CA6140机械系统设计(2)

床尾主轴直径: 75mm 床尾主轴最大行程: 150mm 床尾主轴孔锥度: 莫氏5号 丝杠螺距: 12mm 主电机型号: Y132M-4 功率: 7.5千瓦 转数: 1440转/分

冷却电泵型号: DBC-52 功率: 90瓦 流量: 25公升/分

第2章 机床的主传动设计

§2.1 错误！未找到引用源。主传动系统

§2.1.1传动关系的确定

工件夹紧在卡盘上,或装于两顶尖间,由电动机经传动系统使之旋转,电动机的动力由三角皮带传到床头箱1轴,再经齿轮传到主轴.改变主轴转速是用手柄使齿轮在轴上滑移，依此改变传动比，得到主轴的各种不同的转速。 主传动系统路线如图2-1所示。

由传动路线可以看出,主轴正转时,利用各滑动齿轮轴向位置的各种不同组合,共可得2×3×(1+2×2)=30种传动主轴的路线,但实际主轴只能得到 2×3×(1+3)=6+18=24级正转转速。这是因为,从轴Ⅲ开始由低速路线传动时,虽然有24种不同的传动路线,但实际上主轴只能得到18级转速。因为在轴Ⅲ轴到轴Ⅴ间的4条传动路线的传动比为： u1=

20201×= 808016 ６

u2=

20511? ×

80504u3=

50201×= 508045051×=1 5050u4=

其中u2和u3基本上相同，所以实际上只有三种不同的传动比。因此轴Ⅲ的六种转速，通过低速路线传动，使主轴获得的实际转速级数，计算步骤是 6×2×1+6=18种。

主轴高速转速可应用下列运算平衡式进行计算：

n主＝n电×

ZZZD×(１－ε)×Ⅰ?Ⅱ×Ⅱ?Ⅲ×Ⅲ?Ⅳ

ZⅡ?Ⅲ'ZⅠ?ⅡZⅢ?Ⅳ'D'‘式中:

n主—主轴转速(转/分)

n电—电动机转速,n电=1440转/分 D—主动皮带轮直径,D=130毫米 D'—被动皮带轮直径,D=230毫米

ε—三角带传动的滑动系数,可近似取ε=0.02,而1-ε=0.98 ZⅠ?Ⅱ—由轴Ⅰ到轴Ⅱ的主动齿轮齿数 ZⅠ?Ⅱ''—由轴Ⅰ到轴Ⅱ的被动齿轮齿数 ZⅡ?Ⅲ—由轴Ⅱ到轴Ⅲ的主动齿轮齿数 ZⅡ?Ⅲ'—由轴Ⅱ到轴Ⅲ的被动齿轮齿数 ZⅢ?Ⅵ—由轴Ⅲ到轴Ⅵ的主动齿轮齿数 ZⅢ?Ⅵ'—由轴Ⅲ动轴Ⅵ的被动齿轮齿数

应用上述运动平衡式,可以计算出主轴正转时的24级转速为10～1400r/min,同理,也可计算出主轴反转时12级转速14～1580r/min。CA6140型车床中,主轴反转通常不是用于切削,主要是用于车螺纹时的退回刀架(在不断开主轴和刀架间传动链的情况下,使刀架退回到起始位置,以便进行下一次走刀)，为了节省退刀的时间，所以主轴反转的转速比正转转速高。 §2.1.2 各种转速的传动计算

主轴的24级转速计算如下，式子中1440为电机的转速，130和230分

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别为电机轮子和皮带轮的直径，其它的数为齿轮齿数，得到的数为主轴的各种转速。

(1)1440×

5113022202026×××××=10r/min 43230588080581305622202026×××××=12.5r/min 23038588080581305130202026×××××=16r/min 23043508080581305630202026×××××=20r/min 23038508080581305139202026×××××=255r/min 23043418080581305639202026×××××=32r/min 23038418080581305122502026×××××=40r/min 23043585080581305622502026×××××=50r/min 23038585080581305130502026×××××=63r/min 23043505080581305630502026×××××=80r/min 23038505080581305139502026×××××=100r/min 23043415080581305639502026×××××=125r/min 23038415080581305122505126×××××=160r/min 23043585050581305622505126×××××=200r/min 2303858505058(2)1440×

(3)1440×

(4)1440×

(5)1440×

(6)1440×

(7)1440×

(8)1440×

(9)1440×

(10)1440×

(11)1440×

(12)1440×

(13)1440×

(14)1440×

８

(15)1440×

1305130505126×××××=250r/min 23043505050581305630505126×××××=320r/min 23038505050581305139505126×××××=400r/min 2304341505058130512263×××=450r/min 2304358501305639505126××××× =500r/min 2303841505058130562263×××=560r/min 230385850130513063×××=710r/min 230435050130563063×××=900r/min 230385050130513963×××=1120r/min 230434150130563963×××=1400r/min 230384150(16)1440×

(17)1440×

(18)1440×

(19)1440×

(20)1440×

(21)1440×

(22)1440×

(23)1440×

(24)1440×

§2.1.3 主传动系统图及传动内部的结构

下图2-1是CA6140卧式车床主转动系统图,主传动系统安装在车床的主轴箱中,主传动系统的功能是将电动机的恒定转速改变为所需的主轴各级转速,在实现变速的同时,还要传递扭矩,为了满足工作性能的要求,主传动系统包含下列几个组成部分：

一、固定传动比结构

常采用带,齿轮或链传动,用来作为连接电动机和变速箱传动件,或者作为变速箱内两轴间的传动件,以达到升降速的目的,也可能由于结构方面的原因,需要采用固定传动比结构。

二、变速机构

一般采用各种型式的齿轮变速机构,它由两轴间的几对齿轮所组成,或由

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几根轴间的若干齿轮副所组成,CA6140型车床主传动系统中的Ⅰ至Ⅵ轴之间有双联齿轮或三联齿轮,它们之间互相串联即可组成24级转速。

三、主轴部件

包含主轴,主轴支承和安装在主轴上的传动件。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。

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。 四、开停装置

机床主运动需要经常启动的停止,大多数采用离合器(不开停电机)的方法实现,有时也直接采用开停电动机方法实现,CA6140车床的主运动是在I轴上采用片式摩擦离合器来实现主运动的启动和停止。

五、制动装置

为了使主运动的执行件(主轴)能在停车后尽快地停止运动,以节省辅助时间,有必要采用制动装置,CA6140型车床采用摩擦式带式制动器。

六、换向装置

有些车床在工作过程中需要经常不停地改变主轴的旋转方向,CA6140型车床在I轴上装有摩擦离合器。

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