913 進給箱設計（CA6140),進給,設計,ca6140 1遵義職業(yè)技術學院機電工程系機電一體化專業(yè)畢業(yè)論文論文題目：CA6140 車床傳動系統(tǒng)分析學生姓名：王小青指導教師：王永剛專 業(yè)：機電一體化年 級：機電 D081 班 學 號：0702080108遵　義 職 業(yè) 技 術 學 院二０一０年 11 月中國 貴州 遵義2目 錄摘要········································································································ 1前言········································································································ 1一、 CA6140 型普通車床的傳動系統(tǒng)·························································· 1二、 外聯(lián)系傳動鏈···················································································· 2三、車削外圓傳動路線·············································································· 4四、螺紋車削傳動鏈················································································· 54.1 公制·········································54.2 英制········································ 54.3 徑節(jié)制······································4.4 模數(shù)制螺紋·······························五：結論·································································3······························· 6六、致謝································································································· 6七、參考文獻························································································· 7摘 要關鍵詞：前 言一：CA6140 型普通車床的傳動系統(tǒng)分析機床的傳動系統(tǒng)時，應根據(jù)被加工工件的形狀確定機床需要哪些運動，實現(xiàn)各個運動的執(zhí)行件和運動源是什么，進而分析機床需要有哪些傳動鏈。方法是：首先找到傳動鏈所聯(lián)系的兩個端件(運動源和某一執(zhí)行件，或者一個執(zhí)行件和另一執(zhí)行件) ，然后按照運動傳遞順序從一個端件向另一端件依次分析各傳動軸之間的傳動結構和運動傳遞關系，查明該傳動鏈的傳動路線以及變速、換向、接通和斷開的工作原理。機床運動計算按每一傳動鏈分別進行，一般步驟為：(1) 確定傳動鏈的兩端件，如電動機—主軸，主軸—刀架等；(2) 根據(jù)傳動鏈兩端件的運動關系，確定它們的計算位移，即在指定的同一時間間隔內兩端件的位移量。例如，車床螺紋進給傳動鏈的計算位移為：主軸轉一轉，刀架移動工件螺紋一個導程 L(單位為 mm)；(3) 根 據(jù) 計 算 位 移 以 及 相 應 傳 動 鏈 中 各 個 順 序 排 列 的 傳 動 副 的 傳 動 比 ， 列 寫 運 動 平 衡 式 ；(4) 根據(jù)運動平衡式，計算出執(zhí)行件的運動速度(轉速、進給量等)或位移量，或者整理出換置機構的換置公式，然后按加工條件確定掛輪變速機構所需采用的配換齒輪齒數(shù)，或確定對其他變速機構的調整要求。4圖 2.4 為 CA6140 型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖，它是反映機床全部運動傳遞關系的示意圖。圖 2.4 CA6140 型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖二：外聯(lián)系傳動鏈在機床的運動分析中，為了便于分析機床運動和傳動聯(lián)系，常用一些簡明的符號來表示運動源與執(zhí)行件、執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系，這就是傳動原理圖。圖 1 為傳動原理圖常用的部分符號。5a) 電動機 b)主軸 c)車刀 d) 定比傳動機構 e)滾刀 f)合成機構 g)換置機構外聯(lián)系傳動鏈 聯(lián)系運動源與執(zhí)行件的傳動鏈，稱為外聯(lián)系傳動鏈。它的作用是使執(zhí)行件得到予定速度的運動，并傳遞一定的動力。此外，還起執(zhí)行件變速、換向等作用。外聯(lián)系傳動鏈傳動比的變化，只影響生產率或表面粗糙度，不影響加工表面的形狀。因此，外聯(lián)系傳動鏈不要求兩末端件之間有嚴格的傳動關系。如臥式車床中，從主電動機到主軸之間的傳動鏈，就是典型的外聯(lián)系傳動鏈。下面以臥式車床的傳動原理圖為例，說明傳動原理圖的畫法和所表示的內容。如圖 2 所示，從電動機至主軸之間的傳動屬于外聯(lián)系傳動鏈，它是為主軸提供運動和動力的。即從電動機—1—2—u v—3——4—主軸，這條傳動鏈亦稱主運動傳動鏈，其中 1—2 和 3—4 段為傳動比固定不變的定比傳動結構，2—3 段是傳動比可變的換置機構 uv，調整 uv 值用以改變主軸的轉速。