車床主軸系統(tǒng)設(shè)計
26頁 14000字?jǐn)?shù)+論文說明書+14張CAD圖紙【詳情如下】
A3手柄座ht150.dwg
A3法蘭.dwg
IV軸.dwg
主軸系統(tǒng)總圖.dwg
手柄座.dwg
斜齒輪.dwg
法蘭盤.dwg
花鍵套.dwg
花鍵套a.dwg
路油器.dwg
車床主軸系統(tǒng)設(shè)計論文.doc
軸.dwg
過度套.dwg
齒輪.dwg
齒輪2a.dwg
車床主軸系統(tǒng)設(shè)計
目錄
1 引言 1
2 數(shù)控機(jī)床概況 2
2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 2
2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 2
3 數(shù)控車床的簡介 3
3.1 數(shù)控車床的組成及工作原理 3
3.2 數(shù)控車床的特點(diǎn) 4
3.3 數(shù)控車床的適用范圍 4
4 數(shù)控車床的設(shè)計 6
4.1 數(shù)控車床的設(shè)計方法和特點(diǎn) 6
4.2 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計步驟 6
5 數(shù)控車床主軸系統(tǒng)設(shè)計 8
5.1 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展 8
5.2 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 8
5.3 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 10
5.4 動力設(shè)計 11
5.5 帶傳動設(shè)計 14
6 主軸組件的性能要求 18
7 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求 19
結(jié)束語 20
致謝 21
參考文獻(xiàn) 25
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要
CK6150機(jī)床主要部件有：主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱以及床身。本設(shè)計主要針對CK6150機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計。機(jī)床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。設(shè)計的內(nèi)容主要包括確定機(jī)床的主要參數(shù)，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，計算和校核了主要零部件，并且利用專業(yè)制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計和處理。
數(shù)控是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。對于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件,而一般的普通機(jī)床根本無法滿足這個要求?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床其突出的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)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(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 機(jī)械設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng) 主軸箱
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要
Title CK6150 CNC Main Axle Box Design
Abstract
CK6150machine tool major component includes: headstock, tool slide, tailstock, feedbox, apron and bed. This design mainly aims at the headstock of the CK6150 machine tool .The headstock of machine tool is a quite complex transmission part. The design content mainly includes determines the machine tools main parameter, Draws up the transmission plan and the transmission scheme, Calculated and examined the main spare part，And used specialized charting software to carry on the components design and processing.
NC advanced manufacturing technology is the basis of technology. NC in the modernization of production showed great superiority. To the modern manufacturing, numerical control machine tools suitable for those who shape very complex, sophisticated and small quantities of parts, And general machine tools simply can not meet this requirement. Modern CNC machine tools highlight the advantages of high-precision processing can be carried out and diversification of processing, can replace the other processing methods.
Keywords CNC machine mechanical design CNC system main axle box
1 引言
機(jī)床設(shè)計和制造的發(fā)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(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計，也包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計方法的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計題目是數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)設(shè)計。
四年的大學(xué)生活接近尾聲時，我們進(jìn)行了為期近四個月的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年來我們所學(xué)到的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用，同時也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題能力的良好的機(jī)會，而且畢業(yè)設(shè)計也是大學(xué)教學(xué)的最后一個重要環(huán)節(jié)。因此，認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，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(yè)設(shè)計還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對今后踏入社會以后能否盡快地適應(yīng)社會也有很大的幫助。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會通過機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)各個部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過大量設(shè)計制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前結(jié)束語
車床主軸系統(tǒng)設(shè)計的課程設(shè)計任務(wù)完成了，雖然設(shè)計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。
