《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CM6150機(jī)床總體設(shè)計(jì)-普通精密機(jī)床【17張CAD圖紙】（含全套CAD圖紙）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CM6150機(jī)床總體設(shè)計(jì)-普通精密機(jī)床【17張CAD圖紙】（含全套CAD圖紙）（56頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要 實(shí)際應(yīng)用中，車(chē)床主要進(jìn)行車(chē)外圓、車(chē)端面和鏜孔等工作。車(chē)削很少在其他種類(lèi)的機(jī)床上進(jìn)行，而且任何一種其它機(jī)床都不像車(chē)床那樣方便的進(jìn)行車(chē)削加工。由于車(chē)床還可以用來(lái)鉆孔和鉸孔，車(chē)床的多功能性可以使工件一次安裝中進(jìn)行幾種加工。因此，在生產(chǎn)中使用的各種車(chē)床比任何其它種類(lèi)的機(jī)床都多。 現(xiàn)代機(jī)床正在向高速度化、高精度化、高柔性化、高自動(dòng)化、高可靠性等方向發(fā)展。CM6150型車(chē)床是一種中型精密普通機(jī)床， 它具有操作方便，輕巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，振動(dòng)、噪聲小，加工精度高，生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。因此它被廣泛的應(yīng)用在各種車(chē)間。本設(shè)計(jì)以CM6150機(jī)床為基礎(chǔ)，進(jìn)行了車(chē)床中若干部件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要

2、內(nèi)容包括以下三部分： 主軸箱的設(shè)計(jì)，這部分主要包括：總體的設(shè)計(jì)與布局、各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算、主軸的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算、各齒輪的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算、主軸箱CAD圖的繪制。 變速箱的設(shè)計(jì)，這部分主要包括：主要參數(shù)的選擇原則，確定個(gè)檔變速齒輪的模數(shù)、齒數(shù)等齒輪參數(shù)。 齒輪計(jì)算和軸的計(jì)算，對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)。介紹了軸的結(jié)構(gòu)，軸徑的選擇方法，計(jì)算個(gè)檔位的彎矩，扭矩，并找出軸的危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 關(guān)鍵字：主軸箱；變速箱；傳動(dòng) Abstract Lathes are machine tools designed primari

3、ly to do turning, facing, and boring. Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the workpiece. Consequently, more

4、 lathes of various type are used in manufacturing than any other machine tool. The development of the machine tool has the following tendencies: high velocity, high precision, high automation and high reliability etc. However, The CM6150 is a medium-sized lathe with high precision. It has following

5、 advantages such as convenient operating, simple structure, good crafting, low noise and vibration, high manufacturing accuracy, high productivity and so on. So it is widely used in kinds of workshops. The design is based on CM6150 machine, a lathe in the design of a number of components.This design

6、 includes three parts below: Design of the main shaft box，What is involved in this part are: the total layout and design, the design and calculating of each transferring shaft, the design of spindle, design of each gear and the CAD drawing of the spindle box. Design of the transmission box ，What

7、is involved in this part are: I explained the choosing principle of the main parameters I determined some parameters about gears, for example, the helical angle, the tooth width, the tooth number etc. Gears ’s calculated and shaft ’s calculated ，I calculated the rigidity and strength about the mai

8、n gears. I designed shaft and introduced their structure, the choosing method of their radius, I found their hazardous section ,then calculated the rigidity and strength. Keywords: the main shaft box; the transmission box; transmission 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 引 言 1 車(chē)床簡(jiǎn)介

9、及發(fā)展概況 1 本課題的目的和意義.................................................................................................2 2 機(jī)床總體設(shè)計(jì).........................................................................................................................3 參數(shù)擬定 3 主要參數(shù) 3 確定轉(zhuǎn)數(shù)公比值、轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)列、調(diào)速范圍 3 總體布局 3

10、 影響本機(jī)床總體布局的基本因素 3 布局簡(jiǎn)圖 5 　　　 　2.2.3機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求............................................................................5 3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 ..........................................................................................................6 ...................................

11、.................................................................6 ....................................................................................................6 ....................................................................................6 3.2傳動(dòng)方案確定 10 3.2.1集中傳動(dòng)方

12、式 10 3.2.2分離傳動(dòng)方式 10 3.3論證并確定合理的結(jié)構(gòu)式和轉(zhuǎn)速圖 11 3.3.1主變速系統(tǒng)傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則 11 3.3.2確定轉(zhuǎn)速圖 11 3.3.3幾點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明 12 3.4齒數(shù)的確定 14 3.4.1在確定齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 14 3.4.2齒數(shù)的最終確定 14 3.5擬定主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 15 3.6確定帶輪直徑 16 3.7計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 17 3.8原理簡(jiǎn)單敘述 18 4 傳動(dòng)件估算 19 主軸及各傳動(dòng)軸、各傳動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 19 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 19 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 19 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速

13、19 主軸支承軸頸尺寸和內(nèi)孔徑尺寸的確定 20 主軸前軸直徑的確定 20 主軸后軸直徑的確定 20 主軸內(nèi)孔徑的確定 20 傳動(dòng)軸直徑初定 20 傳動(dòng)齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 21 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 帶輪設(shè)計(jì) 24 制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 主軸的支承形式設(shè)計(jì) 24 軸的軸向固定 25 齒輪塊設(shè)計(jì) 25 其它傳動(dòng)軸軸承的選擇 26 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 26 主軸的潤(rùn)滑與密封 26 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 6 主要零件核算 29 主軸強(qiáng)度校核 29 求切削力Fc和背向力錯(cuò)誤！未找到引用源。 29 求該軸齒輪受力 30 作出受力圖、

14、彎矩圖、扭矩圖 30 校核軸的強(qiáng)度 31 花鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核 32 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 33 滾動(dòng)軸承的校核 35 7 結(jié) 論 37 致 謝.........................................................................................................................................38 參考文獻(xiàn) 39 附錄A英文原文 40 附錄B漢語(yǔ)翻譯......................................................

