1、 . . . 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文）題目：題目：CK6163CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) . . . 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書(shū)書(shū)本人重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致的容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)：09231482013 年 5 月 25 日 . . . 太太湖湖學(xué)學(xué)院院信信 機(jī)機(jī)系系 機(jī)機(jī)械械工工程程與與自自動(dòng)動(dòng)化化

2、專(zhuān)專(zhuān)業(yè)業(yè)畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書(shū)書(shū)一、題目與專(zhuān)題：一、題目與專(zhuān)題：1、題目 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 2、專(zhuān)題二、課題來(lái)源與選題依據(jù)二、課題來(lái)源與選題依據(jù) 受益于國(guó)家振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境和強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求拉動(dòng)，國(guó)機(jī)床工具行業(yè)出現(xiàn)了技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展、投資熱情高漲的局面。數(shù)控機(jī)床的水平、品種和生產(chǎn)能力直接反映了國(guó)家的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合國(guó)力。數(shù)控機(jī)床作為國(guó)防軍工的戰(zhàn)略裝備，是各種武器裝備最重要的制造手段，是國(guó)防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。數(shù)控機(jī)床一般由輸入介質(zhì)、人機(jī)交互設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋裝置和適應(yīng)控制裝置等部分組成。隨著振興

3、裝備制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域的高水平新產(chǎn)品的發(fā)展，每個(gè)領(lǐng)域都對(duì)數(shù)控機(jī)床提出了更高的要求。CK6163 型數(shù)控機(jī)床也被廣泛運(yùn)用。此次進(jìn)行對(duì) CK6163 型數(shù)控機(jī)床的床頭箱、變速箱以與進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：1、完成 CK6163 數(shù)控機(jī)床的床頭箱設(shè)計(jì)； . . . 2、完成 CK6163 數(shù)控機(jī)床變速箱設(shè)計(jì)；3、完成 CK6163 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4、完成 CK6163 型數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的設(shè)計(jì)； 5、完成 CK6163 型數(shù)控機(jī)床的零件設(shè)計(jì)； 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班班 肖 宇五、開(kāi)始與完成日期：五

4、、開(kāi)始與完成日期：自自 20122012 年年 1111 月月 1212 日日 至至 20132013 年年 5 5 月月 2525 日日六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：指導(dǎo)教師簽名指導(dǎo)教師簽名簽名簽名簽名簽名教教研研室室主主任任學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)簽名簽名系主任系主任 簽名簽名20122012 年年 1111 月月 1212 日日 . . . III / 58摘摘 要要數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)，機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)與其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1功能發(fā)展方

5、向；2結(jié)構(gòu)體系發(fā)展方向；3高速、高效、高精度、高可靠性發(fā)展方向；CK6163 型數(shù)控機(jī)床是開(kāi)環(huán)式的數(shù)字程序控制車(chē)床。能進(jìn)行外圓柱面、圓錐面、圓弧面、圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。機(jī)床主軸的啟動(dòng)、停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的行程和速度，刀具的變換和冷卻，都可以自動(dòng)控制。并具有直線(xiàn)、錐度、直螺紋和錐螺紋等自動(dòng)循環(huán)機(jī)能。CK6163 型數(shù)控機(jī)床有床頭箱、變速箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架、控制箱等組成。床頭箱中由操縱油缸中的活塞桿帶動(dòng)拔叉來(lái)控制雙向齒離合器的接通或放松，使主軸實(shí)現(xiàn)四級(jí)變速。主運(yùn)動(dòng)采用分離傳動(dòng)從而使變速箱實(shí)現(xiàn)四級(jí)變速。進(jìn)給機(jī)構(gòu)由床鞍縱向進(jìn)給電液脈沖馬達(dá)、滾珠絲杠副和中間傳動(dòng)齒輪副組成。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵

6、詞：數(shù)控技術(shù)；床頭箱；變速箱；進(jìn)給機(jī)構(gòu)；滾珠絲杠； . . . A AbstractbstractNumerical control technology is the core technology of the advanced manufacturing technology and equipment, machinery manufacturing competition, and its essence is the competition of numerical control technology.From the numerical control technology a

7、nd equipment development trend, its main research focus has the following several aspects：1 .The direction of function development；2. The direction of structural system development；3.High speed, high efficiency, high precision and high reliability；CK6163 numerical controlled machine tool is the open

8、 loop type digital program controlled lathe. To inside and outside the cylinder, cone surface, such as processing arc face, straight thread and taper thread. Start, stop, and variable speed machine tool spindle, longitudinal and transverse feed motion of stroke and speed, transformation and the cool

9、ing of a tool, can be controlled automatically. And with a straight line, taper, straight thread and automatic cycle function of taper thread and so on.CK6163 numerical controlled machine tool headstock, transmission, feeding mechanism, tool carriage, control box, etc. Bedside box by manipulating th

