床身上最大回轉直徑500MM數控車床總體設計及四方回轉刀架設計【11張CAD圖紙+任務書+畢業(yè)論文】【2011定做】

床身上最大回轉直徑500MM數控車床總體設計及四方回轉刀架設計

104頁  35000字數+論文說明書+任務書+11張CAD圖紙【詳情如下】

上刀架體.dwg

中心軸.dwg

主要部件裝配圖.dwg

主軸零件圖.dwg

任務書.doc

四方刀架裝配圖.dwg

床身上最大回轉直徑500MM數控車床總體設計及四方回轉刀架設計說明書.doc

機床傳動系統(tǒng)圖.dwg

機床尺寸聯(lián)系圖.dwg

機床硬件電路圖.dwg

轉速圖.dwg

進給圖.dwg

齒盤.dwg

目  錄

1  總體方案 3

1.1 數控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展 3

1.2 數控車床數控臥式車床的總體方案論證與擬定 4

1.2.1 數控車床 4

1.2.2 數控車床數控臥式車床的擬定 4

2  機械部分設計計算說明 6

2.1 主運動部分計算 6

2.1.1  參數的確定 6

2.1.2   傳動設計 8

2.1.3 轉速圖的擬定 11

2.1.4  帶輪直徑和齒輪齒數的確定 16

2.1.5 傳動件的估算和驗算 26

2.1.6 展開圖設計 48

2.2進給運動設計 68

2.2.1 滾珠絲桿副的選擇 69

2.2.2驅動電機的選用 74

   2.3控制系統(tǒng)設計 78

2.3.1繪制控制系統(tǒng)結構框圖 78

2.3.2.選擇中央處理單元（CPU）的類型 79

2.3.3存儲器擴展電路設計 79

3  數控車床四方回轉刀架設計 80

3.1蝸輪軸的設計 85

   3.2中心軸的設計 89

   3.3齒盤的設計 90

   3.4軸承的選用 103

4  參考文獻 104

摘  要

數控車床又稱數字控制（Numbercal control，簡稱NC）機床。它是基于數字控制的，采用了數控技術，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機，CNC，驅動裝置，數控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。

本次設計課題是數控車床數控臥室車床，CK是數控車床，61是臥式車床，40是床身上最大工件回轉直徑為500mm。

本文主要研究數控車床的四方回轉刀架的機構結構和動作原理。四方回轉刀架主要分為分度機構、液壓機構、精定位機構三大機構。分度機構負責刀架的主要動作，精定位機構決定了刀架重復定位的精度。本文拼提出一套可行的設計方案，并就分度機構和精定位機構進行詳細的研究和設計。其中分度機構的核心設計方案采用端齒盤離合器，精定位機構的核心設計方案采用插銷機構。最終,完成了數控車床的四方回轉刀架的機構設計。

關鍵詞：數控；車床；四方回轉刀架；機構；設計

  Abstract

The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.

This design topic is the  numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 500mm.

Production become more efficient and the pursuit of the machine tool change process automation becomes necessary, a variety of automatic tool changer came into being. The most representative is hexagonal rotating turret, it is economical and practical.This paper studies the institutional structure and operation principle of the hexagonal rotating turret of lathe .The hexagonal rotating turret is divided into sub-degree rotating turret part, hydraulic pressure part, the final precise positioning mechanism part. The sub-degree rotating turret part makes the turret turning ,the final precise positioning mechanism part determines the repeat positioning accuracy of turret. This paper proposes a viable spell design, and make main design on sub-degree institutions and the final positioning mechanism for detailed study .and design of sub-degree institutions where the core design with the crown wheel clutch, precision positioning mechanism with bolt part core design . Finaly completed the instiution design of hexagonal rotating turret

Keywords:  instiution ；design ；turret ；carriage

3.8 軸承的選用

滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數已經標準化，因此使用滾動軸承時，只要根據具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調整、潤滑、密封等有關的“軸承裝置設計”問題。

3.8.1 軸承的類型

考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差，因此選用調心性能比較好的深溝球軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，安裝時可調整軸承的游隙。然后根據安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為：6203