15、.................................................................47 1 引言 1.1 車(chē)床簡(jiǎn)介及發(fā)展概況 車(chē)床本身有其技術(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能加工回轉(zhuǎn)體的平面、內(nèi)外圓、螺紋、螺孔、凸臺(tái)、凹槽、曲面等，傳動(dòng)比較簡(jiǎn)單，制造比磨床容易，所用刀具也相對(duì)簡(jiǎn)單。車(chē)床的品種、規(guī)格繁多，為各類(lèi)機(jī)床之冠。在現(xiàn)今各國(guó)生產(chǎn)和使用中，手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、數(shù)顯、程控和數(shù)控并存。 目前國(guó)外數(shù)車(chē)床的技術(shù)水平有高性能、高精度、高效率、高自動(dòng)化、模塊化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。高性能指依靠改進(jìn)工藝、布局、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)和控制等方面來(lái)提高精度、效率、自動(dòng)化，如工藝上車(chē)、銑、

16、磨結(jié)合；高精度指加工精度普遍提高，精密車(chē)床代替了普通精度數(shù)控車(chē)床，數(shù)控系統(tǒng)的分辨率也越來(lái)越高，如加工精度從過(guò)去的IT6-IT7提高到IT5-IT6；高效率指通過(guò)高速化、復(fù)合化不斷提高加工效率，高速化方面，主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、傳動(dòng)功率都大大提高，復(fù)合化方面，出現(xiàn)多種切削方式合成的復(fù)合加工機(jī)和多軸加工；高自動(dòng)化指采用現(xiàn)場(chǎng)交互式編程和自動(dòng)對(duì)刀，并與CAD/CAM等軟件相結(jié)合，監(jiān)控和自診斷能力日益增強(qiáng)，能自動(dòng)測(cè)量和進(jìn)行誤差補(bǔ)償；模塊化設(shè)計(jì)指利用基本模塊和各種功能部件靈活配置來(lái)加速發(fā)展系列產(chǎn)品、縮短設(shè)計(jì)周期、降低成本。 在我國(guó)，車(chē)床制造業(yè)是金屬切削制造業(yè)中最大的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。按機(jī)床工具行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料

17、匯編，2005年全國(guó)車(chē)床產(chǎn)量為237464臺(tái)，占全國(guó)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量的61.2％。但是，在車(chē)床產(chǎn)量中，數(shù)控車(chē)床的產(chǎn)量很低，僅占車(chē)床產(chǎn)量的13.5％左右。所以，我國(guó)目前仍是一個(gè)以普通車(chē)床生產(chǎn)為主的生產(chǎn)國(guó)家。在為數(shù)不多的數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)中，僅有12％為中、高檔數(shù)控車(chē)床。在數(shù)控車(chē)床消費(fèi)中，中、高檔數(shù)控車(chē)床主要依靠進(jìn)口。近幾年數(shù)控車(chē)床的進(jìn)口量和進(jìn)口額明顯增加，市場(chǎng)份額基本上被進(jìn)口產(chǎn)品占領(lǐng)。在車(chē)床產(chǎn)品中，數(shù)控車(chē)床的消費(fèi)量增長(zhǎng)很快，消費(fèi)量已愈4萬(wàn)臺(tái)，普通車(chē)床的消費(fèi)量超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)。近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控車(chē)床的技術(shù)水平提高較快，在設(shè)計(jì)、制造、使用上有較大進(jìn)步。但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距為：精度、效率、自動(dòng)化等水平較低；

18、主機(jī)設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新，模塊化設(shè)計(jì)少；重要基礎(chǔ)元件、部件、數(shù)控系統(tǒng)等主要依賴(lài)進(jìn)口；缺乏深入系統(tǒng)的科研工作，設(shè)計(jì)、試驗(yàn)手段比較落后。 在發(fā)達(dá)國(guó)家，由于大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，高效自動(dòng)化車(chē)床的數(shù)量多，數(shù)控車(chē)床的發(fā)展快中、高檔車(chē)床比例大，總體技術(shù)水平高，生產(chǎn)率高。而在發(fā)展中國(guó)家，低檔手動(dòng)普通車(chē)床多，所以生產(chǎn)率相對(duì)也低。目前國(guó)外的數(shù)控車(chē)床占整個(gè)車(chē)床生產(chǎn)的比重較大。它是隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展的，是傳統(tǒng)機(jī)床技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是今后的發(fā)展方向。 選擇CM6150精密普通車(chē)床進(jìn)行傳統(tǒng)設(shè)計(jì)目的就是熟悉機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程，為今后的創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。 本課題的目的和意義 本課題是通過(guò)對(duì)

19、CM6150精密普通車(chē)床的設(shè)計(jì)，初步了解金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)思想和步驟，在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)一定的創(chuàng)新，并對(duì)車(chē)床有一個(gè)更直觀、更理性的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅對(duì)計(jì)算機(jī)制圖等一些基本的能力有一個(gè)比較系統(tǒng)的訓(xùn)練，還能鍛煉和加強(qiáng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。 2 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 參數(shù)擬定 2 主要參數(shù) １、主軸轉(zhuǎn)速范圍 正轉(zhuǎn)（21級(jí)）10～1600r/min 反轉(zhuǎn)（12級(jí)）20～800r/min ２、工件最大長(zhǎng)度 L=1000mm ３、進(jìn)給量范圍：縱向 0.028～/r 橫向

20、0.011～/r 2確定轉(zhuǎn)數(shù)公比值、轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)列、調(diào)速范圍 １、正轉(zhuǎn) ， 變速范圍 ， ，得 ２、反轉(zhuǎn) ， 變速范圍 ， ，得 綜上，正、反轉(zhuǎn)公比值皆非標(biāo)準(zhǔn)公比，故采用與正轉(zhuǎn)公比較接近的標(biāo)準(zhǔn)公比＝1.26作為本機(jī)床的公比值，經(jīng)查表得公比為1.26的數(shù)列如下：10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600共23級(jí)，比要求多2級(jí)，待運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整。 2.2 總體布局 2 影響本機(jī)床總體布局的基本因素 1、機(jī)床運(yùn)動(dòng)分配對(duì)機(jī)床總體

21、布局的影響 （1）移動(dòng)部件的重量應(yīng)盡量輕（刀具、刀架、尾座等）； （2）應(yīng)利于提高加工精度（根據(jù)需要選擇主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方式），本機(jī)床主運(yùn)動(dòng)方式為主軸回轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可分為橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給； （3）應(yīng)利于提高機(jī)床剛度，縮小占地面積[1]。 2、機(jī)床性能要求對(duì)機(jī)床總體布局的影響 機(jī)床的振動(dòng)、噪聲、熱變形等性能要求對(duì)機(jī)床的布局影響較大。為提高這些性能指標(biāo)，可采取如下措施： （1）減小機(jī)床振動(dòng)的布局措施 隔離強(qiáng)迫振動(dòng)源

