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机床主轴箱设计说明书一、机床的型号及用途1、规格选用型号 CA6140、规格 Φ320×10002、用途CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。
可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。
加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。
二、 机床的主参数和其他主要技术要求1、主参数和基本参数1) 主参数机床主参数系列通常是等比数列。
普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。
普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。
2) 基本参数除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。
3）普通车床的基本参数普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献【一】中表2的规定，有下列几项数；刀架上最大工件回转直径1D （mm ）由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。
我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。
所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。
主轴通孔直径d ﹙mm ﹚普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。
在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。
参数标准规定了通孔直径d的最小值。
所以由参考文献【一】（表二）d=36mm。
主轴头号普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。
主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。
目录1、前言 (2)1.1金属切削机床在国民经济中的地位 ........................................1.2机床课程设计的目的 ....................................................1.3设计内容和要求 ........................................................ 2 2 22、参数的拟定 (3)2.1车床的规格系列和用处 ..................................................2.2确定极限转速 . .........................................................2.3主电机选择 . .......................................................... 3 3 33.传动设计 (3)3.1主传动方案拟定 . ......................................................3.2传动结构式、结构网的选择 . ............................................3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 . ...............................3.2.2 传动式的拟定 . .....................................................3.2.3 结构式的拟定 . .....................................................3.3转速图的拟定 .......................................................... 3 4 4 4 4 54.传动件的估算 (6)4.1 V带传动的计算 ........................................................4.2传动轴的估算 . ........................................................4.2.1确定各轴转速 . ......................................................4.2.2 传动轴直径的估算 . .................................................4.3齿轮齿数的确定和模数的计算 . .........................................4.3.1 齿轮齿数的确定 . ..................................................4.3.2 齿轮模数的计算 . ..................................................4.3.4齿宽确定 . .........................................................4.4带轮结构设计 . .......................................................6 8 8 9 10101113145.动力设计 (14)5.1主轴刚度验算 .........................................................5.1.1 选定前端悬伸量 C ................................................. 5.1.2 主轴支承跨距 L 的确定 . ............................................5.1.3计算 C点挠度 . .....................................141414 错误！未定义书签。
设计题目：C6140普通车床主轴箱传动设计摘要目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。
本文探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，确定设计方案：1. 参数拟定根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速m axn 和m in n ，公比 （或级数Z ），主传动电机功率N 。
2. 传动设计根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。
3. 动力计算和结构草图设计估算齿输模数m 和直径d ，选择和计算反向离合器，制动器。
将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。
4. V 带的设计在结构草图的基础上，进行V 带和带轮的设计和计算。
5. 主轴变速箱装配设计主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。
图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。
这样既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。
