數(shù)控車床主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　0 引言</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我所從事設(shè)計(jì)的課題是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。此類數(shù)控車床屬于經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床，這類機(jī)床的傳動要求采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速?？傮w的設(shè)計(jì)方案就是對傳動方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。</p><p>　　為什

2、么要設(shè)計(jì)此類數(shù)控車床呢？因?yàn)殡S著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng)，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業(yè)來說購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動化，以提高生產(chǎn)效率。我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動化程度，保證

3、加工質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國是擁有300多萬臺機(jī)床的國家，而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動化程度低，要想在近幾年內(nèi)用自動和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機(jī)床，不論是資金還是我國機(jī)床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機(jī)床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前，我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易數(shù)控系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)

4、就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能地降低價(jià)格。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有許多優(yōu)點(diǎn)。1）其降格便宜，且性能價(jià)格比適中，與進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。從提高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能，提高機(jī)床的使用價(jià)值。2）適

5、用于多品種、中小批量產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)。在普通車床上加工的產(chǎn)品，大都可在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上進(jìn)行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應(yīng)和達(dá)到批量生產(chǎn)的要求。3）相對于普通車床，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。數(shù)控有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數(shù)控車床，能解決復(fù)雜的加工精度，還能節(jié)約大量工裝費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動強(qiáng)度將工人從緊張、繁重的體力勞動中解脫出來。6）可以提高

6、工人素質(zhì)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴(kuò)大了工人的視野，帶動了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了工廠的技術(shù)進(jìn)步。7）增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備對設(shè)備進(jìn)行改造后，提</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙速電機(jī)，這樣可以簡化箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。操縱方式并非是完全數(shù)控，而是采用采用手動與電控雙操縱方式，在一

7、定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速。本設(shè)計(jì)就是對在我國應(yīng)用非常廣泛的C6型數(shù)控車床進(jìn)行的改造，具有廣泛的適應(yīng)性。C6型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　總體的設(shè)計(jì)方案就是對傳動方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。設(shè)計(jì)時一要注意設(shè)計(jì)的科學(xué)性和條理性，另一點(diǎn)就是要注意和實(shí)際的結(jié)合。

8、設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗(yàn))設(shè)計(jì)方法。作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生，經(jīng)驗(yàn)自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導(dǎo)，最主要的就是借鑒書上的設(shè)計(jì)方法。書上雖然不會有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設(shè)計(jì)方法在這個課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)就需我們自己查設(shè)計(jì)手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設(shè)計(jì)就需自己解決。雖然我們很缺乏設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但還應(yīng)處處從實(shí)際出發(fā)。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工

9、藝可能性的分析、參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢，更應(yīng)了解我國實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計(jì)的機(jī)床、機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效益。從小處講，指對設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造、裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的、切實(shí)的考慮和分析，對推薦的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資料要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行取舍。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解和掌握結(jié)合實(shí)際、綜合思考的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　1 總體設(shè)計(jì)方案擬定

10、 </p><p>　　1．1 擬定主運(yùn)動參數(shù)(、、Z)</p><p>　　機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉(zhuǎn)速、和級數(shù)Z、主傳動電機(jī)功率N。</p><p><b>　　1．2 運(yùn)動設(shè)計(jì)</b>&

11、lt;/p><p>　　根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動結(jié)構(gòu)方案和傳動系統(tǒng)圖。傳動方案有多種，傳動型式更是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱。分離傳動的主軸箱與變速箱；擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)，也可用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計(jì)算各傳動比及齒輪的齒數(shù)。 </p><p>　　1．3 動力

12、計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)</p><p>　　估算齒輪模數(shù)m和軸頸d，選擇和計(jì)算離合器。</p><p>　　將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。</p><p>　　1．4 軸和齒輪的驗(yàn)算</p><p>　　在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。</p><p>　　1

