本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）立式車床變速箱設(shè)計(jì) 學(xué) 院 小三號(hào)黑體居中（下同）專 業(yè)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師提交日期 年 月 日誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫過(guò)程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成,沒(méi)有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果,沒(méi)有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理,并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 年 月 日 摘 要C554 立式車床變速箱設(shè)計(jì)主要，主要包括三方面的設(shè)計(jì)，即：根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給定的車床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級(jí)數(shù)，確定其他有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選定主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速值；通過(guò)分析比較，選擇傳動(dòng)方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)車床類型和電動(dòng)機(jī)功率，確定主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初定傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動(dòng)帶型號(hào)及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗(yàn)算傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、主軸、齒輪、滾動(dòng)軸承）的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化” ，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：車床；數(shù)控；傳動(dòng)系統(tǒng)IAbstractC554 vertical lathe gearbox design major, mainly includes three aspects of the design, namely: the title given according to the design purpose lathe, specifications, spindle speed limit, the speed or the number of columns common ratio progression, identify other relevant motion parameters selected levels spindle speed value; analysis and comparison, selecting transmission scheme; prepare formula or network structure, develop speed; determining a gear and pulley diameter; transmission drawn map. Secondly, according to the type of lathe and motor power, determined that the calculated spindle speed and various transmission parts, an initial shaft diameter modulus gear, belt model and determine the number, size and number of friction plates; after the completion of assembly sketch to checking the transmission member (shaft, spindle, gear, bearing) stiffness, strength or lifetime. Finally, after the completion of design and dynamic design movement, to the main drive program “structured“ designed spindle gearbox assembly drawings and part drawings, conduct focus drive shaft assembly, spindle assembly, the transmission mechanism, housing, lubrication and sealing, transmission slip gear shaft and parts of the design.Key Words：lathe; CNC; TransmissionII目 錄1 緒 論11.1 選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義 11.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述.11.3 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展.21.3.1 數(shù)控車床與發(fā)展趨勢(shì)21.3.2 數(shù)控技術(shù)21.3.3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)52 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72.1 參數(shù)的擬定.72. 2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇72.3 轉(zhuǎn)速圖擬定.82.4 齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制.113 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算153.1 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算.153.2 齒輪模數(shù)的估算與驗(yàn)算.174 展開(kāi)圖設(shè)計(jì)224.1 結(jié)構(gòu)實(shí)際的內(nèi)容及技術(shù)要求.224.2 齒輪塊的設(shè)計(jì).234.3 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì).254.4 主軸組件設(shè)計(jì).275 制動(dòng)器設(shè)計(jì)326 截面圖設(shè)計(jì)346.1 軸的空間布置.346.2 潤(rùn)滑.346.3 箱體設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題.35總結(jié)與展望36致 謝37參考文獻(xiàn)381 緒論01 緒 論1.1 選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià)) 與意義目前，我國(guó)車床的發(fā)展不僅從技術(shù)水平上已研制出五坐標(biāo)的數(shù)控車床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動(dòng)編程系統(tǒng)等。同時(shí)，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進(jìn)國(guó)家有較大差距。要達(dá)到世界先進(jìn)水平，迅速發(fā)展我國(guó)數(shù)控車床行業(yè)勢(shì)在必行。普通車床雖然可以進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)。