買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 車床主軸系統設計 摘 要 軸箱、刀架、尾座、進給箱、溜板箱以及床身。本設計主要針對 床的主軸箱進行設計。機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。設計的內容主要包括確定機床的主要參數，擬定傳動方案和傳動系統圖，計算和校核了主要零部件，并且利用專業制圖軟件進行了零件的設計和處理。 數控是先進制造技術的基礎技術。數控加工在現代化生產中顯示出很大的優越性。對于現代制造業，數控機床非常適合那些形狀復雜、精密和批量小的零件 ,而一般的普通機床根本無法滿足這個要求。現代的數控機床其突 出的優點是可以進行高精度加工和多樣化加工，完全可以取代其他的加工方法。 關鍵詞 數控 機 床 機械設計 數控系統 主軸 箱 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 at of of is a up to on NC is of NC in of To of NC of be of 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 引言 . 1 2 數控機床概況 . 2 數控機床的產生與發展 . 2 數控機床的發展趨勢 . 3 3 數控車床的簡介 . 3 數控車床的組成及工作原理 . 3 數控車床的特點 . 4 數控車床的適用范圍 . 5 4 數控車床的設計 . 6 數控車床的設計方法和特點 . 6 數控機床的設計步驟 . 7 5 數控車床 主軸系統設計 . 8 數控車床主傳動系統的發展 . 8 主傳動系統的設計要求 . 9 主傳動系統設計 . 11 動力設計 . 12 帶傳動設計 . 15 6 主軸組件的性能要求 . 18 7 主軸結構及熱處理要求 . 19 結束語 . 21 致謝 . 22 參考文獻 . 24 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 引言 機床設計和制造的發展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運動關系和零件的一定強度和剛度，發展至今日的高度科學技術成果綜合應用的現代機床的設計，也包括計算機輔助設計（ 應用。但目前機床主軸變速箱的設計還是以經驗或類比為基礎的傳統（經驗）設計方法。因此，探索科學理論的應用，科學地分析的處理經驗，數據和資料，既能提 高機床設計和制造水平，也將促進設計方法的現代機床設計是學生在學完基礎課，技術基礎課及有關專業課的基礎上，結合機床傳動部件（主軸變速箱）設計進行的綜合訓練。我們畢業設計題目是數控車床的主軸系統設計。 四年的大學生活接近尾聲時，我們進行了為期近 四 個月的畢業設計。畢業設計是對大學四年來我們所學到的基礎知識和專業知識的一次系統性的總結與綜合運用，同時也是培養我們分析問題和解決問題能力的良好的機會，而且畢業設計也是大學教學的最后一個重要環節。因此，認真踏實地做好這次畢業設計不僅意味著我們能否順利畢業，而且對今后我們走 上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業設計還可以培養我們獨立思考，開發思維和協調工作的能力，這對今后踏入社會以后能否盡快地適應社會也有很大的幫助。機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的主要標志之一。這是因為工業、農業、國防和科學技術的現代化程度，都會通過機械工業的發展程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機器，是由于機器既能承擔人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產改進產品的質量，特別是能夠大大提高勞動生產率和改善勞動條件。機械工業肩負著為國民經濟各個部門提供技術裝備和促進 技術改造的重要任務，在現代化建設的進程中起著主導和決定性的作用。所以通過大量設計制造和廣泛使用各種各樣先進的機器，就能大大加強和促進國民經濟發展的力度，加速我國的社會主義現代化建設。 機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，是企業進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是 制造系統的重要組成部分 ， 不論是傳統制造 ， 還是現代制造系統 ，夾具都是十分重要的。 因此 ，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 提下提高效率、降低成本。 當今激烈 的 市場競爭和企業信息化的要求 ,企業對夾具的設計及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學畢業的機械 工程及自動化 專業的學生，要進行對本專業所學習的知識進行綜合的運用和掌握，為此我們要進行畢業設計，要自己動手進行思考問題，為社會主義現代化建設的發展貢獻力量，也要從此邁出展現自己價值的第一步。 