3.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調配

軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調整的，這樣比較方便。

3.8.3 滾動軸承的配合

    滾動軸承是標準件，為使軸承便于互換和大量生產，軸承內孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內孔的尺寸為基準；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準

3.8.4 滾動軸承的潤滑

    考慮到電動刀架工作時轉速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉速越高，應采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應選用粘度越高的。

3.8.5 滾動軸承的密封裝置

軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應朝內；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應朝外。

參考文獻

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[6] 舒志兵.嚴彩忠.黃益群.張海榮.數控機床和數控系統(tǒng)的發(fā)展綜述[J].伺服控制，2006，（01）：23-27 

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[11] 陳秀寧.機械設計基礎[M].杭州：浙江大學出版社，1999.  

[12] 徐灝.新編機械設計師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995

1 題目 床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及四方回轉刀架設計 一． 主要設計參數及技術指標 1、主要技術參數 ： 床身最大工件回轉直徑 (主參數 ) 400320 500 大 工件長度（第二主參數， 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調速電動機，調速范圍： 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅動，滾珠絲杠傳動， X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖， Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉刀架、六角回轉刀架 6、定位精度： 、重復定位精度：± 、實現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 10、 工件材料：鋼、鑄鐵 2 11、 刀具材料：高速鋼、硬質合金 二． 畢業(yè)設計內容及工作量 (一 )設 計說明書 1、數控機床發(fā)展概述 ① 數控機床及其特點。 ② 數控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數控機床的經濟分析。 ④ 數控機床的發(fā)展趨向 。 2、數控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設計 計算 8、 主軸箱（進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母）的零件圖 的設計計算 9、機床硬件電路圖的設計 （二）、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3、主要部件裝配 圖 張 3 4、機床硬件電路圖 張 四． 畢業(yè)設計的基本要求： 能按時獨立完成畢業(yè)設計規(guī)定的全部內容，方案選擇正確，論據充分，對設計中的主要問題分析深入，解決合理，有獨立見解，能很好運用所學理論和提供的資料解決設計中的問題，能獨立查閱和正確引用中外文參考資料，說明書文字通順、清楚、選用數據論證合理、計算準確，圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務 預定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻，收集資料 1 周 2 工廠調研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經濟型數控機床系統(tǒng)設計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 《新編機床數控技術》 任玉田主編 北京理工大學出版社 4 《機床設計圖冊》 上海紡織工學院等主編 上?？茖W技術出版社 《機械設計手冊》 成大先主編 化學工業(yè)出版社 數控車床總體設計及四方回轉刀架設計 摘 要 數控車床又稱數字控制（ 稱 床。它是基于數字控制的，采用了數控技術，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機， 動裝置，數控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。 本次設計課題是 數控車床 數控臥室車床， 數控車床， 61 是臥式車床， 40 是床身上最大工件回轉直徑為 500 本文主要研究數控車床的 四方 回轉刀架的機構結構和動作原理。 四方 回轉刀架主要分為分度機構、液壓機構、精定位機構三大機構。分度機構負 責刀架的主要動作，精定位機構決定了刀架重復定位的精度。本文拼提出一套可行的設計方案，并就分度機構和精定位機構進行詳細的研究和設計。其中分度機構的核心設計方案采用端齒盤離合器，精定位機構的核心設計方案采用插銷機構。最終 ,完成了數控車床的 四方 回轉刀架的機構設計。 