CA6140型车床溜板箱设计.pdf

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1、摘 要 CA6140 型车床广泛应用于各类机械加工工业中，其中 CA6140 型车床溜板箱的主要功能是把进给箱传递来的运动传给刀架,使刀架实现纵横向进给、纵向进给、快速移动以及车削螺纹。溜板箱是将丝杆和光杆传来的螺旋运动、转动转变为溜板箱的直线运动并带动刀架进行进给，控制刀架的运动、接触、断开以及换向等功能。当机床过载时，能使刀架自动停止进给，还可以手动操纵刀架移动或实现快速运动等。溜板箱固定在鞍座上，并悬挂在床身的前面。它包括齿轮、离合器及手动和自动进给用的床鞍用的手柄。溜板箱有一个小齿轮，而小齿轮又与床身前下面的齿条相齿合，可用手动溜板箱手轮，使床鞍纵向移动。溜板箱包括自动进给的双向离合器

2、和超越离合器，双向离合器在调节手动、自动进给时使用，超越离合器与按原离合器共同起保护起床在过载时使刀架自动停止进给的作用。关键词：CA6140 型车床 溜板箱 超越离合器 双向离合器 ABSTRACT CA6140 lathe widely used in various mechanical processing industry,which CA6140 lathe aprons main function is to feed me messages of motion to the holder,the blade base to achieve vertical and horizo

3、ntal feed,vertical feed,fast-moving and threading.Apron is a screw and rod came spiral motion,the rotation into linear motion and apron were driven turret feed,control turret movement,touch,disconnect and commutation functions.When the machine overload,can automatically stop feeding turret can also

4、be manually operated turret movement or fast movement and so on.Apron fixed to the saddle,and hung in front of the bed.It includes gears,clutch and manual and automatic feed saddle used by the handle.Apron with a small gear,and the pinion gear and the rack before bed following phase teeth together,e

5、ither manually apron hand wheel,so that longitudinal movement of the saddle.Apron including automatic feeding of the bidirectional clutch and overrunning clutch,clutch two-way manually adjustable,automatic feed use,the clutch and the original clutch get together for protection when overloaded so the

6、 home automatically stop feeding effect.Key words:CA6140 lathe Apron Overrunning clutch Bidirectional clutch 目 录 第一章 CA6140 型车床概述 1 1.1 车床的历史及发展 1 1.2 CA6140 型车床型号编制方法 1 1.3 CA6140 车床重要组成部分 3 第二章 CA6140 型车床溜板箱的组成 5 2.1 CA6140 型车床溜板箱概述 5 2.2 滚柱式单向超越离合器的受力和运动分析 6 2.3 齿式双向离合器 7 2.4 齿轮与齿条 8 2.5 蜗轮蜗杆 10

7、2.6 开合螺母机构 11 2.7 互锁机构 11 第三章 CA6140 型车床溜板箱传动路线及强度校核 13 3.1 CA6140 型车床溜板箱传动路线 13 3.2 CA6140 型车床溜板箱操纵机构 14 第四章 CA6140 型车床溜板箱运动典型故障分析 16 4.1 溜板箱故障的形成 16 4.2 溜板箱故障分析 16 4.3 溜板箱故障的解决方法与维护 17 谢辞 18 参考文献 19 大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 第一章 CA6140 型车床概述 1.1 车床的历史及发展 1.1.1 车床的历史 公元前两千多年出现的数目车床是机床最早的雏形。工作时，脚踏绳索

8、下端的套圈，利用树枝的弹性使工件由绳索带动旋转，手拿贝壳或石头等作为刀具，沿板条移动工具的切削工作。中世纪的弹性杆棒车床运用的仍是这一原理。十五世纪有鱼制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工车床，以及水动力的炮筒躺床。1500 年左右，意大利人奥纳多.达芬奇曾绘制过车床，镗床，螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图，其中已经有曲柄，飞轮，顶尖和轴承等新机构。中国明朝出版的天工开物中也载有磨床的结构，用脚踏的方法使铁盘旋转，加上沙子和水切剖玉石。1979 年，英国人莫兹利创造的车床由丝杠处男东刀架，能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一次重大变革。莫兹利也因此被称为“英国机床工业