從主軸—4—5—u f—6—7—絲杠—刀具,得到刀具和工件間的復合成形運動（螺旋運動），這是一條內聯(lián)系傳動鏈，其中 4—5 和 6—7 段為定比傳動機構，5—6 段是換置機構 uf，調整 uf 值可得到不同的螺紋導程。車削外園傳動路線6四：螺紋車削傳動鏈1．螺紋進給傳動鏈車削螺紋時，主軸回轉與刀具縱向進給必須保證嚴格的運動關系：主軸每轉一轉，刀具移動一個螺紋導7程。其運動平衡式為： 1LUL???工 絲主 軸 主 軸 絲 杠式中： ——螺紋導程，mm；L工——指主軸每轉一轉；1主 軸——主軸至絲杠之間的總傳動比；U?主 軸 絲 杠——機床絲杠導程，mm。L絲要車削不同標準和不同導程的螺紋，只需改變傳動比，即改變傳動路線或更換齒輪。CA6140 型臥式車床可車削公制、英制、模數(shù)、徑節(jié) 4 種螺紋，也可車大導程、非標準及較精密螺紋，或上述各種左、右螺紋。加工螺紋時，主軸Ⅵ的運動經 傳至軸Ⅸ，再經 (右螺紋) 或 (左螺紋)傳至軸 XI 及掛輪。掛輪583325?架的三組掛輪分別為： (車公制、英制螺紋) 、 (車模數(shù)、徑節(jié)螺紋)、 (車非標準和較6310?7641097ab?cd精密螺紋) 。車公制和模數(shù)制螺紋時 M3、M 4 分離，M 5 接合；車英制螺紋和徑節(jié)螺紋時 M3、M 5 接合，M 4 分離；M3、M 4、 M5 同時接合，便可車非標準和較精密螺紋，根據(jù)螺紋導程大小配換掛輪；車大導程螺紋，只需將軸Ⅸ右端的滑移齒輪 Z58 向右移動，使之與軸Ⅷ上的 Z26 齒輪嚙合。下面我們具體介紹不同螺紋的傳動路線及運動平衡式。(1) 車公制螺紋傳動路線表達式為：主軸 VI— —IX— —XI— —XII— —XIII—UXⅢ—XIV —XIV— —XV—58325()???????右 左 6310?752362536?—XVI— —XVII—M —XVIII(絲杠)—刀架??????451832???4815235uXⅢ—XIV 的傳動比共有 8 種，這 8 種傳動比近似為等差級數(shù)，是獲得各種螺紋導程的基本機構，又稱基本組 u 基。 = = ， = = ， = = ， = = ， = = ， = = ， =1基 62.72u基 73u基 287.4u基 362975u基 149.76u基 201477u基= ， = = 。 XV—XVII 的傳動比共有 4 種，這 4 種傳動比按倍數(shù)關系排列，可將由基本組獲得的導3278基 3程值成倍擴大或縮小，又稱增倍組 倍。 = =1， = = ， = = ， =u1倍 2835?2u倍 185?323u倍 85?44u倍 185?=1548車削公制螺紋(右旋)的運動平衡式為：121L??工 主 軸 583610?75236u基 ?5362u倍 ?式中： ——螺紋導程(單頭螺紋為 )，mm；L工 P工——軸 XⅢ—XIV 間基本組的傳動比；u基8——軸 XV—XVII 間增倍組的傳動比。u倍將上式簡化后得 7Lu?工 基 倍普通螺紋的螺距數(shù)列是分段的等差數(shù)列，每段又是公比為 2 的等比數(shù)列，將基本組與增倍組串聯(lián)使用，就可車出不同導程(或螺距)的螺紋，如表 2.2 所示。表 2.2 CA6140 型車床公制螺紋表L/mm u基u 倍286282832836149142021361485??_ _ 1 _ _ 1.25 _ 1.532_ 1.75 2 2.25 _ 2.5 _ 31854??_ 3.5 4 4.5 _ 5 5.5 6235_ 7 8 9 _ 10 11 12(2) 車英制螺紋傳動路線表達式為：主軸— —IX— —XI— —XII—M —XIV— —XIII— —XV— —XVII—M58325()???????右 左 6310?7531u基 3625u倍—XVIII(絲杠 ) —刀架5英制螺紋的螺距參數(shù)以每英寸長度上的螺紋牙數(shù) a (牙/in )表示。為使計算方便，將英制導程換算為米制導程。車削英制螺紋的運動平衡式為：1225.41kLa?工 主 軸 ?583610?751u基 362?倍式中：k ——螺紋線數(shù)。由于 ≈ ，代入上式化簡可得：6310?7562.12=25.4kLa?工 .1?u倍基 425.7?u倍基a = 7k倍基當 k=1 時，a 值與 、 的關系見表 2.3。u基 倍表 2.3 CA6140 型車床英制螺紋表/()aA-1牙 inu基u倍 286283283614914202132136845??－ 14 16 18 19 20 － 249418532??－ 7 8 9 － 10 11 122541324 214－ 5 － 6183??－ － 2 － － － － 3(3) 車模數(shù)螺紋傳動路線表達式為：主軸 VI— —IX— —XI— —XII— —XIII—uXⅢ—XIV —XIV— —XV—58325()???????右 左 641097?25362536?—XVI— —XVII—M5—XVIII (絲杠) —刀架??????451832???481523模數(shù)螺紋 主 要 用 于 米 制 蝸 桿 ， 其 螺 距 參 數(shù) 用 模 數(shù) m 表 示 ， 車 削 模 數(shù) 螺 紋 的 運 動 平 衡 式 為 ：12π=1LkPm??工 主 軸 583641025973?u基 ?3625u倍 ?式中：k ——螺紋線數(shù)；P ——螺紋螺距，mm；由于 ，代入上式有：6410257π9348??π=Lkm?工 77π12484uu??基 基 倍 倍所以 m= 基 倍當 k=1 時，模數(shù)值 m 與 、 的關系見表 2.4。u基 倍表 2.4 CA6140 型車床模數(shù)螺紋表m/mm u基u倍 28628361492013268145??－ － 0.25 － － － － －352－ － 0.5 － － － － －2184??－ － 1 － － 1.25 － 1.535－ 1.75 2 2.25 － 2.5 2.75 3(4) 車徑節(jié)螺紋傳動路線表達式為：主軸 VI— —IX— —XI— —XII—M —XIV— —XIII— —XV— —XVII—58325()???????