CA6140车床主轴箱及其操纵机构的设计

江西理工大学2009届本科生毕业设计（论文）

图2—3 CA6140型卧式车床传动系统

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2.2 CA6140型卧式车床的部分主要技术参数：

床身上最大工件回转直径（主参数） 400mm 刀架上最大工件回转直径 210mm 最大棒料直径 47mm

最大工件长度（第二主参数）/mm 750,1000,1500,2000 最大加工长度/mm 650，900，1400，1900

主轴转速范围/（r/min） 正转 10——1400（24级） 反转 14——1580（12级） 进给量范围/（mm/r） 纵向 0.028——6.33（共64级） 横向 0.014——3.16（共64级） 标准螺纹加工范围 公制t=1——192mm（44种） 英制a=2——24牙/in（20种） 模数制m=0.25——48mm（39种） 径节制DP=1——96牙/in（37种）

2.3主轴箱的传动链

CA6140型卧式车床主轴箱(Headstock)又称车头箱，内部装有主轴和变速及传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速传动机构传给主轴，主轴动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。 1、传动路线

主运动传动链的两末端件是主电动机和主轴。运动由电动机（7.5KW，1450r/min）经V轮传动副Ф130mm/Ф230mm传至主轴箱中的轴I。在轴I上装有双向多片摩擦离合器M1,左部的摩擦片时、反转或停止。它就是传动框图（图3-3）中的主换向机构。当压紧离合器M1左部的摩擦片时，轴I的运动经齿轮副

5638或

5143传给轴II获得两种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮50（足标表示齿

数）、轴VII上的空套齿轮34传给轴II上的固定齿轮30。这时轴I至轴II间多一个中间齿轮34，故轴II的转向与经M1左部传动时相反，反转转速只有一种，当离合器处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧。轴I的运动不能传至轴II，主轴停转。

轴II的运动可通过轴II、III间三对齿轮的任一对传至轴III，故轴III正轴共2X3=6种转速。

运动由轴III传往主轴有两条路线：

（1）高速传动路线 主轴上的滑移齿轮50移至左端，端使之与轴III上

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右端的齿轮63啮合。运动由轴III经齿轮副

6350直接传给主轴，得到450-1400r/min

的6种高转速。

（2）低速传动路线 主轴上的滑移齿轮50移至右端，使主轴上的齿轮式离合器M2啮合。轴III的运动经齿轮副传给轴V、再经齿轮副

26582080或

5050传给轴IV，又经齿轮副

2080或

5150各齿式离合器M2传至主轴，使主轴获得10-500r/min

的低转速。上述这些滑移变速齿轮副就是传动框图中的主变速机构。

传动系统可用传动路线表达式表示如下：

??????????????????????39?????41???30?????II????50???M1(右)?5034???22????VII????(反转)30???3458????????56M1(左)??38??(正转)?51??43????????主电动机—

?130mm?230mm—Ⅲ

??63????50??-??20??20?????80???80??IV????50??51???????50??50?????????VI(主轴)

????26?M2(右移)???V?58??????

2．主轴转速级数各转速

由传动系统图各传动路线表达式可以看出，主轴正转时，可得2X3=6种高转速和2?3?2?2=24种低转速。轴III-IV-V之间的4条传动路线的传动比为： I1=

2080?2080?116

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I2=I3=I4=

208050505050???515020805150??1414

?1式中，i2和i3基本相同，所以实际上只有3种不同的传动比。因此，运动经由低速这条传动路线时，主轴总共可获得2?3?(2?2?1)=18级转速。加上由高速路线传动获得的6级转速。 同理，主轴反转时，有3??1?(2?2)?1??12级转速。

主轴反转时，可根据各滑移齿轮的啮合状态求得。如图3-4中所示的啮合置时，主轴的转速为：

n主?1450?130230?5143?2258?2080?2080?2658r/min?10r/min

同理，可以计算出主轴正转时的24级转速为10-1400r/min；反转时的12级转速为14-1580r/min。主轴反转通常不是用于切削，而是用于车削螺纹时，切削完一刀后使车刀沿螺旋线退回，所以转速较高以节约辅助时间。

2.4 主轴箱的构造

机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。表达主轴箱中各传动件的结构和装配关系，常用展开图。展开图是基本按各传动轴传递运动的先后顺序，沿其轴心线剖开，并展开在一个平面上的装配图，见图3-5。该图是沿轴Ⅳ-Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ（Ⅴ）Ⅵ-Ⅺ-Ⅸ-Ⅹ的轴线部切，展开后绘制出来的。

展开图把立体展开在一个平面上，因而其中有些轴之间的距离拉开了。如轴IV画得离开轴III与轴V较远，因而使原来相互啮合的齿轮副分开了。读展开图时，首先应弄清传动关系。展开图不表示各轴的实际位置。表示主轴和各传动实际空间位置的，是主轴箱和侧视图各横剖面图。 1．卸荷带轮（Unload belt pulley）

电动机经V带将运动传到轴I左端的带轮2（见图3-1的左上部分）。带轮2与花键套1用螺钉连接成一体，支承在法兰3内的两个深沟轴承上。法兰3固定在主轴箱体4上。这样，带轮2可通过花键套1带动轴I旋转，胶带的拉力则经轴承和法兰3传到箱体4。轴I的花键部分只传递转矩，从而可避免因胶带拉力而使轴I产生弯曲变形。这种带轮是卸荷的—把径向载荷卸给箱体。 2．双向多片摩擦离合器、制动器及其操纵机构

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