22、[1]。本機(jī)床是精密車(chē)床，故采取分離傳動(dòng)的布局形式，將主變速裝置裝在單獨(dú)的變速箱內(nèi)，與主軸箱分開(kāi)。這樣主變速裝置所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱變形被帶傳動(dòng)吸收或減弱，利于提高機(jī)床的工作精度。 （2）降低機(jī)床噪聲的布局措施 機(jī)床上的電動(dòng)機(jī)、變速箱、進(jìn)給箱等都是噪聲源，合理布置這些部件是降低機(jī)床噪聲的措施之一[1]。本機(jī)床采用變速箱、主軸箱分離傳動(dòng)，且將變速箱和電動(dòng)機(jī)直接相連固于床腿內(nèi)，不僅縮小了機(jī)床的占地面積，而且更有效地降低了噪聲。 （3）減少機(jī)床熱變形的布局措施 a. 隔離熱源[1]。熱源外置可使其產(chǎn)生的熱不傳或少傳給機(jī)床的執(zhí)行件和支承件，提高加工精度。本機(jī)床的電機(jī)、變速箱等熱源與主軸

23、箱分離也出于這一原因。 b. 機(jī)床切削部分沿?zé)嶙冃屋^小的方向布置。通過(guò)測(cè)量某些普通車(chē)床的熱變形可知主軸在垂直方向的熱位移高達(dá)，在水平方向上的熱位移不過(guò)左右[1]。因此本精密車(chē)床的刀架以水平布置為好。 2、提高機(jī)床剛度和抗振性的布局措施 將機(jī)床基礎(chǔ)件做成整體式，減少接合面數(shù)目[1]。 3、機(jī)床操縱方便性要求對(duì)機(jī)床總體布局的影響 機(jī)床布局必須充分考慮到操縱機(jī)床的人，處理好人機(jī)關(guān)系。充分發(fā)揮人和機(jī)床各自特點(diǎn)，使人機(jī)綜合效能達(dá)到最佳。必須便于操作和觀察加工的情形。本機(jī)床由于刀架、刀具較小，為便于操作，刀架一般布置在工件前面。操作、調(diào)整部位和手柄的安排，應(yīng)考慮人在站立和坐下時(shí)的

24、基本尺寸和四肢活動(dòng)范圍，常用操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)集中便于操作的區(qū)域。床身底部結(jié)構(gòu)可容納腳伸入，使操作者能貼近機(jī)床而便于操作。 2布局簡(jiǎn)圖 該機(jī)床屬于精密機(jī)床，能完成普通車(chē)床的各種車(chē)削工作，加工零件尺寸精度可達(dá)5級(jí)，表面粗糙度達(dá)?？紤]到機(jī)床系列化，除主軸箱和變速箱外，其它各部件和C6150型普通車(chē)床通用。經(jīng)上面分析論述，進(jìn)行總體布局如圖2－1： 圖2－1 總體設(shè)計(jì)示意圖 結(jié)構(gòu)形式：中小型。 運(yùn)動(dòng)分配：主軸回轉(zhuǎn)，刀架在溜板上橫向移動(dòng)，溜板在床身上縱向移動(dòng)。 布局特點(diǎn)：萬(wàn)能性較大，裝夾工件及手動(dòng)操作較方便，接近刀架容易，結(jié)構(gòu)工藝性較好，較好地降低了噪聲、熱變形、振動(dòng)對(duì)機(jī)床的影響，提

25、高了機(jī)床的加工精度。 2.2. 3 機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求 １、工藝范圍 　　機(jī)床工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，也可稱(chēng)之為機(jī)床的加工功能。一般包括可加工的工件類(lèi)型、加工方法、加工表面形狀、材料、工件和加工尺寸范圍、毛坯類(lèi)型等。 　　機(jī)床的工藝范圍主要取決于其使用于什么生產(chǎn)模式。如使用于大批量生產(chǎn)模式，工序分散，一臺(tái)機(jī)床僅需對(duì)一種工件完成一道或幾道工序的加工，工藝范圍窄，但需求加工效率高，自動(dòng)化程度高，應(yīng)采用專(zhuān)用機(jī)床。如使用于單件小批量生產(chǎn)模式，工序集中，需求機(jī)床具有較寬的加工范圍，對(duì)加工效率和自動(dòng)化程度的要求相對(duì)低一些，應(yīng)采用普通機(jī)床或通用機(jī)床。在多品種小批量生產(chǎn)

26、模式，要求機(jī)床能適應(yīng)多品種工件的加工，具有一定的工藝范圍，較高的加工效率和自動(dòng)化程度，應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)化機(jī)床。 機(jī)床的工藝范圍直接影響到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)制造成本、加工效率和自動(dòng)化程度。對(duì)于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，工藝范圍增加，可能會(huì)使加工效率下降，但就工件的制造全過(guò)程而言，機(jī)床工藝范圍的增加，將會(huì)減少工件的裝卸次數(shù)，減少安裝、搬運(yùn)等輔助時(shí)間，有可能使總的生產(chǎn)率提高。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)較好地解決了上述矛盾。萬(wàn)能數(shù)控機(jī)床是能進(jìn)行自動(dòng)化加工的通用機(jī)床，其工藝范圍往往比普通通用機(jī)床還寬，專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度卻比普通專(zhuān)用機(jī)床還高，因此數(shù)控機(jī)床不僅可使用于多品種小批量生產(chǎn)模式，現(xiàn)已逐步推廣應(yīng)用

27、與大批量生產(chǎn)模式。 　　2、柔性 機(jī)床的柔性是指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的反站，對(duì)機(jī)床及其組成的的生產(chǎn)線(xiàn)的柔性要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)盡管生產(chǎn)效率高，但無(wú)法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來(lái)越快的要求。機(jī)床的柔性包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性。所謂空間柔性是指一臺(tái)機(jī)床的工藝范圍相當(dāng)于多臺(tái)機(jī)床的工藝范圍，即機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能和刀具數(shù)目較多，工藝范圍較廣，機(jī)床能夠在同意時(shí)期內(nèi)完成多品種加工的能力。所謂時(shí)間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時(shí)期，機(jī)床各部件經(jīng)過(guò)重新組合，即通過(guò)機(jī)床重構(gòu)，改變其功能，形成ＦＭＳ作業(yè)線(xiàn)上，可通過(guò)識(shí)別裝置對(duì)待加工的工件進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)其加工要求，在較短的時(shí)間

28、內(nèi)自動(dòng)地對(duì)機(jī)床功能進(jìn)行重構(gòu)。要重構(gòu)在較短的時(shí)間內(nèi)完成，要求機(jī)床的功能部件具有快速分離與組合的功能。 　　３、與物流系統(tǒng)的可接近性 可接近性是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料流動(dòng)的方便程度。對(duì)于普通機(jī)床，是由人工進(jìn)行物料流動(dòng)的，要求機(jī)床的使用、操作、清理和維護(hù)方便和安全。對(duì)于自動(dòng)化制造系統(tǒng)，是采用工件傳送帶、自動(dòng)換刀系統(tǒng)和自動(dòng)排屑系統(tǒng)等裝置自動(dòng)進(jìn)行物料流動(dòng)的，要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)便于物料的自動(dòng)流動(dòng)，可靠性好。 　　４、剛度 機(jī)床的剛度是指加工過(guò)程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對(duì)于工件在影響加工精度方向變形的能力。剛度包括靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。機(jī)床的剛度直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此