10、e oil cylinder piston rod to control the bidirectional drive fork of the internal tooth clutch connected or relax, for level 4 speed of spindle. Separation is used in the main movement transmission so that realize four speed gearbox. Feed mechanism by the bed saddle longitudinal feed electric hydrau

11、lic pulse motor, ball screw pair and the intermediate transmission gears.Keywords:Keywords:Numerical control technology; Bedside cabinet; Gearbox; Feed mechanism; Ball screw; . . . V / 58 . . . V / 58目目 錄錄摘要 IIIABSTRACTIV目錄 V1 緒論 11.1 本課題的研究容和意義 11.2 國(guó)外的發(fā)展概況 11.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 22 總體方案 32.1 CK6163 的現(xiàn)狀和發(fā)展

12、 32.2 CK6163 臥式車(chē)床的總體方案 33 主軸箱的設(shè)計(jì) 43.1 主軸箱的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 43.1.1 已知條件 43.1.2 結(jié)構(gòu)分析式 43.1.3 擬定轉(zhuǎn)速圖 43.1.4 確定轉(zhuǎn)速圖 53.1.5 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù) 63.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 73.2.1 漸開(kāi)線(xiàn)直齒輪設(shè)計(jì) 73.2.2 斜齒輪設(shè)計(jì) 83.3 主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì) 113.3.1 確定主軸最小直徑 113.3.2 主軸最佳跨距的確定 113.3.3 主軸剛度的校核 123.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 123.5 滾珠螺母絲杠 143.5.1 滾珠絲杠副的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) 143.5.2 循環(huán)式 143.5.3 外循環(huán)式 143.5.4 滾

13、珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù) 153.5.5 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 153.5.6 滾珠絲杠副的安裝支撐方式 154 變速箱的設(shè)計(jì) 174.1 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 174.1.1 參數(shù)確定的步驟和方法 174.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 184.2.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 18 . . . 4.2.2 主傳動(dòng)順序的安排 194.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排 194.2.4 傳動(dòng)組的變速?lài)臉O限植 194.2.5 最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇 204.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 204.3.1 主電機(jī)的選定 204.3.2 雙速和多速電機(jī)的應(yīng)用 204.3.3 電機(jī)的安裝和外形 204.3.4 常用電機(jī)的資料 214.3.5 齒輪傳

14、動(dòng)比的限制 214.4 帶輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 214.4.1 帶輪直徑確定的方法、步驟 214.4.2 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 214.4.3 選擇三角帶的型號(hào) 214.4.4 確定帶輪的計(jì)算直徑 D1、D2224.5 齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 244.6 電磁離合器的選擇 284.6.1 按扭距選擇 284.6.2 步驟 284.7 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 294.7.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 294.7.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 294.8 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 344.8.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 344.8.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 345 結(jié)論與展望 405.1 結(jié)論 405.2 不足之處與未來(lái)展望 40致 41參考文獻(xiàn)

15、 42 . . . 1 / 581 1 緒論緒論1.11.1 本課題的研究容和意義本課題的研究容和意義數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)與其他輔助系統(tǒng)組成。數(shù)控機(jī)床相比較于普通機(jī)床有以下特點(diǎn)：（1）加工精度高，擁有穩(wěn)定加工質(zhì)量；（2）擁有多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工較為復(fù)雜的工件；（3）加工時(shí)間短；（4）生產(chǎn)效率高；（5）自動(dòng)化程度高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；數(shù)控機(jī)床的控制方式有很多種，主要分為開(kāi)環(huán)控制，閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有反饋裝置，系統(tǒng)不會(huì)計(jì)算誤差，精度不高，但屬于經(jīng)濟(jì)型；閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)都裝有反饋裝置，他們區(qū)別在于反饋檢測(cè)裝置安裝位置不同，閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝

16、置在工作臺(tái)上，而半閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置在軸端或者絲桿上。本次研究的 CK6263 型數(shù)控機(jī)床的控制就屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。CK6163 型數(shù)控車(chē)床，是車(chē)床中應(yīng)用最廣泛、最典型的一種數(shù)控車(chē)床。該機(jī)床是開(kāi)環(huán)式的數(shù)字控制車(chē)床。能進(jìn)行外圓柱面、圓錐面、圓弧面、圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。機(jī)床主軸的起動(dòng)、停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的行程和速度，刀具的變換和冷卻，都可以自動(dòng)控制。并具有直線(xiàn)、錐度、直螺紋和錐螺紋等自動(dòng)循環(huán)功能。在該機(jī)床中采用液壓卡盤(pán)、液壓尾座、快換刀架和機(jī)床外對(duì)刀裝置。該機(jī)床使用于加工形狀復(fù)雜的中小批量的零件。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)方式分為集中傳動(dòng)方式和分離傳動(dòng)方式。集中傳動(dòng)是指主傳動(dòng)和變速傳動(dòng)