关键词： 齿轮； 结构设计； 箱体AbstractThe machine tool spindle gear box design or to experience or analogy based on traditional design method ( experience ).This paper explores the application of scientific theory, scientific analysis of the processing experience, data and information, the determination of design scheme:According to the machine type, size and other characteristics, understanding the typical process of cutting parameters, with the world's terms and conditions, and with a similar machine after the comparative analysis to determine: speed and, common ratio ( or series Z ), the main drive motor power N.The 2transmission designAccording to the parameter drafted, through the structure of network and speed chart analysis, determine the rotational structure scheme and the rotation system diagram, calculation of the rotation pairs of transmission ratio and gear teeth, and checking the spindle speed error.3dynamic calculation and structure sketch designEstimation of gear modulus m and D diameter, selection and calculation of reverse clutch, brake.The transmission parts and other parts in the expansion plans and sections do preliminary arrangement, layout and design.4shaft and bearing calculationIn the structure of the draft on the basis, a transmission shaft stiffness and the shafting bearing life checking.5spindle gear box assembly designMain gearbox assembly drawing is the structure sketch for" papers", design and system. Map all parts to express clearly, and dimensioning and coordination.This can enhance the machine tool design and manufacturing level, also will promote the modernization design method.Key words: gear box; structure design;目录1.车床参数的拟定 (3)1.1概述 (3)1.2参数的拟定 (3)2.传动设计 (5)2.1传动结构式、结构网的选择确定 (5)2.2 转速图的拟定 (7)2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (9)3.动力计算和结构草图设计 (13)3.1计算转速 (13)3.2传动轴的估算和验算 (13)3.3齿轮模数的估算和计算 (18)3.4轴承的选择和校核 (23)3.5摩擦离合器的选择与校核 (26)4.V带的设计 (29)4.1V带的传动计算 (29)4.2传动轴的估算 (31)4.3齿轮模数的确定和模数的计算 (33)4.4带轮结构设计 (38)4.5片式摩擦离合器的选择和计算 (38)5.主轴变速箱装配设计 (41)5.1主轴刚度验算 (41)5.2齿轮校验 (43)5.3轴承的校验 (44)5.4轴轮块的设计 (45)5.5传动轴的设计 (46)5.6主轴组件的设计 (47)结束语 (52)致谢 (53)参考文献 (54)1.车床参数的拟定1.1概述普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。
CA6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱设计说明书目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景及选题意义 ........................................................................... . (1)1.1.1 课题的背景 ........................................................................... .. (1)1.1.2 课题的目的............................................................................ .................. 3 1.2 完成的内容 ........................................................................... (3)2 参数拟定 (4)2.1 主电机动力参数的确定 ........................................................................... (4)2.2 运动设计 ........................................................................... (4)2.2.1 确定主轴极限转速 ........................................................................... ........ 4 2.2.2 确定转速范围Rn定公比?确定主轴转速数例: (5)3 传动设计 (5)3.1 传动方案拟定 ........................................................................... .. (5)3.1.1传动组和传动副数的确定 ...........................................................................6 3.2 传动结构式的选择 ........................................................................... . (6)3.2.1 基本组和扩大组的确定 ............................................................................6 3.2.2 分配总降速比 ........................................................................... ............... 7 3.3 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 (8)3.3.1确定皮带轮动直径 ........................................................................... ......... 8 3.3.2 确定齿轮齿数 ........................................................................... ............... 9 3.3.3 画出转速图如下： ......................................................................... ........ 