但解決多品種、特別是形狀復(fù)雜、精度要求高的零件。就顯得力不從心了。這時(shí)只能依賴高素質(zhì)的技術(shù)工人，但產(chǎn)量上不去。如果一般技術(shù)工人就能完成且要上數(shù)量，就必須借助數(shù)控車床。本設(shè)計(jì)為立式車床變速箱設(shè)計(jì)，它是數(shù)控車床機(jī)械傳動(dòng)部分的核心。通過(guò)改造，大大改善了車床的加工性能：自動(dòng)化程度提高，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；提高加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定；提高生產(chǎn)效率；易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)。1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述數(shù)控車床代表著機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向和水平。目前，我國(guó)數(shù)控車床的發(fā)展不僅從技術(shù)水平上已研制出五坐標(biāo)的數(shù)控車床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動(dòng)編程系統(tǒng)等。同時(shí)，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進(jìn)國(guó)家有較大差距。要達(dá)到世界先進(jìn)水平，迅速發(fā)展我國(guó)數(shù)控車床行業(yè)勢(shì)在必行。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床設(shè)計(jì)的必然性：數(shù)控車床能較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問(wèn)題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，也具有適應(yīng)性強(qiáng)、較高的加工精度。但是應(yīng)用數(shù)控車床還受到其它條件的限制。價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，對(duì)于中小企業(yè)心有余而力不足。目前各企業(yè)都有大量的通用車床，完全用數(shù)控車床代替根本不可能，而且替代下來(lái)的車床閑置起來(lái)，又會(huì)造成浪費(fèi)。在國(guó)內(nèi)，訂購(gòu)新數(shù)控車床的交貨期一般較長(zhǎng)，往往不能滿足生產(chǎn)急需。通用數(shù)控車床對(duì)具體生產(chǎn)有多功能。要較好地解決上述問(wèn)題，應(yīng)走經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床設(shè)計(jì)之路.經(jīng)濟(jì)型車床設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床設(shè)計(jì)一般指對(duì)普通車床其某些部位做一定的設(shè)計(jì)，配上數(shù)控裝置，從而使車床具有數(shù)控加工能力，其目的有以下幾點(diǎn)：從提高資本效率出發(fā)，改造閑置舊設(shè)備，發(fā)揮車床的原有功能和改造后的新增功能，提高車床的使用價(jià)值。所有這些目的都圍繞提高車床的性能價(jià)格比，用較少的價(jià)格，得到較高的車床性能。因此，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于對(duì)現(xiàn)有車床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且專業(yè)性強(qiáng)，沒(méi)有多余功能；減少輔助加工時(shí)間，提高車床的生產(chǎn)效率；降低工人1 緒論1技術(shù)等級(jí)的要求；費(fèi)用低，可充分利用原有車床設(shè)備；周期短，可滿足生產(chǎn)急需。1.3 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展1.3.1 數(shù)控車床與發(fā)展趨勢(shì)（1）數(shù)控車床：1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，它奠定了進(jìn)入信息社會(huì)的人的基礎(chǔ)。六年后，在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)床的應(yīng)用，出生在美國(guó)的第一個(gè)數(shù)控車床。此后，普通車床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，開(kāi)發(fā)和數(shù)控 2 階段的六代。①數(shù)字控制（NC）階段（1952 1970）最初的計(jì)算機(jī)處理速度的科學(xué)計(jì)算，如果數(shù)據(jù)處理并不大，但低，你將不能夠滿足實(shí)時(shí)控制機(jī)床的要求。人，有必要使用電腦作為專用數(shù)控車床系統(tǒng)上的數(shù)字邏輯電路“搭” ，被稱為硬件連接數(shù)控（NC 硬） ，它是作為數(shù)控（ NC）簡(jiǎn)稱。在組成部分，即三代在此階段，1952 年，第一代后的發(fā)展 - 和管，第二代的 1959 - 和晶體管，1965 年，第三代 - 小規(guī)模集成電路。②計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC ）階段（ 1970 年 - 至今）1970 年，通用汽車已經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)和大規(guī)模生產(chǎn)。因此， （必須是英文縮寫“通用”的話，電腦前）隨附作為核心部件的數(shù)控移植系統(tǒng)，它已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC ）的階段。在 1971 年在世界上首次，兩個(gè) Intel Corporation在計(jì)算機(jī)的美國(guó)的核心部件 - 操作者和控制器，集成 LSI 技術(shù)在單一芯片上， （稱為微型處理器）微處理器，也稱為中央處理 CPU 被稱為一個(gè)單元（） 。1974 年微處理器在數(shù)控系統(tǒng)使用。此外小型計(jì)算機(jī)功能也一樣，因?yàn)槟阌凶鳛榈模ㄋ驯挥糜谠谕粫r(shí)間控制多個(gè)車床，的群控） ，以控制微處理器經(jīng)濟(jì)合理性的能力，富有車床。然后，在微型計(jì)算機(jī)的可靠性不理想。但早期不夠高的速度和微處理器的功能，這是，它可以通過(guò)一個(gè)多處理器體系結(jié)構(gòu)解決。微處理器，因?yàn)樗且粋€(gè)通用計(jì)算機(jī)的核心部件，它是靜止的，它被稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。1990 年， （PC 被用來(lái)指家用 PC 是）的 PC 機(jī)作為符合芯成分的要求的數(shù)字控制系統(tǒng)中，以高的速度階段被開(kāi)發(fā)。數(shù)控基于 PC 的系統(tǒng)可以在現(xiàn)在階段被發(fā)現(xiàn)?？傊?，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段經(jīng)歷了三代。 1970 年，第四代 - 小型機(jī)，1974 年，第五代 - 1990 年的微處理器和第六代 - （簡(jiǎn)稱 PC 海外基于）基于 PC。雖然國(guó)家已經(jīng)改變數(shù)字控制（即 CNC）的計(jì)算機(jī)的名稱，中國(guó)仍應(yīng)當(dāng)注意，作為用于指數(shù)控（NC） 。因此，我們每天在本質(zhì)上，被稱為 “計(jì)算機(jī)數(shù)控” 。1.3.2 數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息、自動(dòng)控制、精密檢測(cè)及機(jī)械制造技術(shù)的高速發(fā)展，商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2車床數(shù)控技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近年來(lái)，有關(guān)的技術(shù)，如這些新的材料和工具，主軸伺服及進(jìn)給伺服，不但超高速切割技術(shù)，機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展而發(fā)展的發(fā)展的一部分，將要求越來(lái)越高的質(zhì)量，它加快了數(shù)控車床的發(fā)展。