17、在同一個(gè)主軸箱的傳動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操作，安裝調(diào)整方便，主要用于普通精度的大中型機(jī)床；分離傳動(dòng)是指主傳動(dòng)的大部分傳動(dòng)和變速傳動(dòng)安裝于遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱，通過(guò)帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳到主軸箱的傳動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于變速箱各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的的振動(dòng)和熱能不直接傳給或少傳給主軸，有利于提高主軸工作精度，主要運(yùn)用于對(duì)精度要求高的機(jī)床。CK6163 型數(shù)控機(jī)床就是采用了分離傳動(dòng)，來(lái)提高工作精度。1.21.2 國(guó)外的發(fā)展概況國(guó)外的發(fā)展概況數(shù)控技術(shù)與裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國(guó)信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提

18、高對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)與數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)，而且在高精尖數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。目前，歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已經(jīng)先后完成數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而我國(guó)是從 20世紀(jì) 80 年代才開(kāi)始起步，處于發(fā)展階段。國(guó)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比落后了 5-10 年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了 10-15 年。同時(shí)中國(guó)在應(yīng)用技術(shù)與

19、技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品 . . . 牌效應(yīng)。同時(shí)，中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)能力和經(jīng)營(yíng)管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。十二五期間我國(guó)將持續(xù)投入，且力度加大，力爭(zhēng)通過(guò) 10-15 年的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)由機(jī)床工具生產(chǎn)大國(guó)向機(jī)床工具強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)中高檔數(shù)控機(jī)床在國(guó)市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位等一系列中長(zhǎng)期目標(biāo)。在數(shù)控機(jī)床制造方面，德國(guó)和日本一直處于領(lǐng)先地位，德國(guó)是老牌工業(yè)強(qiáng)國(guó)，其鍛壓機(jī)械種類(lèi)齊全，基本上每一種鍛壓設(shè)備都

20、有代表世界最先進(jìn)水平的產(chǎn)品，比如通快的鈑金成形機(jī)床、舒勒的大型覆蓋件壓力機(jī)、多工位壓力機(jī)和沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、米勒萬(wàn)家頓的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)、奧姆科的熱模鍛壓力機(jī)、哈森克勒佛的離合器式螺旋壓力機(jī)、拉斯科的鍛錘、辛北爾康普的大型液壓機(jī)、瓦格納-班寧的碾環(huán)機(jī)、雷菲爾德的旋壓機(jī)、FELSS 的旋鍛機(jī)等等的鍛壓機(jī)械。日本的鍛壓機(jī)械和德國(guó)一樣，在世界上居于領(lǐng)先地位，盡管在大型和重型鍛壓設(shè)備方面不如德國(guó)，但在數(shù)控鍛壓機(jī)械，尤其在伺服驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)方面具有很高的技術(shù)水平。而在我國(guó)、兩市已基本成為全國(guó)數(shù)控車(chē)床、加工中心的中央綜治委開(kāi)發(fā)基地；在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)已成為數(shù)控磨床、電加工機(jī)床、板材加工設(shè)備、等的主要生產(chǎn)基地。1.3

21、1.3 本課題本課題應(yīng)達(dá)到的要求應(yīng)達(dá)到的要求本課題主要研究CK6163 型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)主軸箱和變速箱，還有涉與到進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以與一些零部件的設(shè)計(jì)。而主要問(wèn)題是：相關(guān)文獻(xiàn)資料的缺乏，對(duì)一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的具體設(shè)計(jì)指導(dǎo)，以與制圖軟件的高級(jí)運(yùn)用技巧。圖 1.1 CK6163 型數(shù)控機(jī)床 . . . 3 / 582 2 總體方案總體方案2.12.1 CK6163CK6163 的現(xiàn)狀和發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)圍復(fù)蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技

22、術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。計(jì)算機(jī)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：智能化 ；網(wǎng)絡(luò)化 ；集成化 ；微機(jī)電控制系統(tǒng) ；數(shù)字化 。我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考： 1、注重系統(tǒng)配套 ； 2、注重產(chǎn)品的可靠性 ；3、提倡創(chuàng)新，加強(qiáng)服務(wù)。2.22.2 CK6163CK6163 臥式車(chē)床的總體方案臥式車(chē)床的總體方案由于該設(shè)計(jì)給出的已知條件是 16 級(jí)變速，對(duì)于主軸箱的設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)齒輪、撥叉、電磁離合器實(shí)現(xiàn)主軸的變速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。進(jìn)給部分用數(shù)控系統(tǒng)控制縱橫兩方向的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn) X、Y

23、 兩方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刀架采用四方刀架；參考的普通機(jī)床拆除其中的絲杠、光杠進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；在主軸后端加一主軸編碼器，以便加工螺紋。車(chē)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，/Z143-79）最大的工件回轉(zhuǎn)直徑 D 是 630mm；刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D1大于或等于 315mm；主軸通孔直徑 d 要大于或等于 80mm；主軸頭號(hào)（2521-79）是 4.5；最大工件長(zhǎng)度 L 是 1500mm；主軸轉(zhuǎn)速?lài)牵?21000r/min；級(jí)數(shù)圍是：16 級(jí)；主軸前端孔錐度是公制 100 號(hào)；縱向進(jìn)給量 0.0120.47mm；刀架橫進(jìn)給量圍(在直徑上) 是 0.012