13、．5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制的。圖上各零部件要表達(dá)清楚，并標(biāo)明尺寸和配合。 </p><p><b>　　2 參數(shù)擬定 </b></p><p>　　2.1 車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)</p><p>　　此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是由C6140普

14、通車床改裝而來，根據(jù)任務(wù)書上提供的條件：</p><p>　　此數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速可分高低兩檔,共有12級轉(zhuǎn)速：其中高低兩檔各有6級轉(zhuǎn)速，低速檔時=340/,=45r/min;高速檔時=1800 r/min，=235 r/min；</p><p>　　此車床床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm,主軸端部型式為C6；主軸通孔直徑為65 mm；</p><p>　　主軸孔錐度

15、為公制70；采用雙速電機(jī):其中 電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率分別為1000/1500 r/min，4/5.5KW。</p><p>　　2.2 各級轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　該齒輪為中模數(shù)齒輪，控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差，按換算式12-20、式12-21、式12-22得</p><p><b>　　[6]</b></p>

16、<p><b>　　[6]</b></p><p><b>　　齒輪工作圖</b></p><p>　　下圖為本例齒輪零件圖。</p><p>　　4.2 電磁離合器的選擇和使用</p><p>　　隨著機(jī)床設(shè)備向自動化趨勢發(fā)展,電磁離合器和制動器的應(yīng)用越來越廣泛,本設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)

17、控車床,采用手動和電動相結(jié)合的方式,其中的電控就是用電磁離合器來實(shí)現(xiàn)的,電磁離合器是自動化控制的主要元件之一,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動控制等特點(diǎn)，同時能滿足簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高齒輪箱的傳動剛度和加工精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)床高響應(yīng)性、高頻率動作等方面的要求。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的主軸箱采用了3個電磁離合器，大大簡化了主軸箱內(nèi)結(jié)構(gòu)。離合器的類型很多，有通電工作的，也有失電工作的。按其傳遞扭矩形式可分為摩擦

18、式離合器、牙嵌式離合器，磁粉式離合器以及轉(zhuǎn)差式離合器；按其工作條件可分為濕式離合器和干式離合器；按其電流饋入的方式可分為有滑環(huán)離合器和無滑環(huán)離合器。</p><p>　　選擇離合器的型號規(guī)格之前，必須充分了解各種離合器的動作特性及其優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇離合器過程中最重要的因素是扭矩，扭矩表示所傳遞的動力，假如摩擦片數(shù)一定，則所傳遞扭矩大小和離合器有效半徑相對應(yīng)。但在實(shí)際上，速度、溫度、摩擦片的磨損情況，污染情況都影響工

19、作扭矩。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算扭矩是工作載荷的慣性和運(yùn)動載荷的慣性之和，用T表示計(jì)算扭矩可用下式求出： [7]</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　-----旋轉(zhuǎn)組件的重量</p><p>　　K-------旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑</p><p><

20、b>　　N----回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　S----工作安全系數(shù)</p><p>　　---直線運(yùn)動組件的重量</p><p>　　V-----線性速度</p><p>　　R-----變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動皮帶輪的半徑</p><p><b>　　g-----9.8</b

21、></p><p>　　t-----機(jī)器啟動所需時間</p><p>　　----電磁離合器吸合時間</p><p>　　但在實(shí)際工作中,很多設(shè)備的精確載荷難以計(jì)算。一般是根據(jù)輸入動力確定所需扭矩。</p><p><b>　　[7]</b></p><p>　　式中P---輸入功率<

22、/p><p>　　S---工作安全系數(shù)</p><p><b>　　N---輸入轉(zhuǎn)數(shù)</b></p><p>　　從上式中看出，對扭矩影響最大的是安裝離合器軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。因此。一定動力下，較高的轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)低的扭矩，因此，在設(shè)計(jì)中盡可能將離合器裝在傳動鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置，這通常要求離合器和電機(jī)同軸。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中