右 左 641097?31u基 3625u倍10M —XVIII (絲杠) —刀架5徑節(jié)螺紋用在英制蝸桿中，其螺距參數(shù)用徑節(jié) DP(牙/in )來表示，徑節(jié)表示齒輪或蝸桿 1in 分度圓直徑上的齒數(shù)，所以英制蝸桿的軸向齒距(徑節(jié)螺紋的螺距) 為：DP(mm)Pπ25.4(in)π?則螺紋的導程為 DP25.4π1kLk??工 主 軸 5836103612975u??倍基由于 ，代入上式有：64103.978?? 2.4π25.4π.187ukLPu??倍 倍工 基 基所以 uDPk?基倍當 k=1 時，DP 值與 、 的關系見表 2.5?；?u倍表 2.5 CA6140 型車床徑節(jié)螺紋表DP/(牙·in -1) u基u倍 2862836149201326845??－ 56 64 72 － 80 88 961352－ 28 32 36 － 40 44 48284??－ 14 16 18 － 20 22 24135－ 7 8 9 － 10 11 12由上述可見，CA6140 型臥式車床通過兩組不同傳動比的掛輪、基本組、增倍組以及軸 XII、軸 XV 上兩個滑移齒輪 Z25 的移動(通常稱這兩滑移齒輪及有關的離合器為移換機構)加工出四種不同的標準螺紋。表 2.6 列出了加工四種螺紋時，進給傳動鏈中各機構的工作狀態(tài)。表 2.6 CA61400 型車床車制各種螺紋的工作調整螺紋種類 螺距(mm) 掛輪機構 離合器狀態(tài) 移換機構 基本組傳動方向米制螺紋 p751063?模數(shù)螺紋 m??94M5 結合M3、M 4 脫開軸 XII 25Z軸 XV軸 XIII-軸 XIV英制螺紋 ap4.25751063?M3 、 M5 結合M4 脫開軸 XII 25Z軸 XV 軸 XIV-軸 XIII81目 錄第一部分 總論………………………………………………………………1一、畢業(yè)設計的目的與意義……………………………………………2二、畢業(yè)設計的內容……………………………………………………2三、設計步驟……………………………………………………………2(一)準備階段………………………………………………………2(二)設計與計算……………………………………………………2(三)齒輪齒數(shù)優(yōu)化設計……………………………………………2四、設計時應注意事項…………………………………………………3第二部分 CA6140 進給箱傳動方案設計………………………………… 4一 CA6140 普通車床簡介…………………………………………… 4二 進給箱的傳動機構…………………………………………………4三 進給箱切螺紋機構設計方法………………………………………5四 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定………………………………………8五 增倍機構設計以及移換機構設計…………………………………9六 車制螺紋的工作過程………………………………………………10第 三 部 分 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 ……………………………………………11一 、 要 求 ……………………………………………………………11二 、 設 計 計 算 說 明 書 的 內 容 ………………………………………12第 四 部 分 參 考 資 料 …………………………………………………122第一部分 總 論一、畢業(yè)設計的目的及意義畢業(yè)設計是本科生教學活動中最后的一個重要環(huán)節(jié)。通過這個教學環(huán)節(jié)要求達到下列幾個目的：1、通過畢業(yè)設計，把在本科階段中所獲得的知識在實際的設計工作中綜合地加以運用。使這些知識得到鞏固，加強和發(fā)展，并使理論知識和生產實踐密切地結合起來。因此，畢業(yè)設計是大學學習階段的總結性作業(yè)。2、畢業(yè)設計是高等學校學生第一次進行的比較完整的設計過程。通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生獨立工作、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；能根據(jù)設計課題查找有關的資料，了解本課題的前沿和發(fā)展方向；樹立正確的設計思想，掌握設計的基本方法和步驟，為以后從事設計工作打下良好的基礎。3、使學生能夠熟練地應用有關參考資料，計算圖表、手冊，圖集，規(guī)范，并熟悉有關國家標準和部頒標準(如 GB，JB 等)，以完成一個工程技術人員在機械工程設計方面所必須具備的基本訓練。二、畢業(yè)設計的內容1、學生在規(guī)定的時間內，要求完成 CA6140 車床進給箱總體設計，傳統(tǒng)方法繪制總裝配圖一張，零件工作圖一至兩張(具體繪那幾個零件工作圖，由指導教師指定)：2、根據(jù)設計計算步驟對該機器的某一個零件進行 CAD 設計；3、在零件 CAD 設計的基礎上，重新對箱內齒輪齒數(shù)進行優(yōu)化選擇；4、編寫完整設計說明書一份。說明：四個部分中，每個學生必須完成第 1、4 兩項，2、3 兩項由指導教師指定其一。三、設計步驟(一)準備階段1、根據(jù)設計題目進行相關資料的查找與檢索。了解本課題的前沿動態(tài)和發(fā)展方向。2、進行設計前應先準備好有關的設計資料、手冊、圖冊及工具等。3、對設計任務書進行詳細的研究和分析，明確設計要求和內容；分析原始數(shù)據(jù)和工作條件。4、擬定總的設計步驟和進度計劃。5、畢業(yè)設計進度計劃表:（見下頁）(二)設計與計算CA6140普通車床的加工范圍較廣，可以用于加工軸類、套筒類和盤類的回轉表面，如車削內外圓表面，它還常用于車削各種常用螺紋，且這次設計是根據(jù)加工螺紋的要求來進設計。主要工作是對進給箱的機構及其傳動比進行設計，主要包括其基本組、增倍組等各齒輪的齒數(shù)選擇以及內部結構(如軸的設計、齒輪的設計、軸上零件的固定方式、潤滑、密封等)。(三)齒輪齒數(shù)優(yōu)化設計1、根據(jù)機械優(yōu)化設計理論，確定程序設計框圖；2、設計資料程序化處理，即對設計中使用的數(shù)表、線圖進行處理其能被計算機檢索和程序調用；33、編制程序與調試；4、系統(tǒng)整合與測試。