24、0.47mm；刀架縱向和橫向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量 0.01mm；主電機(jī)功率是 13kw。本設(shè)計(jì)主要著重于主軸箱、變速箱和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。CK6163 型數(shù)控機(jī)床主要結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1 . . . 圖 2.1 CK6163 型數(shù)控機(jī)床主 . . . 5 / 583 3 主軸箱的設(shè)計(jì)主軸箱的設(shè)計(jì)3.13.1 主軸箱的主軸箱的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.13.1.1 已知條件已知條件低轉(zhuǎn)速 nmin 為 32r/min，高轉(zhuǎn)速 nmax 為 1000r/min，轉(zhuǎn)速調(diào)整圍為Rn=nmax/nmin=31.25 取 Rn=32確定公比:選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 1.25；求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) ZZ=lgRn/lg+

25、1= lg32/lg1.25+1=16.53 取 Z=16 3.1.23.1.2 結(jié)構(gòu)分析式結(jié)構(gòu)分析式確定結(jié)構(gòu)式：16=222216=22416=242根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則篩選結(jié)構(gòu)式1.極限傳動(dòng)比、極限變速?lài)瓌t；2.確定傳動(dòng)順序與傳動(dòng)副數(shù)的原則“前多后少”的原則；3.確定傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則“前密后疏” 的原則；4.確定最小傳動(dòng)比的原則“前慢后快” （降速） ， “前快后慢” （升速）的原則。經(jīng)整理得： 16=212224283.1.33.1.3擬定轉(zhuǎn)速圖擬定轉(zhuǎn)速圖(1)選定電動(dòng)機(jī)一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，如無(wú)特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。Y 系列電

26、動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)機(jī)床所需功率選擇 Y160M-4，其同步轉(zhuǎn)速為 1460r/min。（2）分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比為 uII=nmin/nd=32/14600.0213,nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和與徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。然后，將總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動(dòng)比。（3）確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖由 nmin= 32r/min;=1.25；z = 16 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：1000、800、630、500、400、315、250、200、1

27、60、135、100、80、63、40、32r/min。本設(shè)計(jì)有四種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，四段無(wú)級(jí)變速： (1)IV V VI VII VIII (2)IV V VII VIII(3)IV VI VII VIII （下?lián)懿孀螅?4)IV VI VII VIII （下?lián)懿嬗遥?先來(lái)確定 IV 軸的轉(zhuǎn)速nmax=1450130/18640/3236/36190/304=791；取 nmax=800 . . . nmin=145032/4032/40190/304=405；取 nmin=400 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖跟結(jié)構(gòu)式，可確定 IV 軸的轉(zhuǎn)速為 400、500、630、800r/min 確定軸 V 的轉(zhuǎn)速因?yàn)?IV

28、軸跟 V 軸是 1：1 傳遞，所以 V 軸的轉(zhuǎn)速等同 IV 軸轉(zhuǎn)速：400、500、630、800r/min。確定軸 VI 的轉(zhuǎn)速由軸 IV 傳遞到軸 VI 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速：400、500、630、800r/min由軸 V 傳遞到軸 VI 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速：40024/60=160；50024/60=200 ；63024/60=252 取 n=250 ；80024/60=320 取 n=315所以 VI 軸的轉(zhuǎn)速確定為 160、200、250、315、400、500、630、800r/min確定軸 VII 的轉(zhuǎn)速由軸 IV 經(jīng)軸 V 直接傳遞到軸 VII 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速：400、500、6

29、30、800r/min由軸 IV 經(jīng)軸 VI 傳遞到軸 VII 可以得到八級(jí)轉(zhuǎn)速：80024/60=160 ；63024/60=125；50024/60=100；40024/60=80 (80060/24=2000 3060/24=1575 n=1600 50060/24=1250 40060/24=1000)由軸 IV 經(jīng)軸 V 傳遞到軸 VI 再傳遞到軸 VII 可以得到四級(jí)轉(zhuǎn)速：31524/60=160 25024/60=100 20024/60=80 16024/60=63確定 VII 軸的轉(zhuǎn)速為：2000、1600、1250、1000、800、630、500、400、315、250、

30、200、160、135、100、80、63r/min3.1.43.1.4確定轉(zhuǎn)速圖確定轉(zhuǎn)速圖 . . . 7 / 58圖 3.1 CK6163 轉(zhuǎn)速圖3.1.53.1.5確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)軸 IV-V: 1/11ia1/12ia時(shí)：64、66、68、70、72、74、76、841/11iazS時(shí)：64、66、68、70、72、74、76、841/11iazS可取84,于是可得軸 IV 齒數(shù)為：42；于是zS1/11ia可得軸 V 上的齒輪齒數(shù)為：42軸 V-VI: ，5 . 2/11ib時(shí)：69、72、73、76、77、80、81、84、875 . 2/11ibzS可