關鍵詞： 數控；車床； 四方 回轉刀架；機構；設計 he is C) It is on is It is by is is CK is 61 is 40 is on 00of a of is it is of of is of a on of of 目 錄 1 總體方案 22222222222222222222222222222222 2222222222222222 3 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 22222222222222222222222222222222 222 3 控車床 數控臥式車床的總體方案論證與擬定 2222222222222222222 4 控車床 22222222222222222222222222222222 22222222 4 控車床 數控臥式車床的擬定 22222222222222222222222222 4 2 機械部分設計計算說明 22222222222222222222222222222222 2222222 6 運動部分計算 22222222222222222222222222222222 22222222 6 參數的確定 22222222222222222222222222222222 222222 6 傳動設計 22222222222222222222222222222222 2222222 8 速圖的擬定 22222222222222222222222222222222 2222 11 帶輪 直徑和齒輪齒數的確定 22222222222222222222222222 15 動件的估算和驗算 2222222222222222222222222222222 25 開圖設計 22222222222222222222222222222222 222222 47 22222222222222222222222222222222 222222222 67 珠絲桿副的選擇 22222222222222222222222222222222 2 67 動電機的選用 22222222222222222222222222222222 222 73 22222222222222222222222222222222 222222222 77 制控制系統(tǒng)結構框圖 22222222222222222222222222222222 2 77 類型 2222222222222222222222222 78 儲器擴展電路設計 22222222222222222222222222222222 22 78 3 數控車床 四方 回轉刀架設計 22222222222222222222222222222222 22 80 22222222222222222222222222222222 222222222 85 22222222222222222222222222222222 222222222 89 22222222222222222222222222222222 22222222222 90 22222222222222222222222222222222 22222222222 103 4 參考文獻 22222222222222222222222222222222 222222222222222 104 1 總體方案 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺數控機床在美國問世至今的半個世紀內，機床數控技術的發(fā)展迅速，經歷了六代兩個階段的發(fā)展過程。其中，第一個階段為 二個階段為 段，從 1974 年微處理器開始用于數控系統(tǒng)，即為第五代數空系統(tǒng)。在近 20 多年內，在生產中，實際使用的數控系統(tǒng)大多是這第五代數控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術的發(fā)展得到了根本性的提高。從 20 世紀 90 年代開始，微電子技術和計算機技術的發(fā)展突飛猛進， 機 的發(fā)展尤為突出，無論是軟硬件還是外器件的進展日新月異，計算機所采用的芯片集成化越來越高，功能越來越強，而成本卻越來越低，原來在大，中型機上才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機上就可以實現(xiàn)。在美國首先推出了基于 機的數控系統(tǒng)，即 統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數控系統(tǒng)。 下面從數控系統(tǒng)的性能、功能和體系結構三方面討論機床。 數控技術的發(fā)展趨勢： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 1） （ 2） 化 （ 3） （ 4） 5） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 控車床 數控臥式車床的總體方案論證與擬定 控車床 數控車床又稱數字控制（ 稱 床，它是20 世紀 50 年代初發(fā)展起來的一種自動控制機床，而數控車床四其中的一類使用性很強的機床形式。數控車床是基于數字控制的，它與普通車床不同的是，數控車床的主機結構上具有以下特點： （ 1） 此，數控機床的機械傳動結構得到了簡化。 （ 2） 控車床機械結構，具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。 （ 3） 滾動絲桿副，直線滾動導軌高， 置這是數控車床的核心，用于實現(xiàn)輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數據的變換，插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 控車床 數控臥式車床的擬定 控臥式車床具有定位，縱向和橫向的直線插補功能，還能要求暫 停，進行循環(huán)加工等，因此，數控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 控臥式車床屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提下，應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)應采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 運動部分 z=18 級，即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉速是 2000r/低轉速是 40r/? 