10 3.3.4 验算转速误差 ........................................................................... ............... 10 3.4 齿轮的计算转速的确定及传动系统的拟定的计算转速 (12)3.4.1 确定各轴和齿轮............................................................................ ......... 12 3.4.2 由转速图拟定传动系统图.. (13)4 传动件的估算和验算 (14)4.1齿轮模数的估算和设计 ........................................................................... .. (14)4.1.1 计算各轴传动的功率............................................................................ .. 144.1.2 计算传动轴齿轮模数............................................................................ .. 14 4.1.3 计算各轴之间的中心距 .......................................................................... 16 4.2 三角带传动的计算 ........................................................................... ................. 17 4.2.1计算皮带尺寸 ........................................................................... .............. 17 4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算 (18)4.3.1确定各轴的直径 ........................................................................... .......... 18 4.3.2 计算各齿轮的尺寸 ........................................................................... (18)5 各部件结构设计 (21)5.1 皮带轮及齿轮块设计 ........................................................................... .............. 21 5.1.1 皮带及皮带轮的设计............................................................................ .. 21 5.1.2 齿轮及齿轮块设计 ........................................................................... ...... 21 5.2 轴承的选择及箱体设计 ........................................................................... . (21)5.2.1各轴承的选择 ........................................................................... .............. 21 5.2.2 主轴及箱体设计............................................................................ ......... 21 5.3 密封结构及润滑 ........................................................................... (22)6 主轴组件的验算 (23)6.1验算主轴轴端的位移ya ........................................................................... . (23)6.2 前轴承的转角及寿命的验算 ........................................................................... (25)6.2.1 验算前轴承处的转角Q? (25)6.2.2 验算前支系寿命............................................................................ (25)6.3 箱体设计 ........................................................................... . (26)总结................................................. 26 致谢. (27)2摘要本文用简明的语言有侧重的介绍了普通数控机床中CA6140主轴的设计改造过程，先通过研究背景及选题意义的介绍，来引出本设计的意义。
设计题目：CA6140车床的数控化改造专业：设计者：指导老师：年月日摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：(1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。
(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。
这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。
(3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。
(4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。
通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。
关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架一绪论我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。
由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。
如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。
如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。
机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。
目录一、零件的分析 (2)1.1零件的作用 (2)1.2零件的工艺分析 (2)二、工艺规程设计 (2)2.1确定毛坯的制造形式 (2)2.2基面的选择 (2)2.3制定工艺路线 (3)2.4加工基本工时 (5)三、夹具设计 (16)四、总结 (16)一、零件的分析1.1零件的作用CA6140车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体，加工时分开。
1.2零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。
分述如下：1. 以φ22为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ22 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M6的螺纹孔。
这三个都没有高的位置度要求。
2. 以φ55为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ55 的孔，以及其上下两个端面。