在本設計中首先進行參數擬定，運動設計，動力計算和結構草圖設計，軸和 軸承的驗算，主軸箱裝配設計，設計計算說明書等內容。 設計主軸變速箱的結構包括傳動件（傳動軸，軸承，帶輪，離合器和制動器等），主軸組件，操縱機構，潤滑密封系統和箱體及其聯接件的結構設計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設計限于時間，一般只畫展開圖及一或兩個截面圖。 主傳動系統是用來實現機床主運動的傳動系統，它應具有一定的轉速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的實現運動的開停，變速，換向和制動等。 數控機床主傳動系統主要包括電 動機、傳動系統和主軸部件，它與普通機床的主傳動系統相比在結構上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機的無級調速來承擔，剩去了復雜的齒輪變速機構，有些只有二級或三級齒輪變速系統用以擴大電動機無級調速的范圍。 2 數控機床概況 數控機床的產生與發展 隨著社會生產和科學技術的迅速發展，機械產品日趨精密復雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領域所需的機械零件，精度要求高，形狀復雜，批量小。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 加工這類產品需要經常改裝或調整設備，普通機床或專用化程度高的自動化機床已不能適應這 些要求。為了解決上述問題，一種新型的機床 數控機床應運而生。這種新型機床具有適應性強、加工精度高、加工質量穩定和生產效率高等優點。它綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密測量和新型機械結構等多方面的技術成果，是今后機床控制的發展方向。 數控機床的發展趨勢 從數控機床技術水平看，高精度（定位精度：微米級、納米級）、高速度（主軸轉速 10000r/速進給 24m/刀時間 2 3s）、高柔性（多主軸、多工位、多刀庫）、多功能（立臥并用、復合加工）和高自動化（自動上下料、自動監控、 自動測量和通信功能）是數控機床的重要發展趨勢 1 。對單臺主機不僅要求提高其柔性和自動化程度，還要求具有進入更高層次的柔性制造系統和計算機集成制造系統的適應能力。 在數控系統方面，目前世界上幾個著名的數控裝置生產廠家，諸如日本的 國的 美國的 司，產品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發展。它們的數控系統都采用了 16位和 32位微處理機、標準總線及軟件模塊和硬件模塊結構，內存容量擴大到 1床分辨率可達 速進給可達 100m/制軸數可達 16個，并采 用先進的電裝工藝 2 。 在驅動系統方面，交流驅動系統發展迅速。交流傳動已由模擬式向數字式方向發展，以運算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數字集成元件所取代，從而克服了零點漂移、溫度漂移等弱點。 3 數控車床的簡介 數控車床的組成及工作原理 數控車床由 :程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數控裝置、伺服驅動、位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。如圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 伺服系統總體方案框圖 在傳統的金屬切削機床上，加工零件時操作者根據圖樣的要求，通 過不斷改變刀具的運動軌跡，運動速度等參數，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。 數控車床的加工其實質是應用了“微分”原理。 其工作原理與過程可簡述如下： (1) 數控裝置根據加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對應的坐標軸，以最小移動量（脈沖當量）進行微分，并計算出各軸需要移動的脈沖數。 (2) 通過數控裝置的插補軟件或插補運算器，把要求的軌跡用最小移動單位的等效折線進行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。 (3) 數控裝置根據擬合折線的軌跡，給相應的坐標軸連續不斷地分配進給脈沖，并通過伺服驅動 使車床坐標軸按分配的脈沖運動。 由上可見： (a) 只要數控車床的最小移動量（脈沖當量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線； (b) 只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的； (c) 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸（刀具）的運動速度。這樣就實現了數控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。 