四、設計時應注意的事項1、發(fā)揮獨立工作能力設計中發(fā)現(xiàn)的問題，應該首先自己考慮，提出自己的看法和意見，與指導教師一同研究，不應向指導教師要答案，對設計中的錯誤和解決途徑，可由教師指出，但具體答案也應該由自己去找。對給出的回轉式破碎機結構圖，僅供設計時參考，對結構圖必須作仔細的研究和比較，以明確優(yōu)、劣，正、誤，取長補短，改進設計，切忌盲目照抄。2、貫徹三邊的設計方法設計時應貫徹邊畫、邊算、邊修改的設計方法。產品的設計總是經過多次的修改才能得到較高的設計質量，因此在設計時應該避免害怕返工或單純追求圖紙的表面美觀，而不愿意修改已發(fā)現(xiàn)的不合理地方。3．及時檢查和整理計算結果設計開始時，就應準備一本稿本，把設計過程中所考慮的主要問題及一切計算寫在稿本上，這樣便于隨時檢查、修改，并容易保存，不要采用零散稿紙，以免散失而需重新演算，造成時間浪費。要向指導教師提出的問題和解決問題的方法，以及從其它參考書籍中摘錄的資料和數(shù)據(jù)，也應及時記在稿本上，使各力‘面的問題都做到有根有據(jù)，理由充分，這樣在最后編寫計算說明書時，可以節(jié)省很多時間。 周 次 完 成 的 內 容 備 注1 畢 業(yè) 設 計 準 備 (查 找 資 料 ， 借 閱 圖書 、 手 冊 、 工 具 等 )l， 圖 書 館 查 閱2、 Internet 檢 索3、 向 圖 學 教 研 室 借 工 具 (圖板 、 丁 字 尺 )2 1、 進 給 箱 結 構 參 數(shù) 的 選 擇 與 計 算2、 方 案 論 證 、 確 定 與 總 體 設 計3—41、 畫 總 裝 配 圖2、 工 作 參 數(shù) 計 算3、 受 力 分 析 與 零 件 強 度 校 核4、 繪 制 零 部 件 工 作 圖5～ 6 1、 結 構 規(guī) 劃 與 設 計2、 設 計 資 料 計 算 機 處 理]、 編 制 程 序 流 程 圖2、 確 定 設 計 手 冊 中 圖 表 的處 理 方 法7—8 程 序 設 計 與 調 試 上 機 編 程 與 調 試9～ L1 整 理 與 編 寫 設 計 說 明 書12 1、 總 結 、 準 備 答 辨2、 答 辨4第二部分 CA6140 進給箱傳動方案設計第一節(jié) CA6140 普通車床簡介CA6140 型臥式車床是普通精度級的萬能機床，它能完成多種加工工藝：軸類、套筒類和盤類的回轉表面，如車削內外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型回轉面，車削端面及各種常用螺紋，還可以進行擴孔、鉆孔、絞孔、和滾花等工作。CA6140 型普通車床的加工范圍較廣，由于它的結構復雜，而且自動化程度低，所以適用于單件、小批生產及修配車間，它的結構主要部件組成有：（1）主軸箱：主軸箱內裝有主軸，以及主軸變速和變向的傳動齒輪。通過卡盤等夾具裝夾工件，使主軸帶動工件按需要的轉速旋轉，以實現(xiàn)主運動；（2）刀裝部件：主要由床鞍（大拖板） 、橫拖板、小拖板和四方刀架等組成，用于裝夾車刀，并使車刀作縱向、橫向或斜向的運動；（3）尾架：主要用其后頂尖支撐工件，也可安裝鉆頭、絞刀導孔加工刀具，以進行孔加工，還可適當調整，實現(xiàn)加工長錐形的工件；（4）進給箱：進給箱內有進給運動的變速裝置及操縱機構，其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給是的進給量；（5）溜板箱：溜板箱的功能是把進給箱的運動傳遞給刀架，使刀架事項縱向進給、橫向進給，快速移動或車螺紋；（6）床身：床身是車床的基本支撐件，為機床各部件的安裝基準，使機床各部件在工作過程中保持準確的相對位置；（7）光杠和絲杠：光杠用于一般車削，絲杠用于車削螺紋。CA6140 普通車床的主要技術性能如下：在床身上最大工作回轉直徑： 400mm。最大工作長度： 750、1000、1500、2000mm。最大車削長度： 650、900、1400、1900mm。刀架上最大工作回轉直徑： 210mm。主軸中心到床身平面導軌距離（中心高）： 205mm。主軸轉速： 正轉 24 級 10~1400 轉/ 分。反轉 12 級 14~1580 轉/ 分。進給量： 縱向進給量 S 縱 =0.028~6.33mm。橫向進給量 S 橫 =0.5S 縱 。刀架縱向快速速度： 4 米/分。車削螺紋范圍： 公制螺紋 44 種 S=1~192mm。英制螺紋 20 種 α=2~24 牙/英寸。5模數(shù)螺紋 39 種 m=0.25~48mm。徑節(jié)螺紋 37 種 DP=1~96 牙/英寸。主電動機： 7.5 千瓦，1450 轉/分。第二節(jié) 進給箱的傳動機構CA6140 型臥式車床進給箱又叫走刀箱，它固定在床身左前面，內裝有進給變速機構，用來變換進給量和各種螺紋的導程，進給運動鏈使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的進給運動及變速換向。如圖 1-1 所示：進給鏈從主軸起經換向機構、掛輪、進給箱，再經光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或橫溜板。電動機 主換向機構 主軸 刀 架車 縱圖 1-1 CA6140 普通車床傳動原理圖普通車床的特有功能是車削一定范圍內的各種螺紋，要求進給傳動鏈的變速機構能嚴格準確地按照標準螺距數(shù)列來變化。所以普通車床進給傳動鏈的變速機構（包括掛輪和進給箱的變速機構）主要是依據(jù)各種螺紋的標準螺距數(shù)列的有要求，同時兼顧到以便車削的進給量范圍來設計的。傳動鏈中的螺紋進給傳動鏈是主軸一轉，刀架移動 T 毫米（導程 T=kt,其中 k 為實數(shù)，t 為螺距） 。13ic×ia×iu×t1=T-------------------------------------------------(1.2-1)其中 ic,ia,iu 分別為傳動鏈中固定傳動比，掛輪傳動比。進給箱傳動 m 機構傳動比，t 1 為縱向絲杠的螺距。