。 機控制系統(tǒng)中除了 ，還包括擴展程序存儲器，擴展數據存儲器， I/O 接口電路，包括能輸入加工程序和 控制命令的鍵盤，能顯示加工數據和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅動電路。此外，系統(tǒng)中還應該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。 們由步進電機，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應滿足機床所要求的。 用摩擦小，傳動效率的滾珠絲桿螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。 于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 （附注：伺服 系統(tǒng)總體方案框圖 圖 服系統(tǒng)總體方案框圖 2 機械部分設計計算說明 運動部分計算 參數的確定 一 1. 1、主要技術參數： 2. 床身最大工件回轉直徑 (主參數 ) 500. 最大工件長度（第二主參數， 10004. 最大加工長度 / 900. 2、主傳動采用交、直流調速電動機，調速范圍： 10/1500r2 0/800r2 20/1250r2 可無級調速。 6. 3、 橫向 )、 縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅動，滾珠絲杠傳動， 橫向 )脈沖當量 沖，縱向 )脈沖當量 沖。 7. 4、刀架采用 四方 回轉刀架 8. 6、定位精度： . 7、重復定位精度：± 現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 件材料：鋼、鑄鐵 具材料：高速鋼、硬質合金 二 1. 極限切削速度 據典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設計指導書》。然而，根據本次設計的需要選取的值如下： 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉速 計算車床主軸的極限轉速時的加工直徑，按經驗分別?。?D。由于 D=500主軸極限轉速應為： m a 0 u D?r/??????????? 1800r/ m 0 ~ 0 u D?r/?????????? 38r/ 由于轉速范圍 R = 2000 / ??????????? 50 ； 因為級數 Z 已知： Z=18級 。 現(xiàn)以 Φ = Φ == 1z?Ф 得 R=50和 355 ，因此取 Φ = 各級轉速數列可直接從標準數列表中查出。標準數列表給出了以Φ =從 1～ 10000 的數值，因 Φ = 從表中 找到000r/可以每隔 3個數值取一個數，得： 2000， 1600， 1250，1000， 800， 630， 500， 500， 315， 250， 200， 160， 125， 100， 80， 63，50， 40。 3. 主軸轉速級數 已知 : n= ： z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機功率 — 動力參數的確定 合理地確定電機功率 N，使用的功率實際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產需要，又不致使電機經常輕載而降低功率因素。 目前，確定機床電機功率的常用方法很多，而本次設計中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量）進行估算。根據此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據設計書表中推薦的數值： 取 P= 傳動設計 一 構網的選擇 結構式 、 結構網對于分析和 選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復雜的傳動并想由此導出實際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設計的需要可以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數目 級數為 傳動組分別有 2、 個傳動副。即 Z=2 ??????????? 動副數由于結構的限制以 2或 3 為合適，即變速級數 和 3的因子 : Z=23 ?????? ?????? 以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經選定了的和本次設計所須的正確的方案列出，具體的內容如下： 傳動齒輪數目 2x（ 3+3+2） +2=21個 軸向尺寸 19b 傳動軸數目 6根 操縱機構 簡單，兩個三聯(lián)滑移齒輪，一個雙聯(lián)滑移齒輪 圖 的傳動系統(tǒng) 二 18級轉速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以安排成： 32 3擇傳動組安排方式時，要考慮到機床主軸變速箱的具體結構 、 裝置和性能。在Ⅰ軸上摩擦離合器時，應減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副不能多，以 2為宜，本次設計中就是采用的 2，一對是傳向正傳運動的，另一個是傳向反向運動的。 主軸對加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2，或者用一個定比傳動副。 三 對于 18 級的傳動可以有三種方案，準確的說應該不只有這三個方案，可為了使結構和其他方面不復雜，同時為了滿足設計的需要，選擇的設計方案是： 18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致，在此設計中，擴大順序和傳動順序就是一致的。