29、機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。 　?。?、精度 　　要保證能加工出一定精度的工件，作為工件母機(jī)的機(jī)床必須具有更高的精度要求。機(jī)床精度分為機(jī)床本身的精度，即空載條件下的精度和工作精度。 　　６、噪聲 噪聲損壞人的聽(tīng)覺(jué)器官和生理功能，是一種環(huán)境污染。設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要設(shè)法降低噪聲。 　?。?、生產(chǎn)率 機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。機(jī)床的切削效率越高，輔助時(shí)間越短，則它的生產(chǎn)率越高。它是衡量生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性、生產(chǎn)組織的合理性和工人勞動(dòng)積極性的重要指標(biāo)之一。對(duì)用戶(hù)而言，使用高效率的機(jī)床，可以降低工件的加工成品本。 ８、自動(dòng)化 自動(dòng)化機(jī)床可在無(wú)人工干預(yù)的情況下，按規(guī)定的動(dòng)作要求

30、，通過(guò)機(jī)械、電子或計(jì)算機(jī)的控制，自動(dòng)完成全部或部分的加工。機(jī)床的自動(dòng)化程度越高，加工精度的穩(wěn)定性越好，還可以有效地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，便于一個(gè)工人看管多臺(tái)機(jī)床，大大地提供勞動(dòng)生產(chǎn)率。 ９、成本 成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用維護(hù)、再利用和報(bào)廢處理等費(fèi)用，是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，應(yīng)盡可能在保證機(jī)床性能要求的前提下，提高其性能價(jià)格比。 １０、生產(chǎn)周期 生產(chǎn)周期是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，為了快速響應(yīng)時(shí)常需求變化，應(yīng)盡可能縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期。這就要求盡可能采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；盡可能采用現(xiàn)代制造和管理技術(shù)，縮短制造周期。

31、１１、可靠性 應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時(shí)，無(wú)故障運(yùn)行的概念要高。 １２、造型與色彩 機(jī)床的外觀造型與色彩，要求簡(jiǎn)潔明快、美觀大方、宜人性好。應(yīng)根據(jù)機(jī)床功能、結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點(diǎn)，按照人機(jī)工程學(xué)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的變化，機(jī)床的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)也在不斷地發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)的飛速進(jìn)步，為機(jī)床設(shè)計(jì)方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）已在機(jī)床設(shè)計(jì)的各個(gè)階段得到了應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，使機(jī)床設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、由定性設(shè)計(jì)向定量設(shè)計(jì)、由靜態(tài)和線(xiàn)性分析向動(dòng)態(tài)和非線(xiàn)性分析、由可行

32、性設(shè)計(jì)向最佳設(shè)計(jì)過(guò)渡。 　　　 　　 3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)概述 主傳動(dòng)的功用 機(jī)床主傳動(dòng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，屬于外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，其功用是：1）將一定的動(dòng)力由動(dòng)力源傳遞給執(zhí)行件（如主軸或工作臺(tái)）；2）保證執(zhí)行件具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍；3）能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停，變速，換向和制動(dòng)。 主傳動(dòng)的組成 主傳動(dòng)一般由動(dòng)力源，變速裝置及執(zhí)行件以及開(kāi)停，換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。動(dòng)力源給執(zhí)行件提供動(dòng)力，并使其得到一定的運(yùn)動(dòng)速度和方向；變速裝置傳遞動(dòng)力以及變換運(yùn)動(dòng)速度；執(zhí)行件執(zhí)行機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng)，完成旋轉(zhuǎn)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。開(kāi)停機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)

33、機(jī)床主軸的啟動(dòng)和停止；換向機(jī)構(gòu)用來(lái)變換機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)方向；制動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)·控制機(jī)床主軸迅速停轉(zhuǎn)以減少輔助時(shí)間。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)，合理的方式滿(mǎn)足既定的要求。一般滿(mǎn)足下述基本要求： 1、滿(mǎn)足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，傳動(dòng)系設(shè)計(jì)合理，操縱方便靈活，迅速，安全可靠等。 （1）滿(mǎn)足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求。住電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能一共和傳遞足夠的功率和扭矩，具有較高的傳遞效率。 （2）滿(mǎn)足機(jī)床工作性能的要求。主傳動(dòng)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。

34、 （3）滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性要求。傳動(dòng)鏈盡可能減短，零件數(shù)目要少，一邊節(jié)省材料，降低成本。 （4）調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，便于加工和裝配。防護(hù)性能好，使用壽命長(zhǎng)。 2、數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除了應(yīng)滿(mǎn)足普通機(jī)床的主傳動(dòng)要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： （1）具有更大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。數(shù)控機(jī)床為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有最高的轉(zhuǎn)速和更大的調(diào)速范圍 。 （2）具有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動(dòng)件的制造精度及剛

35、度，齒輪齒面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火增加耐磨性。 （3）良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。數(shù)控機(jī)床上一般既要驚醒粗加工又要進(jìn)行精加工。加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削，加工余量不均勻，運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過(guò)程中的自激振動(dòng)等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具或零件，使加工無(wú)法進(jìn)行。因此在主傳動(dòng)系統(tǒng)中各主要零部件不但要具有一定的靜剛度，而且要求具有一定的抑制各種干擾引起振動(dòng)的能力——抗振性。 （4）機(jī)床在切削加工中主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生熱變形，破壞了零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提高，降低

36、傳動(dòng)效率，影響到生產(chǎn)率，為此要求主軸部件具有較高的熱穩(wěn)定性，通過(guò)保持合適的配合間隙，并進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑保持熱平衡等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.2 傳動(dòng)方案確定 主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式主要有兩種：集中傳動(dòng)方式和分離傳動(dòng)方式。 集中傳動(dòng)方式 此種方式將主傳動(dòng)系的全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個(gè)主軸箱內(nèi)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。缺點(diǎn)是這些高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)將直接影響主軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性；傳動(dòng)件所產(chǎn)生的熱量會(huì)使主軸產(chǎn)生熱變形，使主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)偏離正確位置而直接影響加工精度[2]。 分離傳動(dòng)方式 此種方式將主傳動(dòng)系中大部分的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)的變速箱