目前數(shù)控車床，高速，高濃度的一步，可靠，已經(jīng)搬了復(fù)雜的發(fā)展方向。世界數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。① 高速高效高精度高生產(chǎn)率。由于數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)功能的改進(jìn)，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度大大提高，減少了切削時(shí)間和非切削時(shí)間。加工中心的進(jìn)給速度已達(dá)到80m/min～120m/min，進(jìn)給加速度達(dá) 9.8m/s2～19.6m/s2，換刀時(shí)間小于 1s。高加工精度。以前汽車零件精度的數(shù)量級(jí)通常為 10 μm，對(duì)精密零件要求為 1 μm，隨著精密產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)精度要求提高到 0.1 μm，有些零件甚至已達(dá)到 0.01 μm，高精密零件要求提高車床加工精度，包括采用溫度補(bǔ)償?shù)取ＮC(jī)電加工，其加工零件尺寸大小一般在 1mm 以下，表面粗糙度為納米數(shù)量級(jí)，要求數(shù)控系統(tǒng)能直接控制納米車床。②柔性化柔性化包括兩個(gè)方面的柔性：一是數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；二是 DNC 系統(tǒng)的柔性，同一 DNC系統(tǒng)能夠依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮 DNC 系統(tǒng)的效能。③工藝復(fù)合化和多軸化數(shù)控車床的工藝復(fù)合化，是指工件在一臺(tái)車床上裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。已經(jīng)出現(xiàn)了集鉆、鏜、銑功能于一身的數(shù)控車床，可完成鉆、鏜、銑、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋等多工序的復(fù)合數(shù)控加工中心，以及車削加工中心，鉆削、磨削加工中心，電火花加工中心等。此外數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步也提供了多軸控制和多軸聯(lián)動(dòng)控制功能。④ 實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能，則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)與人工智能已實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的更加復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展，如自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如，在數(shù)控系統(tǒng)中配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、1 緒論3動(dòng)態(tài)前饋功能；在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。⑤ 結(jié)構(gòu)新型化20 世紀(jì) 90 年代一種完全不同于原來(lái)數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的新型數(shù)控車床被開(kāi)發(fā)成功。這種新型數(shù)控車床被稱為“6 條腿”的加工中心或稱虛擬軸車床(有的還稱為并聯(lián)車床) ，它能在沒(méi)有任何導(dǎo)軌和滑臺(tái)的情況下，采用能夠伸縮的“6 條腿”(伺服軸)支撐并聯(lián)，并與安裝主軸頭的上平臺(tái)和安裝工件的下平臺(tái)相連。它可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通加工中心高 2～10 倍。這種數(shù)控車床的出現(xiàn)將給數(shù)控車床技術(shù)帶來(lái)重大變革和創(chuàng)新。⑥ 編程技術(shù)自動(dòng)化隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備類型的增多，零件品種的增加以及零件形狀的日益復(fù)雜，迫切需要速度快、精度高的編程，以便于對(duì)加工過(guò)程的直觀檢查。為彌補(bǔ)手工編程和 NC 語(yǔ)言編程的不足，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出多種自動(dòng)編程系統(tǒng)，如圖形交互式編程系統(tǒng)、數(shù)字化自動(dòng)編程系統(tǒng)、會(huì)話式自動(dòng)編程系統(tǒng)、語(yǔ)音數(shù)控編程系統(tǒng)等，其中圖形交互式編程系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。圖形交互式編程系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 軟件為基礎(chǔ)，首先形成零件的圖形文件，然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，自動(dòng)編制加工程序，同時(shí)可動(dòng)態(tài)顯示刀具的加工軌跡。其特點(diǎn)是速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便，已成為國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件所采用的數(shù)控編程方法。目前常用的圖形交互式軟件有 Master CAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA、Solid Works 、CATIA 等。⑦ 集成化數(shù)控系統(tǒng)采用高度集成化芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟、硬件運(yùn)行速度，應(yīng)用平板顯示技術(shù)可提高顯示器性能。平板顯示器(FPD)具有科技含量高、質(zhì)量小、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模顯示，成為與 CRT 顯示器抗衡的新興顯示器，是 21 世紀(jì)顯示器主流。它應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融于一體,通過(guò)提高集成電路密度，減小互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格、改進(jìn)性能、減小組件尺寸、提高系統(tǒng)的可靠性。⑧ 開(kāi)放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成的總線式、模塊化、開(kāi)放、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁減、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包括諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。在加工過(guò)商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。1.3.3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）數(shù)控技術(shù)裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)” 。