9、之父”。随着电动机的发明，机床开始先采用电动机集中驱动，后有广泛使用单独电动机驱动。二十世纪初，为了加工精度更高的工件，夹具和螺纹加工工具相继创造出坐标镗床和螺纹磨床。同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要，又研制成能自动更换刀具，以进行多工序加工的加工中心。从此，随着电子技术和计算机技术的发展和应用，使机床在驱动方式，控制系统功能等方面都发生显著变革。1.1.2 车床的发展 车床的发展大致可以分为四个阶段：雏形期，基本构架期，独立动力期与数值控制期，下面针对期发展的过程加以介绍 车床的诞生不是发明出来的，而是逐渐演变而成的，早在四千年前就有人利用简单的拉弓原理完成钻孔的工作，这是有记录最

10、早的工具机，这段期间可称为雏形期。18 世纪开始的工业革命，象征着工匠主导的农业社会结束，取而代之的是强调大量生产的工业社会，由于各种金属制品被大量使用，为了满足金属零件的加工，车床成了关键性的设备，到了 19 世纪才有完全以铁制品零件组成的车床，再加上诸如螺杆等传动机构的导入，一部分具有基本功能的车床总算开发出来，为其起本结构架。瓦特发明了蒸汽机，使得机床可由蒸汽机产生的动力来启动车床运转，20大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）2 世纪初拥有了独立动力源的动力车床，也将车床带到了新的领域。20 世纪中期，计算机被发明，不久计算机即被用到工具机上，为数值控制期。1.2 CA614

11、0 型车床型号编制方法 1.2.1 普通机床型号编制方法 机床的品种和规格很多，为了便于区别、使用和管理，需对机床加以分类和编 制 型 号。我 国 的 机 床 型 号，现 在 是 按 照 1994 年 颁 布 的 国 家 标 准GB/T15375-1994金属切削机床型号编制方法编制的。机床的型号用以简明的表示机床的类型、通用特性和结构特性，以及主要技术参数等。型号构成如图 1-1：图 1-1 机床型号构成图 机床，按其工作原理划分为 11 类，见表 1-1 机床的类代号用其类别读音的汉语拼音字头表示，例如铣床用“X”表示，必要时，每类可分为若干类，如磨床类分为 M，2M，3M 三个分类。表

12、1-1 通用机床类别代号 类别 车床 钻床 镗床 磨床 铣床 刨插床 拉床 锯床 其他机床 代号 C Z T M 2M 3M X B L G Q 读音 车 钻 镗 磨 二磨 三磨 铣 刨 拉 割 其 机床特性代号表示机床的特定功能，包括通用特性和结构特性。通用特性代号见表 1-2，例如“CK”表示数控车床；为了区分主参数相同而结构不同的机床，用表 1-2 以外的结构特性代号表示，例如，CA6140 型卧式车床型号中的“A”，大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）3 可以理解为这种型号车床在结构上区别于C6140 型车床。表 1-2 通用特性代号 通用特性 高 精度 精密 自动 半 自

13、动 数控 加工中心（自动换刀）仿形 轻型 加 重型 数显 高速 代号 G M Z B K H F Q C X S 读音 高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 显 速 1.2.2 CA6140 型车床型号的编制 综合上述普通机床型号编制方法，可得 CA6140 型普通车床型号编制方法为：C：类别代号（车床类）；A：结构特性代号（结构不同）；6：组别代号(落地及卧式车床组)；1：系别代号（卧式车床系）；40：主参数（最大车削直径 400mm）。1.3 CA6140 车床重要组成部分 CA6140 型车床重要组成部分如图 1-2 所示：图 1-2 CA6140 型车床组成部分 （1）主轴箱：它固定在机

14、床身的左端，装在主轴箱中的主轴，通过夹盘等夹具装夹工件。主轴箱的功用是支撑并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）4 速旋转。（2）刀架：它位于床身的中部，并可沿床身上的刀架轨道做纵向移动。刀架部件位于床鞍上，其功能是装夹车刀，并使车刀做纵向、横向或斜向运动。（3）尾座：它位于床身的尾座轨道上，并可沿导轨纵向调整位置。尾座的功能是用后顶尖支撑工件。在尾座上还可以安装钻头等加工刀具，以进行孔加工。（4）进给箱：它固定在床身的左前侧、主轴箱的底部。其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。（5）溜板箱：它固定在刀架部件的底部，可带动刀架一起做纵向