这两组表面有一定的位置度要求，即φ55 的孔上下两个端面与φ22 的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
二、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
考虑到零件年产量为4000件，已达到中批生产的水平，故采用金属型铸造毛坯。
2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
根据这个基准选择原则，首先选取工件底面作为粗基准，以支撑板大平面支撑底面作为主要定位面，限制3个自由度，铣削上下端面。
车床6140主轴箱设计课程设计的目的、设计内容与基本要求、设计步骤-----------3机械装备课程设计说明书--------------------------------------------3 一设计题目-------------------------------------------------------------4二传动设计-----------------------------------------------------------4㈠主传动方案的拟定------------------------------------4㈡拟定主传动系统及运动设计计算--------------------------41.拟定主传动并画结构图--------------------------------------------------52.拟定转速图，画传动系统图63.齿轮齿数的确定--------------------------------------6㈢传动件的估算和验算--------------------------------------------------6⑴传动轴的估算和验算-------------------------------------------------81.传动轴直径的估算-----------------------------------------------------92．齿轮模数的估算和计算------------------------------------------9 ⑵主要传动件的验算--------------------------------------------------1 01. 齿轮模数的验算10⑶齿轮设计----------------------------------------------------------------11⑷轴的长度设计和齿轮组分布------------------------------------------1 3-三结构设计-------------------------------------------------------16 ㈠主轴的主要参数和结构的确定-------------------------16-1确定主轴前端直径D1--------------------------------------162.主轴的内孔直径 d的确定--------------------------------163．主轴前端悬伸量的选择--------------------------------------------------164.主轴最佳跨距------------------------------------------175.主轴D计算--------------------------------------------176.主轴的结构，材料热处理和技术要求-------------------------------18 ㈡主轴的受力分析与校核-----------------------------------------------------19㈢键的选取与校核-------------------------------20㈣轴承的选取 21四.零件图设计23五.箱体、箱盖主要尺寸计算------------------------24六设计参考资料目录-------------------------------24七结束语-------------------------------------------24一、课程设计的目的1、课程设计属于机械装备设计课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械装备设计的一般方法。
摘要CA6140车床主轴箱设计，主要包括二方面，即：根据设计题目所给定的机床主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；选择传动方案；拟定结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。
其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的刚度、强度或寿命。
通过计算与验算，能够满足车床主轴箱装配整图。
【关键词】CA6140车床、主轴箱、传动系统、主轴组件、零件编码。
第1章 主轴箱的总体设计1.1已知条件1.已知转速范围：主轴最小转速min /30min r n =，min /1850max r n =。
主电机功率kw p 5=。
2.转速级数：12=z 。
3.计算公比：62min max =÷=n n R n 。
62log 11=ϕ，得45.1=ϕ。
1.2传动方案分析根据已知条件，可得传动方案有以下3种：1.22312⨯⨯=2.32212⨯⨯=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，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取22312x x =方案。
在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比41min ≥i ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比2m a x ≤i 。
在主传动链任一传动组的最大变速范围()10~8min max max ≤=i i R 。
在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。
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：（-）为反转转速n(r/min)图1.1CA6140车床主传动系统1.3绘制主轴箱转速图1.3.1选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用Y 系列封闭式三相异步电动机，根据kw p 5=条件选择4132-S Y 型Y 系列笼式三相异步电动机。
毕业设计说明书（论文）中文摘要金属切削机床在是人类改造自然的长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的，它是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，是制造机器的机器。
CA6140车床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹，所以在各个领域中应用越来越广泛。
本文首先介绍了金属切削机床的基本概念，以及在国内外的发展现状。
其次具体阐述CA6140车床主轴箱的功用，组成及各部分特点。
然后根据课题的要求及给定的设计参数，对CA6140车床主轴箱的主传动系统进行了方案设计。
最后文章分别对主轴箱中的各轴，以及轴上的齿轮和轴承进行了详细的计算和校核，并给出了各轴的装配图和主轴箱的总装配图。
