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1、 .数控车床主传动机构设计摘要本文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与齿轮齿数，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。关键词数控车床;主传动系统;系统设计不要删除行尾的
2、分节符，此行不会被打印 / 目录摘要I第1章 绪论1第2章 总体设计方案拟定22.1 拟定主运动参数22.2 运动设计22.3 动力计算和结构草图设计22.4 轴和齿轮的验算22.5 主轴变速箱装配设计2第3章 参数拟定33.1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数33.2 各级转速的确定3第4章 运动设计44.1 主传动拟定方案44.2 传动方案的比较44.2.1 采用单速电机44.2.2 采用双速电机54.3 各级传动比的计算64.4 各轴转速的确定方法84.4.1轴的转速84.4.2 中间传动轴的转速84.5 转速图拟定8第5章 主传动系统设计105.1 带轮与带的计算105.2 齿轮的计算
3、115.2.1 确定齿轮齿数和模数（查表法）115.2.2 确定齿轮的齿数和模数（计算法）并校核135.2.3 齿轮的精度设计；15第6章 主轴变速箱的装配设计196.1 箱体结构设计的特点196.2 设计的方法(以轴的布置为例)19结论22参考文献23致24千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论这次毕业设计中,我所从事设计的课题是CA6140数控车床主传动机构设计与典型零件的数控加工。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，在一定围
4、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，对箱体与部结构进行设计，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，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
5、国是拥有300多万台机床的国家，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。总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体与部结构进行设计，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
6、书上的设计方法。书上虽然不会有完全一样的示例，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。比如说其中涉与到电磁离合器的设计就需自己解决。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，了解和掌握结合实际、综合思考的设计方法。第2章 总体设计方案拟定2.1 拟定主运动参数机床设计的初始，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
7、量，了解极限转速、和级数Z、主传动电机功率N。2.2 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。然后计算各传动比与齿轮的齿数。2.3 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。将各传动件与其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计。2.4 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
8、度进行校核。2.5 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。第3章 参数拟定3.1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数此经济型数控车床是由C6140普通车床改装而来，此数控车床的主轴转速可分高低两档,共有12级转速：其中高低两档各有6级转速，低速档时=340/,=45r/min;高速档时=1800 r/min，=235 r/min；此车床床身上最大回转直径为400mm,主轴端部型式为C6；主轴通孔直径为65 mm；主轴孔锥度为公制70；采用双速电机:其中 电机的转速和功率分别为1000/1500 r/min，4/5.5
9、KW。3.2 各级转速的确定已知主轴的转速分为12级，又分为高低两档，其中高档最大转速为1800r/min，最小转速为235 r/min；R1=/=1800/235=7.66R=1当机床处于低速档时,主轴共有6级，转速围=7.556=，即=1.499，取=1.449,已知=45,查标准数列表(见参考文献1第6页).=45,就可每隔六个数取得一个数,得低速档的6级转速分别为45,67,103,154,230,340 r/min;当车床处于高速档时, 主轴共有6级，转速围 =7.659=，即=1.50,取=1.50,已知=1800 .=1800, 就可每隔六个数取得一个数,得高速档的6级转速分别为
10、236,354,543,815,1200,1800 r/min。第4章 运动设计4.1 主传动拟定方案拟定传动方案，包括传动型式的选择以与开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以与其组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能与经济性等多方面统一考虑。4.2 传动方案的比较4.2.1 采用单速电机已知变速级数为Z=12。确定传动组与各传动组中传动副的数目。级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3、.各传动副，即 Z=Z1
11、Z2Z3传动副数由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子 Z=3。方案一12=232传动齿轮数目2（2+3+2）=14。轴向尺寸为15b。传动轴数目为4根。操纵机构较为简单：两个滑移齿轮和一个三联滑移齿轮，可单独也可集中操纵。方案二 12=34传动齿轮数目2（34）=14个。轴向尺寸为19b。传动轴数目为3根。操纵机构较复杂：四联滑移齿轮作为整体式，滑移长度为12b；如拆为2个双联滑移齿轮，需要有自锁，以保证只有一个齿轮副啮合。相比之下，还是传动副数分别为2，3，2的三个传动组方案为优。4.2.2 采用双速电机车床上，有时采用双速电机，双速电机的转速比：=2，传动系统的公比应
12、当是2的整次方根，本设计中的双速电机的公比=1.41。这时电机的转速变换起着系统中第一扩大传动组的作用相应基本组的传动级数应为2，这样使传动系统的机械结构简化。本设计是经济型数控车床，采用电控和手动两种方式，为了结构设计的需要，本设计采用双速电机。4.3 各级传动比的计算假设结构如图：由于已经设计了各轴之间的相对位置关系，由传动系统草图知共有六个传动比。分别设齿轮1和齿轮4之间的传动比为,齿轮2和齿轮5之间的传动比为,齿轮8和齿轮9之间的传动比为 ,齿轮3和齿轮6之间的传动比为,齿轮7和齿轮10之间的传动比为,带轮传动比为。设其中。当处于低档时，手动操作使得齿轮8和齿轮9啮合。当中间的电磁离合
13、器得电，齿轮2和齿轮5之间啮合，当时的主轴转速最小，为45或67 r/min。可得 1000=45r/min1500=67 r/min当左侧的电磁离合器得电，齿轮3和齿轮6之间啮合，当时的主轴转速最大，为226或340 r/min。可得 1000=230 r/min1500=340 r/min当右侧的电磁离合器得电，齿轮1和齿轮4之间啮合，当时的主轴转速为100或150可得 1000=100 r/min1500=150 r/min当处于高档时，手动操作使得齿轮7和齿轮10啮合当中间的电磁离合器得电，齿轮2和齿轮5之间啮合，当时的主轴转速最小，为236或354可得 1000=235 r/min1
14、500=354 r/min当左侧的电磁离合器得电，齿轮3和齿轮6之间啮合，当时的主轴转速最大，为1200或1800可得 1000=1200 r/min1500=1800 r/min当右侧的电磁离合器得电，齿轮1和齿轮4之间啮合，当时的主轴转速为543或816可得 1000=543 r/min1500=815 r/min由这6各方程联列可解得0.3226 0.7447 1.64520.2576 1.3659 0.534传动比的选用时，应注意的几个问题，充分使用齿轮副的极限传动比=1/4，=2，虽然可以最大限度地获得变速箱围或减少传动件数，但会导致齿轮和箱体尺寸过大，齿轮线速度增大，容易产生振动和
15、噪音，要求精度提高。在实践中，往往不采用降速很小、升速很大的传动比，特别是中间轴的传动。因此，从系统的角度考虑，宁可适当增加串联传动组的数目，或者用并联式的分支传动满足变速围的要求，而避免用极限传动比的传动副。4.4 各轴转速的确定方法由传动比和电机的转速，可以计算出各轴的转速。4.4.1 轴的转速轴从电机得到运动，经传动系统转化成各级转速。电机转速转速和主轴最高转速应相接近。显然，从传动件在高速运转下恒功率工作时所受扭矩最小来考虑，轴不宜将电机转速降得太低。但如果轴上装有摩擦离合器一类部件时，高速下摩擦损耗、发热都将成为突出矛盾，因此，轴转速也不宜太高车床的轴转速一般取7001000 r/min左右比较合适。另外也要注意到电机与轴的传动方式，如用带轮传动时，降速比不宜太大，和主轴尾部可能干涉。4.4.2 中间传动轴的转速对于中间传