15、、横向进给、快速移动或螺纹加工。在溜板箱上装有各种操作手柄及按钮，工作时工人可以方便地操作机床。（6）床身：床身固定在左床腿和右床腿上。床身是机床的基本支撑件。在床身上安装着机床的各个主要部件，工作时床身使它们保持准确的相对位置。大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）5 第二章 CA6140 型车床溜板箱的组成 2.1 CA6140 型车床溜板箱概述 溜板箱是车床的重要组成部分，是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。他与进给箱配合可让刀架进行

16、螺纹切削，纵、横向走动进给的快速移动功能，是工人操作最频繁的部件。溜板箱内部主要结构分别为：超越离合器和安全离合器、齿轮齿条和蜗轮蜗杆、双向离合器、370W 小电动机等。2.2 滚柱式单向超越离合器 2.2.1 滚柱式单向超越离合器的结构组成和工作原理 首先介绍一下滚柱式单向超越离合器（如图 2-1 所示）的结构组成和工作原理，滚柱式单向超越离合器主要由星轮，带外圈的齿轮，滚柱及弹簧销组成。图 2-1 滚柱式单向超越离合器 其工作原理是当外圈为主动以慢速逆时针方向回转时，滚柱在摩擦力的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈通过滚柱带动星轮（轴）以慢速逆时针方向同步回转；在外圈以慢速逆时针方向

17、回转的同时，若轴由另外一个运动源（如电动机）带动快速作同方向回转，此时由于星轮的回转速度高于外圈，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，按各自的速度回转而互不干扰（即此时星轮超越大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）6 外圈快速运动）；当电动机不带动轴快速回转时，滚柱又被楔紧在外圈与星轮之间，使轴随外圈作慢速回转。反之，当星轮为主动以慢速顺时针方向回转时，滚柱被楔紧在外圈与星轮之间，这时星轮（轴）通过滚柱带动外圈作顺时针方向同步回转；若外圈回转速度高于星轮作快速同方向回转，则外圈超越星轮，按各自的速度同方向回转而互不干扰；而当星轮逆时针方向回转时，则不能带动外圈作同方向回转。2.2.2

18、 滚柱式单向超越离合器的受力和运动分析 下面就对滚柱式单向超越离合器的上述运动的原理进行受力方面的基本分析。当外圈为主动作逆时针方向回转时，滚柱在摩擦力的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈通过滚柱带动星轮一起作逆时针方向同步回转。（受力分析研究对象为滚柱，下同。）当外圈为主动而作顺时针方向回转时，滚柱在摩擦力的作用下，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，这时外圈不能带动星轮一起作同步回转。当星轮为主动作顺时针方向回转时，由于结构形状和尺寸的原因，内轮楔紧块作用；滚柱在摩擦力的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈在摩擦力（该摩擦力为滚柱对外圈的作用力）的带动下与星轮一起作顺时针方向回转

19、。当星轮为主动而作逆时针方向回转时，滚柱在摩擦力的作用下，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，这时星轮不能带动外圈一起作同步回转。2.2.3 楔角对离合器的影响 离合器的主要结构参数 D、d、等的公差对楔角有较大影响,偏差可达 10%。设计楔角的选择应考虑上述参数所取公差的偏差方向。以上影响楔角选择的因素不宜简单叠加。减小楔角后的影响如表 2-1 所示(增大楔角则相反)：表 2-1 减小楔角后的影响 楔角 影响 优点 缺点 减小 正压力增大 加速疲劳,振荡磨损增加 弹性滑差增大 疲劳区扩大,疲劳减缓,磨损减小,冲击小 楔合准确度降低 油膜易破坏 楔合性能改善，楔合准确度改善 惰转磨损增大 滚子

20、碰爪的裕量 减小 失效的危险性增大 为磨损而留的楔角裕量 增大 使用寿命延长 大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）7 2.3 齿式双向离合器 2.3.1 齿式双向离合器的工作机理 齿式双向离合器的结构原理图如图2-2所示,由两套闭锁套筒(1和9)及其上两套闭锁齿(3 和 7)、两套主滑移组件(4 和 6)及其上两套驱动齿(2 和 8）、联接套筒(5)、两套中间螺旋滑移件(10 和 11)、输入联接件(12)和输出联接件(13)组成。图 2-2 齿式双向离合器 齿式双向离合器有两种工作状态：“”是离合器“接合状态”，即要求离合器接合时,将已接合的驱动齿 2 或 8 闭锁,脱开的驱动齿