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(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?？傊罅Πl(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。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(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)技術(shù) :(5)傳感器技術(shù):(6)軟件技術(shù)等。（2）數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(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高速、高精加工技術(shù)是裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP) 將其確定 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一;在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄1 緒論5壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。目前高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合車床。美國(guó) CINCINNAT 工公司的HyperMach 車床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速車床加工需 3h，在普通車床加工需 8h;德國(guó) DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá) 12000r/mm在加工精度方面，近 10 年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控車床的加工精度已由 l0um 提高到 5} m，精密級(jí)加工中心則從 3}5um，提高到 1 一 1.5}m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)。在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值己達(dá) 6000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。②智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。③數(shù)控設(shè)備更注重安全性、操作性數(shù)控設(shè)備是集機(jī)電一體化的產(chǎn)品，由于其自動(dòng)化程度高，所以對(duì)其安全性和可操作性有了更高的要求。2 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)62 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 參數(shù)的擬定選定公比，確定各級(jí)傳送車床常用的公比 為 1.26 或 1.41，考慮適當(dāng)減少相對(duì)速度損失，這里取公比為 =1.26，根據(jù)給出的條件：主運(yùn)動(dòng)部分 Z=18 級(jí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，確定各級(jí)轉(zhuǎn)速為：（30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500R/min）.2. 2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇1，確定變數(shù)組數(shù)目和各變數(shù)組中傳動(dòng)副的數(shù)目該車床的變數(shù)范圍較大，必須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈減速才能把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降到主軸所需的轉(zhuǎn)速。級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)傳動(dòng)副組成，各傳動(dòng)組分別有 . .1z2`````````個(gè)傳動(dòng)副，即 Z= ```````。傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制，通常采用 P=23z123z或 3，即變速 Z 應(yīng)為 2 或 3 的因子：Z= xa2b因此，這里 18=3x3x2，共需三個(gè)變速組。2，傳動(dòng)組傳動(dòng)順序的安排18 級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以排成：3x3x2，或 3x2x3。選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮到車床主軸變速率的具體結(jié)構(gòu)，裝置和性能。I 軸如果安置制動(dòng)的電磁離和器時(shí)，為減少軸向尺寸。第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以 2 為宜，有時(shí)甚至用一個(gè)定比傳動(dòng)副；主軸對(duì)加工精度，表面粗糙度的影響很大，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 ，或一個(gè)定比傳動(dòng)副。這里，根據(jù)前多后少的原則，選擇 18=3x3x2 方案。3，傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序安排對(duì)于 18=3x3x2 的傳動(dòng)，有 3！=6 種可能安排，亦即有 6 種機(jī)構(gòu)副和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，傳動(dòng)方案中，擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致， ，結(jié)構(gòu)式 18= x x 的傳動(dòng)1392中，擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致，稱為順序擴(kuò)大傳動(dòng)，而，18= x x 的傳動(dòng)順序不一致，根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇 18= x x 的結(jié)構(gòu)式。13924 驗(yàn)算變速組的變速范圍齒輪的最小傳動(dòng) 1/4，最大傳動(dòng)比 2，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變minU?maxU?速范圍 = /maxY因此，可按下表，確定傳動(dòng)方案：根據(jù)傳動(dòng)比及指數(shù) x, 的值'x公比極限值傳動(dòng)比指數(shù)1.262 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)7x 值: =1/ =1/4minUx?6值: = =2'a' 3（x+ ） 值： = =8' inr'x?9因此，可選擇 18= x x 的傳動(dòng)方案。13925、最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇：正常連續(xù)順序擴(kuò)大傳動(dòng)（串聯(lián)式）的傳動(dòng)式為：Z= *1z??21z3??2最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的變速范圍為：r= =123()z??(/)z按 原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大收效 Z 和變速范圍為：8r??3z2 31.26 Z=18 R=50 Z=12 R=12.7因此，傳動(dòng)方案 18=3*3*2 符合上述條件，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖 2.1：圖 1.