23、的主軸箱采用的是油潤滑，所以選用的電磁式離合器是濕式的。</p><p>　　根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，而且Ⅰ軸的扭矩小于Ⅱ軸的扭矩，分析后，選擇在Ⅰ軸上的兩個離合器均為DLM5系列離合器，其型號為DLM5-10；Ⅱ軸上的扭矩大于Ⅰ軸，其型號可選為DLM5-25。</p><p><b>　　5 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算</b></p><p>　　5.1

24、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。</p><p>　　傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。</p><p>　　兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引

25、起上述問題。</p><p>　　所以，在設(shè)計(jì)軸時要充分考慮軸的強(qiáng)度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。</p><p>　　影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。</p&

26、gt;<p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：</p><p>　　裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。</p><p>　　軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提高強(qiáng)度和剛度。</p><p><b>　　具有良好的工藝性。</b></p><p><b>　　便于安裝和調(diào)整。</b

27、></p><p>　　節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。</p><p>　?、褫S（輸入軸）的設(shè)計(jì)</p><p>　?、褫S的特點(diǎn):1．將運(yùn)動傳入變速箱的齒輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸不受帶的拉力（帶輪卸荷）;2．若Ⅰ軸上安裝正反向的離合器，由于組成離合器的零件很多，在箱內(nèi)裝配很不方便，一般都希望在箱外將Ⅰ軸組裝好后在整體裝入箱內(nèi)（最好

28、連皮帶輪也組裝在上面）。</p><p>　　卸荷裝置:帶輪將動力傳到Ⅰ軸有兩類方式：一類是帶輪直接裝在Ⅰ軸上。除了傳遞扭矩外，帶的拉力也作用在軸上。另一類是帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒（法蘭盤）上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。這種結(jié)構(gòu)稱為卸荷裝置。</p><p>　　5.2 軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例)</p><p>　　由鹽城市機(jī)床廠1

29、997-10-01發(fā)布的臥式車床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表9知主軸轉(zhuǎn)速為103時,扭矩為468N.m,這時Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　5.2.1 選擇軸的材料</p><p>　　由于這個車頭箱傳動的功率不大，分別為4和5.5KW，對其重量和尺寸也無特殊要求，故此輸入軸采用45鋼。</p><p>　　5.2.2 初估軸徑</p><p>　　按扭

30、矩初估軸的直徑，查表10-2(見參考書2)得C=106～117，考慮到安裝帶輪的軸段僅受扭矩作用，取C=106,則</p><p><b>　　[2]</b></p><p>　　5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　(1) 各軸段直徑的確定 初估直徑后就可按照軸上零件的安裝順序,從處開始逐段確定直徑。考慮到軸段1上安裝帶輪，上面將安裝

31、有軸承為了符合軸承內(nèi)徑系列，即軸段的直徑應(yīng)與軸承型號的選擇同時進(jìn)行，取軸承代號為6306的深溝球軸承，其內(nèi)孔直徑為30，同理可取其他各段軸的內(nèi)徑；</p><p>　?。?）各軸長度的選擇 軸段一處上要安裝有帶輪、軸承、密封圈等，根據(jù)這些部件的尺寸，可以得出各段軸段的長度。各個軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長或軸上零件配合部分的長度確定。而另一些軸段的長度除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。

32、通常從齒輪端面開始，為避免轉(zhuǎn)動零件與不動零件干涉，取齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離H=15mm,考慮箱體的鑄造誤差，軸承內(nèi)端面應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，考慮上下軸承座的聯(lián)接，取軸襯座寬度為45mm。</p><p>　　（3）軸上倒角及圓角為了保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊推薦，取軸肩圓角半徑為1mm。為方便加工，其他軸肩圓角半徑均取為1mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，軸的左右端倒角均為。</p>&l

33、t;p>　　上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過程，與畫草圖同時進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（見下圖-a）</p><p>　　5.2.4 軸的受力分析</p><p>　　(1)畫軸的受力簡圖(見上圖-b)，因?yàn)辇X輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。</p><p><b>　　(2)計(jì)算支承反力</b></p><p>&l