1 該畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)知識、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題的能力。
2 回顧這次畢業(yè)設(shè)計，從選題到最后的完成可以說是苦多于甜，但是這次設(shè)計鞏固了我以前所學(xué)的知識，可以說是受益匪淺。
3 這次設(shè)計使我收獲了獨(dú)立分析和解決問題的方法與能力，并懂得了一個道理理論聯(lián)系實(shí)際很重要
4 設(shè)計過程中我暴露了諸多的不足，這有待我以后加以改進(jìn)和完善。
5 這次設(shè)計能夠順利完成，除了問老師查閱資料，自己的毅力也占了很大的程度。沒有我的不懈的堅持，恐怕是不能完成這次設(shè)計的。
6 在物質(zhì)上給了我很大的幫助，我們不僅去看書，還使用了的一些內(nèi)部資料，這對我完成設(shè)計有很大的幫助。
7 只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。
這次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個堅實(shí)而良好的基礎(chǔ)。在此衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)。
致 謝
經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)，使得我查閱資料非常方便；還要感謝同學(xué)在我最需要電腦的時候給我提供電腦，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計。
大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，在學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠(yuǎn)不會忘記可親的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。
經(jīng)過近四個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從開題報告到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是老師們?nèi)匀患?xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，他們在本次設(shè)計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計，并分擔(dān)了許多工作。如果沒有他們的努力，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。
感謝學(xué)校圖書館的開放，讓我們有足夠的資料可供參考。還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械技術(shù)專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。
通過畢業(yè)設(shè)計，使我對機(jī)械課程進(jìn)一步加深了理解。對于各方面知識之間的相互聯(lián)系有了實(shí)際的體會。同時也深深感到自己初步掌握的知識與實(shí)際需要還有相當(dāng)距離，還需在今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐。
本設(shè)計由于時間緊和對知識的掌握程度的限制，在設(shè)計上不很周詳，許多應(yīng)該考慮的因素，可能沒在設(shè)計上體現(xiàn)出來。在這次設(shè)計過程中，我得到老師的精心指導(dǎo)和各方面的幫助，才能使設(shè)計得以順利進(jìn)行，借此我深表謝意。
最后感謝學(xué)院四年來對我的大力栽培！
參 考 文 獻(xiàn)
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本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 車床主軸系統(tǒng)設(shè)計 目 錄 1 引言 ................................................................ 2 2 數(shù)控機(jī)床概況 ........................................................ 3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 .............................................. 3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 ................................................ 4 3 數(shù)控車床的簡介 ...................................................... 4 數(shù)控車床的組成及工作原理 .......................................... 4 數(shù)控車床的特點(diǎn) .................................................... 6 數(shù)控車床的適用范圍 ................................................ 6 4 數(shù)控車床的設(shè)計 ...................................................... 8 數(shù)控車床的設(shè)計方法和特點(diǎn) .......................................... 8 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計步驟 ................................................ 8 5 數(shù)控車床 主軸系統(tǒng)設(shè)計 ............................................... 10 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展 ......................................... 10 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 ............................................. 10 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 ................................................... 12 動力設(shè)計 ......................................................... 13 帶傳動設(shè)計 ....................................................... 16 6 主軸組件的性能要求 ................................................. 20 7 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求 ............................................... 21 結(jié)束語 ................................................................ 22 致謝 .................................................................. 23 參考文獻(xiàn) .............................................................. 24 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱以及床身。本設(shè)計主要針對 床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。設(shè)計的內(nèi)容主要包括確定機(jī)床的主要參數(shù)，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，計算和校核了主要零部件，并且利用專業(yè)制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計和處理。 數(shù)控是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。對于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件 ,而一般的普通機(jī)床根本無法滿足這個要求?