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖2.3 轉(zhuǎn)速圖擬定運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)的型號(hào)，分配個(gè)變速組的最小傳動(dòng)比；擬定轉(zhuǎn)速圖，確定各中間軸的轉(zhuǎn)速。1，主電機(jī)的選擇中型車床上，一般都采用交流異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，可在下列中選用，在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)注意：（1）電機(jī)的 N：商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8根據(jù)車床切削能力的要求確定電機(jī)功率，但電機(jī)產(chǎn)品的功率已標(biāo)準(zhǔn)化，因此，按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。（2）電機(jī)的轉(zhuǎn)速 dn異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有：3000，1500，1000，750，r/min,這取決于電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) P=60f/p=60x50/p ( r/min)d車床中最常用的是 1500 r/min 和 3000r/min 兩種，選用是要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高速度 和工軸轉(zhuǎn)速相近為宜，以免采用過(guò)大或過(guò)小的降速傳動(dòng)。maxn根據(jù)以上要求，我們選擇功率為 7.5KW，轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電機(jī)，查表，其型號(hào)為 Y132M-4，其主要性能如下表電機(jī)型號(hào) 額定功率KW 荷載轉(zhuǎn)速 r/min 同步轉(zhuǎn)速 r/minY132M-4 7.5KW 1440 15002、分配最小傳動(dòng)比，擬定轉(zhuǎn)速圖（1） 軸的轉(zhuǎn)速：?軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最小轉(zhuǎn)速應(yīng)相近，顯然，從動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下功率工作時(shí)所受扭矩最小來(lái)考慮，軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速降得太低。弱軸上裝有離合器等零件時(shí)，高速下摩檫損耗，發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此， 軸轉(zhuǎn)速也不宜也太高， 軸轉(zhuǎn)速一般??取 700~1000r/min 左右較合適。因此，使中間變速組降速緩慢。以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在電機(jī)軸 I 到主傳動(dòng)系統(tǒng)前端軸 增加一對(duì) 26/54 的降速齒輪副，這樣，也有利于變型車床的設(shè)計(jì)，?改變降速齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，就可以將主軸 18 級(jí)轉(zhuǎn)速一起提高或降低。（2）中間軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小和噪音，振動(dòng)等性能要求之間的矛盾。中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，中間傳動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些： d , m 從而可使結(jié)構(gòu)緊湊。但這樣引起空載功率 和噪音加大：?4M3 pL=1/ (3.5 +c n)KWN空 610n?da主式中：C ——系數(shù)，兩支承滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承 C=8.5，三支承滾動(dòng)軸承 C=10；——所有中間軸軸徑的平均值；da2 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)9——主軸前后軸徑的平均值d主——中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和n?n——主軸轉(zhuǎn)速（r/min）=20lg -KpL610lg()4.5(1tan)(ancmzqmz??? ???? ?主 主式中：（ ——所有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值 mm;()amz——主軸上齒輪分度圓直徑的平均值 mm;主q——傳到主軸上所經(jīng)過(guò)的齒輪對(duì)數(shù)——主軸齒輪螺旋角?,K——系數(shù)，根據(jù)車床類型及制造水平選取，我國(guó)中型車床，車床1c=3.5，車床 K=50.51從上述經(jīng)驗(yàn)公式可知，主軸 n 和中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和 對(duì)車床噪音和發(fā)熱的關(guān)系，確定中間軸轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況做相應(yīng)的修正。a，對(duì)高速輕載或精密車床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低些b,控制齒輪圓周速度 v8m/s(可用７級(jí)齒輪精度)，在此條件下，可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。（3） ，齒輪傳動(dòng)比的限制車床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動(dòng)比：a, 升速傳動(dòng)中，最大傳動(dòng)比 2 ，過(guò)大，容易引起振動(dòng)的噪音。maxU?b, 降速傳動(dòng)中，最小傳動(dòng)比 1/4。過(guò)小，則主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相in?差太大將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。（4）分配最小傳動(dòng)比a,決定軸 V-VI 和 VI- 的傳動(dòng)比，根據(jù)臺(tái)式車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及對(duì)同類車床的V?比較，為使傳動(dòng)平穩(wěn)取其傳動(dòng)比為 1，b,決定各變速組的傳動(dòng)比；由前面 2 軸的轉(zhuǎn)速及中間軸轉(zhuǎn)速的分析，及齒輪傳動(dòng)比的現(xiàn)在，根據(jù)“前緩后急”的原則，取軸 IV-V 的最小降速比為極限值的 1/4， =1.26， =4，軸 III-IV 和?61.2軸 II-III 均取 =1/minU4?（5）擬定轉(zhuǎn)速圖：根據(jù)結(jié)構(gòu)圖及結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖及傳動(dòng)比的分配，擬定轉(zhuǎn)速圖，如下圖 2.2 所示：商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10圖 1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.4 齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制1，齒輪齒數(shù)的確定的要求：可用計(jì)算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)便，根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u 和初步定出的傳動(dòng)副齒數(shù)和 ，查表即可求出小齒輪齒數(shù)：ZS選擇是應(yīng)考慮：a,傳動(dòng)組小齒輪不應(yīng)小于允許的最小齒數(shù)，即： ??miniZ?