第三節(jié) 進給箱切螺紋機構設計方法 CA6140 型車床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機床的縱向絲杠螺紋用公制，螺距 t1=12mm 代入式 (1.2-1)得主軸每轉一下，掛輪 進給換向機構絲杠 螺母進給箱變速機構 轉換機構光杠 轉換機構6刀架移動量為 T 毫米，這即為車削螺紋的導程值。對于單頭螺紋是螺距值，因此當螺紋的基本參數(shù)不是用螺距表示時必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1） 。具體方法如下：公制螺紋：其基本參數(shù)為螺距 t(mm),因而 T=tmm；英制螺紋：基本參數(shù) l 為每一英寸長度內包含的牙數(shù) a 即 a（牙/英寸）因而，英制螺紋的螺距為 Ta=24.5/a 毫米；模數(shù)螺紋：公制螺桿上的螺紋稱模數(shù)螺紋，它的基本參數(shù)是以螺桿相嚙合的蝸輪模數(shù) m（mm）來表示，因而，模數(shù)螺紋的螺距 Tm 應等于蝸桿的周節(jié)長度，即 Tm=πm；徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節(jié)螺紋，它的基本參數(shù)是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數(shù)徑節(jié) DP 來表示，徑節(jié)的 DP=Z/D（牙/ 英寸）其中 Z 和 D 分別為蝸輪的齒數(shù)和分度圓直徑（英寸） ，即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。因而徑節(jié)螺紋的導程為：T DP=π/DP（in ）≈25.4π/DP 。于是根據(jù)式（1.2-1）可得車削 4 種螺紋的運動平衡式分別為：1×ic×ia×iu×t1=T=t(mm)--------------------------------------（1.3-1）1×ic×ia×iu×t1=Ta=25.4/a(mm)------------------------------（1.3-2 ）1×ic×ia×iu×t1=πm(mm)-------------------------------------（1.3-3）1×ic×ia×iu×t1=25.4π/DP(mm)-----------------------------（1.3-4）從上各式中可知，為了車削一定范圍的螺紋就必須根據(jù)各種螺紋的標準數(shù)列變換傳動鏈中的可變換傳動比。一、米制螺紋將常用的米制螺紋標準數(shù)據(jù) t 的數(shù)列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12 排列成下表 1.3-1 所示：表 1.3-1 標準米制螺紋導程—— 1 —— 1.25 —— 1.51.75 2 2.25 2.5 —— 33.5 4 4.5 5 5.5 67 8 9 10 11 12由表中可以看出各橫行的螺距數(shù)列是等差數(shù)列，而縱列是等比數(shù)列即1、2、4、8 的公比數(shù)是 2，根據(jù)這些特點，在進給箱中可用一個變速組來變換得到某一橫行的等差數(shù)列，這個變速組的傳動比應是等差數(shù)列，通常稱為基本組。以此為基礎，再串聯(lián)一個擴大組，把基本組得到的螺距按 1：2：4：8 關系增大或縮小，而得到全部螺距數(shù)列，此擴大組通常稱“增倍組” 。根據(jù)進給傳動降速機構在后的原則，取 ib=1、1/2、1/4、1/8。機床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱參數(shù)列在表 1.3-2 中。表 1.3-2 各種螺紋的公稱參數(shù)及螺距螺紋種類 螺紋公稱參數(shù)7螺紋種類 參數(shù) 代號 單位 螺距 S（mm ）公制螺紋 螺距 P Mm T=kP英制螺紋 每英寸牙數(shù) a 牙/英寸 Ta=kPa=25.4R/a模數(shù)螺紋 模數(shù) m mm Tm=kPm=km徑節(jié)螺紋 徑節(jié) DP 英寸 TDP=kPDP=25.4kπ/DP由表 1-2 可以看出，常用的四種螺紋的螺距值之間有如下關系：公制和英制螺紋及模數(shù)和徑節(jié)螺紋之間的倒數(shù)關系和特殊因子為 25.4；公制和模數(shù)螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為 π。上述倒數(shù)關系和特殊因子 25.4 及 π 的關系都要在設計切螺紋系統(tǒng)時給予解決?，F(xiàn)將車床上這四種螺紋所能加工的螺距 T 及其和公制螺紋的關系列于表1.3-3 和表 1.3-4。表 1.3-3CA6140 車床加工螺紋基本參數(shù)的排列規(guī)律倍比關系 公制及模數(shù)螺紋（T 及 m）1/32 —— 0.25 —— —— —— ——1/16 —— 0.5 —— —— 0.75 ——1/8 —— 1 —— 1.25 1.5 ——1/4 1.75 2 [2.25] 2.5 3 [2.75]1/2 3.5 4 4.5 5 6 5.51 7 8 9 10 12 [11]注：[ ]內數(shù)值為模數(shù)螺紋所獨有。表 1.3-4CA6140 車床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數(shù)排列倍比數(shù) 英制及徑節(jié)螺紋8 (56) (64) (72) —— (80) (88) (96) ——4 28 32 36 —— 40 44 48 ——2 14 16 18 19 20 22 24 ——1 7 8 9 —— 10 11 12 ——81/2 —— 4 4.5 —— 5 —— 6 ——1/4 —— 2 —— —— 2.5 —— 3 3.5注：（）內數(shù)值為徑節(jié)螺紋獨有。從表中可以看出這四種螺紋的基本參數(shù)有一個共同的變化特點，即在橫行上是等差數(shù)列，而在縱行上按 2 倍的關系擴大或縮小，我們可以考慮到用車公制螺紋的基本組和擴大組來加工另外三種螺紋。