數控車床的特點 (1) 加工對象改型的適應性強 由于在數控車床上改變加工零件時，只需要重新買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 編制程序就能實現對零件的加工，它不同于傳統的車床，不需要制 造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調整車床。 (2）加工精度高 數控車床是以數字形式給出的指令進行加工的，由于目前數控裝置的脈沖當量（即每輸出一個脈沖后數控機床移動部件相應的移動量）且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數控裝置進行補償，因此，數控車床能達到比較高的加工精度和質量穩定性。 3 (3）生產效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產率比一般車床高得多。數控車床主軸轉速和進給量的范圍比普 通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結構剛性允許數控車床進行大切削用量的強力切削，有效地節省了機動時間。 (4）自動化程度高 數控車床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動連續完成，不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均大為減小，勞動條件也得到相應的改善。 (5）良好的經濟效益 使用數控車床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是比較昂貴的。但在單件、小批量 生產情況下，可以節省工藝裝備費用、輔助生產工時、生產管理費用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經濟效益。 (6）有利于生產管理的現代化 用數控車床加工零件，能準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些都有利于使生產管理現代化。 數控車床的適用范圍 數控車床與臥式車床一樣，也是用來加工軸類或盤類的回轉體零件。但是由于數控車床是自動完成內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以數控車床特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。 數控車床確實存在一般車床 所不具備的許多優點，但是這些優點都是以一定條件為前提的。數控車床的應用范圍正在不斷擴大，但它并不能完全代替其他類型的機床，也還不能以最經濟的方式解決機械加工中的所有問題。數控車床通常最適合加工具有以下特點的零件。 多品種小批量生產的零件 通常采用數控車床加工的合理生產批量在 10200 件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 之間。目前有向中批量發展的趨勢。 結構比較復雜的零件 通常數控車床適宜于加工結構比較復雜，在非數控車床上加工時需要有昂貴的工藝裝備的零件。 需要頻繁改型的零件 它節省了大量的工藝裝備費用，使綜合費用下降。 價格昂貴、不允許報廢的關鍵零件。 需要最短生產周期的急需零件。數控車床的初始投資相對較大，由于系統的復雜性，又增加了維修費用。如果缺少完善的售后服務，往往不能及時排除設備故障，將會在一定程度上影響機床的利用率，這些因素都會增加綜合生產費用。 考慮到以上所述的種種原因，在決定選用數控車床加工時，需要進行反復對比和 細的經濟分析，使數控車床發揮它的最佳經濟效益。 4 數控車床的設計 數控車床的設計方法和特點 （ 1）數控車床的設計方法 在過去的機床設計中多采用類比法， 以古典力學和數學為基礎的簡單公式或經驗數據進行手工計算和手工設計，設計效率低、質量差、周期長。隨著科學技術的進步買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 和社會需求的變化，數控車床的設計理論和技術也在不斷地發展。特別是近年來計算方法、控制理論、系統工程、創造工程、價值工程等學科的發展，尤其是計算機技術的廣泛應用，為機床設計方法的發展提供了有力的技術支撐。 車床的設計方法是根據其設計類型而定。普通車床采用系列化設計方法。系列中基型產品屬創新設計類型，其他屬變型設計類型。 在創新設計類型中，車床總體方案的產生方法可采用分析式設計或創成式設計。前者是用類 比分析、推理方法產生方案，是目前創新設計一般采用的方法。后者則用創成解析的方法生成方案，創新能力強，這種方法尚在研究發展之中。 （ 2）設計方法的特點 數控車床設計方法與現代科技發展相適應，具有明顯的特點。 (a) 設計手段計算機化 (b) 設計方法綜合化 (c) 設計對象系統化 (d) 設計目標最優化 (e) 設計問題模型化 (f) 設計過程程式化與并行化 數控機床的設計步驟 數控車床的設計內容及步驟大致可概括為以下幾方面。 (1) 主要技術指標設計 主要技術指標設計是后續設計的前提和依據。設計 任務的來源不同，如工廠的規劃產品，或根據車床系列型譜進行設計的產品，或用戶定貨等，雖具體的要求不同，但所要進行的內容大致相同。