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床其突出的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)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(guān)鍵詞 數(shù)控 機(jī) 床 機(jī)械設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng) 主軸 箱 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 22 頁 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 at of of is a up to on NC is of NC in of To of NC of be of 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 22 頁 1 引言 機(jī)床設(shè)計和制造的發(fā)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(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計，也包括計算機(jī)輔助設(shè)計（ 應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計方法的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計進(jìn)行的綜合訓(xùn)練 。我們畢業(yè)設(shè)計題目是數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)設(shè)計。 四年的大學(xué)生活接近尾聲時，我們進(jìn)行了為期近 四 個月的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年來我們所學(xué)到的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用，同時也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題能力的良好的機(jī)會，而且畢業(yè)設(shè)計也是大學(xué)教學(xué)的最后一個重要環(huán)節(jié)。因此，認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，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(yè)設(shè)計還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對今后踏入社會以后能否盡快地適 應(yīng)社會也有很大的幫助。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會通過機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)各個部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過大量設(shè)計制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度， 加速我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。 機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是 制造系統(tǒng)的重要組成部分 ， 不論是傳統(tǒng)制造 ， 還是現(xiàn)代制造系統(tǒng) ，夾具都是十分重要的。 因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 22 頁 提下提高效率、降低成本。 當(dāng)今 激烈 的 市場競爭和企業(yè)信息化的要求 ,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械 工程及自動化 專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，要自己動手進(jìn)行思考問題，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價值的第一步。 在本設(shè)計中首先進(jìn)行參數(shù)擬定，運(yùn)動設(shè)計，動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計，軸和軸承的驗(yàn)算，主軸箱裝配設(shè)計，設(shè)計計算說明書等內(nèi)容。 設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)，潤滑密封 系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)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(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動的傳動系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)運(yùn)動的開停，變速，換向和制動等。 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī) 構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。 2 數(shù)控機(jī)床概況 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求高，形狀復(fù)雜，批量小。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 22 頁 加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)Ｓ没潭雀叩淖詣踊瘷C(jī)床已不能適應(yīng)這些要求。為了解決上述問題，一種新型的機(jī)床 —— 數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計算 機(jī)、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后機(jī)床控制的發(fā)展方向。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 從數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平看，高精度（定位精度：微米級、納米級）、高速度（主軸轉(zhuǎn)速 10000r/速進(jìn)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(fù)合加工）和高自動化（自動上下料、自動監(jiān)控、自動測量和通信功能）是數(shù)控機(jī)床的重要發(fā)展趨勢 ［ 1］ 。對單臺主機(jī)不僅要求提高其柔性和自動化程度，還要求具有進(jìn)入更高層次的柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的 適應(yīng)能力。 在數(shù)控系統(tǒng)方面，目前世界上幾個著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，諸如日本的 國的 美國的 司，產(chǎn)品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展。它們的數(shù)控系統(tǒng)都采用了 16位和 32 位微處理機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到 1床分辨率可達(dá) 速進(jìn)給可達(dá) 100m/制軸數(shù)可達(dá) 16 個，并采用先進(jìn)的電裝工藝 ［ 2］ 。 在驅(qū)動系統(tǒng)方面，交流驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展迅速。交流傳動已由模擬式向數(shù)字式方向發(fā)展，以運(yùn)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(shù)字集成元件所取代，從而克服了零點(diǎn)漂移、溫度漂移等弱點(diǎn)。 3 數(shù)控車床的簡介 數(shù)控車床的組成及工作原理 數(shù)控車床由 :程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動、位置檢測 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 22 頁 裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。