34、t;b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直面上</b></p><p>　　(3)畫彎矩圖（見上圖-c d e）</p><p>　　在水平面上 ，a-a剖面左側(cè)</p><p><b>　　a-a剖面右側(cè)</b></p><p>&

35、lt;b>　　在垂直面上</b></p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p>　　a剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同</p><p>　　(4)畫彎矩圖（見上圖-f）</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩 T=</b></p><p><b&g

36、t;　　(5)判斷危險(xiǎn)截面</b></p><p>　　顯然，a-a面處無論是彎矩還是扭矩都為最大，a-a面為危險(xiǎn)截面</p><p>　　(6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核</p><p><b>　　由表10-1查得，</b></p><p><b>　　在a-a截面左側(cè)</b></p

37、><p><b>　　[2]</b></p><p><b>　　合適。</b></p><p>　　(7)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　由表10-1查得，，；，。</p><p><b>　　在a-a截面左側(cè)</b></p>

38、<p><b>　　[2]</b></p><p>　　由附表10-1查得，；由附表10-4查得絕對尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，由附表10-5查得表面質(zhì)量系數(shù)。則</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力 </b></p><p><b>　　應(yīng)力幅 </b></p>

39、<p><b>　　平均應(yīng)力 </b></p><p><b>　　切應(yīng)力 </b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表10-6得許用安全系數(shù)，顯然，故，a-a截面安全,即整個軸都是安全的，其彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均是足夠的。</p&

40、gt;<p>　　5.3 軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)</p><p>　　軸受載后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過大，會影響軸上零件正常工作。</p><p>　　傳動軸除應(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，不允許有較大變形。剛度要求保證軸在（彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲、失穩(wěn)

41、、轉(zhuǎn)角）。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。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。</p><p>　　Ⅰ軸的直徑按扭轉(zhuǎn)剛度估算，上文已完成，估算出的直徑為40mm.</p><p>　　車床傳動軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)

42、算軸上裝齒輪和軸承處的撓度y和傾角θ。各類軸的撓度y和傾角θ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值[Y]和[θ]值，即：</p><p>　　y≤[Y]；θ≤[θ]值，即：</p><p>　　軸的彎曲變形的允許值：</p><p>　　安裝齒輪的軸允許的撓度為（0.01～0.03）m</p><p>　　計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度y和傾角θ時,一般常將

43、軸簡化為集中載荷下的簡支梁,當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時,可把軸看作等徑軸,采用平均直徑（)來計(jì)算。計(jì)算公式為：圓軸：平均直徑</p><p><b>　　慣性矩 </b></p><p>　　Ⅰ軸為圓軸,其平均直徑</p><p><b>　　慣性矩 </b></p><p><

44、b>　　計(jì)算撓度:</b></p><p><b>　　a 段內(nèi): [1]</b></p><p>　　其中P----力載荷(N) I----截面慣性矩 M---彎矩載荷</p><p>　　θ----傾角 y----撓度 x----所求之點(diǎn)距離</p>

45、<p>　　E-----軸材料的彈性模量,鋼材E=</p><p><b>　　b段內(nèi): [1]</b></p><p><b>　　c段內(nèi): [1]</b></p><p><b>　　由圖分析得,</b></p><p><b>　　a 段內(nèi)撓度[

46、1]</b></p><p>　　x的值為0和97.1之間由求導(dǎo)得x的值為97.1時,撓度最大,其撓度值為0.0025081,而軸的撓度的允許值為(0.01～0.03)m,其中m為齒輪模數(shù),</p><p>　　所以,[y]=0.03～0.09mm</p><p>　　可知a 段內(nèi)撓度<[y]</p><p><b&g

