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1、盐城工学院机械工程系毕业设计 1 摘摘 要要 本文作者研究的主要是数控车床的主传动系统，这类主传动系统的设计可用于 对普通车床的改造，以适应当前我国机床工业发展的现状，具有一定的经济效益和 社会效益。 本文作者完成的设计主要包括根据一些原始数据（其中包括机床的类型、规格 等）结合实际条件和情况对车床一些参数进行拟定，再根据拟定的参数，进行传动 方案的比较，确定传动方案。然后计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮 的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还要对箱 体内的主要结构进行设计，一些零件的选型，如电磁离合器的选择等，从而完成对 整个主传动系统的设计。 关键词关
2、键词：数控车床 主传动系统 设计 AbstractAbstract What author of this text study numerical control main transmission of lathe mainly, the main design of transmission can use for to ordinary transformation of lathe, In order to adapt to the current situation of the present industrial development of lathe of our coun
3、try, have certain economic benefits and social benefit. The design that the author of this text finished includes according to some initial data mainly( type, specification of including the lathe ,etc.) Combine actual condition and situation draft to some parameters of lathe, and then according to t
4、he parameter drafted, Carry on the comparison of the transmission scheme, confirm the transmission scheme. It 数控车床主传动机构设计 2 then cant calculate every transmission transmission of the packs than and gear wheel tooth count, estimate modulus and the every axle foot-paths of axle of gear wheel more, And
5、 check the intensity, rigidity of gear wheel and axle . In addition, will design the main structure in the body of the case , the selecting types of some parts, Electromagnetic choice of clutch,etc., finish to whole main design of transmission for instance. Keywords：NC machine tool; main driving sys
6、tem; design 目录目录 0 引言1 1 总体设计方案拟定3 11 拟定主运动参数( max n 、 min n 、Z)3 12 运动设计.3 13 动力计算和结构草图设计.3 14 轴和齿轮的验算.3 15 主轴变速箱装配设计.3 2 参数拟定.4 2.1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数.4 2.2 各级转速的确定.4 3 运动设计5 盐城工学院机械工程系毕业设计 3 31 主拟定传动方案.5 32 传动方案的比较.5 321 采用单速电机 .5 322 采用双速电机 .6 33 各级传动比的计算.7 34 各轴转速的确定方法9 341 轴的转速 .9 342 中间传动轴的转速 9
7、 35 转速图拟定.10 4 动力计算11 4.1 齿轮的计算.11 4.1 .1 确定齿轮齿数和模数（查表法） 11 41. 2 确定齿轮的齿数和模数（计算法）并校核 12 41. 3 齿轮的精度设计； 15 4.2 电磁离合器的选择和使用.19 5 轴的设计和验算.21 5.1 轴的结构设计.21 5.2 轴的强度校核(以轴为例).21 5.2.1 选择轴的材料 22 5.2.2 初估轴径 22 5.2.3 结构设计 22 52. 4 轴的受力分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 5.3 轴的刚度校核(以轴为例).25 6 主轴变速箱的装配设计.28 6.1 箱体内结构设计的特点.28 6.2 设计的方法(以轴的布置为例).28 7 结论.31 致谢.32 参考文献.33 附件清单.34 数控车床主传动机构设计 4 0 0 引言引言 这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。此类 数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方 式，在一定范围内实现电控变速。总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出 转速图，对箱体
9、及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。 为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造 业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。一些 全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难， 盐城工学院机械工程系毕业设计 5 但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化， 以提高生产效率。我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突 出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自 动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。我国是拥有 300 多