37、中，然后通過(guò)帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳到主軸箱。其特點(diǎn)是變速箱各傳動(dòng)件產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不能直接傳給或少傳給主軸，從而減少主軸的振動(dòng)和熱變形，有利于提高機(jī)床的工作精度[2]。 綜上對(duì)比，本機(jī)床屬于精密機(jī)床，對(duì)加工精度有較高要求，故采用分離傳動(dòng)方式。 3.3 論證并確定合理的結(jié)構(gòu)式和轉(zhuǎn)速圖 主變速系統(tǒng)傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則 1、盡量縮短傳動(dòng)鏈； 2、傳動(dòng)組的變速級(jí)數(shù)（或傳動(dòng)副數(shù)）盡量“前多后少”； 3、傳動(dòng)組的變速范圍盡量“前緊后松”； 4、降速比分配盡量“前慢后快” [1]。 確定轉(zhuǎn)速圖 前面已選擇公比,由（正轉(zhuǎn)）和（反轉(zhuǎn)），故單純依靠常規(guī)變

38、速系統(tǒng)滿(mǎn)足不了設(shè)計(jì)要求，因此應(yīng)在常規(guī)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上逐步加以改進(jìn)、調(diào)整。 常規(guī)變速系統(tǒng)中最接近21級(jí)變速的是18級(jí)變速，查表12～18級(jí)常規(guī)變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)推薦方案[1]，有兩種可供選擇：①;②由于變速范圍不滿(mǎn)足要求，故采用雙公比來(lái)增加變速范圍。在通用基礎(chǔ)使用中，每級(jí)轉(zhuǎn)速使用的機(jī)會(huì)不太相同。經(jīng)常使用的是轉(zhuǎn)速范圍的中段，轉(zhuǎn)速范圍的高、低段使用較少。雙公比傳動(dòng)系統(tǒng)就是針對(duì)這一情況設(shè)計(jì)的。主軸的轉(zhuǎn)速序列有兩個(gè)公比，轉(zhuǎn)速范圍經(jīng)常使用的中段采用小公比，不經(jīng)常使用的高、低段用大公比。但雙公比不能遵循傳動(dòng)組變速范圍盡量“前緊后松”的原則，故應(yīng)采用②。 又由于級(jí)數(shù)不夠21級(jí)，故采用雙速電機(jī)作為增加級(jí)

39、數(shù)的方法，而且可簡(jiǎn)化齒輪變速箱的結(jié)構(gòu)，縮小尺寸，還可在傳動(dòng)中變速。缺點(diǎn)是在電動(dòng)機(jī)低速級(jí)時(shí)輸出功率較小，使機(jī)床性能在部分轉(zhuǎn)速下不能充分發(fā)揮。同時(shí)電動(dòng)機(jī)的尺寸和重量較大，價(jià)格較貴。由于本機(jī)床工藝范圍較寬，故成本可提高些，采用特制精密雙速電機(jī)。由于中間有一級(jí)帶傳動(dòng)，故需5根傳動(dòng)軸。 此方案第一降速組的最大被動(dòng)齒輪較大，增大了變速箱的徑向尺寸。且此機(jī)床有正、反轉(zhuǎn)要求。若考慮反轉(zhuǎn)，則Ⅰ軸上有多個(gè)齒輪傳動(dòng)副和一個(gè)雙向摩擦片離合器，增大了軸向尺寸。 調(diào)整：（1）原定Ⅰ、Ⅱ軸之間再加一根傳動(dòng)軸，使Ⅰ軸功能僅限于換向，減小軸向尺寸；（2）改變第一降速組，使其存在增速傳動(dòng)，使最大被動(dòng)齒輪的徑向尺寸減少。這樣一

40、來(lái)，處在最后位置的變速組不能有增速。而且直接降速必然會(huì)超過(guò)降速極限格數(shù)，所以還需增加背輪機(jī)構(gòu)。 調(diào)整后基本的結(jié)構(gòu)式為：，最終轉(zhuǎn)速圖如圖3－1、圖3－2。 幾點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明 1、齒輪傳動(dòng)升速時(shí)傳動(dòng)比受到振動(dòng)和噪聲的限制，降速時(shí)傳動(dòng)比受到徑向尺寸不能過(guò)大的限制，因此機(jī)床中齒輪傳動(dòng)副傳動(dòng)比不能超過(guò)下列范圍：主傳動(dòng)采用直齒輪時(shí)，，（傳動(dòng)組變速范圍）[2]。 圖3－1 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 2、本傳動(dòng)鏈具有雙速異步電動(dòng)機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速為750/1500r/min（8/4極），電動(dòng)機(jī)變速范圍為2，此時(shí)傳動(dòng)鏈公比應(yīng)是2的整數(shù)次方根，電傳動(dòng)組可看成第一擴(kuò)大組，基本組傳動(dòng)副數(shù)應(yīng)為3[3]。

41、 3、為減少齒輪數(shù)目達(dá)到減小變速箱尺寸的目的，在Ⅲ軸采用了兩個(gè)公用齒輪。公用齒輪既是前一個(gè)傳動(dòng)組的被動(dòng)輪，又是后一傳動(dòng)組的主動(dòng)輪，但兩個(gè)傳動(dòng)組的模數(shù)必須相同。由于齒輪公用，使兩個(gè)傳動(dòng)組間傳動(dòng)比互相牽制，不能獨(dú)立地按照最緊湊原則確定傳動(dòng)件尺寸，因此徑向尺寸一般較大。此外，公用齒輪的兩齒側(cè)面同時(shí)嚙合，要注意其磨損和壽命問(wèn)題[2]。 圖3－2 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 4、增加背輪機(jī)構(gòu)的作用：在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動(dòng)，主軸傳動(dòng)鏈短，使主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較平穩(wěn)，空載損失??；當(dāng)主軸作低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)則由背輪經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)降速齒輪傳動(dòng)，顯著降低轉(zhuǎn)速，達(dá)到擴(kuò)大變速范圍的

42、目的[2]。 3.4 齒數(shù)的確定 在確定齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 （1）減小變速箱的徑向尺寸，齒數(shù)和應(yīng)小于120，對(duì)中小型機(jī)床一般取左右。 （2）確定齒數(shù)和時(shí)，應(yīng)考慮到兩軸的中心距不致過(guò)小，以避免兩軸的軸承或傳動(dòng)件與其他零件在空間相碰。 （3）為保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)和不發(fā)生根切現(xiàn)象，一般。 （4）為保證齒輪輪轂有足夠的強(qiáng)度，在確定下齒輪齒數(shù)時(shí)，還要考慮從小齒輪根圓到鍵槽頂部的距離，至少大于該齒輪摸數(shù)的兩倍，最小齒數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足下式： (3.1) （5） 為保證三聯(lián)齒輪能在軸上順利地滑移，則相鄰兩齒輪的齒數(shù)差[2]。 （6） 齒數(shù)選