二、模數(shù)螺紋我們只需改變公制螺紋傳動鏈中的某個傳動比，使平衡式左邊產生一個特殊因子 π，以便在運動中與螺距 Tm=πm 的因子 π 消去，從而變換基本組和增倍組的傳動比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數(shù)列的模數(shù)系列。三、英制螺紋它和公制螺紋螺距數(shù)列有兩點區(qū)別：a、英制螺紋每英寸牙數(shù) a 換算成螺距 Ta=25.4/a(mm)后，a 在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動與從動關系顛倒過來，即基本組的傳動比變?yōu)?/ij，那么就可以利用具有等差數(shù)列的傳動比 ij 來得到參數(shù) a 的等差數(shù)列；b、英制螺紋的螺距數(shù)值中有一個數(shù)字因子 25.4，因需要改變其中的某些傳動比，使平衡式左邊能產生一個因子 25.4，以便與英制平衡式 25.4 相抵消。此外，當英制螺紋要車制 a 分別為 3.25 和 19 時，公制螺紋的基本組少兩個傳動比，故在表 1.3-3 上加上 19 和 3.25 兩個模數(shù)，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表 1.3-3 變?yōu)槿缦卤?1.3-5 所示：表 1.3-5 擴充螺紋參數(shù)的排列規(guī)律倍比關系 公制及模數(shù)螺紋2n-5 __ 0.5 __ __ __ __ __ __2n-4 __ 1 __ __ 1.25 __ 1.5 __2n-3 1.75 2 [2.25] __ 2.5 [2.75] 3 {[3.25]}2n-2 3.5 4 4.5 __ 5 5.5 6 __2n-1 7 8 9 __ 10 11 12 __2n __ __ __ {19} __ __ __ __四、徑節(jié)螺紋徑節(jié)螺紋的螺距 TDP=25.4π/DP（mm ） ，其中 DP 也是在分母上螺距中也有一個數(shù)字銀子 25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動路線。另外，還有一個因子 π，可以和模數(shù)螺紋一樣用掛輪來解決。第四節(jié) 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定普通車床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結構、擺移塔齒輪結構和三軸滑移齒輪結構。我們選用雙軸滑移齒輪結構，并且讓基本組和擴大組的傳動中心距相等，這樣有利于減小進給箱的尺寸。其簡圖如圖 1.4-1 由此可看出，在這類9螺紋系統(tǒng)中，一般應包括下列組成部分：基本螺紋機構：用來實現(xiàn)表 1.3-3 中橫行所代表的等差數(shù)列；增倍機構：用來實現(xiàn)表 1.3-3，表 1.3-4 中各縱行之間的 2n 關系即 ud 通常取 2、1、1/2、1/4、1/8；擴大螺距機構：傳動比為 ue，用來進一步擴大螺距，u e 通常取4、8、16、32 等；定比傳動副：傳動比 uf； 左右螺紋換向機構：傳動比 ur；交換齒輪裝置：傳動比為 u；螺紋種類變換機構：傳動比 uk；移換機構：傳動比為 ui，用來實現(xiàn)倒數(shù)關系及特殊因子。上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下：擴大螺距結構一般放在主傳動變速系統(tǒng)內，具體情況在 CA6140 主軸箱內由擴大螺紋導程結構的傳動齒輪是主運動的傳動齒輪。只有在主軸上的離合器M2 合上，主軸處于離速狀態(tài)時才用擴大螺紋導程。它的擴大倍數(shù)分別是1、4、16。定比傳動一般放在主軸或擴大螺距換向結構之前在主軸箱中換向結構 ur 在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設置在床頭箱與進給箱之間的交換齒輪上，移換結構一般放在基本螺距結構前后二處?；韭菥嘟Y構一般放在第一個移換結構之后，變換結構既可放在基本螺距結構之前，也可放在基本螺距結構之后。增倍結構的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后?，F(xiàn)在，從表 1-3 排定的螺紋表中，取公制螺紋數(shù)列中的 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 為基準數(shù)列則：ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。由 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 這個要求滑移齒輪能實現(xiàn)的基本螺紋參數(shù)查的機構方案編號 411，為了使軸向尺寸較小選中心距為 63mm，同時，由雙軸滑移齒輪結構推薦方案表查的 G=7（由機床設計手冊 P1402 查得） 。所以 ub=6.5/7、7/7、8/7、 9/7、10/7、11/7、12/7，由此擬定傳動系統(tǒng)草圖如（圖 1-2）附后。第五節(jié) 增倍機構設計以及移換機構設計一 、增倍機構設計考慮原則：（1）根據(jù)和基本組的同中心距取 a=63；（2）選用最常用的四速機構：三軸機構。二 、移換機構齒輪齒數(shù)確定 移換機構主要用于和交換齒輪（一般放于交換齒輪之前）配合來實現(xiàn)特殊因子傳動比 us 都是為了用于實現(xiàn)倒數(shù)關系以及特殊因子 25.4 和 π，以解決各種螺紋種類變換問題。一般來說，用的最多的方案就是用移換機構（u i）來解決倒數(shù)關系和特殊因子 25.4。而用交換齒輪（u c）來解決特殊因子 π 這樣可以簡化調整即加工常用的公制和英制螺距時，不需要改變交換齒輪，只有在加工不常用的模數(shù)和徑節(jié)螺紋時才能改變交換齒輪。