10、万台 机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想 在近几年内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都 是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平、教 育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。目前，我国经济型数 控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。 经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能 的前提下，尽可能地降低价格。 经济型数控车床有许多优点。1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准 数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万
11、甚至几十万元。因此，它特别 适合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。从 提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能， 提高机床的使用价值。2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。在普通车床上 加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。加工不同零件，只要改变加工程序， 很快适应和达到批量生产的要求。3）相对于普通车床，经济型数控车床能提高产品 质量，降低废品损失。数控有较高的加工精度，加工出的产品尺寸一致性好，合格 率高。4）采用数控车床，能解决复杂的加工精度，还能节约大量工装费用，降低生 产成本。5）采用此类车床，还能减轻工人劳动强度
12、将工人从紧张、繁重的体力劳动 中解脱出来。6）可以提高工人素质，促进技术进步。数控系统的出现扩大了工人的 视野，带动了学习微电子技术的热潮，为工人由“体力型”向“智力型”过渡创造 了条件，促进了工厂的技术进步。7）增强了企业应变能力，为提高企业竞争能力创 造了条件。企业应用经济型数控设备对设备进行改造后，提高了加工精度和批量生 产的能力，同时又保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对 产品更新换代所需要的应变能力，增强企业的竞争能力。 本设计中的数控车床主传动系统的特点就是主电机采用双速电机，这样可以简 化箱体内的结构。操纵方式并非是完全数控，而是采用采用手动与电控双操纵方式，
13、 在一定范围内实现电控变速。本设计就是对在我国应用非常广泛的 C6 型数控车床进 行的改造，具有广泛的适应性。C6 型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥 有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经 济效益。 总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进 数控车床主传动机构设计 6 行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。设计时一要注意设计的科学性和条理性， 另一点就是要注意和实际的结合。设计的依据主要是以经验或类比为基础的传统(经 验)设计方法。作为一名尚未毕业的大学生，经验自然是我们所欠缺的，所以除了老 师的指导，最主要的就是借鉴书上的
14、设计方法。书上虽然不会有完全相同的示例， 但一些其他类型的主轴箱设计方法在这个课题上同样适用，适用也只是大体上的适 用，具体到一些细节的设计就需我们自己查设计手册了。比如说其中涉及到电磁离 合器的设计就需自己解决。虽然我们很缺乏设计的经验，但还应处处从实际出发。 从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析、参数拟定和方案确定中， 既要了解当今的先进生产水平和可能趋势，更应了解我国实际生产水平，使设计的 机床、机器在四化建设中发挥最佳的效益。从小处讲，指对设计的机床零部件的制 造、装配和维修要进行认真的、切实的考虑和分析，对推荐的设计数据和资料要结 合实际情况进行取舍。通过设计实践，了解和
15、掌握结合实际、综合思考的设计方法。 1 1 总体设计方案拟定总体设计方案拟定 1 11 1 拟定主运动参数拟定主运动参数( ( max n 、 min n 、Z)Z) 机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的依据， 影响到产品是否能满足所需要的功能要求。根据拟定的参数、规格和其他特点，了 解典型工艺的切削用量，了解极限转速、和级数 Z、主传动电机功率 N。 max n min n 盐城工学院机械工程系毕业设计 7 1 12 2 运动设计运动设计 根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定传动结构方案和传动系统 图。传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式
16、上有集中传动的主 轴变速箱。分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可 用背轮机构、分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑 移齿轮、公用齿轮等。然后计算各传动比及齿轮的齿数。 1 13 3 动力计算和结构草图设计动力计算和结构草图设计 估算齿轮模数 m 和轴颈 d，选择和计算离合器。 将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计。 1 14 4 轴和齿轮的验算轴和齿轮的验算 在结构草图的基础上，对一根传动轴和齿轮的刚度、强度进行校核。 1 15 5 主轴变速箱装配设计主轴变速箱装配设计 主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿” ，进行设计和绘制的。图上各零部件 要表达清楚，并标明尺寸和配合。 2 2 参数拟定参数拟定 2.12.1 车床主参数车床主参数( (规格尺寸规格尺寸) )和基本参数和基本参数 此经济型数控车床是由 C6140 普通车床改装而来，根据任务书上提供的条件： 此数