主要有以下技術指標。 (a) 用途 指數控車床的工藝范圍，包括加工對象的材料、質量、形狀及尺寸等。 (b) 生產率 包括加工對象的種類、批量及所要求的生產率。 (c) 性能指標 包括加工對象所要求的精度或數控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標。 (d) 主要參數 即確定數控車床的加工空間和主要參數。 (e) 驅動方式 數控車床電動驅動方式分為步進電動機驅動與伺服電動機 驅動。驅動方式的確定不僅與機床的成本有關，還將直接影響傳動方式的確定。 (f) 成本及生產周期 無論是定貨還是工廠規劃的產品，都應確定成本及生產周買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 期方面的指標。 (2) 總體方案設計 總體方案設計包括以下幾方面設計。 (a) 運動功能設計 包括確定數控車床所需運動的個數、形式（直線運動、回轉運動）功能（主運動、進給運動、其他運動）及排列順序，最后畫出數控車床的運動功能圖。 (b) 基本參數設計 包括尺寸參數、運動參數和動力參數設計。 (c) 傳動系統設計 包括傳動方式、傳動原理圖及傳動系統圖設計。 (d) 總體結構布局設計 包括運動功能分配、總體布局結構形式及總體結構方案圖設計。 (e) 控制系統設計 包括控制方式及控制原理、控制系統圖設計。 (3) 總體方案綜合評價與選擇 在總體方案設計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案。 (4) 總體方案的設計修改或優化 對所選擇的方案進行進一步的修改或優化，確定最終方案。上述設計內容，在設計過程中要交叉進行。 (5) 詳細設計 (6) 技術設計 包括確定結構原理方案、裝配圖設計、分析計算或優化。 施工設計 包括零件圖設計、商品化設計 、編制技術文檔等。 上述步驟可反復進行，達到設計結果滿意為止。在設計過程中，設計與評價反復進行，可以提高一次設計成功率。 5 數控車床主軸系統設計 數控車床主傳動系統的發展 近年來，隨著數控加工技術的不斷發展，數控車床的主傳動系統也呈現出一些新的發展趨勢，如主軸轉速的高速化、功能結構的復合化、柔性化。 高速主軸單元為適應數控加工高速化的發展，目前越來越多的高速數控車床采用買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 了電主軸。電主軸又稱內置式電動機主軸單元，就是將高速電動機置于機床主軸部件內部，通過交流變頻控制系統，使主軸獲得所需 的工作速度和轉矩，實現電動機、主軸的一體化功能。與傳統主傳動系統相比，電主軸的主要特點有： (1) 結構緊湊、機械效率高、噪聲低、振動小、精度高； (2) 電主軸可在額定轉速范圍實現無級調速； (3) 可實現精確的主軸定位及軸傳動功能； (4) 電主軸更易實現高速化，其動態精度和動態穩定性更好； (5) 主軸運行更平穩，使主軸軸承的壽命得到延長。 高速電主軸所融合的技術主要包括以下幾方面。 (1) 高速精密軸承 (2) 潤滑技術 (3) 冷卻技術 (4) 高速變頻驅動 復合化和柔性化 隨著數控車床對加工對 象適應性的不斷提高，數控車床的 設計發生了很大變化，并向著單元柔性化和系統柔性化方向發展。 數控車床的發展已經模糊了粗、精加工的工序概念，車削中心又把車、銑、鏜、鉆等工序集中到同一臺機床上來完成，完全打破了傳統工藝規程規定，由機床單一化走向多元化、復合化。 由此可見，現代數控車床主傳動系統的設計不限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現代制造對機床的整體要求，如制造控制、過程控制以及物料傳輸，以縮短產品的加工時間、周轉時間、制造周期，最大限度地提高生產率 4 。 主傳動系統的設計要求 現代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發展，要求機床主傳動系統具有更高的轉速和更大的無級調速范圍；在切削加工中能自動變換速度，機床結構要簡單，噪聲要小，動態性能要好，可靠性要高。數控車床作為高度自動化的機電一體化設備，其主傳動系統的設計一般應滿足如下基本要求。如圖 圖 征設計樹 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (1) 使用性能要求 首先應滿足機床的運動特性，如機床的主軸有足夠的轉速范圍和轉速級數。傳動系統設計合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠。 (2) 傳遞動力要求 主電動機和傳動機構能提供和傳遞足夠的功率和轉矩，具有較高的傳動效率。 (3) 工作性能要求 主傳動中所有零部件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱變形特性穩定。 此外，還要求主傳動系統結構簡單，便于調整和維修；工藝性好，便于加工和裝配；防護性能好；使用壽命長。 主傳動系統的傳動方式： 傳動方案確定后，要進行方案的結構化，確定個零件的實際尺寸和有關布置。