這種擴大順序和傳動順序一致，稱為順序擴大傳動。 四 齒輪傳動副最小傳動比 14，最大傳動比 2，決定了一個傳動組的最大變速范圍 8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。 極限傳動比及指數 x， ,x 值為： 極限傳動比指數 x： x￠=146 x’ 值； x’￠ =2 3 （ x+x’ ）值： ￠ =8 9 五 . 最后擴大傳動組的選擇 正常連續(xù)的順序擴大的傳動（串聯(lián)式）的傳動結構式為： Z=1］ 即是： Z=18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 速圖的擬定 運動參數確定以后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定了電機功率。在此基礎上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉速，這樣就擬定主運動的轉圖，使主運動逐步具體化。 一 . 主電機的選定 中型機床上，一般都采用三相交流異步電機為動力源，可以在系 列中選用。在選擇電機型號時，應按以下步驟進行： 1. 電機功率 N： 根據機床切削能力的要求確定電機功率。但電機產品的功率已經標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。 N=步電機的轉速有： 3000、 1500、 1000、 750r/在此處選擇的是： 500r/ 這個選擇是根據電機的轉速與主軸最高轉速 的轉速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。 根據本次設計機床的需要，所選用的是：雙速電機 根據電機不同的安裝和使用的需要，有四種不同的外形結構，用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設計的機床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊查到。 根據常用電機所提供的資料，選用： 圖 動機 Ⅰ軸從電機得到運動，經傳動系統(tǒng)化成主軸各級轉速。電機轉速和主軸最高轉速應相接近。顯然，從傳動件在高速運轉下恒功率 工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸轉速不宜將電機轉速下降得太低。 但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉速不宜太高。 Ⅰ軸裝有離合器的一些機床的電機、主軸、Ⅰ軸轉速數據： 參考這些數據，可見，車床Ⅰ軸轉速一般取 700～ 1000r/外，也要注意到電機與Ⅰ軸間的傳動方式，如用帶傳動時，降速比不宜太大，否則Ⅰ軸上帶輪太大，和主軸尾端可能干涉。因此，本次設計選用： 60r/ 對于中間 傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小與噪音、震動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸的轉速較高時（如采用先升后降的傳動），中間轉動軸和齒輪承受扭矩小，可以使用軸徑和齒輪模數小寫： d∝ 4M 、 m∝ 3M ，從而可以使用結構緊湊。但是，這將引起空載功率 N 空 和噪音 般機床容許噪音應小于 85大： N 空 = ? 01 6) ????????? 式中： 支承滾動或滑動軸承 C=支承滾動軸承 C=10； d 主 — 主軸前后軸頸的平均直徑（ ∑ n— 主軸轉速（ r/ ? ? ? ?? ?? ? ??? ? 主主ta o ?????? a— 所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值 （ 主 — 主軸上齒輪的分度圓的平均值 β 據機床類型及制造水平選取。我國中型車床、銑床 床 K=54，銑床 K= 從上訴經驗公式可知：主軸轉速 n 主 和中間傳動軸的轉速和∑ n 對機床噪音和發(fā)熱的關系。確定中間傳動軸的轉速時，應結合實際情況作相應修正： 般主軸轉速較低，中間軸的轉速適當取高一些，對減小結構尺寸的效果較明顯。 間軸轉速宜取低一些。 u∠ 8m/s（可用 7級精度齒輪）。在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。 四 機床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比： 1. 升速傳動中，最大傳動比 2。過大，容易引起震動和噪音。 小傳動比 1/4。過小，則使主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大，將導致結構龐大。 圖 運動的轉 速圖 帶輪直徑和齒輪齒數的確定 根據擬定的轉速圖上的各傳動比，就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 一般機床上的都采用三角帶。根據電機轉速和功率查圖即可確定型號（詳情見〈〈機床主軸變速箱設計指導〉〉 4但圖中的解并非只有一種，應使傳動帶數為 3～ 5根為宜。 本次設計中所選的帶輪型號和帶輪的根數如下： 選取 3 根 D 小 ） 各種 型號膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 根據皮帶的型號，從教科書〈〈機械設計基礎教程〉〉 查表可?。? 40 大 根據要求的傳動比 大。 當帶輪為降速時： ? ?????? 11大三角膠帶的滑動率ε =2%。 三角傳動中，在保證最小包角大于 120度的條件下，傳動比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對中型通用機床，一般取 1～ 因此， D 大 ≤ 343查表?。? D 大 =212 用計算法或查表法確定齒輪齒數，后者更為簡單。根據要求的傳動比 z，查表即可求出小齒輪齒數。 在本次設計中采用的就是常用傳動比的適用齒數（小齒輪）表就見教科書〈〈機床簡明設計手冊〉〉。 不過在表中選取的時候應注意以下幾個問題： 1. 不產生根切。一般去 18～ 20。 2. 