关键词金属切削机床主轴箱设计传动系统装配图全套图纸加V信 sheji1120或扣 3346389411毕业设计说明书（论文）外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 课题简介 (1)1.2 CA6140机床的说明 (2)1.3 CA6140主轴箱 (3)1.4 选题依据 (4)1.5 本设计的意义和应用价值 (4)1.6 研究内容及方法 (4)2 传动方案及传动系统图的拟定 (5)2.1 电动机的选择 (5)2.2 传动路线及转速图的拟定 (5)3 主轴箱主要零件的设计及校核 (10)3.1 主轴箱箱体尺寸的确定 (10)3.2 传动轴Ⅰ各主要零件的设计 (12)3.3 传动轴II各主要零件的设计 (25)3.4 传动轴III各主要零件的设计 (29)3.5 传动轴IV各主要零件的设计 (33)3.6 传动轴V各主要零件的设计 (38)3.7 传动轴VI各主要零件的设计 (42)4 结论与展望 (49)1 绪论1.1 课题简介1.1.1 金属切削机床国内外研究状况金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称“工作母机”或“工作机”，习惯上称“机床”[1]。
金属切削机床是人类在改造自然的长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生很发展起来的。
CA6140车床主轴机械加工工艺规程设计说明书题目：主轴的零件机械加工工艺规程设计内容：1、车床主轴的零件图 1 张2、机械加工工艺过程综合卡片 2 张3、机械加工工序卡 1 张4、课程设计说明书 1 份第一章，课题介绍1.1、课题车床主轴是车床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具，工作时要承受扭曲和弯矩，所以要求有足够的刚性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回转精度。
所以主轴的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有很大的影响。
第二章，车床主轴的工作条件与技术要求a..承受摩擦与磨损机床主轴的某些部位承受着不同程度的摩擦，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时，摩擦较大所以此部位应具有较高的硬度仪增强耐磨性。
但是某些部位的轴颈与滚动轴承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。
b.工作中时承受载荷机床主轴在高速运转时要承受多种载荷的作用，如弯曲、扭转、冲击等。
所以要求主轴具有抵抗各种载荷的能力。
当主轴载荷较大、转速又高时，主轴还承受着很高的变交应力。
因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能即可。
（1）、支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈A、B的圆度允差0.005毫米，径向跳动允差0.005毫米，两支承轴颈的1：12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。
支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。
主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50％，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在5～10％之间。
（2）、锥孔的技术要求主轴锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动，近轴端允差0.005mm，离轴端300mm处允差0.01毫米，锥面的接触率＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求HRC48。
（3）、短锥的技术要求短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。
（4）、空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为0.015毫米。
C A6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱设计说明书目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景及选题意义 (1)1.1.1课题的背景 (1)1.1.2课题的目的 (5)1.2 完成的内容 (5)2 参数拟定 (6)2.1 主电机动力参数的确定 (6)2.2 运动设计 (7)2.2.1确定主轴极限转速 (7)2.2.2确定转速范围n R定公比 确定主轴转速数例: (8)3 传动设计 (8)3.1 传动方案拟定 (8)3.1.1传动组和传动副数的确定 (9)3.2 传动结构式的选择 (10)3.2.1基本组和扩大组的确定 (10)3.2.2分配总降速比 (11)3.3 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 (12)3.3.1确定皮带轮动直径 (12)3.3.2确定齿轮齿数 (13)3.3.3画出转速图如下[1]： (15)3.3.4验算转速误差 (15)3.4 齿轮的计算转速的确定及传动系统的拟定的计算转速 (17)3.4.1确定各轴和齿轮 (17)3.4.2由转速图拟定传动系统图 (18)4 传动件的估算和验算 (19)4.1齿轮模数的估算和设计 (19)4.1.1 计算各轴传动的功率 (19)4.1.2 计算传动轴齿轮模数 (20)4.1.3 计算各轴之间的中心距 (22)4.2 三角带传动的计算 (22)4.2.1计算皮带尺寸[6] (22)4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算 (24)4.3.1确定各轴的直径 (24)4.3.2 计算各齿轮的尺寸[6] (25)5 各部件结构设计 (27)5.1 皮带轮及齿轮块设计 (27)5.1.1 皮带及皮带轮的设计 (27)5.1.2 齿轮及齿轮块设计 (28)5.2 轴承的选择及箱体设计 (28)5.2.1各轴承的选择 (28)5.2.2 主轴及箱体设计 (28)5.3 密封结构及润滑 (29)6 主轴组件的验算 (30)6.1验算主轴轴端的位移a y (30)6.2 前轴承的转角及寿命的验算 (32)6.2.1 验算前轴承处的转角Q (32)6.2.2 验算前支系寿命 (33)6.3 箱体设计 (34)总结 (34)致谢 (36)参考文献 (37)摘要本文用简明的语言有侧重的介绍了普通数控机床中CA6140主轴的设计改造过程，先通过研究背景及选题意义的介绍，来引出本设计的意义。
然后分别从参数拟定、传动设计、传动件的估算和验算、各部件结构设计和主轴组件的验算5个部分来进行设计的。
以齿轮、带轮、皮带轮、轴承、箱体等的参数设计为重点。
关键词：数控；齿轮；结构设计；箱体1 绪论1.1 课题研究背景及选题意义1.1.1 课题的背景机床设计和制造的发展速度是很快的。
由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。
但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。
因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。
随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件。
为此，许多企采用自动机床、组合机床和专用机床组成自动或半自动生产线。
但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期，只有在大批量的生产条件（如汽车、拖拉机、家用电器等工业主要零件的生产）下、才会有显著的经济效益。
在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械、加工的70%～80%。
科学技术的进步和机械产品市场竞争的日益激烈，致使机械产品不改型、更新换代、批量相对减少，质量要求越来越高。
采用专用的自动化机床加工这类零件就显得横不合理，而且调整或改装专用的“刚性”自动化生产线投资大、周期长，有时从技术上甚至是不可能实现的。
采用各类仿型机床，虽然可以部分地解决小批量复杂的加工，但在更新零件时需制造靠模和调整机床，生产准备周期长，而且由于靠模误差的影响，加工零件的精度很难达到较高的要求。