為此，常對傳動件的尺寸先進行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數、離合器、制動器、帶輪的根數和型號等。在這些尺寸的基礎上，畫出草圖，得出初步結構化 的有關布置與尺寸；然后按結構尺寸進行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等，必要時作結構和方案上的修改，重新驗算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。 機床主傳動系統可分為分級變速傳動和無級變速傳動。分級變速傳動是在一定的變速范圍內均勻地、離散地分布著有限級數的轉速，變速級數一般不超過 2030級。這種傳動方式主要用于普通機床，一些普通機床經數控化改造后也保留了原分級變速傳動方式。無級變速傳動可以在一定的變速范圍內連續改變轉速，以便得到滿足加工要求的最佳速度，能在運轉中變速，便于自動變速。數控車床的主 傳動系統通常采用無級變速傳動。 與普通機床相比，數控車床的主傳動采用交、直流主軸調速電動機，電動機調速范圍大，并可無級調速，使主軸箱結構大為簡化。為了適應不同的加工需要，數控車床的主傳動系統有以下三種傳動方式： (1) 由電動機直接驅動 主軸電動機與主軸通過聯軸器直接連接，或采用內裝式主軸電動機直接驅動。 (2) 采用定比傳動 主軸電動機經定比傳動傳遞給主軸。定比傳動可采用帶傳動或齒輪傳動。 (3) 采用分擋變速傳動 采用分擋變速傳動主要是為了解決主軸電動機的功率特性與機床主軸功率特性的匹配。變速機構一般仍用齒輪副來實現。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 主傳動系統設計 運動設計 已知條件： (1) 確定轉速范圍：主軸最小轉速 70r/軸最高轉速 1400r/ (2) 齒輪換檔轉速級數 :z=6： 結構分析式 6 2 3 從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節省材料，也就是滿足傳動 副前多后少的原則 5 。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比41i；在升速時為防止產生過大的噪音和震動常限制最大轉速比 2i。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍 108m a xm a x 設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小 6 。 確定轉速 (1) 選擇電動機 一般車床若無特殊要求，多采用 據原則條件選擇 功率為 雙速電機，轉速為 1440 r/ 960 r/ (2) 分配總降速傳動比 總降速傳動比 i=n /n =76/1400=電動機轉速 440 不符合轉速數列標準，因而增加一定比傳動副 7 。 (3) 確定傳動軸軸數 傳動軸軸數 = 變速組數 + 定比傳動副 =3 (4) 確定各級轉速并確定轉速 由 n=76r/1=2=&3=4=5=6= 定各級轉速： 主電機轉速為 1440r/軸轉速依次為 :1400、 682、 427、 374、 208、 114r/電機轉速為 960r/軸轉速依次為 :933、 455、 285、 249、 139、 76r/四根軸中，除去電動機軸，其余三軸按傳動順序依次設為、。與、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 與。現由（主軸）開始，確定、軸的轉速： 先來確定軸的轉速 軸轉速可能有： n=1440r/1375、 670、 367 n=960r/917、 447、 245 確定軸的轉速 n=1440r/1037、 690r/此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比 71/144710/1440 i 。（電動機轉速與主軸最高轉速相近） 8 。 (5) 確定各變速組傳動副齒數 軸齒輪齒數分別為： 42、雙聯齒輪 61、 28。 軸上的齒輪齒數分別為：雙聯齒輪 65、 46、 79、 57、 23。 軸上的齒輪齒數分別為： 57、 74。 動力設計 確定各軸轉速 (1) 確定主軸計算轉速：主軸的計算轉速為 N=70r/2) 各傳動軸的計算轉速： 軸可從主軸 70r/4/23的傳 動副找上去，軸的計算轉速 245r/的計算轉速為 690r/ 主軸箱共設置四套變速操縱機構。共設有 4個電磁離合器，不同的離合器的工作與斷開組合可實現 6種轉速，主電機選雙速電機，我們設計的機床一共有 12種轉速。 (a) 離合器合上，離合器合上，離合器斷開，離合器斷開，滑動齒輪 56處于左位。（主電機轉速 n 1440， n=960 大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數5,2,6,7） 9 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 42/65 57/56=682r/=680r/=（ 682 5% 符合國家轉速誤差標準 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 主電機轉速為 960r/960 158/215 42/65 57/56=455r/ 460r/=（ 4605% 符合國家轉速誤差標準 (b) 離合器合上，離合器合上，離合器斷開，離合器斷開，滑動齒輪 56處于右位。