目錄一、前言.21.1數控機床主傳動系統的特點.21.2主傳動系統的設計要求.2二、主傳動方案選擇與設計.32.1數控車床主傳動總體方案選擇.32.2主傳動系統結構設計.42.3計算轉速的確定.52.4傳動級數的確定.5三、電動機的選擇.143.1直流主軸驅動系統得特點.143.2交流主軸驅動系統.153.3選擇電機.16四、確定齒輪齒數.174.1選定齒輪類型,精度等級,材料及齒數.174.2按齒面接觸強度設計.174.3按齒根彎曲強度設計.194.4幾何尺寸計算.204.5驗算.21五皮帶輪的設計計算.23六、主軸結構設計.256.1對主軸組件的性能要求.256.2軸承配置型式.276.3主要參數的確定.276.4主軸頭的選用.29總結與體會.29致謝詞.30參考文獻.31一、前言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。1.1數控機床主傳動系統的特點與普通機床比較，數控機床主傳動系統具有下列特點。（1）、轉速高、功率大。它能使數控機床進行大功率切削和高速切削，實現高效率加工。（2）、變速范圍寬。數控機床的主傳動系統有較寬的調速范圍，一般Ra100，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產率、加工精度和表面質量。（3）、主軸變速迅速可靠，數控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。由于直流和交流主軸電動機的調速系統日趨完善，所以不僅能夠方便地實現寬范圍無級變速，而且減少了中間傳遞環節，提高了變速控制的可靠性。（4）、主軸組件的耐磨性高，使傳動系統具有良好的精度保持性。凡有機械摩擦的部位，如軸承、錐孔等都有足夠的硬度，軸承處還有良好的潤滑。1.2主傳動系統的設計要求（1）、主軸具有一定的轉速和足夠的轉速范圍、轉速級數，能夠實現運動的開停、變速、換向和制動，以滿足機床的運動要求。（2）、主電機具有足夠的功率，全部機構和元件具有足夠的強度和剛度，以滿足機床的動力要求。（3）、主傳動的有關結構，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲要小，傳動效率高，以滿足機床的工作性能要求。（4）、操作靈活可靠，維修方便，潤滑密封良好，以滿足機床的使用要求。（5）、結構簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經濟性要求。二、主傳動方案選擇與設計2.1數控車床主傳動總體方案選擇數控機床的調速是按照控制指令自動執行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。在主傳動系統中，目前多采用交流主軸電動機和直流主軸電動機無級調速系統。為擴大調速范圍，適應低速大轉矩的要求，也經常應用齒輪有級調速和電動機無級調速相結合的調速方式。數控機床主傳動系統主要有四種配置方式，如圖1-1所示。帶有變速齒輪的主傳動大、中型數控機床采用這種變速方式。如圖1-1（a）所示，通過少數幾對齒輪降速，擴大輸出轉矩，一滿足主軸低速時對輸出轉矩特性的要求。數控機床在交流或直流電動機無級變速的基礎上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速。滑移齒輪的移位大都采用液壓缸加撥叉，或者直接由液壓缸帶動齒輪來實現。通過帶傳動的主傳動如圖1-1（b）所示，這種傳動主要應用于轉速較高、變速范圍不大的機床。電動機本身的調速能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低轉矩特性要求的主軸。常用的是V帶和同步齒形帶。用兩個電動機分別驅動主軸如圖1-1（c）所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機通過帶輪直接驅動主軸旋轉；低速時，另一個電動機通過兩級齒輪傳動驅動主軸旋轉，齒輪起到降速和擴大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區增大，擴大了變速范圍，克服了低速時轉矩不夠且電動機功率不能充分利用的缺陷。內裝電動機主軸傳動結構如圖1-1（d）所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結構，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉矩小，電動機發熱對主軸影響較大2.2主傳動系統結構設計機床主傳動系統的結構設計，是將傳動方案“結構化”，向生產提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件明細表等。在機床初步設計中，考慮主軸變速箱機床上位置，其他部件的相互關系，只是概略給出形狀與尺寸要求，最終還需要根據箱內各元件的實際結構與布置才確定具體方案，在可能的情況下，設計應盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節省材料，減輕質量，滿足使用要求。設計中應注意對于不同情況要區別對待，如某些立式機床和搖臂鉆床的主軸箱；要求較小的軸向尺寸而對徑向尺寸要求并不嚴格；但有的機床，如臥式銑鏜床、龍門銑床的主軸箱要沿立柱或橫梁導軌移動，為減少其顛覆力矩，要求縮小徑向尺寸。機床主傳動部件即主軸變速箱的結構設計主要內容包括：主軸組件設計，操縱機構設計，傳動軸組件設計，其他機構（如開停、制動及換向機構等）設計，潤滑與密封裝置設計，箱體及其他零件設計等。主軸變速箱部件裝配圖包括展開圖、橫向剖視圖、外觀圖及其他必要的局部視圖等。給制展開圖和橫向剖視