CA7620液压多刀半自动车床主传动箱设计.docx
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CA7620液压多刀半自动车床主传动箱设计
学院毕业设计(论文)
毕业设计(论文)
CA7620液压多刀半自动车床主传动箱设计
TheDesignofCA7620HydraulicMulti-tool
AutomaticLatheMainDrive
学生姓名
学院名称
专业名称
指导教师
I
摘要
介绍CA7620机床主传动系统的设计步骤和设计方法,根据已确定的运动参数以变速
箱展开图的总中心距最小为目标,拟订变速系统的变速方案,并引入优化设计的思想,以
获得最优方案以及较高的设计效率。
此次设计过程中参考了同类机床主传动箱的设计,
机床的主传动箱的布局与C7620机床的类似,
高效机床,在生产中有着广泛的运用。
关键词:
机床;传动系统;优化设计
III
学院毕业设计(论文)
Abstract
Thisthesisintroducesthedesignstepsandmethodsofmaintransimissonsystemof
machinetoolanddraftthetransmissionschemeofthesystem,whichtheaimofthemostminimal
centerdistanceofexpansiongraph,accordingtothemotionparameterthathasaeadybeen
definited.AdoptthemethodofCADandthoughtofodoptimaldesigntoacqurethesuperior
projectandhigherdesignefficiencies.
Theprocessofdesigningasimilarreferencetothemaintransmissionboxesofmachine
design,thekeyreferenceC7620hydraulicmachine,CA7620machinemaindrivemewiththe
layoutoftheC7620machinesimilar,CA7620hydraulicmulti-toolishydraulic-drivensemi-
automaticlathesTheefficientmachineintheproductionofawiderangeofuse.
Keywords:
machinetool
maintransmissionsystem
IV
optimaldesign
学院毕业设计(论文)
1绪论..........................................................................................................1
1.1主传动的设计要求................................................................................................................1
1.2主传动的组要设计程序.......................................................................................................1
2主运动的运动设计........................................................................................2
1.1设计任务................................................................................................................................2
2.2拟定转速图............................................................................................................................2
2.2.1确定变速组的数目.........................................................................................................2
2.2.2确定变速的排列方案....................................................................................................2
2.2.3确定基本组和扩大组....................................................................................................2
3主传动的结构设计........................................................................................3
3.1主传动的布局........................................................................................................................3
3.2变速机构...............................................................................................................................3
3.3齿轮的布置...........................................................................................................................3
3.3.1滑移齿轮的轴向布置....................................................................................................3
3.3.2一个变速组内齿轮轴向位置的排列............................................................................4
3.3.3两个变速组内齿轮轴向位置的排列............................................................................5
3.3.4缩小径向尺寸................................................................................................................5