43、定后，由于實(shí)際傳動(dòng)比將會(huì)造成主軸轉(zhuǎn)速誤差，其數(shù)值一般不應(yīng)超過(guò)，即 (3.2) 上式中是機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比。 3.4.2齒數(shù)的最終確定 經(jīng)查表和多次調(diào)整，得出各齒輪齒數(shù)如表3－1。 變速箱內(nèi)Ⅱ軸存在三聯(lián)滑移齒輪，其最大和次大齒輪齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移時(shí)齒輪外圓不相碰。其最大齒輪齒數(shù)為39，次大齒輪齒數(shù)為28，故齒數(shù)差為11，滿(mǎn)足條件[8]。 表3－1 各個(gè)變速組中齒輪的齒數(shù) 變速組 Ⅰ－Ⅱ Ⅰ－Ⅲ Ⅱ－Ⅲ Ⅲ－Ⅳ Ⅴ－Ⅶ Ⅴ－Ⅵ Ⅶ－Ⅵ 主動(dòng)輪齒數(shù)

44、 從動(dòng)輪齒數(shù) 3.5 擬定主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1、經(jīng)多次調(diào)整，繪出主傳動(dòng)路線(xiàn)圖如圖3－2、圖3－3： Ⅰ－－Ⅱ－－Ⅲ－－Ⅳ－－Ⅴ－ 圖3－2 正轉(zhuǎn)主傳動(dòng)路線(xiàn)圖 Ⅰ－－Ⅲ－－Ⅳ－－Ⅴ－ 圖3－3 反轉(zhuǎn)主傳動(dòng)路線(xiàn)圖 2、主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖3－4： 圖3－4 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 3.6 確定帶輪直徑 根據(jù)電機(jī)功率及及傳動(dòng)比需要，選小帶輪直徑為=140mm，大帶輪直徑為=210mm。 3.7 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示：

45、 計(jì)算結(jié)果如表3-5、表3－6： 表3－5正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速誤差 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 10 16 20 25 40 50 63 80 100 125 實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 ％ ％ ％ ％ ％ ％ 3.34％ ％ ％ ％ ％ 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1600 實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 1.83% ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 表3－6反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速誤差

46、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 20 40 50 63 100 160 250 315 400 500 800 實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 1.15% 1.68% 1.83% 2.66% 2.35% 3.33% 1.14% 0.90% 0.26% 2.67% 1.58% 3.33% 少數(shù)不是常用轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差稍微偏大，不影響機(jī)床正常工作。 3.8 原理簡(jiǎn)單敘述 該機(jī)床是精密機(jī)床，為減少振動(dòng)采用特制的精密電動(dòng)機(jī)，它直接安裝在變速箱上，并安放于前床腿中。電動(dòng)機(jī)與Ⅰ軸通過(guò)滾針相連。在Ⅰ軸上裝有雙向摩擦片式離合器

47、，使主軸實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停車(chē)。Ⅱ軸上的三聯(lián)滑移齒輪由一手柄操縱；Ⅳ軸上有一個(gè)帶內(nèi)齒輪的雙聯(lián)滑移齒輪，由另一手柄操縱，可實(shí)現(xiàn)3級(jí)變速。當(dāng)雙向摩擦片式離合器右側(cè)結(jié)合時(shí)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ軸，使帶輪獲得9級(jí)速度輸出，用于主軸正轉(zhuǎn)；左側(cè)結(jié)合時(shí)，運(yùn)動(dòng)由Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ軸傳至帶輪獲得3級(jí)速度輸出，實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)[9]。 運(yùn)動(dòng)由變速箱經(jīng)帶輪傳入主軸箱。若使內(nèi)齒輪左移和外齒輪嚙合，這樣帶輪可直接傳動(dòng)主軸獲得高速回轉(zhuǎn)；若將內(nèi)齒輪和外齒輪脫開(kāi)，同時(shí)合上背輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪，則運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪而傳動(dòng)主軸獲得低速轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。上述變換由手柄操縱。 帶輪內(nèi)側(cè)裝有電磁制動(dòng)器，銜鐵固定在帶輪上，磁軛和軸承座有鍵連接。變速箱中摩擦片式離合

48、器松開(kāi)時(shí)，主軸運(yùn)動(dòng)被切斷，同時(shí)電磁制動(dòng)器線(xiàn)圈通電，是磁軛迅速壓向銜鐵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，主軸立即停轉(zhuǎn)。隨后電磁制動(dòng)器線(xiàn)圈斷電（由電氣線(xiàn)路保證），磁軛復(fù)位。 主軸前支承是由一個(gè)C3182120雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)C8120推力球軸承組成，后支承為D3182116雙列向心短圓柱滾子軸承。裝配時(shí)，修磨調(diào)整墊片厚度，使C3182120精密軸承的徑向間隙在合適的范圍內(nèi)，保證主軸具有較好的工作性能[4]。 4 傳動(dòng)件估算 主軸及各傳動(dòng)軸、各傳動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1、主軸或各傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為計(jì)算轉(zhuǎn)速。 2、主軸計(jì)算

49、轉(zhuǎn)速：查表得計(jì)算公式并代入數(shù)值。 正轉(zhuǎn)，取 反轉(zhuǎn)，取 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速如表4－1： 表4－1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 軸號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅶ 正轉(zhuǎn) 730 292 119 79 反轉(zhuǎn) 730 584 237 158 79 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計(jì)算最小的，也是強(qiáng)度最薄弱的齒輪，因此只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。結(jié)果如表4－2： 表4－2 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 齒數(shù) 17 18 26 33（外） 17 26 33（外） 36 轉(zhuǎn)

50、速 160 292 119 314 79 237 158 584 主軸支承軸頸尺寸和內(nèi)孔徑尺寸的確定 主軸前軸頸直徑的確定 查表[1]按照車(chē)床主參數(shù)中的最大加工直徑與主軸前軸頸直徑的關(guān)系確定如下： 綜合考慮結(jié)構(gòu)上的需要，選取主軸前軸頸直徑＝100mm。 主軸后軸頸直徑的確定 ＝（～），考慮結(jié)構(gòu)需要后確定主軸后軸頸直徑＝80mm。 主軸內(nèi)孔徑的確定 按照＝～，確定＝52mm。 傳動(dòng)軸直徑初定 傳動(dòng)軸直徑按照扭轉(zhuǎn)剛度用公式進(jìn)行概算[5]： （4.1） 式中：d—傳動(dòng)軸直徑