（主電機轉速 n 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數5,2,4,3） 10 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 42/65 23/74=210r/210r/n =（ 2105% 主電機轉速為 960r/960 158/215 42/65 23/74=139r/ 140r/=（ 140 5% 符合國家轉速誤差標準 (c) 離合器斷開，離合器合上，離合器合上，離合器斷開，滑動齒輪 56處于左位。（主電機轉速 n 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數6,1,6,7） 11 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 61/46 57/56=1410r/1400r/05% 主電機轉速為 960r/960 158/215 61/46 57/56=933r/930r/（ 933 5% 符合國家轉速誤差標準 (d) 離合器斷開，離合器合上，離合器合上，離合器斷開，滑動齒輪 56買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 處于右位。（機床轉速 n 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數 1=46,1,4,7） 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 61/46 27/74=427r/430r/（ 430 5% 主電機轉速為 960r/960 158/215 61/46 27/74=335r/290r/（ 2905% 符合國家轉速誤差標準 12 (e) 離合器斷開，離合器合上，離合器斷開，離合器合上，滑動齒輪 56處于左位。（主電機轉速 n 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數8,9,6,7） 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 28/79 57/56=377r/ 370r/（ 3745% 主電機轉速為 960r/960 158/215 28/79 57/56=249r/250r/（ 250 5% 符合國家轉速誤差標準 (f) 離合器斷開，離合 器合上，離合器斷開，離合器合上，滑動齒輪 56處于右位 13 。 （主電機 轉速 n 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d 158，效率系數 9,8,4,Z=23） 主電機轉速為 1440r/1440 158/215 28/79 23/74=115r/ 110r/(114114= 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 主電機轉速為 960r/960 158/215 28/79 23/74=76r/75r/ (7676= 5% 符合國家轉速誤差標準 由上得機床轉速最高 1400r/低 70r/帶傳動設計 電動機轉速 n=1440r/遞功率 P=動比 i=班制， 一天運轉 作年數 10年。 (1) 確定計算功率 取 A P=2) 選取 根據小帶輪的轉速和計算功率，選 (3) 確定帶輪直徑和驗算帶速 查表小帶輪基準直徑 d =158mm,d =158 i=158 15 驗算帶速成 = 10006011 其中 1n r/ 1d V=440158 m/s (4) 確定帶傳動的中心距和帶的基準長度 設中心距為0a,則 0 55（ 21 ） a 2（ 21 ） 于是 a 746,初取中心距為 0 帶長0L 02a+2 021221 4)()( =2 158215()215158(2/ 查表取相近的基準長度L =1390買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 帶傳動實際中心距 =+2 0 =5) 驗算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應小于 120 。 1 12180 = 120合適。 (6) 確定帶的根數 Z=p)( 00 其中： 0p- 1i 時傳遞功率的增量； ，查得的包角系數； 長度系數； 為避免 制根數不大于 10 14 。 Z=4 (7) 計算帶的張緊力000kq 2v 其中： m/s； kg/m；取 q=m。 v = 1440r/ 11.9/s。 ( )+=8) 計算作用在軸上的壓軸力 21a 2 1s 342 =1530N 我們設計的數控車床的主軸是一個空心的階梯軸，其內孔可用來通過棒料或卸頂尖時穿入所用的鐵棒，也可用于通過氣功、電動或液壓夾緊裝置的機構。