保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥2般取δ >56.5+體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動組的各對齒輪副的中心距應該相等。若莫數相同時，則齒數和亦應相等。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足比了上述要求。機床上可用修正齒輪，在一定范圍內調整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數差不能超過 3～ 4 個齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數差應大于 4。應避免齒輪和軸之間相撞，出現(xiàn)以上的情況可以采用相應的措施來補救。 5. 在同時滿足以上的條件下齒輪齒數的確定已經可以初步定出，具體的各個齒輪齒數可以見傳動圖上所標寫的。 6. 確定軸間距： 軸間距是由齒輪齒數和后面計算并且經驗算而確定的模數 m 而確定的，具體的計算值如下（模數和齒輪的齒數而確定的軸間距必須滿足以上的幾個條件）： Ⅰ軸與Ⅱ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定 5 5 11 2 7 5 6 0150d ??????????????? 輪 1 與 2之間的中心距： 121 21 2 7 5 021 3 8 ???????????? Ⅱ軸與Ⅲ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比見圖， 38 ????33442 8952 8120d ???????????????? 輪 3與 4 之間的中心距： ????????????? Ⅲ軸 與Ⅳ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比 ???? 9910 4119d ??????????????? 齒輪 9與 10 之間的中心距： 9 103 2189 1192154????????????? ? 軸Ⅴ軸之間的中心距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比 ?? 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d ?????????????? 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 ?????????? ?? 主軸到脈沖軸的中心距： 取 m=動比 1i? 19 1920 ???????????????? 9 2 05 21 1 5 1 5 5 ???????????? 軸到反轉軸Ⅵ軸的中心距： 取 m=動比 2 1 2 12 2 2 22 01252 485d ????????????????? 2 1 2 26 21 2 5 8 52105?????????????? 齒頂高 ? ?****10 ,h c ???而 取可 知 ： ??????????? 齒頂高和齒跟高只與所取的模數 m 有關。 可知取 m=， ? ? ? ?***1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?取 m=： ? ? ? ?***1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?三 主軸轉速在使用上并不要十分準確，轉速稍高或稍低并無太大影響。但標牌上標準數列的數值一般也不允許與實際轉速相差太大。 由確定的齒輪齒數所得的實際轉速與傳動設計理論值難以完全相符合，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不得超過正負 10（ψ %。即 ? ?110 ????? ?理論理論實際或 按公式： Δ n= +6% ????????????? 果超差，要根據誤差的正負以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調整齒數，使轉速數列得到改善。 主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下： ? ?主軸Ⅴ————Ⅳ————Ⅲ————Ⅱ————Ⅵ————反轉————————————正轉——Ⅰ————電動機??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/傳動路線 所有主軸的詳細的校核如下： 輸入到Ⅱ軸的轉速 m 440 ??? ?????? 2 . 2 2 1 . m i n/i n/????? ??????? ％ ????? n????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ???? n ??????????????? . m i n/i n/????? ???????? ％％ ????? n ?????????????? . m i n/i n/????? ????????? ％ ???? n???????????????? . m i n/i n/????? ???????? ％ 00 1 0 ????? n ????? ????????? . m i n/i n/????? ???????? ％ 01 25 1 9 ????? n??????????????? . m i n/i n/????? ???????? ％ ???? n ???????????????? . m i n/i n/????? ???????? ％％ 02 00 2 3 ????? n ???????????????? . m i n/i n/????? ????????? ％ 04 00 4 1 ?????? n??????????????? 0 . m i n/i n/????? ???????? ％ 050 ???? n ????????????? ???? 1 . m i n/i n/????? ??????? ％ ????? n ??????????????? 