如圖 圖 伺服系統(tǒng)總體方案框圖 在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，加工零件時操作者根據(jù)圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運(yùn)動軌跡，運(yùn)動速度等參數(shù)，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。 數(shù)控車床的加工其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“微分”原理。 其工作原理與過程可 簡述如下： (1) 數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分，并計算出各軸需要移動的脈沖數(shù)。 (2) 通過數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的軌跡用最小移動單位的等效折線進(jìn)行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。 (3) 數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過伺服驅(qū)動使車床坐標(biāo)軸按分配的脈沖運(yùn)動。 由上可見： (a) 只要數(shù)控車床的最小移動量（脈沖當(dāng)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(biāo)軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)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(biāo)軸（刀具）的運(yùn)動速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 22 頁 數(shù)控車床的特點(diǎn) (1) 加工對象改型的適應(yīng)性強(qiáng) 由于在數(shù)控車床上改變加工零件時，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工，它不同于傳統(tǒng)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(diào)整車床。 (2）加工精度高 數(shù)控車床是以數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量（即每輸出 一個脈沖后數(shù)控機(jī)床移動部件相應(yīng)的移動量）且進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。 ［ 3］ (3）生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時間包括機(jī)動時間與輔助時間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般車床高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)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(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控車床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動時間。 (4）自動化程度高 數(shù) 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(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動作直至加工完畢，都是自動連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強(qiáng)度與緊張程度均大為減小，勞動條件也得到相應(yīng)的改善。 (5）良好的經(jīng)濟(jì)效益 使用數(shù)控車床加工零件時，分?jǐn)傇诿總€零件上的設(shè)備費(fèi)用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 (6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工 零件，能準(zhǔn)確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 數(shù)控車床的適用范圍 數(shù)控車床與臥式車床一樣，也是用來加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件。但是由于數(shù)控車床是自動完成內(nèi)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(shù)控車床特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件。 數(shù)控車床確實(shí)存在一般車床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，但是這些優(yōu)點(diǎn)都是以一定條件為前提的。數(shù)控車床的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替其他類型的機(jī)床， 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 22 頁 也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械 加工中的所有問題。數(shù)控車床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。 多品種小批量生產(chǎn)的零件 通常采用數(shù)控車床加工的合理生產(chǎn)批量在 10~200 件 之間。目前有向中批量發(fā)展的趨勢。 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 通常數(shù)控車床適宜于加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在非數(shù)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(jié)省了大量的工藝裝備費(fèi)用，使綜合費(fèi)用下降。 價格昂貴、不允許報廢的關(guān)鍵零件。 需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控車床的初始投資相對較大，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，又增加了維修費(fèi)用。如果缺少完善的售后服務(wù)， 往往不能及時排除設(shè)備故障，將會在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些因素都會增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用。 考慮到以上所述的種種原因，在決定選用數(shù)控車床加工時，需要進(jìn)行反復(fù)對比和 細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析，使數(shù)控車床發(fā)揮它的最佳經(jīng)濟(jì)效益。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 22 頁 4 數(shù)控車床的設(shè)計 數(shù)控車床的設(shè)計方法和特點(diǎn) （ 1）數(shù)控車床的設(shè)計方法 在過去的機(jī)床設(shè)計中多采用類比法，以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的簡單公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工計算和手工設(shè)計，設(shè)計效率低、質(zhì)量差、周期長。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會需求的變化，數(shù)控車床的設(shè)計理論和技 術(shù)也在不斷地發(fā)展。特別是近年來計算方法、控制理論、系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、價值工程等學(xué)科的發(fā)展，尤其是計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為機(jī)床設(shè)計方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。 車床的設(shè)計方法是根據(jù)其設(shè)計類型而定。