3.3.5滑移齿轮的结构形式....................................................................................................6
3.4计算转速...............................................................................................................................7
3.4.1主轴计算转速的确定....................................................................................................8
3.4.2采用交换齿轮的变速系统.............................................................................................9
4主传动的零件设计......................................................................................10
4.1主要零件的验算校核......................................................................................................13
4.1.1直齿圆柱齿轮的基本参数...........................................................................................13
4.1.2齿轮的校核计算..........................................................................................................14
4.1.3计算机辅助设计及零件校合......................................................................................18
4.1.4轴的校核......................................................................................................................30
5主传动的润滑............................................................................................38
5.1润滑系统的要求.................................................................................................................38
5.2润滑剂的选择....................................................................................................................39
5.3润滑方式的选择.................................................................................................................39
5.4轴承的润滑及密封方法......................................................................................................39
结论...........................................................................................................41
致谢...........................................................................................................42
参考文献.....................................................................................................43
附录...........................................................................................................44
V
学院毕业设计(论文)
1绪论
实现机床主运动的传动系统,称为机床的主传动系统,它和机床的传动方案
和总体布局有关,主运动传动链的末端是主电动机与主轴,它的作用是把动力源
(电动机)的运动传给主轴,使主轴带动工件旋转实现主运动,并满足卧式车床
主轴变速和换向的要求。
1.1主传动的设计要求
机床的主传动系统与机床的技术经济指标有密切联系,
数拟订以后,进行机床的结构设计之前,需要设计机床的传动系统。
在设计机床
的主传动系统时,必须满足下列基本要求:
1)机床的末端执行件(如主轴)应有足够的转速和变速级数。
2)机床的动力源和传动机构都需保证传递足够扭矩,并且要求传动效率
较高。
3)机床的传动机构,特别大末端执行件都需保证足够的精度,刚度,抗
振能,并且要求稳升较低和热变形较小。
4)机床的操作和控制需要灵活轻便和安全可靠,机床的调整维修要求简
单方便,机床噪音小,以保证工人生产的正常工作条件。
5)机床的结构应尽量简单,紧凑,制造方便,成本低。
6)机床的自动化程度和生产率方面的要求,应合理地满足。
1.2主传动的组要设计程序
1)
调查研究
有足够的设计原始资料,在明确机床满足的要求的同时,还应有同类型的机
床设计图纸及经验总结。
2)
主传动的运动设计
根据机床的主要技术参数要求,
然后计算齿轮齿数级及带轮直径,最后绘制传动系统图。
3)
主传动的结构设计
根据传动系统图设计变速箱或主轴箱的部件装配图,并进行必要计算。
4)
主传动的零件设计
轴和齿轮机构的强度校核计算
1
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2主运动的运动设计
1.1设计任务
主运动的运动设计是运用转速图的基本原理,
传动方案,主要包括选择变速组及传动副数,确定各变速组中的齿轮传动比,以
及计算齿轮齿数。
2.2拟定转速图
CA76520机床的主轴转速范围为180—710转/分,转速级数Z=4,公比
ϕ=1.26电动机转速n0=1450转/分。
2.2.1确定变速组的数目
大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式,
求通常采用双联或三联齿轮,所以4级转速需要三个变速组,即Z=4=2×2。
2.2.2确定变速的排列方案