31、取 84，于是可得軸 V 上齒輪的齒數(shù)為：24；zS于是 ，得軸 VI 上齒輪的齒數(shù)為：6060/241ib軸 VI-軸 VII: 5 . 21ci時(shí)： 72、75、78、81、84、87、89、905 . 22cizS可取84；得軸 VI 齒輪齒數(shù)為 24；zS由； 得 VII 軸齒輪齒數(shù)為 605 . 21ciVII-軸 VIII：21di時(shí)：72、75、78、81、84、87、89、9021dizS可取 90.得軸 VII 齒輪齒數(shù)為 30；由得 VIII 軸齒輪齒數(shù)為 60zS21di根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： . . . 圖 3.2 CK6163 床頭箱傳動(dòng)系

32、統(tǒng)圖3.23.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.13.2.1漸開(kāi)線(xiàn)直齒輪設(shè)計(jì)漸開(kāi)線(xiàn)直齒輪設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪材料與精度等級(jí):因?yàn)槭?1:1 傳遞,所以?xún)升X輪材料選擇一致:齒輪選用合金鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBs；選 8 級(jí)精度，要求齒面粗糙度 Ra3.26.3m（2）模數(shù)的確定：在 IV 軸上42 齒數(shù)的齒輪最容易受損，所以應(yīng)以42 齒數(shù)齒輪位代表進(jìn)行模數(shù)計(jì)算，因?yàn)椋?(3.1) 13211.26FSFdKmT Y Yz查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.11“載荷系數(shù) K”得：，因?yàn)椋?.2K (3.2) 619.55 10pTn式子中P為主動(dòng)軸的傳輸功率n為從動(dòng)軸的的轉(zhuǎn)數(shù)IV 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：140

33、0 /minnr . . . 9 / 58則有 (3.3)619.55 10pTn6139.55 10400kw60.3 10 n mm查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 11.19 得1d查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.13“標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)”得：YF當(dāng) z=42 時(shí) 所對(duì)應(yīng)的外齒輪齒形系數(shù)2.41FY 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.14“標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)”得：YS當(dāng) z=42 時(shí) 所對(duì)應(yīng)的外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)1.67SY 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖 11.24 得：lim210FMPa查圖 11.25 得： 1NY 查表 11.9 得： 因?yàn)?.3FS lim/FNFFYS所以1 210/1.3161F 經(jīng)整理得：63

34、21.2 0.3 102.41 1.671.2642210m 取4.27m 4m 于是軸 IV 齒輪的直徑為 ；mmdb1684241因?yàn)槭菨u開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪,所以 V 軸齒輪的模數(shù)也為 m=4. ；mmdb1684242（3）校核齒輪按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核:如果，則校核合格。211FFSFKTY Yb m d確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：齒形系數(shù) ； 查表 11.12 得FY2.41FY 應(yīng)力修正系數(shù) ；查表 11.13 得sY1.67sY 許用彎曲應(yīng)力F由圖 11.24 查得lim210FMPa由表 11.9 查得 1.3FS 由圖 11.25 查得 1sY 由式 211FFSFKTY Yb m d

35、. . . 可得21011611.3FMPa 故212 1.2 3 1062.41 1.87281168 4 4 42FFSFKTY YMPab m m z 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格.驗(yàn)算齒輪的圓周速度168 4003.51/5/60 100060 1000dnvm sm s查表可知,選 8 級(jí)精度是合適的.3.2.23.2.2 斜齒輪設(shè)計(jì)斜齒輪設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪材料與精度等級(jí):按表查得選擇齒輪的材料為小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220-150HBs；大齒輪選用 45 鋼正火，硬度為 170-210HBs； 選 8 級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra3.2-6.3um。（2）確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由于為閉式齒

36、輪傳動(dòng),且兩齒輪均為齒面硬度 HBs 小于等于 350 的軟齒面,齒面點(diǎn)蝕是最主要的失效形式.應(yīng)選按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸,然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù):轉(zhuǎn)矩T1 (3.3)619.55 10pTn6139.55 1063kw61.9 10 n mm荷系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.11“載荷系數(shù) K”得：K=1.1齒數(shù),螺旋角和齒寬系數(shù)1Zd小齒輪齒數(shù)取為 30，大齒輪齒數(shù)是 60初選螺旋角=15彈性系數(shù)EZ由表 11.11 查得189.8EZ 許用接觸應(yīng)力H . . . 11 / 58查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由圖 1