21、 8或 2 会在转速变换时自动接合；“”是离合器“脱开状态”,即要求离合器脱开时,将驱动齿 2和 8 解锁,当离合器处于脱开状态时,无论输入端与输出端转速如何变换,离合器都不会接合。当离合器发生工作状态转变时,离合器并不能马上产生运动,只有满足转速要求时,才会从一个工作状态转变到另一个工作状态。如图 2-3 所示为齿式双向离合器的工作过程状态。当离合器处于位置“”工作状态时,由输入端向输出端传递转矩,图中点 1 位置之前都处于接合状态;在选择位置“”工作状态后,离合器并不能马上产生运动,离合器仍处于接合状态,图中点1到点2位置之间的状态仍为接合状态。当输出端转速大于输入端转速时，转矩方向会马上

22、改变,离合器开始做脱开运动。图中点 2 到点 3 位置之间的状态为脱开状态；再一次选择位置“”工作状态后,离合器并不会马上接合,图中点 3 到点 4 位置离合器仍处于脱开状态。当输入端转速大于输出端转速时,离合器开始接合,图中点 4大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）8 位置之后离合器处于接合状态。图 2-3 齿式双向离合器工作过程状态图 2.4 齿轮与齿条 2.4.1 齿轮与齿条传动特点 齿轮作回转运动，齿条作直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷多的齿轮的一部分，这时齿轮的各圆均变为直线，作为齿廓曲线的渐开线也变为直线。齿条直线的速度v与齿轮分度圆直径d、转速n之间的关系为：v=(

23、/)60dnmm s 式中 d齿轮分度圆直径，mm；n齿轮转速，minr。其啮合线12N N与齿轮的基圆相切1N，由于齿条的基圆为无穷大，所以啮合线与齿条基圆的切点2N在无穷远处（如图 2-4）。齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装（齿轮与齿条标准安装即为齿轮的分度圆与齿条的分度圆相切），其啮合角恒等于齿轮分度圆压力角，也等于齿条的齿形角；齿轮的节圆也恒与分度圆重合。只是在非标准安装时，齿条的节线与分度线不再重合。图 2-4 齿轮齿条啮合 齿轮与齿条正确啮合条件是基圆齿距相等，齿条的基圆齿距是其两相邻齿廓大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）9 同侧直线的垂直距离，即coscosbPP

24、m。齿轮与齿条的实际啮合线为12BB，即齿条顶线及齿轮齿顶圆与啮合线12N N的交点2B及1B之间的长度。2.4.2 齿轮齿条传动的几何尺寸计算 齿轮与齿条传动的尺寸计算见表 2-2：表 2-2 齿轮齿条传动的几何尺寸计算 项目名称 计算公式及代号 转90齿轮齿条数值 转180齿轮齿条数值 齿轮齿数 1z 48 32 模数 m 2mm 2mm 螺旋角 0 0 基本 齿廓 压力角 20 20 齿顶高系数*ah 1 1 顶隙系数*C 0.25 0.25 齿轮变位系数 1x 0.418 0.418 尺宽 齿轮 1b 10mm 10mm 齿条 2b 30mm 30mm 齿条长度 L 75mm 300m

25、m 主要几何参数计算 项目名称 计算公式及代号 转齿轮齿条数值 转齿轮齿条数值 齿轮分度圆直径 11cosdmz 96mm 64mm 齿顶高 齿轮*111aahhx m 2.836mm 2.836mm 齿条*21aahh m 2mm 2mm 大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 0 2.4.3 齿条的主要特点 （1）由于齿条齿廓为直线，所以齿廓上各点具有相同的压力角，且等于齿廓的倾斜角，此角称为齿形角，标准值为 20。（2）与齿顶线平行的任一条直线上具有相同的齿距和模数。（3）与齿顶线平行且齿厚等于齿槽宽的直线称为分度线（中线），它是计算齿条尺寸的基准线。2.5 蜗轮蜗杆 2.5

26、.1 蜗轮蜗杆机构的特点 1.可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑；2.两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构；3.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；4.具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用；5.传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩

27、性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高；6.蜗杆轴向力较大。齿根高 齿轮*112()fahhcx m 1.664 1.664mm 齿条*21()fahhc m 2.5mm 2.5mm 齿高 齿轮 afhhh 4.5mm 4.5mm 齿条 齿轮中心到齿条中心距 112dHx m 4.5mm 4.5mm 齿距 npm 6.238mm 6.238mm 齿条齿数 20.5nLzp 12 32 大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 1 2.5.2 蜗轮蜗杆正确啮合的条件 1.中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力

28、角应等于蜗杆的轴面压力角且为标 准值。2.当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋。2.6 开合螺母机构 卧式车床 CA6140 车削螺纹时，进给箱将运动传递给丝杠。合上开合螺母，就可带动溜板箱和刀架。开合螺母机构如图 2-5 所示，由下半开合螺母 1 和上半开合螺母 2 组成，它们都可以眼溜板箱中竖直的燕尾形导轨上下移动。每个半螺母上装有一个圆柱销 3，它们分别插进槽盘 4 的两条曲线槽 8 中。车削螺纹时，转动手柄 5，使槽盘转动，两个圆柱销带动上下开合螺母互相靠拢，于是开合螺母就与丝杠啮合，槽盘 4 上的偏心圆弧槽 8 接近盘中心部分的倾斜角比较小，使开合螺母闭合后能自锁。限

29、位螺钉 7 用以调节丝杠和螺母的间隙。图 2-5 开合螺母结构 2.7 互锁机构 卧式车床 CA6140 为了避免损坏机床，在接通机动进给或快速移动时，对开螺母不应合上，反之，合上对开螺母时，就不允许接通机动进给和快速移动。是进给及快速操纵手柄处于中间位置时的情况。这时机动进给(或大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 2 快速移动)未接通，对开螺母也处于对开状态，所以这时可任意地接合对开螺母操纵手柄或进给操纵手柄。合上对开螺母时的情况。这时由于手柄轴 5转过了一个角度，它的凸肩旋人到轴 6 的槽中，将轴 6 卡住，使它不能转动，同时凸肩又将销 3 压入到轴 l 的孔中，由于销 3

30、 的另一半尚留在固定套 4 中，所以就将轴 1 卡住，使它不能轴向移动。由此可见，如合上对开螺母，进给及快移的操纵手柄就被锁住，不能扳动，因此能避免同时接通机动进给或快速移动。向左扳动进给及快速操纵手柄时的情况(接通 向左的纵向进给或快速移动)。这时轴 1 向右移动，轴 l 上的圆孔也随之移开，销 3 被轴 1 的表面顶住，不能向下移动，于是它的上端就卡在手柄轴 5 的 V形槽中，将手柄轴 5 锁住，使对开螺母操纵手柄轴 5 不能转动，也就是使对开螺母不能闭合。进给及快移操纵手柄向前扳动时的情况(接通向前的横向进给或快速移动)。这时，由于轴 6 转动，其上的长槽也随之转开，于是手柄轴 5 上的

31、凸肩被轴 6 顶住而不能转动，所以这时对开螺母也不能闭合。卧式车床 CA6140 快速电动机使刀架纵横快速移动，其启动按钮位于手柄的顶部。在蜗杆轴盟 n 的左端与齿轮之间装有超越离合器，以避免光杠和快速电动机同时传动轴删。机动进给时，由光杠传来的低速进给运动使齿轮(即超越离合器的外环)按图示逆时针方向转动。三个圆柱滚子在弹簧的弹力和摩擦力的作用下，楔紧在齿轮和星形体之间，齿轮就可经滚子带动星形体一起转动，进给运动再经超越离合器右边的安全离合器和传至轴删。按下快移按钮，快速电动机经齿轮副 13/29 传动轴删，经安全离合器使星形体得到一个与齿轮 1转向相同但转速高得多的转动。这时，摩擦力使滚子经

32、销压缩弹簧向楔形槽的宽端滚动，脱开了齿轮与星形体之间的联系。因此，快移时可以不用脱开进给链。大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 3 第三章 CA6140 型车床溜板箱传动路线及强度校核 3.1 CA6140 型车床溜板箱传动路线 3.1.1 溜板箱的外部结构 溜板箱上有溜板纵向移动手轮、开合螺母操纵手柄、纵、横向进给操纵及快速移动按钮、主轴正、反转启动手柄、手动油泵手柄等如图 3-1 所示：图 3-1 CA6140 型车床溜板箱 其中，纵、横向进给操纵及快速移动按钮，它控制纵向正反、横向正反 4个方向的机动进给和刀架快速移动；主轴正、反转启动手柄，它控制主轴箱内的摩擦离合器和制