51、，單位為mm； N—該軸傳遞的額定功率，單位為kw； —該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，單位為r/min； —該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角，單位為deg/m，一般傳動(dòng)軸取＝0.5°～1°。 Ⅰ軸： Ⅱ軸： Ⅲ軸： Ⅳ軸： Ⅴ軸： Ⅵ軸： 綜上計(jì)算結(jié)果如表4－3： 表4－3 初算軸徑（mm） 計(jì)算公式 軸號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅶ 計(jì)算軸徑 綜合考慮各種因素選擇各軸受扭矩作用軸段的最小直徑分別為：Ⅰ軸40mm，Ⅱ軸30mm，Ⅲ軸35m

52、m，Ⅳ軸35mm，Ⅴ軸60mm，Ⅶ軸40mm。依軸徑選擇花鍵依次為Ⅰ軸6×35×40×10，Ⅱ軸6×26×30×8，Ⅲ軸、Ⅳ軸6×30×35×10，Ⅶ軸左端6×42×46×8、右端6×35×40×7。 傳動(dòng)齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 初步計(jì)算齒輪模數(shù)時(shí)，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行。一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪進(jìn)行計(jì)算。從等強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，可見(jiàn)效其它齒輪的寬度，使齒輪基本上處于在相近的接觸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。這樣一來(lái)，還可以縮短該傳動(dòng)組的軸向尺寸。 按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算[5]： （4.2） 式中：—按接觸

53、疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)，單位為mm； —驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率，單位為kw； —計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，單位為r/min； u—大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比u≥1，外嚙合取“＋”號(hào)，內(nèi)嚙合取“－”號(hào)； —小齒輪齒數(shù)； —齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），＝6～10； —許用接觸應(yīng)力，單位為MPa，如下表4－4： 表4－4： 許用接觸應(yīng)力 材料 熱處理 強(qiáng)度限 屈服限 硬度 接觸應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 20Cr 滲碳淬硬 800 600 1650

54、 297 以齒輪＝17為例進(jìn)行計(jì)算如下： 由此選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m＝。 以此類(lèi)推確定其它齒輪模數(shù)如表4－5： 表4－5 各齒輪模數(shù) 齒數(shù) 模數(shù) 齒數(shù) 模數(shù) 3 3 3 ? 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是由帶和帶輪組成傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。根據(jù)工作原理可分為兩類(lèi)：摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。摩擦帶傳動(dòng)是機(jī)床主要傳動(dòng)方式之一，常見(jiàn)的有平帶傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)；捏合傳動(dòng)只有同

55、步帶一種。 根據(jù)V帶計(jì)算考慮其它方面因素選用4根C型V帶?？拷兯傧涞膸л啺惭b在軸端法蘭盤(pán)凸緣上，以短圓柱和法蘭盤(pán)端部定位，用圓柱銷(xiāo)和螺釘固定。適用于軸向尺寸受限、不允許帶輪有較長(zhǎng)輪轂的場(chǎng)合，屬于非卸荷式帶輪的結(jié)構(gòu)形式；靠近主軸箱的帶輪與電磁制動(dòng)器相連通過(guò)軸承座將負(fù)載卸荷在箱體上，屬于卸荷式帶輪的結(jié)構(gòu)形式[10]。 保證帶在工作中不打滑的前提下能傳遞最大功率，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是靠摩擦傳動(dòng)的其它帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸箱Ⅴ軸左端裝有帶卸荷裝置的帶輪，其內(nèi)側(cè)裝有電磁制動(dòng)器，銜鐵固定在帶輪上，磁軛與軸承座相連。當(dāng)變速箱中離合器松開(kāi)時(shí)

56、主軸運(yùn)動(dòng)被切斷，同時(shí)電磁制動(dòng)器線(xiàn)圈通電，使磁軛迅速壓向銜鐵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，主軸立即停轉(zhuǎn)。 主軸的支承形式設(shè)計(jì) 本機(jī)床主軸采用如圖5－1所示的支承形式。圖5－1表示兩個(gè)推力支承裝在前支承的后側(cè)。 圖5－1 主軸的支承形式 這種結(jié)構(gòu)減少了主軸的懸伸，并使主軸的熱膨脹向后[3]，優(yōu)點(diǎn)較顯著。主軸前支承是由一個(gè)C3182120雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)C8120推力軸承組成，承受徑向力和較大的軸向力；后支承為D3182116雙列向心短圓柱滾子軸承，承受徑向力和較小的軸向力。 軸的軸向固定 在數(shù)控機(jī)床上的主軸軸承常用的有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。由于滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤(rùn)滑維

57、護(hù)方便，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動(dòng)范圍下穩(wěn)定地工作。滾動(dòng)軸承由專(zhuān)業(yè)化工廠生產(chǎn)，選購(gòu)維修方便，而且它在旋精度、剛度、承載能力、轉(zhuǎn)速、發(fā)熱等主要性能上能滿(mǎn)足大多數(shù)主軸部件的要求，特別是它具有能在轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)幅度很大的條件下穩(wěn)定工作的優(yōu)點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)主軸部件時(shí)，應(yīng)盡量選用滾動(dòng)軸承。 不論傳動(dòng)軸上是否承受軸向力，它都必須軸向固定。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)及軸承型號(hào)可以采用一端固定或兩端固定。 1、一端固定 傳動(dòng)軸一端固定，周的另一端為自由端，只需將軸承內(nèi)環(huán)固定在軸上即可，軸受熱變形時(shí)可向自由端延伸，適用于較長(zhǎng)的軸。 21、兩端固定 當(dāng)軸的兩端支撐用圓錐滾子軸承或向心推力球軸承時(shí)，則必須用兩端固定法，

58、一般適用于較短的軸。 齒輪塊設(shè)計(jì) 本機(jī)床變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)， 有二聯(lián)滑移齒輪和三聯(lián)滑移齒輪和滑移齒輪。所有滑移齒輪均采用手動(dòng)操做來(lái)實(shí)現(xiàn)位置確定。 1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）單鍵、花鍵傳遞轉(zhuǎn)矩； （2） 彈性擋圈周向固定，銷(xiāo)起軸向固定作用； （3）該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好； （4）裝拆方便。 所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。 2、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意齒輪與軸的配合長(zhǎng)度要滿(mǎn)足 L=（～）d（固定齒輪） L=（～）d（滑移齒輪） 滑移齒輪的軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔、擋圈或其他方式保證。 從工藝角度考慮，其它固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采