37、1.23 查得：lim1560HMPalim2530HMPa由表 11.9 查得1HS(3.4)716060 63 1 10 52 407.86 10hNnjL 721/3.93 10NNi查圖 11.26 得121NNZZ由可得：lim/HNHHZS1lim11/560HNHHZSMPa2lim22/562HNHHZSMPa故 6311.1 1.9 103 1.151532dmm 11cos153 cos154.9230dmnmmmmZ由表 11. 3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為 m=4.5確定中心距 a 螺旋角：0( 12)4.5 (3060)209.642cos2 cos15mn ZZammmm取中心

38、距 a=210mm主要尺寸計(jì)算：1014.5 30139.76coscos15mnZdmmmm2024.5 60278.52coscos15mnZdmmmm11 139139dbdmm 取,。2140bmm1135bmm按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：a 當(dāng)量齒數(shù)：13313033.28coscosVZZ21266.76vvZZb 齒形系數(shù)FY查表得：；12.54FY22.30FY . . . c 應(yīng)力修正系數(shù)SY查表得：；11.63SY21.73SYd 許用彎曲應(yīng)力F由圖查得：lim1210FMPalim2190FMPa由表查得1.3FS 由圖查得：121NNYY由式：lim/FN

39、FFYS可得：lim/162FNFFYSMPalim/146FNFFYSMPa故： 111.6cosFKTb m m z1116FSFY YMPaF2S221211Y Y111FFFFSMPaY Y齒根彎曲強(qiáng)度校核合格.驗(yàn)算齒輪的圓周速度(3.5)139 630.45/10/60 100060 1000dnvm sm s由表得可知,選 8 級(jí)精度是合適的.3.33.3主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.3.13.3.1 確定主軸最小直徑確定主軸最小直徑（1）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力由已知條件可知此主軸箱傳遞的功率屬中小功率,對(duì)材料無(wú)特殊的要求,故選 45 號(hào)鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由機(jī)械設(shè)計(jì)一書(shū)中表 16.

40、1 查得強(qiáng)度極限=637MPa,再由表 16.3 得許B用彎曲應(yīng)力。160bMPa（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑由式：(3.6)33113d1188763pCn考慮到主軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器,會(huì)有鍵槽存在.故需要將估算直徑加大.設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑1110dmm3.3.23.3.2 主軸最佳跨距的確定主軸最佳跨距的確定主要參數(shù)工件最大直徑車(chē)床，功率.求軸承剛度，考慮機(jī)械效率，630mm13PKW . . . 13 / 58主軸最大輸出轉(zhuǎn)距：0.859550676100PTNm床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%,取 50%即,315mm切削力：NFC67601 . 0676背向力：NFFC

41、P338067605 . 05 . 0故總的作用力：NFFFCP755822次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為：/23779FN先假設(shè)：mmlal225753, 3/前后支撐分別為：BARRNlaFRNlalFRBA1260225753779250392257522537792根據(jù)：9 . 19 . 08.01 . 0cos)(39. 3izlFddFKarrrv5039,1260vAvBFN FN8.8,10.8,17,1,2,30aAaBBBAAlmm lziiz0.90.10.81.93.39 50398.82 30cos01809AKN0.90.10.81

42、.93.39 126010.82 17cos01107BKN1809/1.631107ABKK 10070 /285edmm44640.050.0850.0462.39 10Im1163362.1 102.39 100.65818090.07510AEIK a。查線(xiàn)圖0/3la ,與原假設(shè)相符75 3225lmm 3.3.33.3.3 主軸剛度的校核主軸剛度的校核前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承mmml687. 06875 .315 .12374332當(dāng)量外徑mmde56.808878104351007568054722268444444主軸剛度：由于5 . 05586. 0

43、56.80/45/eidd . . . 故根據(jù)式（10-8）mNaladdkAAies/3 .149107588775104556.8010310392124442444對(duì)于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比035. 0當(dāng) v=50m/min,s=0.1mm/r 時(shí),8 .68,/46. 2mmNkcb?。簃mDb87. 6%5068702. 002. 0maxlimmNKB36.848 .68cos035. 01035. 0287. 646. 2計(jì)算 ：AKmNlalaaaKKmmmmDLABABBA/5 .766877516871 .28114 . 0751 .2816 . 036.84114 .

44、06 . 01 .281,1 .2063 . 022222222max加上懸伸量共長(zhǎng)mNmNKKAs/3 .152/0 .1275 .7666. 166. 1 可以看出，該機(jī)床主軸是合格的.3.43.4帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,傳遞功率,傳動(dòng)比，1450 /minnr13PKW1.6i 1確定計(jì)算功率 取，則1.1AK (3.7)1.1 1314.3caAPK PKW2選取 V 帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)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,mmd1901mmid3046 . 11901902驗(yàn)算帶速成 (3.8)10006011ndv其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/m

45、in；1n-小帶輪直徑，mm；1d,合適25, 5/14.14100060145019014. 3smv4確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度設(shè)中心距為,則 ：0a12120.55()2()ddadd 于是：,387.2988a初取中心距為：0400amm . . . 15 / 58帶長(zhǎng)：021221004)()(22addddaLmm15834004)190304()304190(214. 340022查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，dL。mmLd1600帶傳動(dòng)實(shí)際中心距mmLLaad5 .4082005驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。120。合適。21118057.3164.7120dda6