普通車床采用系列化設(shè)計方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計類型，其他屬變型設(shè)計類型。 在創(chuàng)新設(shè)計類型中，車床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計或創(chuàng)成式設(shè)計。前者是用類比分析、推理方法產(chǎn)生方案，是目前創(chuàng)新設(shè)計一般采用的方法。后者則用創(chuàng)成解析的方法生成方案，創(chuàng)新能力強(qiáng)，這種方法尚在研究發(fā)展之中。 （ 2）設(shè)計方法的特點(diǎn) 數(shù)控車床設(shè)計方法與現(xiàn)代科技發(fā)展相適應(yīng)，具有明顯的特點(diǎn)。 (a) 設(shè)計手段計算機(jī)化 (b) 設(shè)計方法綜合化 (c) 設(shè)計對象系統(tǒng)化 (d) 設(shè)計目標(biāo)最優(yōu)化 (e) 設(shè)計問題模型化 (f) 設(shè)計過程程式化與并行化 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計步驟 數(shù)控車床的設(shè)計內(nèi)容及步驟大致可概括為以下幾方面。 (1) 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計是后續(xù)設(shè)計的前提和依據(jù)。設(shè)計任務(wù)的來源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或根據(jù)車床系列型譜進(jìn)行設(shè)計的產(chǎn)品，或用戶定貨等，雖具體的要求不同，但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標(biāo)。 (a) 用途 指數(shù)控車床的工藝范圍，包括加工對象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。 (b) 生產(chǎn)率 包括加工對象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 22 頁 (c) 性能指標(biāo) 包括加工對象所要求的精度或數(shù)控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標(biāo)。 (d) 主要參數(shù) 即確定數(shù)控車床的加工空間和主要參數(shù)。 (e) 驅(qū)動方式 數(shù)控車床電動驅(qū)動方式分為步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動與伺服電動機(jī)驅(qū)動。驅(qū)動方式的確定不僅與機(jī)床的成本有關(guān)，還將直接影響傳動方式的確定。 (f) 成本及生產(chǎn)周期 無論是定貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期方 面的指標(biāo)。 (2) 總體方案設(shè)計 總體方案設(shè)計包括以下幾方面設(shè)計。 (a) 運(yùn)動功能設(shè)計 包括確定數(shù)控車床所需運(yùn)動的個數(shù)、形式（直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動）功能（主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、其他運(yùn)動）及排列順序，最后畫出數(shù)控車床的運(yùn)動功能圖。 (b) 基本參數(shù)設(shè)計 包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)設(shè)計。 (c) 傳動系統(tǒng)設(shè)計 包括傳動方式、傳動原理圖及傳動系統(tǒng)圖設(shè)計。 (d) 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計 包括運(yùn)動功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計。 (e) 控制系統(tǒng)設(shè)計 包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計。 (3) 總體方案綜合評價與選擇 在總體方案設(shè)計階段，對其各種方案進(jìn)行綜合評價，從中選擇較好的方案。 (4) 總體方案的設(shè)計修改或優(yōu)化 對所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計內(nèi)容，在設(shè)計過程中要交叉進(jìn)行。 (5) 詳細(xì)設(shè)計 (6) 技術(shù)設(shè)計 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計、分析計算或優(yōu)化。 施工設(shè)計 包括零件圖設(shè)計、商品化設(shè)計、編制技術(shù)文檔等。 上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計結(jié)果滿意為止。在設(shè)計過程中，設(shè)計與評價反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計成功率。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 22 頁 5 數(shù)控車床主軸系 統(tǒng)設(shè)計 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展 近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。 高速主軸單元為適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來越多的高速數(shù)控車床采用了電主軸。電主軸又稱內(nèi)置式電動機(jī)主軸單元，就是將高速電動機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)、主軸的一體化功能。與傳統(tǒng)主傳動系統(tǒng)相比，電主軸的主要特點(diǎn)有： (1) 結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械效率高、噪聲低、振動小、精度高； (2) 電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速； (3) 可實(shí)現(xiàn)精確的主軸定位及軸傳動功能； (4) 電主軸更易實(shí)現(xiàn)高速化，其動態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性更好； (5) 主軸運(yùn)行更平穩(wěn)，使主軸軸承的壽命得到延長。 高速電主軸所融合的技術(shù)主要包括以下幾方面。 (1) 高速精密軸承 (2) 潤滑技術(shù) (3) 冷卻技術(shù) (4) 高速變頻驅(qū)動 復(fù)合化和柔性化 隨著數(shù)控車床對加工對象適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的 設(shè)計發(fā)生了很大變化，并向著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。 數(shù)控車床的發(fā)展已經(jīng)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(jī)床上來完成，完全打破了傳統(tǒng)工藝規(guī)程規(guī)定，由機(jī)床單一化走向多元化、復(fù)合化。 由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計不限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對機(jī)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(chǎn)品的加工時間、周轉(zhuǎn)時間、制造周期，最大限度地提高生產(chǎn)率 ［ 4］ 。 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 現(xiàn)代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發(fā)展，要求機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的無級調(diào)速范圍；在切削加工中能自動變換速度，機(jī)床結(jié)構(gòu)要簡單， 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 22 頁 噪聲要 小，動態(tài)性能要好，可靠性要高。數(shù)控車床作為高度自動化的機(jī)電一體化設(shè)備，其主傳動系統(tǒng)的設(shè)計一般應(yīng)滿足如下基本要求。