA6140型车床的主轴箱的传动设计和制造的设计与分析可以使我们对大学四年所学的课程进行一次较好的巩固和提升。

关键词：CA6140机床； 进给箱；齿轮；传动链

ABSTRACT

CA6140-type lathe is designed by China's horizontal lathe, the lathe high

universality, processing of a larger universal scope, as a major turning machine,

CA6140 machine widely used in mechanical processing industry. However, more

complex structure and low degree of automation in the processing of more complex

shape of the workpiece, the tool change more trouble processing aids in the process of

CA6140车床结构的认识

CA6140车床结构的认识

CA614‎0车床结构‎的认识

主轴箱 机床主轴箱‎是一个比较‎复杂的传动‎件.表达主轴箱‎各传动件的‎结构和装

配‎关系时常用‎展开图.展开图基本‎上 是按各传动‎链传递运动‎的先后顺序‎,沿轴心线剖‎开,并展开在一‎个平面上的‎装配图(如图1) ：

图1

1——花键套；2——带轮；3——法兰；4——箱体；5——钢球；6——

齿轮；7——销；8、9——螺母； 10——齿轮；11——滑套；12——元宝销；13——制动盘；14——制动

带；15——齿条；16——拉杆；

17——拨叉；18——齿扇；19——圆键

CA614‎0型车床主‎轴箱展开图‎

该图是沿轴‎IV一I一‎II一II‎I(V)一VI一X‎I一X的轴‎线剖切面展‎开的。展开图把立‎体展开在一‎个平面上，因而 其中有些轴‎之间的距离‎拉开了。

如轴IV画‎得III与‎轴V较远，因而使原来‎相互啮合的‎齿轮副分开‎了。读展开图时‎ ，首先应弄清‎楚传动关系‎。

1. 卸荷带轮

电动机经皮‎带将运动传‎至轴I 左端的带轮‎2（见图1的左‎上部分）。带轮2与花‎键套1用螺‎钉连接成一‎体，支承在法兰‎3内的两个‎深沟球轴承‎上。

法兰3固定‎在主轴箱体‎4上，这样带轮2‎可通过花键‎1带动轴I‎旋转，皮带 的拉力则经‎轴承和法兰‎3传至箱体‎4。轴I 的花键部分‎只传递转距‎，

从而可避免‎因皮带拉力‎而使轴I产‎生弯曲变 形。这种带轮是‎卸荷的（既

把径向载‎荷卸给箱体‎）。 2. 双向多片摩‎擦离合器、制动及其操‎纵机构

双向多片摩‎擦离合器装‎在轴上。原理图如图‎2： 图2 1——齿轮；2——内摩擦片；3——外摩擦片；4——止推片；5——销；6——调节螺母；7——压块；8——齿轮；9——拉杆；10—— 滑套；1

1——元宝销；12——螺钉；13——弹簧；14——杠杆； 15——制动带；16——制动盘；17——齿条轴；18——齿扇；19——曲

柄；20——轴；21——手柄；

CA6140型卧式车床主要结构

CA6140型卧式车床主要结构

CA6140型卧式车床主要结构 CA6140型卧式车床主要结构

（一）主轴箱

CA6140车床的主轴箱包括：箱体、主轴部件、传动机构、操纵机构、换向装置、制动

装置和润滑装置等。其功用在于支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换

向等。 机床的主轴箱是一个比较复杂的运动部件，它的装配图包括展开图、各种向视图和剖面

图，以表示出主轴箱的所有零件及其装配关系。 1、主轴部件

主轴部件是主轴箱最重要的部分，由主轴、主轴轴承和主轴上的传动件、密封件等组成。

主轴前端可安装卡盘，用以夹持工件，并由其带动旋转。主轴的旋转精度、刚度和抗振

性等对工件的加工精度和表面粗糙度有直接影响，因此对主轴部件的要求较高。 CA6140型车床的主轴是一个空心阶梯轴。其内孔是用于通过棒料或卸下顶尖时所用的

铁棒，也可用于通过气动、液压或电动夹紧驱动装置的传动杆。主轴前端有精密的莫氏6

号锥孔，用来安装顶尖或心轴，利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。主轴后端

的锥孔是工艺孔。 CA6140型卧式车床的主轴部件在结构上做了较大改进，由原来的三支承结构改为两支

承结构；由前端轴向定位改为后端轴向定位。前轴承为P级精度的双列短圆柱滚子轴承，用

于承受径向力。后轴承为一个推力球轴承和角接触球轴承，分别用于承受轴向力和径向力。 主轴的轴承的润滑都是由润滑油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分润滑，并带

走轴承运转所产生的热量。为了避免漏油，前后轴承均采用了油沟式密封装置。主轴旋转时，

依靠离心力的作用，把经过轴承向外流出的润滑油甩到轴承端盖的接油槽里，然后经回油孔

流回主轴箱。 主轴上装有三个齿轮，前端处为斜齿圆柱齿轮，可使主轴传动平稳，传动时齿轮作用在

主轴上的轴向力与进给力方向相反，因此可减少主轴前支承所承受的轴向力。 主轴前端安装卡盘、拨盘或其它夹具的部分有多种结构形式。

2、开停和换向装置

CA6140型卧式车床采用的双向多片式摩擦离合器实现主轴的开停和换向。