46、確定帶的根數(shù)(3.9)LcakkpppZ)(00其中：P 時(shí)傳遞功率的增量；01pi -按小輪包角，查得的包角系數(shù)；k-長(zhǎng)度系數(shù)；Lk 為避免 V 型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。490. 095. 0)46. 019. 2(25. 8Z7計(jì)算帶的緊力0F(3.10)20)5 . 2(500qvkkvZpFca其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW；cap v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。NF7 .19342. 917. 0)95. 09 . 05 . 2(442. 925. 8500208

47、計(jì)算作用在軸上的壓軸力(3.11)NZFFQ153024 .161sin7 .193422sin2103.53.5 滾珠螺母絲杠滾珠螺母絲杠3.5.13.5.1 滾珠絲杠副的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)滾珠絲杠副的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系 . . . 統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來(lái)改善摩擦特性。工作原理是：當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿3.5.23.5.2 循環(huán)式循環(huán)式循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠表面保持接觸。如圖 3。在螺母的側(cè)面孔，裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過(guò)絲杠的螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。

48、一般在同一螺母上裝有 24 個(gè)反向器，并沿螺母圓周均勻分布。優(yōu)缺點(diǎn)：滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小，但制造精度要求高。圖 3.3 循環(huán)示意圖 1凸鍵；2、3反向鍵；3.5.33.5.3 外循環(huán)式外循環(huán)式外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開(kāi)絲杠螺紋滾道，在螺母體或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。如圖 3.4， （a）為螺旋槽式外循環(huán)（b）為插管式外循環(huán)。優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管兩端耐磨性和抗沖擊性差。圖 3.4 外循環(huán)示意圖（a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滾珠；4擋珠器；5絲杠（b）插管式：1彎管；2壓板；3絲杠；4滾珠；5滾道3.5.43.5.4 滾珠絲杠副的

49、結(jié)構(gòu)參數(shù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)滾珠絲杠副的主要參數(shù)有：公稱(chēng)直徑 D、導(dǎo)程 L 和接觸角 。公稱(chēng)直徑 D：是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它與承載能力直接有關(guān)，常用圍為 3080 mm，一般大于絲杠長(zhǎng)度的 1/351/30。 . . . 17 / 582）導(dǎo)程 L：導(dǎo)程的大小要根據(jù)機(jī)床加工精度的要求確定，精度高時(shí)，導(dǎo)程小一些；精度低時(shí)，導(dǎo)程大些。但導(dǎo)程取小后，滾珠直徑將取小，使?jié)L珠絲杠副的承載能力下降；若滾珠直徑不變，導(dǎo)程取小后，螺旋升角也小，傳動(dòng)效率將下降。因此，一般地，導(dǎo)程數(shù)值的確定原則是：在滿(mǎn)足加工精度的條件下盡可能取得大一些。3.5.53.5.5 滾珠絲杠副的結(jié)

50、構(gòu)特點(diǎn)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）摩擦因素小，傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率可達(dá) 0.920.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高 34 倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠的 1/41/3。2）可預(yù)緊消隙。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的間隙，反向運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)死區(qū)，定位精度高，剛度好。3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。4）運(yùn)動(dòng)具有可逆性。可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也可以從直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可以作為主動(dòng)件。5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。6）所需傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。7）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，故制造成本高。8）不能自鎖。特別是對(duì)于垂直絲杠

51、，由于處于重慣性力的作用，常需添加輔助制動(dòng)裝置。3.5.63.5.6 滾珠絲杠副的安裝支撐方式滾珠絲杠副的安裝支撐方式為提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠合理的支撐結(jié)構(gòu)與正確的安裝很重要一般采用高剛度的止推軸承支撐結(jié)構(gòu)，以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。 (a)(b)(c)(d)圖 3.5 支承方式 （a）一端裝止推軸承（固定-自由式）。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控機(jī)床的垂直坐標(biāo)中。（b）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定-支承式）。當(dāng)滾珠絲杠較長(zhǎng)時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承 . . . 的安裝位置應(yīng)

52、遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。（c）兩端裝止推軸承將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動(dòng)剛度。但這種安裝方式對(duì)熱伸長(zhǎng)較為敏感。（d）兩端裝雙重止推軸承與深溝球軸承（固定-固定式）為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。4 4變速箱的設(shè)計(jì)變速箱的設(shè)計(jì)4.14.1 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算4 4.1.1.1.1 參數(shù)確定的步驟和方法參數(shù)確定的步驟和方法(1)極限切削速度 umaxumin根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類(lèi) 工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考