當螺紋種類變換機構的傳動比為 uk，則特因傳動比 us 為 us=uf×ut×uj×uk--------------------------------------------------（1.5-1 ）由此可列出螺紋系數(shù)的運動平衡式： 1×（主軸轉一轉）×u s×ub×ud×ue=S（mm）----------（1.5-2）10其中 T 為絲杠導程，S 為工作導程，所以，u s=S/（u b×ud×ue×T）--------------------------------------（1.5-3）令 ub=1，u d=1，u e=1 時的螺紋參數(shù)分別為 t0、m 0、n 0、p 0，則：ust=t0/T=1/ktusm=πm 0/T=π/k musn=25.4π/（p 0×T）=25.4/k n--------------------------------------（1.5-4）usp=25.4π/（p 0×T）=25.4π/k pkt，k m，k n，k p 為各種螺紋相應的因特系數(shù)且kt=T/t0，k m=T×m0，k n=T×n0，k p=T×p0。腳標 t，m，n，p 分別表示用于加工公制模數(shù)、英制、徑節(jié)、螺紋，設加工公制和英制螺紋時的交換齒輪傳動比為 uctn，加工模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比為 ucmp，加工英制和徑節(jié)螺紋時移換機構的傳動比 uinp，加工公制和模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比為 uitm，則：加工公制螺紋時的特因傳動比：ust=uf×ur×uctn×uitm ---------------------------------------------(1.5-5)加工英制螺紋時的特因傳動比：usn=uf×ur×uctn×uinp ---------------------------------------------(1.5-6)兩式相除得：u sn/ust=uinp/uitm -------------------------------------(1.5-7)將式（1.5-7 ）中的 usn 及 ust 代入上式中得：uinp/uitm=25.4/（t 0×n0） -----------------------------------------(1.5-8)在絕大多數(shù)機床中 uinp 和 uitm 都按以下兩種方案分配：(a)當 uinp=1/uitm 時,u inp/uitm=uinpxuinp=25.4/(n0xt0)故 uitm=sqrt(n0×t0/25.4)------------------------------------------(1.5-9)uinp=sqrt(25.4/(n0×t0)----------------------------------------(1.5-10) (b)當 uitm=1 時,u inp/uitm=uinp=25.4/(n0×t0)本車床中從兩軸滑移傳動齒數(shù)比設計及表 1.3-3 和表 1.3-4 可知：t0=7mm,m0=1.75,n0=1.25t/in,p0=7由式（1-13 ）u inp=sqrt25.4/(n0×t0)=sqrt(25.4×4/49)由《機床設計手冊》P1435 表 7.3-46 查取 25.4/36 由平方因子組成的近似值，故取方案 69，即：25.4=（ 32×72）/5 4 ，δ n=+0.063所以 25.4=（ 32×72）/5 4×36=（3 2×72×22×32）/5 4代入公式（1.5-10）得 uimp=sqrt（2 2×34×72×2） /（5 4×72）=36/25uitm=25/36根據(jù) uitm 的值查表 7.3-48，用序號為 6 的方案，即公制螺紋經過三對齒輪傳動：uitm=25/36×25/36×26/25=25/36=Z9/Z10×Z20/Z12×Z12/Z11uinp=36/25=Z21/Z11。11相關齒數(shù)設計的結果見表 2.3-2 所示。三、交換齒輪齒數(shù)求法在雙軸滑移齒輪機構中往往取 ufxut=1 由式（1.5-5）和（1.5-6）可得 uctn= ust/ uitm=rsn/ uinp-----------------------------------------------（1.5-11）ucmp= usm/ uitm=rsp/ uinp---------------------------------------------（1.5-12）當 uinp=1/ uitm 時，將 uinp=sqrt=25.4/(n0×t0)和 usm=25.4/(n0×T)代入（1.5-11）式得：u ctn= usn/ uinp=25.4/(n0×T)×sqrt(25.4/(n0×t0))=sqrt((25.4×t0)/n0×T2)由式（1.5-12）得：u cmp= usm/ uitm=(πm 0/T)/(ust/uctn)=(πm 0/T)/(t0/T)×uctn=πm 0/t0×uctn又因為 uitm=25/36,uinp=36/25 將其代入式（1-15）及（1-16）得：uctn=(7/12)/(25/36)=21/25ucncp=25π/(7×12)×25.4/36已知：u sm=7π/48=u cmp×uitm=25/36×uc/tust=7/12=uitm×uctn=36/25×uctpusn=25.4/21=uinp×uctn=25/36×uctnusp=25.4/84=uinp×ucmp=36/25×ucmp得出：u cmt=7π/48×36/25uctp=7/12×25/36uctn=25.4/21×25/36ucmp=25.4π/84×25/36查表 7.3-47 的 π/4 近似因子值及相對誤差 δ 表，取齒輪變位量較小的近似因子組：u=25/97×21/25=100/97×64/100×36/25而 u=63/75×25/36=100/75×63/100×25/36.所以交換齒輪 Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整個進給箱齒輪傳動設計全部完畢，具體傳動圖見圖 1-3。