主軸前端的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錐孔為莫氏 6號錐度，用來安裝頂尖套及前頂尖；有時，也可以安裝心軸，利用錐面配合的摩擦力直接 帶動心軸和工作轉動。 主軸前端采用短錐法蘭式結構。它的作用是安裝卡盤和撥盤，它以短錐和軸肩端面作定位面。卡盤、撥盤等夾具通過卡盤座，用四個螺栓固定在主軸上。安裝卡盤時只需將預先擰緊在卡盤上的螺栓連同螺母一起，從主軸軸肩和鎖緊盤上的孔中穿過，然后將鎖緊盤轉過一個角度，使螺栓進入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內，把螺母卡住，然后再把螺母擰緊，就可把卡盤等夾具緊固在主軸上。這種主軸軸端結構的定心精度高，連接剛度好，卡盤懸伸長度短，裝卸卡盤也比較方便，因此，在新型車床上應用很普通。 主軸安裝在兩支承上，前支承為 精度 的雙列圓柱滾珠軸承，用于承受徑向力。軸承內環和主軸之間有 1： 12錐度相配合。當內環與主軸在軸向相對移動時，內環可產生彈性膨脹或收縮，以調整軸承的徑向間隙大小，調整后用圓形螺母鎖緊。前支承處裝有阻尼套筒，內套裝在主軸上，外套裝在前支承座孔內。中充滿了潤滑油，能有效地抑制振動，提高主軸的動態性能。 后軸承由一個推力球軸承和角接觸球軸承組成，分別用以承受軸向力（左、右）和徑向力。同理，軸承的間隙和預緊可以用主軸尾端的螺母調整。 主軸前后支承的潤滑，都是由潤滑油泵供油。潤滑油通過 進油孔對軸承進行充分的潤滑，并帶走軸承運轉所產生的熱量。為了避免漏油，前后支承采用了油溝式密封。主軸旋轉時，由于離心力的作用，油液就沿著斜面（朝箱內方向）被甩到軸承端蓋的接油槽內，由孔流向主軸箱。 主軸上裝有三個齒輪，右端的斜齒圓柱齒輪 Z（ 74， m 旋角 8 4751，左旋）空套在主軸上。采用斜齒齒輪可以使主軸運轉比較平衡，傳動時此齒輪作用在主軸上的軸向力與進給力 方向相反，因此，可以減少主軸前支承所承受的軸向力。中間的齒輪 時可用手轉動主軸，以便于測量主軸 回轉精度及裝夾時正等工作。左端的齒輪 于將主軸旋轉信號傳給編碼器，以實現螺紋加工。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 主軸組件的性能要求 主軸組件是機床主要部件之一。由于主軸組件直接承受切削力，轉速范圍又很大，因而數控機床的加工質量很大程度上要靠它保證。據統計，相對于機床的其他部件，主軸組件對加工綜合誤差的影響在通常情況下要占 30% 40%，嚴重時可達 60% 80%。因此，數控機床設計對主軸組件提出了很高的要求。主軸組件的性能包括以下幾方面。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (1) 精度 主軸組件的精度包括旋轉精度和運動精度 15 。 旋轉精度是指裝配后的部件在無載或低速轉動條件下，軸錐孔中心線的徑向跳動：近主軸端 300 板移動對主軸中心線不平行度：上母線 母線 許向操作者；小刀架移動對主軸中心線的不平行度： 主軸的軸向竄動： 軸軸肩支撐面的跳動： 軸錐孔中心線和尾架套筒伸出方向的不平行度：上母線 00 只許向上，側母線 00 只許向操作者； 主軸錐孔中心線和尾架套筒錐孔中心線對溜板 移動的不等高度 (2) 靜態剛度 主軸組件的靜態剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力，又分為抗彎和扭轉兩種剛度。數控機床多采用抗彎剛度作為衡量主軸組件剛度的指標。 (3) 抗振性 抗振性包括抵抗受迫振動的能力和抵抗自激振動的能力。有時也把抵抗受迫振動的能力稱為動剛度，此時，抗振性僅指抵抗自激振動的能力。 (4) 熱穩定性 主軸組件在運轉中，溫升過高會引起兩方面的不良后果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉中心線和機床其他件的相對位置會發生變化，直接影響加工精度；其 次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。 (5) 耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便能長期保持精度。 傳動軸除了應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發生疲勞破壞。機床主傳動系統精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產生振動和噪聲、發 熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。 7 主軸結構及熱處理要求 主軸是主軸組件的重要組成部分。它的結構形狀和尺寸、制造精度、材料及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大影響。 (1) 主軸的結構形狀 主軸的結構形狀主要取決于軸上所安裝的零件、軸承、傳動件及夾具等的類型、數目、位置、安裝定位方式等，也考慮其工藝性要求。主軸通買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 1197