33、动器，使主轴获得正、反转或停车；手动油泵手柄，它控制润滑床身，溜板导轨和溜板箱内的各润滑点。3.1.2 溜板箱的传动路线 为了减少丝杠的摩擦和操纵方便，机动进给是由光杠经溜板箱传动的。这时，将进给箱中的离合器 M5脱开，使轴 XVIII 的齿轮 28 与轴 XVII 左端的齿轮 50 相啮合。运动由进给箱传至光杠 XX，再经溜板箱中的的齿轮副（36/32）（32/36）、超越离合器及安全离合器 M8、轴 XXII、蜗杆蜗轮辐 4/29 传至轴 XXIII。当运动由轴 XXIII 经齿轮副 40/48 或(40/30)(30/48)、双向离合器 M6、轴 XXIV、齿轮副 28/80、轴 XXV

34、 传至小齿轮时12，由于小齿轮 12 与固定在床身上的齿条相啮合，小齿轮传动时，就使刀大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 4 架作机动纵向进给。当运动由轴 XXIII 经齿轮副 40/48 或(40/30)(30/48)、双向离合器 M7、轴 XXVIII 及齿轮副(48/48)(59/18)传至横向进给丝杠 XXX 后，就使刀架作机动横向进给。为了避免发生事故，纵向机动进给、横向机动进给及车螺纹 3 种传动路线，同时只允许接通其中一种，这是由操纵机构及互锁机构来保证的。溜板箱中 M6、M7用于变换进给方向。轴 XXX 上的手把用于横向移动刀架，轴 XXVI 上的手轮用于纵向移

35、动刀架。CA6140 型车床溜板箱传动路线图如图 3-2：图 3-2 溜板箱传动路线图 （1）纵向机动进给量：CA6140 型车床纵向机动进给量有 64 种。当运动由主轴经正常导轨的米制螺纹传动路线时，可获得正常进给量。这时运动平衡式为：）（倍基纵riif/mm125.2802848303040294563232365628253636253625751001006333335858 化简后可得：倍基纵iif711.0 改变 i基和 i倍可得到从 0.081.22mm/r 的 32 种正常进给量。其余 32种进给量可分别通过英制螺纹传动路线和扩大螺纹导程机构得到。大连交通大学 2015 届本科

36、生毕业设计（论文）1 5 （2）横向机动进给量：通过传动计算可知，横向机动进给量是纵向机动进给量的一半。3.1.3 刀架的快速移动 为了减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间，刀架可实现纵向和横向机动快速移动。按下快速移动按钮，快速电动机（370W，2600r/min），经齿轮副 13/29 使轴 XXII 高速转动，再经蜗杆副 4/29 及溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向或横向的快速移动。快移方向仍由溜板箱中双向离合器 M6和 M7控制。刀架快速移动时，不必脱开进给传动链。为了避免仍在转动的光杠和快速电机同时转动轴 XXII，在齿轮 56 与轴 XXII 之间装有超越离合器 M8。3.2 CA6

37、140 型车床溜板箱操纵机构 车床溜板箱的功能是把进给箱传来的运动传递给刀架,使刀架实现纵横向进给、快速移动、车螺纹。因此集中操纵必须用一个手柄完成这些功能,且要互锁,不能使各运动相互干涉。CA6140 型车床的纵、横向机动进给和快速移动采用单手柄操纵。自动进给手柄在溜板箱右侧，可沿十字槽纵、横扳动，手柄扳动方向与刀架运动方向一致。手柄在十字槽中央位置时，停止进给运动。在自动进给手柄顶部有一快进按钮，按下此钮，快移电动机工作，床鞍或中滑板按手柄扳动方向作纵向或横向快速移动；松开按钮，快移电动机停止转动快速移动中止。溜板箱正面右侧有一开合螺母操作手柄，用于控制溜板箱与丝杠之间的运动联系。车削非螺