为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化“柔性”自动化机床。
随着计算机科学技术的发展，1952年，美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院（MIT）合作，研制成功里世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制（numerical control，简称NC）3坐标直线插补铣床，从而机械制造业进入了一个新阶段同时，在设计中处处实际出发，分析和处理问题是至关重要的。
从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析。
参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势。
更应了解我国实际生产水平，使设计的机床，机器在四化建设中发挥最佳的效盖。
从小处讲，指对设计的机床零部件的制造，装配和维修要进行认真的，切实的考虑和分析，综合思考的设计方法[1]。
1）计算机数控的概念①数字控制的概念GB 8129-1997中对NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断地引入数值数据，从而对某一生产过程实现自控制，②数控机床（NC machine tools）若机床的操作命令以数值数据的形式描述，工作过程按照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。
③数控系统在数控机床行业中，数控系统是指计算机数字控制装置、可编程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。
有时则指其中的计算机数字控制装置。
为区别起见将其中的计算机数字控制装置称数控装置。
2）计算机数控的发展从第一台数控机床问世至今的40多年中，随着微电子技术的不断发展，数控装置也在不断地更新换代，先后经历里电子管（1952年）、小规模集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理计算机（1974年）等五代数控系统。
前三代数控装置属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）数控装置，一般称为NC数控装置。
20世纪70年代初，随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降，出现了采用小型计算机代替专用硬件控制计算机的第四代数控系统。
这种数控系统不仅在经济上更为合算，而且许多功能可用编制的专用程序实现，并可将专用程序存储在小型计算机的存储器中，构成控制软件。
这种数控系统称为计算机数控系统（computerized numerical control，即CNC）。
自1974年开始，以微处理机为核心的数控装置（microcomputerized numericalcontrol，即MNC）得到迅速的发展。
CNC和MNC称为软接线（软件）数控系统。
由于NC硬件数控系统早已淘汰，而目前软件数控系统均采用MNC，因此将现代数控系统称为CNC。
3）我国数控机床现况我国研究数控技术源于1958年，几十年来经过了发展、停滞、引进技术等几个阶段。
1985年以后，我国的数控机床在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作。
到1989年底，我国数控机床的可供品种已超过300种，一些较高档次的数控系统，如五轴联动的数控系统、分辨率为0.O2um的高精度车床用数控系统、数字仿真的数控系统、为柔性制造单元配套的数控系统，也陆续开发出来，并制造出了样机。
我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术上(包括核心技术)，已达到国外先进水平。
目前，已新开发出数控系统80种。
自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。
例如，曾长期困扰我国、并受到西方国家封锁的多坐标联动技术对我们已不再是难题，0.1 μm当量的超精密数控系统、数控仿形系统、非圆齿轮加工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统都已研制成功。
尤其是基于PC机的开放式智能化数控系统，可实施多轴控制，具备联网进线等功能，既可作为独立产品，又是一代开放式的开发平台，为机床厂及软件开发商二次开发创造了条件。
我国数控机床市场广阔,自2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国,虽然我们已经取得不可否认的成就, 但我国数控机床核心技术90%仍需进口, 我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。
1.1.2 课题的目的机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主传动部件（主轴变速箱）设计计算进行集合训练。
1.掌握机床主传动部件设计过程和方法，包括参数拟定，传动设计，零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。
2.综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。
3.训练和提高设计的基本技能。
如计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等[1]。
1.2 完成的内容机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练1.参数拟定根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合世界条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速m ax n 和m in n ，公比 （或级数 Z ），主传动电机功率N 。
2.动设计根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。
3.动力计算和结构草图设计估算齿输模数m和直径d，选择和计算反向离合器，制动器。
将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。
4.轴和轴承的验算在结构草图的基础上，对一根传动轴的刚度（学时充裕时，也可以对该轴的强度进行验算）和该轴系的轴承的寿命进行验算。
5.主轴变速箱装配设计主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。
图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。
6.设计计算说明书应包括参数，运动设计的分析和拟定，轴和轴承的验算等，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。
2 参数拟定机床（机器）设计的初始，首先需要确定有关参数，他们是传动设计和机构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。
因此，参数拟定是机床设计中的重要环节[2]。
2.1 主电机动力参数的确定根据估算法来确定主电机功率a mm为3.5已知给出CＡ6140普通车床由推存数据可知：切深p(t)进给量f(s)mm/s为0.35切削速度为90r/min 功率估算法的计算公式.1.主切削力 z F =1900a P f 0.75N=1900⨯3.5⨯0.350.75=3026.06N2.切削功率 N 切=61200Z F ϑkw =612009006.3026⨯=4.45Kw 3.估算重电机功率 N=0.8N ηN =切切总kw =w K =56.58.045.4 N 值为5.56kW 按我国生产的电机在Y 系列的额定功率选取如下；同步转速1500n/min轴径mm电机型号 额定功率kw满载转速n/min38mm Y132S-4 5.5 14402.2 运动设计2.2.1 确定主轴极限转速：计算车床主轴极限转速是加工直径，按经验分别取（0.1～0.2）D 和（0.45～0.5）D 。