47、t;　　b段內(nèi)撓度</b></p><p><b>　　=[1]</b></p><p>　　對式子求導(dǎo),得到撓度為最大時,</p><p>　　求得 其撓度值也<[y]</p><p>　　再由公式計(jì)算得到幾個受力端點(diǎn)處的撓度,由計(jì)算可得同樣<[y]</p><p>&l

48、t;b>　　所以,撓度符合要求</b></p><p><b>　　傾角的校核</b></p><p>　　由分析可知,最大傾角出現(xiàn)在左支承點(diǎn)處</p><p><b>　　其傾角為弧度</b></p><p>　　左支承處裝有深溝球軸承,其許用傾角為[θ]=0.0025rad&l

49、t;/p><p>　　可得最大傾角<許用傾角[θ]</p><p>　　所以軸的剛度符合要求.</p><p>　　6 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）。</p><p>　　6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)<

50、/p><p>　　主軸變速箱是機(jī)床的主要部件。設(shè)計(jì)時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題:</p><p>　　(1)精度:車床主軸部件要求比較高的精度。如：主軸的徑向跳動＜0.01mm;主軸的軸向竄動＜0.01mm。</p><p>　　(2)剛度和抗振性:綜合剛度（主軸與刀架之間的作用力與相對變形之比）：</p><p>

51、;<b>　　N/mm;</b></p><p>　　其中D為最大回轉(zhuǎn)直徑mm。</p><p>　　(3)傳動效率的要求：等級1 效率≥0.85</p><p>　　等級2 效率≥0.8</p><p>　　等級3 效率為0.75</p><p>　　(4)主軸前軸承處溫度和溫升應(yīng)控

52、制在一定范圍內(nèi)，噪音也應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)：</p><p>　　等級1 dB≤78</p><p>　　等級2 dB≤80</p><p>　　等級3 dB≤83</p><p>　　結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整。</p><p>　　操作方便，安全可靠。</p>

53、<p>　　遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。</p><p>　　6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例)</p><p>　　主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于是整個機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在畫正式圖之前，最好能先畫草圖。目的是：</p><p>　　布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。</p><p>　　檢

54、驗(yàn)傳動設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無相互干涉，碰撞或其它不合理的情況，以便及時改正。</p><p>　　確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　為達(dá)到上述目的，草圖的主要輪廓尺寸和零件之間的相對位置尺寸一定要畫得準(zhǔn)確，細(xì)部結(jié)構(gòu)可不必畫出。</p><p>　　各部分結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)

55、推敲修改，經(jīng)過必要得驗(yàn)算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開始畫正式裝配圖。</p><p>　　展開圖和橫截面圖應(yīng)該盡量交叉進(jìn)行，這樣容易及時發(fā)現(xiàn)問題。</p><p><b>　　傳動軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　特點(diǎn):機(jī)床的傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安排齒輪，離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。</p

56、><p>　　首先傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。</p><p>　　兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。</p><p><b>　　軸的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸

57、。</p><p><b>　　軸的空間布置</b></p><p>　　軸系布置的一般程序是：先確定主軸在變速箱中的位置，在確定傳動軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合的關(guān)系的軸，第三步確定電動機(jī)軸或運(yùn)動輸入軸（1軸）的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。</p><p>　　車床主軸（圖6-20）</p><p>　　1、垂

58、直方向（高度）</p><p>　　H=1/2D---由車床主參數(shù)D決定。</p><p><b>　　2水平方向</b></p><p>　　a≤b－主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有偏向后導(dǎo)軌的，為降低床身導(dǎo)軌的變形，切削力的方向盡可能在前、后導(dǎo)軌之間，主軸中心越往后越好；但從便于裝卸工件、減輕勞動強(qiáng)度的角度講，主軸中心越往前

59、越好。一般中型車床取尾架導(dǎo)軌中央或稍偏后，這樣，既便于操作，又可使切削力均勻地作用于刀架地兩導(dǎo)軌面上。</p><p><b>　　傳動主軸的軸</b></p><p>　　由于切削力P切和轉(zhuǎn)動力P齒的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生變形。</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，中型車床主軸部件的變形及其組成比為：主軸本身變形約占45至65%，主軸軸軸