38、纹表面时，开合螺母手柄位于上方；车削螺纹时，压下开合螺母手柄，使开合螺母闭合并与丝杠啮合，将丝杠的运动传递给溜板箱，使溜板箱、床鞍按预定的螺距(或导程)作纵向进给。车完螺纹应立即将开台螺母手柄扳回原位。3.3 轴的强度校核 3.3.1 轴的强度校核的定义 在机械系统中，金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。强度校核就是对材料或设备的力学性能进行检测并调节的一种方式，如抗冲击强度，抗弯曲强度等，并且这种方式以不破坏材料或设备性能为前提。强度的校核研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来

39、研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。3.3.2 按扭转强度条件计算 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 6 时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为：为扭转切应力，单位 MPa 式中：T 为轴多受的扭矩，单位 Nmm TW为轴的抗扭截面系数，单位3mm n 为轴的转速，单位 r/min P 为轴传递的功率，单位 KW d 为计算截面处轴的直径，单位 mm r为许用扭转切应力，单位 Mpa，r值按轴的不同

40、材料选取，常用轴的材料及r值见下表：表 3-1 轴的材料和许用扭转切应力 轴的材料 Q235，20 35 45 1Cr18Ni9Ti 40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMn mmNr/12-20 20-30 30-40 15-25 40-52 A 160-135 135-118 118-107 148-125 100.7-98 空心轴扭转强度条件为：dd1 其中即空心轴的内径 d1与外径 d 之比，通常取=0.5-0.6。这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率 P1=2.475kw，输入转速 n1=960r/min，则

41、可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。根据工作条件，选择 45#钢，正火，硬度 HB170-217，作为轴的材料，A0 值查表取 A0=112，则 TnPAd0 TTTdnPWT2.095500003大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 7 mmnPAd36.15960475.2112110min 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则：mmdd43.16%)71(36.15%)71(minmin 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以

42、选择合适的联轴器，取电动机轴dd8.0min，查表，取mmd38电动机轴,则：mmdd4.30388.08.0min电动机轴 综合考虑，可取mmd32min 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。3.3.3 轴的强度校核 按第三强度理论的计算应力公式：其中，为对称循环变应力 为扭转切应力 为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则 若扭转切应力为静应力时：取=0.3 若扭转切应力为脉动循环应力时：取=0.6 若扭转切应力为对称循环应力时：取=1.0 对于直径为 d 的圆轴：扭转切应力,代入与得：式中：1为对称循环变应力的轴的许用弯曲应力(MPa)

43、，具体数值查机械设计手册 B19.1-1 ca 为轴的计算应力，单位Mpa；M为轴所受的弯矩，单位Nmm；T 为轴所受的扭矩，单位Nmm。22)(4+=ca224caWTMWTWMca2222)()2(4)(+=+=大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 8 根据以上计算可知：轴的强度满足要求。大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）1 9 第四章 CA6140 型车床溜板箱运动典型故障分析 4.1 溜板箱故障的形成 众所周知，溜板箱中大都是齿轮与齿轮的密切配合。它要是出现问题将会导致大滑板与中，小滑板不能正常工作，车床不能正常运行，从而瘫痪。某私企有这样一个实例：有一位车

44、工师傅正在操作一台 CA6140 加工零件，途中忽然听见“啪”的一声，刀具停止走动了，大滑板直接卡死了。当时这位师傅不知该如何处理，过了一会儿，师傅用手使劲的搬动大滑板。但是不到一分钟他就发现并没有作用。他再去摇动中滑板，活动自如。之后他向后打自动走刀（因为正在加工零件，刀具已经很接近卡盘了，如果再向前打走刀，大滑板动了那就会很危险的。）只听见溜板箱中均匀的地出“当当当”的声音。再试图中滑板走刀，也是如此。师傅猜测是溜板箱中的齿轮被打掉了，他赶紧找到老板，把这事告诉了老板。老板一下就急了，因为他明白这床子是厂里最重要的床子。它要是多停一会儿，利益将损失将损失很多，老板立马派人到外面请了一名维修

45、工师傅来修理车床。维修工师傅来询问了大体的情况后，自己开启车床，手摇了打滑板，也尝试了自动走刀。但与前不一样的是如果用手向前摇动大滑板的时候，它会动一点点，不过这样是很费力的。这到底怎么回事？4.2 溜板箱故障分析（一）机动进给传动系统：进给箱中速移按理说溜板箱中有两条传动系统。（此时 XVII 运动经 XVIII 轴右端 28 齿轮与 XVI 轴上 56 齿轮齿合传至光杠 XIX 轴上的离合器 M5脱开，使XVII 轴并不能驱动丝杠转动），再由光杠经溜板箱中的齿轮副（36/32）（32/56）超越离合器 M6安全离合器 M7轴 XX 及蜗杆涡轮副 4/29 传至轴 XXI。当运动由轴XXI