如圖 圖 征設(shè)計樹 (1) 使用性能要求 首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)。傳動系統(tǒng)設(shè)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(jī)和傳動機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)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(wěn)定。 此外，還要求主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)整和維修；工藝性好，便于加工和裝配；防護(hù)性能好；使用壽命長。 主傳動系統(tǒng)的傳動方式： 傳動方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對傳動件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動器、帶輪的根數(shù)和型號等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時作結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備 圖。 機(jī)床主傳動系統(tǒng)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(nèi)均勻地、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過 20~30級。這種傳動方式主要用于普通機(jī)床，一些普通機(jī)床經(jīng)數(shù)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(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳速度，能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于自動變速。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)通常采用無級變速傳動。 與普通機(jī)床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直流主軸調(diào)速電動機(jī)，電動機(jī)調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡化。為了適 應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)有以下三種傳動方式： (1) 由電動機(jī)直接驅(qū)動 主軸電動機(jī)與主軸通過聯(lián)軸器直接連接，或采用內(nèi)裝式 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 22 頁 主軸電動機(jī)直接驅(qū)動。 (2) 采用定比傳動 主軸電動機(jī)經(jīng)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(jī)的功率特性與機(jī)床主軸功率特性的匹配。變速機(jī)構(gòu)一般仍用齒輪副來實(shí)現(xiàn)。 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 運(yùn)動設(shè)計 已知條件： (1) 確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速 70r/軸最高轉(zhuǎn)速 1400r/ (2) 齒輪換檔轉(zhuǎn)速級數(shù) :z=6： 結(jié)構(gòu)分析式 6＝ 2× 3 從電動機(jī)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(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)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(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比 2i。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍 ? ? 10~8m a xm a x ?? 設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小 ［ 6］ 。 確定轉(zhuǎn)速 (1) 選擇電動機(jī) 一般車床若無特殊要求，多采用 據(jù)原則條件選擇 功率為 雙速電機(jī)，轉(zhuǎn)速為 1440 r/60 r/ (2) 分配總降速傳動比 總降速傳動比 i=n /n =76/1400=電動機(jī)轉(zhuǎn)速 440 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動副 ［ 7］ 。 (3) 確定傳動軸軸數(shù) 傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副 =3 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 22 頁 (4) 確定各級轉(zhuǎn)速并確定轉(zhuǎn)速 由 n=76r/1=2=&3=4=5=6=定各級轉(zhuǎn)速： 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/軸轉(zhuǎn)速依次為 :1400、 682、 427、 374、 208、 114r/電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/軸轉(zhuǎn)速依次為 :933、 455、 285、 249、 139、 76r/四根軸中， 除去電動機(jī)軸，其余三軸按傳動順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ?，F(xiàn)由Ⅲ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速： 先來確定Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速 Ⅱ軸轉(zhuǎn)速可能有： n=1440r/ 1375、 670、 367 n=960r/917、 447、 245 確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 n=1440r/： 1037、 690r/此也可確定加在電動機(jī)與主軸之間的定傳動比 71/144710/1440 ??i 。（電動機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近） ［ 8］ 。 (5) 確定各變速組傳動副齒數(shù) 軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為： 42、雙聯(lián)齒輪 61、 28。 軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：雙 聯(lián)齒輪 65、 46、 79、 57、 23。 軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為： 57、 74。 動力設(shè)計 確定各軸轉(zhuǎn)速 (1) 確定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為 N=70r/2) 各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速： 軸Ⅱ可從主軸 70r/4/23的傳動副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速 245r/Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為 690r/ 主軸箱共設(shè)置四套變速操縱機(jī)構(gòu)。共設(shè)有 4個電磁離合器，不同的離合器的工作與斷開組合可實(shí)現(xiàn) 6種轉(zhuǎn)速，主電機(jī)選雙速電機(jī)，我們設(shè)計的機(jī)床一共有 12種轉(zhuǎn)速。 (a) 離合器Ⅰ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅱ斷開，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪 56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960 大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝ 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 22 頁 5,2,6,7） ［ 9］ 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 42/65× 57/56=682r/=680r/=（ 682‰ <5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 42/65× 57/56=455r/ 460r/=（ 460<5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) (b) 離合器Ⅰ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅱ斷開，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪 56處于右位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝5,2,4,3） ［ 10］ 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 42/65× 23/74=210r/210r/n =（ 210<5% 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 42/65× 23/74=139r/ 140r/=（ 140‰ <5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) (c) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ合上，離合器Ⅳ斷開，滑動齒輪 56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝6,1,6,7） ［ 11］ 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 61/46× 57/56=1410r/1400r/0<5% 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 22 頁 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 61/46× 57/56=933r/930r/（ 933‰ <5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) (d) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ合上，離合器 Ⅳ斷開，滑動齒輪 56處于右位。（機(jī)床轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝ 1=46,1,4,7） 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 61/46× 27/74=427r/430r/（ 430‰ <5% 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 61/46× 27/74=335r/290r/（ 290<5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) ［ 12］ (e) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ斷開，離合器Ⅳ合上，滑動齒輪 56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝8,9,6,7） 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 28/79× 57/56=377r/ 370r/（ 374<5% 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 28/79× 57/56=249r/250r/（ 250‰ <5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) (f) 離合器Ⅰ斷開，離合器Ⅱ合上，離合器Ⅲ斷開，離合器Ⅳ合上，滑動齒輪 56 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 22 頁 處于右位 ［ 13］ 。 （主電機(jī) 轉(zhuǎn)速 n＝ 1440， n=960,大帶輪 D=215,小帶輪 d＝ 158，效率系數(shù)＝ 9,8,4,Z=23） 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/1440× 158/215× 28/79× 23/74=115r/ 110r/(114114= 5 主電機(jī)轉(zhuǎn)速為 960r/960× 158/215× 28/79× 23/74=76r/75r/ (7676= 5% 符合國家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn) 由上得機(jī)床轉(zhuǎn)速最高 1400r/低 70r/帶傳動設(shè)計 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/遞功率 P=動比 i=班制， 一天運(yùn)轉(zhuǎn) 作年數(shù) 10年。 (1) 確定計算功率 取 ? A P=2) 選取 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選 B 型帶。 (3) 確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 d =158mm,d =158× i=158× 15 驗(yàn)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(zhǔn)長度 設(shè)中心距為0a,則 0． 55（ 21 ） ? a? 2（ 21 ） 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 22 頁 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(zhǔn)長度L =1390帶傳動實(shí)際中心距 ? =??+2 0 =5) 驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不 應(yīng)小于 ?120 。 1? ? 12180 ?? ? ?=≈ 120°合適。 (6) 確定帶的根數(shù) Z=p?)( 00 ??其中： 0p?- 1?i 時傳遞功率的增量； ? ，查得的包角系數(shù)； 長度系數(shù)； 為避免 制 根數(shù)不大于 10［ 14］ 。 Z=??=4 (7) 計算帶的張緊力000k?q 2v 其中： m/s； kg/m；取 q=m。 v = 1440r/ 11.9/s。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 22 頁 ? ( ??)+=8) 計算作用在軸上的壓軸力 21a 2 1s 342????? =1530N 我們設(shè)計的數(shù)控車床的主軸是一個空心的階梯軸，其內(nèi)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(jī)構(gòu)。主軸前端的錐孔為莫氏 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(zhuǎn)動。 主軸前端采用短錐法蘭式結(jié)構(gòu)。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?？ūP、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(yù)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(zhuǎn)過一個角度，使螺栓進(jìn)入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(yīng)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(nèi)環(huán)和主軸之間有 1： 12錐度相配合。當(dāng)內(nèi)環(huán)與主軸在軸向相對移動時，內(nèi)環(huán)可產(chǎn)生彈性膨脹或收縮，以調(diào)整軸承的徑向間隙大小，調(diào)整后用圓形螺母鎖緊。前支承處裝有阻尼套筒，內(nèi)套裝在主軸上，外套裝在前支承座孔內(nèi)。 中充滿了潤滑油，能有效地抑制振動，提高主軸的動態(tài)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(yù)緊可以用主軸尾端的螺母調(diào)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(jìn)油孔對軸承進(jìn)行充分的潤滑，并帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)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(zhuǎn)時，由于離心力的作用，油液就沿著斜面（朝箱內(nèi)方向）被甩到軸承端蓋的接油槽內(nèi)，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° 47′51″，左旋）空套在主軸上。