由于CA7620液压多刀半自动车床主传动私通装在床身内,结构上没有特殊
要求,根据各变速组中传动副数应遵循“前多后少”的原则,选择Z=4=2×2这
种方案。
2.2.3确定基本组和扩大组
根据“前密后疏”的原则,选择4=2⨯2的方案。
2
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3主传动的结构设计
3.1主传动的布局
主传动的布局主有要集中传动式和分离式两种,
轴组件装在同一箱体内,称为集中传动布局;分别装在变速箱和主轴箱两种箱体
内,其间用胶带、链条等传动时,称为分离传动布局。
CA7620液压多刀半自动车床采用集中传动式布局,它的优点是:
结构紧凑,
便于实现集中操纵,箱体数少,缺点是;传动机构运转中的震动和发热会直接影
响主轴的工作精度。
3.2变速机构
大多数机床的主运动都需要进行变速,可以是有级变速,也可以是无级变
速,有级变速应用较广,有级变速机构包括交变齿轮变速机构;滑移齿轮变速机
构;离合器变速机构。
CA7620液压多刀半自动车床采用滑移齿轮变速机构,
一部分专用机床,其优点是:
变速范围大;变速级数也较多;变速方便节省时间;
在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩;不工作的齿轮不啮合,因而空载
的功率损失较小,其缺点是:
变速箱的结构较复杂,不能在运转中变速,为方便
滑移齿轮容易进入捏合,一般用直齿圆柱齿轮,传动平稳性不如斜齿轮传动。
3.3齿轮的布置
初步确定了转速图和齿轮齿数之后,合理地布置齿轮排列方式,是一个比较
重要的问题。
它将直接影响到变速箱的尺寸、变速操纵的方便性以及结构实现的
可能性电因此设计机床变速箱时,要根据具体要求合理地加以布置。
3.3.1滑移齿轮的轴向布置
变速组中的滑移齿轮一般布置杂主动轴上,因其转速一般比被动轴的转速
高,则其上的滑移齿轮的尺寸小,重量轻,操纵省力,但有时在结构上考虑,必
须将滑移齿轮放在被动轴上,
放在同一根轴上。
为了避免同一滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮合,两个固定齿轮的间距
应大于滑移齿轮的宽度,一般留有间隙量为1~2毫米,如图3-1
3
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图3-1滑移齿轮的轴向
3.3.2一个变速组内齿轮轴向位置的排列
齿轮在轴向位置的排列,如果没有特殊情况,应尽量缩短轴向长度。
滑移齿轮的轴向位置常有窄式排列和宽式排列两种。
一般采用窄式排列,它
所占的轴向长度较小。
图3—2所示的两级变速组占用的轴向长度L>4b。
其中L
为齿轮变速组在轴上所占有的空间长度,b为一个齿轮的齿部宽度。
如图3—3
所示的宽式排列(即滑移齿轮的轴向尺寸宽),则占用的轴向长度较较大,以致在
相同的负荷条件下,轴径须加粗从而使轴上的小齿轮的齿数增加,相应使齿数和
及径向尺寸加大,因此,一般不希望采用宽式排列。
如前所述,二联滑移齿轮的两种排列方式,必须保证同轴上相邻两齿轮的齿
数差大于4,才能使滑移齿轮在越过某个固定齿轮时避免齿顶相碰。
若相邻齿数
差小于4,除了采用增加齿数和的方法(使相邻两齿轮的齿数差增加,此时径向
尺寸也加大)、或者采用变位齿轮的方法子以解决外,还可采用如图3—4中图
所示的排列方案,
轮的齿数差大于4,而其他两个齿轮的齿数差允许小些,但这种排列方法的轴向
尺寸较大。
图3-2双联滑移齿轮的轴向排列
4
图3-3三联滑移齿轮的轴向排列
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图3-4三联滑移齿轮轴向排列
3.3.3两个变速组内齿轮轴向位置的排列
图3—5上图和图3—6为两个变速组的齿轮并行排列方式,其总长度等于两
变速组的轴向长度之和,两个变速组的齿轮交诺排列,其总的轴向长度较短,
固定齿轮的齿数差有要求。
由图3—5可知,三轴四级变速机构的并行排列方案,
其总长度为工>8L,而中图的交错排列只要入>6b就够了。
图3-5二级变速组的齿轮轴向排列
图3-6变速组的轴向排列
3.3.4缩小径向尺寸
为了减小变速箱的尺寸,既须缩短轴向尺寸,又要缩小径向尺,它们之间往
5
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往是相互
联系的,应该根据具体情况考虑全局,恰当地解决齿轮布置问题。
有些机床(加卧式镗床和龙门铣床)的变速箱须沿导轨移动,
对于导轨的颠覆力矩、提高机床的刚度和运动乎稳性,变速箱的重心和主轴应尽
可能靠近导轨面这就须力求缩小变速箱的径向尺寸。
3.3.4.1缩小轴间距离
在强度允许的条件下,尽量选用较小的齿数和,并使齿轮的降速传动比大于
1
4
,以避免采用过大的齿轮。
这钱既缩小了本变速组的轴间距离,又不致妨碍其
他变速组轴间距离的减小。
3.3.4.2采用轴线相互重合
在相邻变速组的轴间距离相等的情况下,可格其中两根轴布置在同一轴线
上,则径向尺寸可大为缩小如图3-7,而且减少了箱体上孔的排数,箱体孔的加
工工艺性也得到改善。
图3-7轴线重合的布置方式
3.3.5滑移齿轮的结构形式
机床主传动系统中常见的滑移齿轮结构形式有:
整体式及装配式,见图3—
8设计滑移齿轮结构,一般应考虑齿轮的工艺方法。
整体式多联齿轮在插齿、剃
齿时,两个齿轮间应留有足够的空刀槽,磨齿时则更大些;还要考虑变速时拨叉
或滑块的拨动方式(图中双点划线所示);为了使滑移齿轮能够顺利啮合,在其啮
合端面上沿全部齿高须倒成圆角;为了保证齿轮的导向性良好,滑移齿轮的轮毂
长度不应小于(1.2~1.5)d,d为轴的直径。
6
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图3-8滑移齿轮的结构形式
3.4计算转速
设计机床时,为了使传动件工作可靠,结构紧凑,须对传动件进行动力计算。
主传动系统中主轴及传动件(如传动轴、齿轮)的尺寸,主要是根据它所传递的扭
矩大小来决定,扭矩大,其结构尺寸就大,扭短小,则结构尺寸就可缩小。
传动
件传递扭矩Mn大小与它所传递的功率N和转速n两个因素有关。
对于专用机床,
定不变的,所传递的扭矩Mn也是一定的。
对于工艺范围较广的通用机床和某些
专门化机床,由于使用条件复杂,变速范围较大,传动件所传递的功率和转速并
不是固定不变的。
这类机床,若将传动件的传递扭矩确定得偏小或过大,是不经
济、不合理的。
所以,对于这类机床传动件传递扭矩大小的确定,必须根据机床
实际使用情况进行周密地调查分析。
通用机床在最低的一段转速范围内,经常用
于切削螺纹、铰孔、切断、精镗等工序,所消耗的功率较小,不需要使用电动机
的全部功率即便用于粗加工,由于受刀具、夹具和工件刚度的限制,不可能采用
过大的切削用量,也不会使用到电动机的全部功率。
所以,这类机床只是以某一
转速开始,才有可能使用电动机的全部功率。
当传动件的功率为一定时,随着转
速的降低,传递的扭矩也就越大。
综上所述,按传递全部功率时的转速中的最低转速进行计算,即可得出该传
动件需要传递的最大扭矩。
传递全部功率时的最低转速,则称为该传动件的计算
转速。
对于旋转运动的传动件,其额定扭矩Mn(即需要传递的最大扭矩)按下式计
算:
Nη(牛·米)
d
Mn
式中:
=9550
nj
=
nj
nj——传动件的计算转速(转/分);
N——传动件所传递