53、值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 。然而，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如表 4.1。表 4-1 計(jì)參數(shù)選取表加工條件umax=300m/minumin=8m/min硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵件3050硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150300螺紋（絲杠等）加工鉸孔38(2)主軸的極限轉(zhuǎn)速計(jì)算車(chē)床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.10.2）D 和（0.450.5）D。由于 D=630mm，則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： nmax=r/min （4.1）max1000(0.1 0.2)uD =7581517r/min ，取=1000r/m； maxn . . . 19 / 58nmin=r/min （4

54、.2）min1000(0.45 0.5)uD在中考慮車(chē)螺紋和絞孔時(shí)，其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選取 0.1D 和 50minn左右。 所以：nmin=32r/minmaxmin1000du由于轉(zhuǎn)速?lài)?R= =maxminnn321000 =31.25 ；因?yàn)榧?jí)數(shù) Z 已知：Z=16 級(jí) ?，F(xiàn)以 =1.26 和 =1.41 代入 R=1z得 R=32 和 173 ，因此取 =1.26 更為合適。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 =1.06 的從110000 的數(shù)值，因 =1.26=，從表中找到 nmax=1000r/min，就可以每隔 4 個(gè)406. 1數(shù)值取一個(gè)

55、數(shù)，得： 1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100，80，63，50，40，32。(3)主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z 和公比 已知 =Rn (4.3)maxminnnRn=且： z=z-1ba32 因機(jī)床的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速往往比主軸的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高，變速系統(tǒng)以降速傳動(dòng)居多，因此，傳動(dòng)系統(tǒng)中若按傳動(dòng)順序在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式（單位 N.m）T=，當(dāng)傳遞功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速較高的軸所傳遞的扭矩就較小，在其他條件一樣nP9500時(shí)，傳動(dòng)件（如軸、齒輪）的尺寸就較小，因此，常把傳動(dòng)副數(shù)較多的變速組安排在前面的高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因此選

56、擇結(jié)構(gòu)式如下：16=。81212122222222(4)主電機(jī)功率動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多，而本次設(shè)計(jì)中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類(lèi)、加工材料、刀具、切削用量）進(jìn)行估算。根據(jù)此方法，中型車(chē)床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設(shè)計(jì)書(shū)表中推薦的數(shù)值?。篜=13kw . . . 4 4.2.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)設(shè)計(jì)4 4.2.1.2.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用

57、的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。確定傳動(dòng)組與各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有 Z1、Z2、Z3個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=Z1Z2Z3傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 和 3 的因子積為合適，即變速級(jí)數(shù) Z 應(yīng)為2 和 3 的因子:Z=ba32 可以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出，具體的容如下：傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x（2+2+1）+2x(2+1)+1=17 個(gè)軸向尺寸 19b傳動(dòng)軸數(shù)目 8 根操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單，兩個(gè)雙聯(lián)滑移

58、齒輪根據(jù)以上分析與計(jì)算，擬定變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下：圖 4.1 變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖圖 4.1 中，第軸至第軸，其結(jié)構(gòu)式為： 4=1222 圖 4.1 中，第軸至第軸，機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用分離傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)是：（1） 在滿(mǎn)足傳動(dòng)副極限傳動(dòng)比的條件下，可以得到較大的變速?lài)?。?） 高速由短支傳動(dòng)，有助于減少高速時(shí)機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺寸可相對(duì)小些。（3） 變速級(jí)數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受 2，3 因子的限制，如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法 . . . 21 / 58配合，幾乎可以得到任意的變速級(jí)數(shù)，大大增加了可供選擇方案的數(shù)目。4 4.2.2.2.2 主傳動(dòng)順序的安排主傳動(dòng)順序的安排16 級(jí)

59、轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以安排成：2x2x2x2，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在軸上如果安裝摩擦離合器時(shí)，應(yīng)減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多，以 2 為宜，本次設(shè)計(jì)中就是采用的 2，一對(duì)是傳向正傳運(yùn)動(dòng)的，另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用 2，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。4 4.2.3.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排對(duì)于 16 級(jí)的傳動(dòng)只有一種方案，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該不只有這一個(gè)方案，可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜，同時(shí)為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，選擇的設(shè)計(jì)方案是：

60、16=22x 21+ 22x 21+ 22x 21 x 28傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致，在此設(shè)計(jì)中，擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序就是一致的。這種擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致，稱(chēng)為順序擴(kuò)大傳動(dòng)。4 4.2.4.2.4 傳動(dòng)組的變速?lài)臉O限植傳動(dòng)組的變速?lài)臉O限植在主傳動(dòng)系統(tǒng)的降速傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪的最少齒數(shù)受到限制，為了避免被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大，齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比 umin，最大傳動(dòng)比 umax2，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的14最大變速?lài)?rmax=umax/nmin8因此，要按照參考書(shū)中所給出的表，淘汰傳動(dòng)組變速?lài)^(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。極限傳動(dòng)比與指數(shù) x，值為：,x表 4-2 極限傳動(dòng)比數(shù)值