2 . m i n/i n/????? ???????? ％ 21 001 00 1 1 ????? n ???????????????? 3 . m i n/i n/????? ???????? ％ ???? n ??????????????? 1 4 . m i n/i n/????? ????????％ 01 60 1 6 ????? n ???????????????? 5 . m i n/i n/????? ???????? ％ ???? n ???????????????? 6 . m i n/i n/????? ??????? 0040 ???? n ???????????????? 7 . m i n/i n/????? ?? ??????00630 ???? n ?????????????? 8 . m i n/i n/????? ???????? 0080 ???? n ????? ????????????在主軸上的 18級轉速分別校核后，都合格。 四 計算結果，用規(guī)定符號，以是適當比例方格紙上繪制出轉速圖和主傳動系統(tǒng)圖。 動件的估算和驗算 傳動方案確定后，要進行方案的結構化，確定個零件的實際尺寸和有關布置。為此，常對傳動件的尺寸先進行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數、離合器、制動器、帶輪的根數和型號等。在這些尺寸的基礎上，畫出草圖，得出初步結構化的有關布置與尺寸；然后按結構尺寸進行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等，必要時作結構和方案上的修 改，重新驗算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。 對于本次設計，由于是畢業(yè)設計，所以先用手工畫出草圖，經自己和指導老師的多次修改后，再用計算機繪出。 一 . 三角帶傳動的計算 三角帶傳動中，軸間距 于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動，使傳動平穩(wěn)。帶傳動結構簡單，但尺寸，機床中多用于電機輸出軸的定比傳動。 1. 選擇三角帶的型號 根據計算功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號。 計算功率 中 電機的額定功率， 工作情況系數。 車床的起動載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時，?。?的型號是： 2. 確定帶輪的計算直徑 ） 1 皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應力就越大。為提高帶的使用壽命，小帶輪直徑 求大雨許用最小帶輪直徑 型號帶對應的最小帶輪直徑 40r/） 2 ? ? ? ?? ???? 111 11212?????????????? =212r/中 : r/r/ε 一般取 算后應將數字圓整為整數。 3） u 具體的計算過程如下： 100060 11?? ? = 1 0 0 060 1 4 4 01 4 0? ???????????????? s 對于 O、 A、 B、 5m/s≤ u≤ 25m/s。 而 u=5～ 10m/s 時最為經濟耐用。 此速度完全符合 4） 0： 帶輪的中心距，通常根據機床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內選?。? 2）（ 2） ???????? 352（ 2） 704 04 過小，將降低帶的壽命；中心距過大時，會引起帶振動。中型車床電機軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750～ 850 5） 0及內周長 三角帶的計算長度是通過三角帶截面重心的長度。 ? ? ? ? 22 ????? ? ?????????? ? ? ? ? 4021221214027042 ? ????? ?=整到標準的計算長度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 6） u 000?≤ 40 次 /s （則合格） ????????????? 中： u 超限。可加大 L（加大 A）或降低 u（減少 解決。 代入數據得 2033 ??u???????????????????? /s ≤ 40 次 /s 是合格的，不需作出任何修改。 7） 00 ??? ?????????? 020 3370 4 ??? ? = 740 ） 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0?? ? ? ??????? 如果а 1過小，應加大中心距或加張緊裝置。 代入數值如下： ?????? 21 =180° = 120° 經校核合格。 9） z 10i? ???????????? 中： а 1=180°、特定長度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 參數的選擇可以根據書中的表差取： 1=w=入數值得： 10i? 10 ??? 所以，傳動帶根數選 3根。 此公式中所有的參數沒有作特別說明的都是從〈〈機床主軸變速箱設計指導〉〉 二 傳動軸除了應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證 軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸 的變形過大而不能正常工作，或者產生振動和噪聲、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，先按扭轉剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據受力情況、結構布置和有關尺寸，驗算彎曲剛度。 傳動軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動軸直徑： ? ?d ??????????????? 中： N— 該傳動軸的輸入功率 N= ?????? ????????? d— 電機額定功率； η — 從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動 效率的乘積（不計該軸軸承上的效率）。 