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1、新乡学院2011届毕业论文 CK516数控车床变速箱中传动轴的设计院 系：机电工程学院专 业：机械制造与自动化班 级：学 生： 指导教师： 学 院2011年5月9目 录内容摘要1关键词1Abstract.1Keywords11.数控车床简介21.1 数控车床的简介21.2 数控车床技术的发展趋势32.设计题目及参数41.1 题目41.2 参数43.传动轴的概念44.轴类零件技术要求55.轴上零件的轴向定位和固定66.传动轴的强度计算及受力分析76.1 轴的强度计算及受力分析86.2 轴强度计算及受力分析106.3 轴强度计算及受力分析127.传动轴主要参数的计算及校核147.1传动轴主要参数的
2、计算147.2 传动轴的刚度计算17结论19致谢20参考文献21题目：CK516立式数控车床变速箱中传动轴的设计内容摘要：本次设计主要是数控车床的传动轴的设计，这类设计可用于对普通车床的改造，以适应当前我国机床发展的现状，具有-定的经济效益和社会效益。这次设计主要是进行CK516立式数控车床变速箱中传动轴的设计，其中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参数进行拟定，再根据拟定的参数，对传动轴结构进行设计，包括传动轴上各零件的定位，包括长度和直径的计算，机构支撑和扭矩，弯曲强度的计算，扭转强度的计算，扭转变形，疲劳轻度的计算等。校核包括对传动轴硬度和强度等
3、的校核。从而完成对传动轴的设计。关键词：数控车床 传动轴 设计Abstract: this design is the design of NC lathe drive shaft, this type of design can be used for ordinary lathe reconstruction, to adapt to the current situation of development of machine tools in China, with-in economic and social benefits. This design main is for CK5
4、16 vertical NC lathe gearbox in the drive shaft of design, which including under some original data (which including machine tool of type, and specifications,) light conditions and situation on lathe parameter for developed, then under developed of parameter, on drive shaft structure for design, inc
5、luding drive shaft Shang the parts of positioning, including length and diameter of calculation, institutions support and torque, bent strength of calculation, reverse strength of calculation, reverse deformation, fatigue mild of calculation,. Check include on hardness and strength check of shaft. T
6、o complete the design of drive shaft. Keywords: design of NC lathe drive shaft第一章 数控车床简介1.1 数控车床的简介数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一
7、。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C
8、轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不边疆变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。由于数控中的控制信息，而处理这些短信息离不开计算机，因此将通过计算机进行自动控制的技术，简称为数控。这里讲的数控，特指用于机床加工中的数控（即机床数控）。除此之外，数控还广泛应用于测量、理化试验与分析、物质与信息的传输、建筑以及科
9、学管理等领域。早期的数控机床的NC装置由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术实现的数控机床一般称作为NC机床。计算机数控，简称CNC。现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或分部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接，称为CNC系统，这样的机床一般称为CNC机床。1.2 数控车床技术的发展趋势高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在： 1.机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步
10、，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复 合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 3.机器人使柔性化组合效率更高机器人与
11、主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4.精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超
12、精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5.功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。第二章 设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是CK516立式数控车床变速箱中传动轴的设计，主要设计内容包括传动轴的结构设计和校核计算。传动轴是数控车床的关键部位，其结构优劣对加工中心的
13、性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。传动轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。1.2 参数规格参数床身上最大回转直径 mm 800最大车削直径 mm 600最大车削高度 mm 600主轴转速范围（四段无级） r/min 45-1000主轴孔前端锥度 mm 120主电机功率 kw 15X/Z轴伺服电机 N.m 22第三章 传动轴的概念传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时对花键齿进行磷化处理或喷涂尼龙层；有的则在花键槽中放入滚针、滚柱或滚珠等滚动元件，
14、以滚动摩擦代替滑动摩擦，提高传动效率。但这种结构较复杂，成本较高。有时对于有严重冲击载荷的传动，还采用具有弹性的传动轴。传动轴上的花键应有润滑及防尘措施，花键齿与键槽间隙不宜过大，且应按对应标记装配，以免装错破坏传动轴总成的动平衡。 传动轴的长度和夹角及它们的变化范围由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。第四章 轴类零件技术要求一、尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的
15、轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。二、几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。三、 相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。四、表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配