采用斜齒齒輪可以使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)比較平衡，傳動時此齒輪作用在主軸上的軸向力與進(jìn)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(zhuǎn)動主軸，以便于 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 22 頁 測量主軸回轉(zhuǎn)精度及裝夾時正等工作。左端的齒輪 于將主軸旋轉(zhuǎn)信號傳給編碼器，以實(shí)現(xiàn)螺紋加工。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 22 頁 6 主軸組件的性能要求 主軸組件是機(jī)床主要部件之一。由于主軸組件直接承受切 削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，因而數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量很大程度上要靠它保證。據(jù)統(tǒng)計，相對于機(jī)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(yán)重時可達(dá) 60%～ 80%。因此，數(shù)控機(jī)床設(shè)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。 (1) 精度 主軸組件的精度包括旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度 ［ 15］ 。 旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后的部件在無載或低速轉(zhuǎn)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(cè)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(tài)剛度 主軸組件的靜態(tài)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(zhuǎn)兩種剛度。數(shù)控機(jī)床多采用抗彎剛度作為衡量主軸組件剛度的指標(biāo)。 (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(wěn)定性 主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對位置會發(fā)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(diào)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(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下 不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)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(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 22 頁 7 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求 主軸是主軸組件的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形狀 主軸的結(jié)構(gòu)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(shù)目、位置、安裝定位方式等，也考慮其工藝性要求。主軸通常是一個前粗后細(xì)的階梯軸，即軸徑尺寸從前軸頸起，向后逐漸縮小。這樣的結(jié)構(gòu)，是為了適應(yīng)主軸各段承受的不同載荷，以滿足剛度要求，同時也為其上的多個零件提供足夠的安裝、定位及止推面，同時也有利于加工和裝配。 數(shù)控車床主軸的軸端通常用于安裝夾具，要求夾具在軸端定位精度高、定位剛度好、裝卸方便，同時使主軸的懸伸長度短。主軸端部結(jié)構(gòu)，一般采用短圓錐法蘭盤式。 (2) 主軸的材料和熱處理 選擇主軸材料與熱處理方法， 主要依據(jù)主軸部件的工作條件及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即應(yīng)滿足主軸對剛度、強(qiáng)度、耐磨性、精度等方面的具體要求。 (3) 主軸主要精度指標(biāo) 主軸的精度直接影響到主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸的軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度。因此，設(shè)計主軸時，必須根據(jù)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的項(xiàng)目制定合理的技術(shù)要求。 主軸主要精度指標(biāo)有：前支承軸頸的同軸度約 5右；軸承軸頸需按軸承內(nèi)孔“實(shí)際尺寸”配磨，且須保證配合過盈 1~5孔與軸承軸頸的同軸度為 3~5錐面的接觸面積不小于 80%，且大端接觸較好； 裝 調(diào)心圓柱滾子軸承的 1： 2 錐面，與軸承內(nèi)圈接觸面積不小于 85%。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 共 22 頁 結(jié)束語 車床主軸系統(tǒng)設(shè)計的課程設(shè)計任務(wù)完成了，雖然設(shè)計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。 1 該畢業(yè) 設(shè)計是培養(yǎng) 我 綜合運(yùn)用所學(xué)知識 、 發(fā)現(xiàn) 、 提出 、 分析和解決實(shí)際問題 的能力。 2 回顧 這 次 畢業(yè) 設(shè)計， 從選題到最后的完成可以說是苦多于甜，但是這次設(shè)計鞏固了我以前所學(xué)的知識，可以說是受益匪淺。 3 這次設(shè)計使我收獲了獨(dú)立 分析和解決問題的方法與能力 ，并懂得了一個道理理論聯(lián)系實(shí)際很重要 4 設(shè)計過程中我暴露了諸多的不足，這有待我以后加以改進(jìn)和完善。 5 這次設(shè)計能夠順利完成，除了問老師查閱資料，自己的毅力也占了很大的程度。沒有我的不懈的堅持，恐怕是不能完成這次設(shè)計的。 6 在物質(zhì)上給了我很大的幫助，我們不僅去看書，還使用了的一些內(nèi)部資料，這對我完成設(shè)計有很大的幫助。 7 只有理論知識是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的 ， 只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來 ， 從理論中得出結(jié)論 ， 才能真正為社會服務(wù) ， 從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。 這次 畢業(yè) 設(shè)計 使我受益匪淺 ， 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個堅實(shí)而良好的基礎(chǔ)。在此衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 共 22 頁 致 謝 經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對知識的理解 ,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，老師的 督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的 操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了 要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)，使得我查閱資料非常方便；還要感謝同學(xué)在我最需要電腦的時候給我提供電腦，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計。 大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，在 學(xué)院 這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我