該傳動軸的計算轉速 r/ 計算轉速 傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按主軸的計算轉速和相應的傳動關系而確定，而中型車床主軸的計算轉速為： ? ? 13 ??? ????????? ψ ]— 每米長度上允許的扭轉角（ m），可根據傳動軸的要求選取。 根據參考書中所給出的公式和本次設計所必須滿足的條件，在傳動過程中所有軸的直徑的估算如下 ： ） =z/3???????? 125 r/Ⅴ主軸 nj=25 r/ Ⅳ 軸 nj=60 r/ Ⅲ 軸 nj=00 r/ Ⅱ 軸 nj=00 r/ Ⅰ 軸 60 r/ 由 ： ? ?d ????????? ? 計算主軸Ⅴ和中間軸的直徑 Ⅴ主軸 4 Ⅳ 軸 0 Ⅲ 軸 0 Ⅱ 軸 0 Ⅰ 軸 0 3. 傳動軸剛度的驗算： 1） 機床主傳動的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的橈度y 和傾角θ。各類軸的橈度 y 和裝齒輪和軸承處傾角θ，應小于彎曲剛度的許用值 [Y]和 [θ ]值，即： y≤ [Y]； ??????? θ≤ [θ ] ??????? 于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2） 計算軸本身變形產生的橈度 y 和傾角θ時，一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁，按參考書中的表中的有關公式進行計算。 當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進行計算。計算花鍵軸的剛度時可采用直徑或當量直徑。 由于本次設計的說明書的篇幅和時間的關系就不在此詳細的列出了。但一般的計算公式為： i??1圓軸：平均直徑??? ? ??????????????? 441?慣性距 ????? ????????????? 形花鍵軸：平均直徑21 ?? ??????????? 量直徑42 64???? ?????????????? 性距 ? ?? ?64624 ??? ?： ?? ???????? 次設計機床中長 采用矩形花鍵軸的 的數值和、 1 ： ` 花 鍵 軸 尺寸 ?? （ 平均直徑 4慣性距 4626306 ??? 28 8976 29488 1035406 ??? 00058 100029 1658656 ??? 428706 714353 根據本次設計的情況，主軸的剛度要求必須進行校核，具體的剛度校核結果如下： a） 主軸上的軸承所能承受的載荷在《機械設計手冊 3》中查出，見下： 深溝球軸承 2110055 ????? 其基本額定載荷為： r 推力球軸承 169055 ????? 其基本額定載荷 為： 列圓錐滾子軸承 其基本額定載荷為： r b） 圖 的結構圖與彎矩扭矩圖 主軸上齒輪在高速轉動時所產生的載荷： 齒輪 1： ???????????????????? 輪 2： ????????????????????? c） 經查表 1 題目 床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及四方回轉刀架設計 一． 主要設計參數及技術指標 1、主要技術參數 ： 床身最大工件回轉直徑 (主參數 ) 400320 500 大 工件長度（第二主參數， 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調速電動機，調速范圍： 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅動，滾珠絲杠傳動， X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖， Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉刀架、六角回轉刀架 6、定位精度： 、重復定位精度：± 、實現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 10、 工件材料：鋼、鑄鐵 2 11、 刀具材料：高速鋼、硬質合金 二． 畢業(yè)設計內容及工作量 (一 )設 計說明書 1、數控機床發(fā)展概述 ① 數控機床及其特點。 ② 數控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數控機床的經濟分析。 ④ 數控機床的發(fā)展趨向 。 2、數控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設計 計算 8、 主軸箱（進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母）的零件圖 的設計計算 9、機床硬件電路圖的設計 （二）、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3、主要部件裝配 圖 張 3 4、機床硬件電路圖 張 四． 畢業(yè)設計的基本要求： 能按時獨立完成畢業(yè)設計規(guī)定的全部內容，方案選擇正確，論據充分，對設計中的主要問題分析深入，解決合理，有獨立見解，能很好運用所學理論和提供的資料解決設計中的問題，能獨立查閱和正確引用中外文參考資料，說明書文字通順、清楚、選用數據論證合理、計算準確，圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務 預定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻，收集資料 1 周 2 工廠調研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經濟型數控機床系統(tǒng)設計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 《新編機床數控技術》 任玉田主編 北京理工大學出版社 4 《機床設計圖冊》 上海紡織工學院等主編 上?？茖W技術出版社 《機械設計手冊》 成大先主編 化學工業(yè)出版社