46、经齿轮副 40/48 或 40/30 x30/48 双向离合器 M8轴 XXII 齿轮副 28/80 传至小齿轮 12，以驱动小齿轮在齿条上转动时，便可带动床鞍及刀架做纵向机动运给；当运动由轴 XXI 经齿轮副 40/48 或 40/30 x30/48 双向离合器 M9轴 XXV 及齿轮副（48/48）（59/18）传至中滑板丝杠 XXVII 后，经中滑板丝杠螺母副带动中滑板及刀架做横向机动进给。由传动分析可知，横向机动进给在其余纵向机动进给路线一至时所得的横向 进给量约是纵向进给量的一半。进给运动还有大进给量和小进给量之分。当主轴子箱上的手柄位于“扩大螺距”处时，若向右接合（则主轴处于低转速

47、）是大进给量；若向左接合（则主轴处于高转速），此时为小进给量，又称高速细进给量。大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）2 0 （二）刀架快速移动传动进给：当刀具需要快速趋近或退离加工部位时，可以通过按下溜板箱右侧的快速操纵手柄上的按钮。启动快速电机来实现传动。快速电动机的运动经齿轮副传至轴然后再经溜板箱内与机动工作进给相同的传动路线传至刀架，使其实现纵向和横向的快速移动。当快速电动机使传动轴快速旋转时，依靠齿轮与轴见的超越离合器，可避免与进给箱传来的慢速工作进给运动发生干涉。若松开手柄顶部按钮，则快速电动机立即停止，于是刀架快动停止。经过一系列的尝试和上边的分析，维修师傅初步判断原因

48、可能有三：（1）由于大滑板卡死，溜板箱中发出“当当当”的声音。可能而是溜板箱中的某个重要部位配合齿轮打掉了，并且还卡住了齿轮间的配合传动，只能向前不能向后。（2）也是因为卡死，可能是某个重要部位的轴与齿轮配合松动，之间的“键”脱落，卡住了齿轮间的传动。（3）因为大、中滑板的自动走刀不动，可能是因为溜板箱中的带传动的快移电动机卡死了，所以才会使自动走刀失灵 。但这只是维修工师傅的三个可能的猜测，面对这三种可能维修工师傅还得打开溜板箱进一步对其进行检查，证实。当维修工师傅打开大滑板数据盘时惊讶发觉里面的内，外齿轮配合中，外齿的一个半齿被打掉了。直接卡主了齿轮的传动。导致轴不能转动，因此出现了一系列

49、的问题。4.3 溜板箱故障的解决方法与维护 4.3.1 溜板箱故障的解决方法 当维修工师傅拿下齿轮时，周边以是锈迹斑斑。车床每天对每一个部位都会保护加油的，大滑板还是重点保护对象，为何会出现锈斑呢？原因很简单，就是每次加工零件时刀具与工件挤压难免会产生大量的热，为了降低刀具的热量，延长刀具的寿命，师傅们都会加入适量的切削液，而车床旋转中切削液被甩出，正好溅在了大滑板的数据盘上，由于多数私人厂切削液都有自己配置，本着经济的观点，大都浓度较低，有时工人为了节省时间，直接加水。这些水从数据盘的缝隙中流入，就会使齿轮生锈，时间一长慢慢的卡死，就会打掉齿轮，导致车床瘫痪。4.3.2 溜板箱的保养与维护

50、由上几点可得；厂家应严格要求员工按照标准制度配置切削液，因为浓度合适的切屑液不会轻易的腐朽车床，并上下班是认真对车床。每个部位擦拭加油进行维护。员工在加切削液时应尽量避免切削液溅出，并且厂家应针对故障问题研大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）2 1 究出合理的改进办法。例如；尽量使配合缝隙密封，加密封胶等。车床是工业上必不可少的工具。溜板箱是车床的重要工作部分。因此溜板箱故障问题的分析与改进对车床乃至对工业上都是重大的贡献。大连交通大学 2015 届本科生毕业设计（论文）2 2 谢 辞 本论文在沈积军导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