推薦：對(duì)軸齒輪 =12，特殊情況下 =11，??minZ??minZ對(duì)套裝在軸上的齒輪， =16，特殊情況下 =14，in??min對(duì)套裝在滾動(dòng)軸承上的空套齒輪， =20；in當(dāng)齒數(shù)少于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)時(shí)（壓力角 a=20 的直齒標(biāo)準(zhǔn)， =17） ，一minZ般需對(duì)齒輪進(jìn)行正變位修正。b,保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 ，一般取2??則 ，如圖 2.3 所示。5m??in26.5Tz??c、同一傳動(dòng)組的個(gè)齒輪副的中心矩應(yīng)相等。若摸數(shù)相等時(shí)，則齒數(shù)和亦相等，但由于傳動(dòng)比要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求，車床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心矩使其相等但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能夠超過(guò) 3~4 個(gè)齒。2 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)112，變速傳動(dòng)組中齒輪齒數(shù)的確定為了減少齒輪數(shù)目和縮短變速箱的軸向尺寸，這里采用了公用齒輪。但由于公用齒輪的采用，使兩個(gè)傳動(dòng)組間的傳動(dòng)比互相牽制，不能獨(dú)立地按照最緊湊的原則決定傳動(dòng)件的尺寸，因此，徑向尺寸一般較大，此外，公用齒輪的兩側(cè)齒面同時(shí)嚙合會(huì)影響其磨損和壽命。這里我們采用查表法來(lái)確定齒輪的齒數(shù)。查《車床設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定個(gè)齒輪齒數(shù)如下：軸 II-III 間變速齒輪齒數(shù)的確定：由于公比 =1.26，傳動(dòng)比為 =1/ = ， =1/ = ， =1/?1U4?4.26?2U3?31.6?U21.6?設(shè)：傳動(dòng)組中最小齒輪齒數(shù) =16，查《車床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 7.3-14Z可查得： =16/39 （0.1%） ， =19/36 （0.9%） ， =22/33 （-0.3% ）1U2 3齒數(shù)和為 =55zS公用齒輪選為 =39'1Z軸 III-IV 間變速組齒輪齒數(shù)的確定：傳動(dòng)比為 =1/ =1/ =14?23U2?根據(jù) = ，主動(dòng)輪齒數(shù)為 39，從表 7.3-14 可查得： =18/47 （-0.1%） ，3U2.6 1U=28/37 （0.9%） ， =39/26 （-0.3% ）23齒數(shù)和為： =65zS軸 IV-V 間變速組齒輪齒數(shù)的確定：由于變數(shù)組齒輪傳動(dòng)比和各傳動(dòng)副上受力差別較大齒輪副的速度變化，受力差別較大，為了得到合理的結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不同模數(shù)的齒輪副。軸 IV-V 間的兩對(duì)齒輪，其傳動(dòng)比為 =1/4, =2 分別取 ＝４， ＝３則1U21m2／ ＝ ／ ＝3／41ZS2e1?。耍?0， ＝30x3=90, =30x4=120Z2ZS按傳動(dòng)比將齒數(shù)分配如下：=1/4=18/72 19/71 ， =2=80/40 82/38 軸 V-VI 及 VI-VII 間齒數(shù)確定，由1U?2?于這兩個(gè)傳動(dòng)組只是改變傳動(dòng)方向，不起便速度作用，只需考慮其結(jié)構(gòu)尺寸及磨損商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12振動(dòng)和噪音等因素。 ，取 V-VI 軸間錐材料齒輪齒數(shù)為 29，ＶI-VII 軸間齒輪齒數(shù)為67。3、主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算：主軸轉(zhuǎn)速在使用上并要求十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無(wú)太大影響，但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太大。由確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過(guò) 即10%???（ ）%n??理 論實(shí) 際 理 論 ?1（ ）主軸的各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為：29.4，37.8，47.7，58，74.6，94.3，115，148，187，236.7，304.5，384.6，468，602，760，927，1192.6，1526.5 r/min= =2%n???理 論實(shí) 際 理 論 29.430而 %=2.6%故符合條件10??（ ）同理：經(jīng)驗(yàn)算，其他各級(jí)轉(zhuǎn)速也滿足要求。4、傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)確定后，變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也基本確定了（如齒輪個(gè)數(shù)，軸數(shù)，支承軸，為使變速箱的結(jié)構(gòu)緊湊，合理布置齒輪是一個(gè)重要的問(wèn)題，因?yàn)樗苯佑绊懽兯傧涞某叽纾兯俨僮鞯姆奖阈院徒Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可行性問(wèn)題，在考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸。這里為使變速操作的方便，提高效率采用電磁離合器操縱方式。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制出傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖 2.4 所示：2 C554 立式車床變速箱主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)13圖 1.4 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：電動(dòng)機(jī) I— —II— —III— —IV— =V— —VI— —VIII（主軸）2651393????????1847296????????19238??????673 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算143 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算3.1 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算傳動(dòng)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。車床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求高，不允許有較大的變形因此，疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾，除載荷很大的情況下，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(guò)大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角） 。若剛度不足，軸上的零件如齒輪，軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作，或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，發(fā)熱，過(guò)早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度?？梢韵扰まD(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖后，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。