机械机床毕业设计42CA7620液压多刀半自动车床主传动箱设计.docx
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机械机床毕业设计42CA7620液压多刀半自动车床主传动箱设计
徐州工程学院毕业设计（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
徐州工程学院毕业设计（论文）
徐州工程学院毕业设计（论文）
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
徐州工程学院毕业设计（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
徐州工程学院毕业设计（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
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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
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