60、承的變形約占30至45%，軸承的支承件（箱體）變形很少。因此，可以認(rèn)為主軸部件的剛度主要取決于主軸及其軸承。然而，主軸傳動齒輪與其嚙合的齒輪之間不同的位置，將致使主軸及其主軸軸承承受力有著很大上午變化。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動力的位置和方向。</p><p>　?、褫S（輸入軸）的位置1．Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等機(jī)構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)

61、便于調(diào)裝。2． 摩擦離合器或摩擦式制動器，需要考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠(yuǎn)一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對主軸部件熱變形的影響。3．Ⅰ軸的端部常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時，必須保證兩者不會相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。</p><p>　　綜述以上各點(diǎn)，車床上Ⅰ軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。</p><p>　　中間

62、各傳動軸的位置:主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動軸位置即可按傳動順序進(jìn)行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：</p><p>　　(1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。</p><p>　　(2)裝有制動裝置的軸：要便于裝調(diào)、維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時還應(yīng)考慮與起、停裝置的互鎖。</p><p>　　(3)裝有潤滑油泵的軸：要有足夠的空間安裝潤滑油泵，其高

63、度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或?yàn)R油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。</p><p>　　(4)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸：車床主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動間的內(nèi)在聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。</p><p>　　(5)其他：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機(jī)構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊取?lt;/p><p><

64、b>　　:</b></p><p><b>　　7 結(jié)論 </b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成了對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這類主傳動系統(tǒng)是應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床的。這類車床共有12級轉(zhuǎn)速，分高低兩檔，高低兩檔的切換是通過手柄來實(shí)現(xiàn)的，而在同一檔內(nèi)的6級轉(zhuǎn)速，是通過電磁離合器來實(shí)現(xiàn)的電動控制。</p><

65、;p>　　此類數(shù)控車床既不同于一般的數(shù)控車床,也不同于普通車床,是兩者的結(jié)合。這類數(shù)控車床比一般的全功能數(shù)控機(jī)床便宜，能節(jié)約成本，其性能價(jià)格比適中。相對于普通車床，用此類主傳動裝置，其加工的精度更高，能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。因?yàn)榇藗鲃酉到y(tǒng)部分采用電控，還能減輕工人的勞動強(qiáng)度。所以，此類主傳動設(shè)計(jì)適應(yīng)我國國情。</p><p>　　由于這次設(shè)計(jì)時間較為倉促，沒有對所有重要部件進(jìn)行校核，有的只是進(jìn)行了簡單

66、的選型，而不是經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算得到。而且由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，設(shè)計(jì)的很多方面都缺乏工藝性。</p><p><b>　　致謝 </b></p><p>　　我進(jìn)行了將近一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計(jì)的方法，更重要的是，我學(xué)會了如何獨(dú)立思考，解決問題。在設(shè)計(jì)中，會不斷地遇到問題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我

67、學(xué)會的一個解決問題的重要方法就是查設(shè)計(jì)手冊。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)的過程，通過這個過程，我們學(xué)會了分析問題、解決問題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過的知識，也為我們將來的工作打下了基礎(chǔ)。</p><p>　　指導(dǎo)我們設(shè)計(jì)的是鹽城市機(jī)床廠的沙愛民高級工程師，沙老師雖然不是我們學(xué)校的老師，但為了指導(dǎo)我們設(shè)計(jì)，沙老師一個星期三次過來給我們指導(dǎo)。沙老師家離我們學(xué)校又

68、很遠(yuǎn)，但她為了我們的設(shè)計(jì)還是每次都過來。沙老師不但有機(jī)械的理論知識，更有非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，回答我們問題都能聯(lián)系實(shí)際，給我們以啟示。</p><p>　　通過指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，我覺得在設(shè)計(jì)過程中自己積累了不少的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但同樣存在著很多不足。設(shè)計(jì)過程中有一些很簡單的問題我有時也解決不了，需要老師幫助才能解決。有時看見老師在，一些自己能解決的問題，也懶于去思考，都拿去問老師。</p><p&g