1，傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑：d=91 mm??4jNn?式中：N——該傳動(dòng)軸的輸入功率N= KWy?——電機(jī)額定功率?——從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積（不計(jì)該軸軸承上的y效率） ?！搨鲃?dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；jn計(jì)算轉(zhuǎn)速 是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定，而中型車，車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：（主）=jn213min??——每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）;可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。???對(duì)傳動(dòng)軸剛度要求允許扭轉(zhuǎn)角 主軸 一般傳動(dòng)軸 較低的軸（deg/m）???0.5-1 1-1.5 1.5-2估算時(shí)應(yīng)注意：（1） 值為每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角，而估算的傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度往往不足 1m，因此，在計(jì)算 時(shí)應(yīng)按軸的實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)算和修正，如軸為 500mm，取 =1deg/m 則? ???3 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算15d=91 mm4105jNn?（2）效率 y 對(duì)估算軸徑 d 影響不大，可以忽略（3）如使用花鍵是可根據(jù)估算的軸徑 d 選取相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸的規(guī)格，主軸總軸徑可參考統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定；1.5-2.8 2.8-4 4.5-7.5 5.5-7.5 7.5-11車床 60-80 70-90 70-105 95-130 110-145升降臺(tái)車床 50-90 60-90 60-95 75-100 90-105各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：=95 r/min813min6vjjjn????從主=118 m/min =300 r/minIVj Ij=750 r./min =1450 r/minIj Ij軸徑的估算：=91x =24.4Id47.510?=91x =28.78 =91x =36.18I4. Id47.5301?=91x =45.69 =91x =48.24IVd47.518?V4.92、傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算（1）軸的彎曲變形的條件和允許值車床的主傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承出的撓度 y 和傾角 。?各類軸的撓度 y，裝齒輪和軸承處的傾角 ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 和 ，???即 ??y?軸的彎曲變形的允許值：軸的類型 允許撓度 變形部位 允許傾角一般傳動(dòng)軸 （0.0003~0.0005 ） 裝軸承處，裝齒輪處0.0025 0.0001剛度要求較高的 0.00021 裝單列圓錐磙子 0.0006商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16軸 軸承安裝齒輪的軸 （0.01~0.03） 裝滑動(dòng)軸承處 0.001安裝蝸輪的軸 （0.02~0.05） 裝單列徑向圓錐磙子軸承處0.001（2）軸的彎曲復(fù)形計(jì)算公式：計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用平均直徑 或當(dāng)量直徑1d2d計(jì)算公式：矩形花鍵軸：平均直徑 =（D+d ）/2當(dāng)量直徑 =246I?慣性矩： I=2()dzDd???3.2 齒輪模數(shù)的估算與驗(yàn)算1、 估算：按接觸疲勞和彎曲強(qiáng)度計(jì)算次論模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知的情況先才能確定，所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的估算：mmwm?32njNZ齒面點(diǎn)蝕的估算：A mm370jn其中 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A 為齒輪中心矩，由中心矩 A 及齒數(shù) ， 求出模jn 1z2數(shù)=2A/ mmjm12()z?根據(jù)估算所得 和 中較大的值，選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，wj各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為：=1450r/min =695r/min =300r/min 235r/min 26zjn2zjn18zjn38zjn=95r/min =273r/min =235r/min =695r/min 71 363754zj=475r/min 3zj=118r/min =695r/min =695r/min =300r/min 47 19zj 16zj 39zj3 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算17=300r/min =118r/min28zjn82zjn軸 I—II 間傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32 =1.87wm?3njNZ37.5469?齒輪點(diǎn)蝕的估算：A =370x =81.76 mm370jn37.569=2A/ =2x81.76/(26+54)=2.04 mmjm12()z?所以模數(shù)為 m=3.軸 II—III 傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32 =2.759wm?32njNZ37.590?齒面點(diǎn)蝕估算：A =370x =108.18370jn37.50=2A/ =2x108.18/(16+39)=3.93 mmjm12()z?取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4軸 III—IV 間傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32x =3.046wm?32njNZ37.52?齒面點(diǎn)蝕估算：A =370x =117.3370jn37.52=2A/ =2x147.3/(28+37)=3.61jm12()z?所以取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4mm。軸 V—VI 間傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算：齒輪彎曲疲勞計(jì)算，商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）184.4632wnjNMZ??37.529??齒面點(diǎn)蝕估算：A x =153.4370jn37.5089=2A/ =2x153.4/(29+29)=5.29jm12()z?取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=5,軸 VI—VII 間齒輪模數(shù)的確定：齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 32wnjNMZ??37.5.69?齒面點(diǎn)蝕估算：A x =158.7370jn37.59=2A/ =2x158.7/(67+67)=2.37jm12()z?取模數(shù)值為 m=4。