59、用花鍵聯(lián)接，由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接[11]。 3、防止干涉和碰撞 采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4以保證滑移時(shí)，齒輪外圓不相碰。 其它傳動(dòng)軸軸承的選擇 Ⅶ軸軸向尺寸較長(zhǎng)，故采用3個(gè)支承，因?yàn)椴皇茌S向力，所以都選擇單列向心球軸承306、308型；Ⅳ軸與帶輪連接，比較特殊，靠近帶輪的一端由單列向心短圓柱滾子軸承2207和單列向心球軸承307共同承受徑向載荷，另一端則用單列向心球軸承305；其它各傳動(dòng)軸軸向尺寸較小，采用兩端支承承受徑向載荷，具體型號(hào)見(jiàn)裝配圖。 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式

60、主軸端部的形式取決于機(jī)床的類(lèi)型和安裝夾具或刀具的類(lèi)型。主軸端部的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證夾具、頂尖或刀具安裝可靠，定位準(zhǔn)確每高的聯(lián)結(jié)剛度以傳遞足夠的扭矩，并盡量縮短主軸懸伸長(zhǎng)度，以及裝卸方便等。 主軸端部選擇C型主軸頭，主軸前端用6號(hào)莫氏錐度的孔，用以插入頂尖或心軸。 連接在卡盤(pán)上的特種緊固螺栓，從軸端穿入法蘭盤(pán)孔和轉(zhuǎn)墊孔后，將轉(zhuǎn)墊轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度再擰緊螺栓，就可將卡盤(pán)夾牢。其優(yōu)點(diǎn)是軸端懸伸較小，剛性較好；更換卡盤(pán)等附件迅速；無(wú)螺孔，工藝性好[12]。 結(jié)構(gòu)形式如圖5－2。 主軸的潤(rùn)滑與密封 主軸組件潤(rùn)滑采用油潤(rùn)滑。密封為的是防止油外漏和灰塵屑末切屑液等進(jìn)入。潤(rùn)滑油的防漏，主要靠疏導(dǎo)。潤(rùn)滑油經(jīng)前軸承

61、后，向右經(jīng)螺母外流。螺母的外圓有鋸齒形環(huán)槽。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)將油甩向端蓋內(nèi)的空腔，然后經(jīng)回油孔流回主軸箱。鋸齒的方向應(yīng)逆著油流的方向。環(huán)槽應(yīng)有2～3條。因油被甩到空腔后，可能有少量被濺回，前面的環(huán)槽還可以再甩?；赜涂字睆綉?yīng)盡量大些，以保證回油暢通[3]。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。 齒輪在工作時(shí)，齒面見(jiàn)產(chǎn)生摩擦和磨損，造成動(dòng)力損耗。因此潤(rùn)滑是齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和制造中的一個(gè)重要方面。潤(rùn)滑的功能是：減摩，提高傳動(dòng)效率，減緩和防止齒面失效以及散熱和防銹等。對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，一般圓周速度較低，常采用定期人工加油或定期壓力加油的潤(rùn)滑方式。對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，常采用浸油潤(rùn)滑或噴油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)床的操

62、縱機(jī)構(gòu)是用來(lái)移動(dòng)滑移齒輪以達(dá)到變換運(yùn)動(dòng)速度的要求，它也可以控制運(yùn)動(dòng)的啟停、換向和其他輔助運(yùn)動(dòng)。 1、擺動(dòng)式 通過(guò)擺桿—滑塊撥動(dòng)被操縱件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。但滑塊軸心運(yùn)動(dòng)軌跡為軸心線(xiàn)，當(dāng)偏離量過(guò)大則操縱費(fèi)力，并失去正常的操縱能力，故適用于被操縱件移動(dòng)距離較小的場(chǎng)合[13]。 圖5－2 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 2、移動(dòng)式 通過(guò)撥叉、撥動(dòng)被操縱件，無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于被操縱件移動(dòng)距離較大的場(chǎng)合。 因此，CM6150機(jī)床采用以下的操縱機(jī)構(gòu)： a.Ⅶ 軸采用的是擺動(dòng)式機(jī)構(gòu)； b.Ⅱ、Ⅳ軸采用的是移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。 6 主要零件核算 主

63、軸強(qiáng)度校核 通過(guò)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于傳動(dòng)軸除重載軸外,一般無(wú)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算,只進(jìn)行剛度驗(yàn)算.軸在載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,當(dāng)這些變形超過(guò)某個(gè)允許值時(shí),會(huì)使機(jī)器零部件工作狀況惡化,甚至使機(jī)器無(wú)法正常工作,所以對(duì)精密機(jī)器的傳動(dòng)和對(duì)剛度要求高的軸,要驚醒剛度校核,以保證軸的正常工作.軸的剛度分為扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度兩種,前者是用扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量,后者以撓度和偏角來(lái)度量.在前面計(jì)算時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸徑是用扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行估算的,所以軸驗(yàn)算時(shí)只需用彎曲剛度校驗(yàn).軸在受載的情

64、況下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形,過(guò)大的彎曲變形也會(huì)影響軸上零件的正常工作,對(duì)于機(jī)床上安裝齒輪的軸會(huì)因軸的變形而影響齒輪的嚙合狀態(tài)及工作平穩(wěn)性;軸的偏角會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承的內(nèi)外圈傾斜,如偏轉(zhuǎn)角超過(guò)滾動(dòng)軸承的允許轉(zhuǎn)角就會(huì)顯著降低滾動(dòng)軸承的壽命;軸的變形還會(huì)使高速軸回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音影響機(jī)器的正常工作。 因此對(duì)軸需要校核彎曲變形是所產(chǎn)生的撓度和偏轉(zhuǎn)角，即驗(yàn)算軸的最大撓度及齒輪 處和軸承處的傾角是否在允許的范圍只內(nèi)。

65、 以主軸轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)時(shí)所受的力進(jìn)行強(qiáng)度校核。已知 求切削力和背向力 （6.1） （6.2） 式中：、—取決于被加工材料和切削條件的切削力系數(shù)； 、、、、、—分別為兩個(gè)分力公式中，背吃刀量、進(jìn)給量f和切削速度的指數(shù)； 、—修正系數(shù)。 求該軸

66、齒輪受力 （6.3） （6.4） （6.5） （6.6） 式中：T—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為； d—小齒輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑，單位為mm； —嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，。 以上分析的是主動(dòng)輪輪齒上的力，從動(dòng)輪輪齒上的各力分別與其大小相等、方向相反。 作出受力圖、彎矩圖、扭矩圖 如圖6－1作出軸的載荷分析圖。 經(jīng)計(jì)算，水平方向上：＝，＝，＝， ＝；垂直方向上：＝，＝，＝，＝；合成彎矩：＝，＝；扭矩T＝47750。 校核軸的強(qiáng)度 算出軸的彎矩和扭矩后，可知最危險(xiǎn)截面為彎矩為處，針對(duì)此處作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力[14]