第六節(jié) 車制螺紋的工作過程由上述傳動方案設計可知：（見圖 1.5-1）一、 車削公制螺紋時離合器 M3、M4 脫開，M5 接合，運動由主軸 VI 經齒輪副 58/58、換向機構 33/33（車左螺紋時經 33/25×25/33） 、掛輪 63/100×100/75 傳到進給箱中，然后由移換機構的齒輪副 25/36 傳至軸 XVI 再經過 28/28、36/28 、32/28 傳至軸12XV 然后由移換機構的齒輪副組滑移變速機構，最后經離合器 M5 傳至絲杠XIX。當溜板箱中的開合螺母與絲杠相嚙合時就可帶動刀架車削米制螺紋，其螺距與齒輪搭配情況見表（1.6-1） ，其運動式為： S=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36× u 基 ×25/36×36/25×u 倍 ×12。二、 車削模數(shù)螺紋時掛輪需換為 64/100×100/97 其余傳動路線與車削米制螺紋時完全相同，其螺距情況見后表 1.6-2。三、 車削英制螺紋時為了實現(xiàn)特殊因子 25.4，將 M3 和 M5 離合器接合，M4 脫開，同時軸 XVI左端的滑移齒輪 Z25 移至左面位置，與固定的軸 XIV 上的齒輪 Z36 相嚙合，則運動由軸 XIII 經 M3 先傳到軸 XV，然后傳到軸 XIV，再經齒輪副 36/25 傳至軸XVI，其余部分的傳動路線與車削公制螺紋時的基本相同，其傳動路線運動平衡式為：S s=1r(主軸) × 58/58×33/33×63/100×100/75×1/u 基 ×36/25×u 倍×12，其中 63/100 ×100/75×36/25=63/75×36/25=25.4/21，S a=kTi=25.4/a= 4/7×25.4u 基 /u 倍 ，從而得 a=7/4 ×u 基 /u 倍 ×k（扣/ 英寸） 。只要改變和就可以車削出按分段等差數(shù)列的各種 a 值的英制螺紋（見后表1.6-3） 。四、 車削徑節(jié)螺紋時由于徑節(jié)螺紋導程系列的規(guī)律與英制螺紋一樣，只是含有特殊因子25.4π，所以其傳動路線與車削英制螺紋完全相同，只是掛輪需換為64/100×100/97，其螺距見后表 1.6-4。五、 車削非標準螺紋時當需要車削非標準螺紋而用進行變換機構無法得到所要求的導程時，須將離合器 M3、M4 和 M5 全部嚙合，把軸 XIII、XV、XVIII 和絲杠聯(lián)成一體，使運動由掛輪直接傳至絲杠，被加工螺紋的導程 S 依靠調整掛輪架的傳動比 u 來實現(xiàn)，此時運動平衡式為：S=1r(主軸) ×58/58×33/33×u 掛 ×12，將上式簡化后得到掛輪的換置公式：u 掛 =a/b×c/d=S/12。六、 車削圓柱和端面車削圓柱面和端面時，運動從進給箱經光杠輸入溜板箱，經轉換機構實現(xiàn)縱向進給（車削圓柱面）或橫向進給，這時進給箱中離合器 M5 脫開，使軸XVIII 的齒輪 28 與軸左端的齒輪 56 相嚙合，運動由進給箱傳至光桿 XX。運動由主軸正常導程的英制螺紋傳動路線時，可得到從 0.86~1.59mm/r 的 8 種圈套的縱向進給量。當運動由主軸經正常導程的米制螺紋傳動路線時，可獲得正常進給量。運動緊擴大螺紋導程機構及英制螺紋傳動路線，且主軸處于10~125r/min 的 12 級低轉速時，可獲得從 1.71~6.33min/r 的 16 種加大進給量。運動由擴大螺紋導程機構及米制螺紋傳動路線，主軸處于 450~1400r/min（其中500r/min）處外的 6 級轉速，且當 u 倍 調整為 1/8 時，可獲得從 0.028~0.054mm/r13的 8 種進給量。第三部分 畢業(yè)設計說明書一、要求1、系統(tǒng)地說明設計過程中所考慮的問題及—有關的必要的簡圖(如結構總圖，軸的受力分析的圖表，程序設計框圖等)。切計算，并應包括與計算彎矩、扭矩圖，引用手冊2、要求計算正確完整，文字簡明通順，版面整齊清晰；計算部分只須將公式列出，將有關數(shù)據(jù)代入，略去演算過程，得出計算結果，然后在論文紙右面列出取用的數(shù)值(包括“合用” 、 “安全”等結論)。3、說明書須用16K紙按合理的順序及規(guī)定的格式編寫 (建議正文按小四號字體，標題為四號字體進行排版打印)；注明頁次并編寫目錄，最后與CAD圖紙裝訂成冊。二、設計計算說明書的內容說明書的內容包括：l、畢業(yè)設計任務書2、英、中文摘要3、目錄(標題及頁次)4、總體結構設計5、參數(shù)的選擇與計算6、技術設計的計算部分(主要零件的校核)7、零件CAD系統(tǒng)8、設計小結(包括畢業(yè)設計的體會；設計優(yōu)缺點的分析)9、參考資料(著者，書名、出版年月，出版社)10、附錄(零件CAD系統(tǒng)的程序原代碼)第四部分 參考資料資料的收集對畢業(yè)設計是十分重要的。在當今信息化社會中，收集資料方式的有多種?？梢栽趫D書館借閱設計手冊、在版圖書，查閱期刊中的相關論文，也可通過計算機聯(lián)互網進行檢索(如我校已有的維普數(shù)據(jù)庫，萬方數(shù)據(jù)庫等)，必要時也要進行查閱英文文獻。下面給出一些畢業(yè)設計中要用的參考資料：1. 《機械設計》(第四版) 邱宣懷主編高等教育出版社 1999;2. 《金屬切削機床設計》戴曙主編,機械工業(yè)出版社 1981;3. 《機械制圖》(第四版)大連理工大學工程畫教研室主編,高等教育出版社1997;4. 《金屬切削機床概論》賈亞洲主編,機械工業(yè)出版社 1998;5. 《互換性與測量技術》(第三版)廖念釗主編,中國計量出版社 1991;6. 《機床設計手冊》機械工業(yè)出版社 1982;7. 《齒輪手冊》上冊，機械工業(yè)出版社 1990;8. 《機械設計手冊》第二冊（上冊） ，機械工業(yè)出版社 1978;9. 《C 程序語言設計》 （第二版）譚浩強主編,清華大學出版社 1999 年;10. 《機械原理》(第七版)東南大學機械學學科組,鄭文緯、吳克堅主編,高等教14育出版社;11. 《金屬切削機床掛圖》雷杭、高學滿主編,上海交通大學出版社;12. 《機械原理電算分析設計》孟彩芳主編,天津大學出版社。