2、計(jì)算（驗(yàn)算）結(jié)構(gòu)確定后，齒輪的工作條件：空間安排，材料和精度等級(jí)都已經(jīng)確定，才可以核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)的公式：= mmjm??1233()sjikNZn???根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)，公式：= mmw??1233smjwkYn?式中：N——計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 N= KW?dN——計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/minjn——齒寬系數(shù) =b/m, 常取 6-10；m?m?——大齒輪與小齒輪齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)1Zi——大齒輪與小齒輪的傳動(dòng)比， i= / 1; “+”用于外嚙合， “-”用于2Z1?內(nèi)嚙合——壽命系數(shù)， = ，skskrnq3 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算19——工作期限系數(shù)， =tktk06mntC齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的指數(shù) m 和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) 0Cn——齒輪的最低轉(zhuǎn)速 r/minT——預(yù)先的齒輪工作期限，中型車床推薦：T=15000~20000h;——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)nk——功率利用系數(shù)——材料強(qiáng)化系數(shù)，幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，q起阻止疲勞的刃縫擴(kuò)大的作用——工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)， =1.2~1.6；1k 1k——?jiǎng)虞d荷系數(shù)2——齒向載荷分布系數(shù)3——齒形系數(shù)Y——許用彎曲，接觸應(yīng)力 MPa;??w?j????1、軸 I-II 間齒輪模數(shù)的計(jì)算 (驗(yàn)算)(1)按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù):N=y =0.98 7.5=7.35W?Nd?min/1450rnJ?=8?261Z079.541?iqNnTsK查表: 取 ,9.0?nK,58.0N64.18.5106370 ???mTC則 9.64.589.15??qNnTS取 ,4.1K線速度 smmzV /83.1032606023 ???????查表: 取 4.12?商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）203076.8211???mdz?查表 取 13K查表取 .MPa650][??因此: 76.31450679.28.41)(3 2??????jm(2) 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算 ][45132wjswmnYZNK??查表取 : ,4.1?K,.2,3 .qNnTs?而 82.102656068?mTCn查表取 .,7.,9.??qNnKKY=0.43, MPaw275][??91.08.09.38.1??s因此: 。6.2754.026375??wm由以上計(jì)算結(jié)果知，齒輪模數(shù)合格。2、其它齒輪模數(shù)的驗(yàn)算其它齒輪的驗(yàn)算過(guò)程與上面相同，將有關(guān)數(shù)值代入上式，經(jīng)計(jì)算均滿足要求；4 展開(kāi)圖設(shè)計(jì)214 展開(kāi)圖設(shè)計(jì)4.1 結(jié)構(gòu)實(shí)際的內(nèi)容及技術(shù)要求1．設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，離合器和制動(dòng)器等） ，主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。2．技術(shù)要求主軸變速箱是指車床的主要部分，設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）精度立式車床主軸部分要求比較高的精度主軸的徑向跳動(dòng)， 〈0.01mm；主軸軸向串動(dòng)〈0.01mm。（2）剛度和抗振性綜合剛度（主軸刀架之間的力與相對(duì)變形之比） ；綜合〉3400 N/m3D主軸與刀架之間的相對(duì)振幅的要求等級(jí) I II III振幅（0.001mm） 1?2?3?(3)，傳動(dòng)效率要求等級(jí) I II III效率 0.85?0.8?0.75（4）主軸總軸承處溫升和溫升應(yīng)控制在以下范圍：條件 溫度 溫升用滾動(dòng)軸承 70?C?40?C?用滑動(dòng)軸承 60 30 噪聲要控制在以下范圍：等級(jí) I II IIIdB 78?80?83?噪音 pL=20logp1()4.5(1tan()ancmzqmzk??? ????? ?主 主式中： ——所有中間傳動(dòng)齒輪分度圓直徑的平均值 mm()az——主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值 mm主——傳到主軸所經(jīng)過(guò)的齒輪對(duì)數(shù)q商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22,k——系數(shù)，根據(jù)個(gè)類型及制造水平選取。我國(guó)中型車床，車床1c=3.5，車床 K50.51（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整（6）操作方便，安全可靠（7）遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則4.2 齒輪塊的設(shè)計(jì)1，特點(diǎn)齒輪是變速箱中的重要元件，齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的，也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性，在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。2，精度等級(jí)的選擇變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于周圍速度。采用同一精度時(shí)，周圍速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，周圍速度增加一倍，噪音約增加 6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪音的影響比運(yùn)動(dòng)誤差更大。所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)，為了控制噪音，車床上主傳動(dòng)齒輪都選用較高的精度，大都用 7-6-6,這里主運(yùn)動(dòng)齒輪的精度選為 7-6-6。3、結(jié)構(gòu)與加工方法不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有不同。8 級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7 級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度下降，因此，需淬火的 7 級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于 7 級(jí)或淬火和衍齒才能達(dá)到 6 級(jí)。車床主軸變速箱中齒輪一般都需要淬火。多聯(lián)齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式如下圖 2.5 所示，各部分的尺寸推薦如下：（1） 、空刀槽 ，kb插齒時(shí)： 模數(shù) 1 2mm， 5mm;:kb?模數(shù) 2.5 4mm, 6mm。剃齒時(shí)： 采用公式：=4.5+k(1.1+0.038 -0.03 )mm 及計(jì)算。kb1d2