69、t;　　通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少東西，也發(fā)現(xiàn)了自身很大的不足。感謝我們指導(dǎo)老師的幫助，也感謝系部給我們提供了這么多的便利條件。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 曹金榜，易錫麟，張玉峰，陳田養(yǎng)，王長春.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987</p><p>　　2 徐錦康,蔡慧官,蔣同洋

70、.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001</p><p>　　3 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:國防工業(yè)出版社,1993</p><p>　　4 北京航空學(xué)院機(jī)械加工教研室.北京:國防工業(yè)出版社館</p><p>　　5 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京:兵器工業(yè)出版社</p><p>　　6 王伯平.互換性與測量技術(shù)基

71、礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999</p><p>　　7 吳宗澤,羅建國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.北京:高等教育出版社</p><p>　　8 機(jī)械工業(yè)出版社編輯組編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　9 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:農(nóng)業(yè)機(jī)械出版</p><p><b>　　社,1

72、989</b></p><p>　　10 楊黎明.機(jī)械零件簡明設(shè)計(jì)手冊.北京:兵器工業(yè)出版社,1992</p><p><b>　　附件清單 </b></p><p>　　1 數(shù)控車床總裝圖 CK-000 A3 一張</p><p>　　2

73、主傳動系統(tǒng)裝配圖 CK-001 A0 一張 </p><p>　　3 內(nèi)隔套零件圖 CK-101 A4 一張</p><p>　　4 齒輪零件圖 CK-102 A3 一張</p

74、><p>　　5 齒輪零件圖 CK-103 A3 一張</p><p>　　6 齒輪零件圖 CK-108 A3 一張</p><p>　　7 擋油環(huán)零件圖 CK-114

75、 A4 一張</p><p>　　8 擋油環(huán)零件圖 CK-115 A3 一張</p><p>　　9 主軸零件圖 CK-116 A1 一張</p><p>　　10 軸承透蓋零件圖 CK-

76、117 A3 一張</p><p>　　11 齒輪零件圖 CK-118 A3 一張</p><p>　　12 齒輪零件圖 CK-120 A3 一張</p><p>　　13 Ⅰ軸零件

77、圖 CK-121 A3 一張</p><p>　　14 內(nèi)隔套零件圖 CK-122 A4 一張</p><p>　　15 內(nèi)隔套零件圖 CK-123 A4 一張</p>

78、<p>　　16 帶輪零件圖 CK-124 A3 一張</p><p>　　17 軸承透蓋零件圖 CK-125 A4 一張</p><p>　　18 外隔套零件圖 CK-126 A4

79、 一張 </p><p>　　19 齒輪零件圖 CK-127 A4 一張 </p><p>　　20 內(nèi)隔套零件圖 CK-129 A4 一張</p><p>　　21 齒輪零件圖 CK-13

80、1 A3 一張</p><p>　　22 內(nèi)隔套零件圖 CK-132 A4 一張</p><p>　　23 齒輪零件圖 CK-133 A3 一張</p><p>　　24 外隔套零件圖

81、 CK-134 A4 一張</p><p>　　25 內(nèi)隔套零件圖 CK-135 A4 一張</p><p>　　26 床頭箱零件圖 CK-139 A0 一張</p><

82、p>　　27 端蓋零件圖 CK-140 A4 一張</p><p>　　28 外隔套零件圖 CK-143 A4 一張</p><p>　　29 軸承透蓋零件圖 CK-146 A3 一

83、張</p><p>　　30 傳動鍵零件圖 CK-147 A4 一張</p><p>　　31 卡口墊零件圖 CK-148 A3 一張</p><p>　　32 甩油環(huán)零件圖 CK-150