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1、本科毕业设计(论文)题目：数控卧式镗铣床主轴箱变速操纵机构设计系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年05月数控卧式镗铣床主轴箱变速操纵机构设计摘 要机械行业是运用数控机床最多的，很多企业为了提高自己的生产效率，常常会对机床内部结构进行多方面的改造。社会主义市场经济的发展为我国工业生产创造了条件，在现代一体化生产模式中运用了很多先进的设备。对于数控机床而言，主轴箱是其最为核心的组织结构，整个主轴箱影响着数控机床的变速情况。大部分制造企业在实行技术改造时把重点放在了主轴箱变速器上，这是调整机床运行速度的重点。在设计过程中必须要对主
2、轴箱的每个部件加以控制，这样才能确保数控机床主轴变速性能的良好。本文对主轴箱变速操纵机构的工作原理进行结构设计和计算分析，利用两个液压油缸，经拨叉带动双联滑移齿轮移动到需要的多个位置。关键字：数控机床； 主轴箱； 结构； 设计Mechanism design of CNC horizontal boring and milling machine spindle box transmission controlAbstractMachinery industry is the use of CNC machine tools the most, a lot of enterprises to
3、improve their production efficiency, often transform many aspects of the internal structure of machine tool. The society pays attention to the development of the market economy to create the conditions for the industrial production of our country, a lot of advanced equipment for use in the integrati
4、on of modern production mode. For NC machine tool, the spindle box is the most core structure, the spindle box of CNC machine tool gear case. Most of the manufacturing enterprises in the implementation of technical transformation to focus on the main spindle box transmission, which is the key to adj
5、ust the machine running speed. In the design process must each component of the headstock to control, so as to ensure the good performance of NC machine tool spindle speed.In this pear, the working principle of the headstock gear control mechanism on the analysis of the structure design and calculat
6、ion, using two hydraulic oil cylinders, the shifting fork drives a sliding duplex gear moving to a plurality of positions need.Key Words: CNC machine; machine head; structure; designIII目 录1 绪论11.1 数控镗铣床的结构组成11.2 我国卧式镗铣床的发展21.2.1 我国卧式镗铣床的发展历史21.2.2 我国卧式镗铣床的发展趋势22 数控卧式镗铣床变速操纵机构设计42.1 主轴箱变速操纵机构工作原理42.2
7、 主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装52.3 齿轮在轴上的布置和排列52.4 相啮合齿轮的宽度63 主传动系统的设计计算73.1 电动的选取73.1.1 选择电动机的类型73.1.2 转速及功率的确定73.1.3 联轴器的选择73.1.4 选定各齿轮齿数73.1.5 转速的计算73.1.6 各轴功率及转矩的计算83.2 齿轮的设计83.2.1 确定齿轮齿数的原则和要求83.2.2 齿轮传动设计参数的选择83.2.3 齿轮的结构设计计算93.3 轴的设计123.3.1 轴的结构设计123.3.2 轴上作用力的计算143.3.3 轴的结构设计143.3.4 键的选取163.3.5 轴的受力分析163
8、.3.6 校核轴的强度173.3.7 校核键连接的强度183.3.8 校核轴承寿命184 箱体的设计205 传动系统的润滑21总 结22参考文献22致 谢23毕业设计（论文）知识产权声明25毕业设计（论文）独创性声明269西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2 数控卧式镗铣床变速操纵机构设计设计图纸和说明书联系QQ25766365382 数控卧式镗铣床变速操纵机构设计2.1 主轴箱变速操纵机构工作原理主轴箱中有主轴、变速机构，操纵系统和润滑系统等。如果主轴箱与变速机构分离，则除主轴箱外还有变速箱。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声要低，振
9、动要小，操纵方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本低，防尘，防漏，外型美观等。如图2.1和图2.2所示,主轴箱中采用两个液压缸，经拨叉带动两个双联滑移齿轮移动而实现主轴变速。上油缸使拨叉拨动轴右边双联滑移齿轮变速：油缸和组成的差动油缸，可以使轴左边的双联滑移齿轮获得二个位置。即当油缸2进压力油油缸4回压力油时，活塞杆被推向右边，活塞杆用拨叉拨动轴上的双联滑移齿轮到左边位置；当油缸4进压力油2油缸回压力油时，拨叉拨动双联滑移齿轮移动到左边位置。图2.1和图2.29,10两个图合起来反映了变速操纵机构中几个液压缸的位置及其双联滑移齿轮变速的关系。图2.1 主轴箱变速操纵机构（a）1-活塞杆 2-油
10、缸 3-行程开关 4-油缸 5-管接头图2.2 主轴箱变速操纵机构（b）2.2 主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装传动轴的轴承以深沟球轴承为主，也可用圆锥滚子轴承。前者噪声小、发热小，应用较多，后者装配方便承载能力较大，还可以承受轴向载荷，因而也有采用的，载荷较大的地方还可以采用圆柱滚子轴承11,12。2.3 齿轮在轴上的布置和排列在变速传动组内应尽量使较小的齿轮成为滑移齿轮，使滑移省力。滑移齿轮必须使原出于啮合状态的齿轮完全脱开后，另一个齿轮才开始啮合。因此，双联滑移齿轮传动组占用的轴向长度为B4b13,如图2.3所示图2.3 双联滑移齿轮轴向长度2.4 相啮合齿轮的宽度在一般情况下，一对相啮
11、合的齿轮，宽度应该是相同的，但是，考虑到操纵机构的定位不可能很精准，拨叉也存在着误差和磨损，使用时往往会发生错位。这时只有部分齿宽参与工作，会使齿轮局部磨损，降低寿命。如果轴向尺寸并不要求很紧凑，可以使小齿轮比相啮合的大齿轮宽25mm.带来的缺点是轴向尺寸将有所增加14。3 主传动系统的设计计算3 主传动系统的设计计算3.1 电动的选取3.1.1 选择电动机的类型根据用途选用Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机，三相异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三相交流电网中，在工业上用途最为广泛，具有效率高、性能好、噪声低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊
12、要求的机械上，如金属切屑机床。3.1.2 转速及功率的确定初步选定电动机功率为7.5kW。一般市场上最常用、供应最多的是同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，无特殊需求不选用3000r/min和750r/min的电动机，因此选择同步转速为1500r/min的电动机，其满载转速为1440r/min,且型号为Y132M-4。3.1.3 联轴器的选择联轴器的选择应由工作要求决定。由于输入轴与电动机轴直接相连，并且转速高，转矩小，所以选用弹性套柱销联轴器。其型号为LT6(GB/T 4323-2002)3.1.4 选定各齿轮齿数表3.1所示为确定的各齿轮的齿数表3.1 各齿轮选定的齿
13、数编号齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿轮5齿轮6齿轮7齿轮8齿轮9齿轮10齿数Z274523386752532235603.1.5 转速的计算在初步确定齿轮的齿数的情况下，计算主轴的转速。齿轮5、6和齿轮7、8为两个双连齿轮并安装在同一根轴上，齿轮2、3、4安装在另一根轴上，齿轮9和齿轮10安装在主轴上。从电动机输出，经过齿轮传动到主轴有4种转速，分别为：230r/min、950r/min、110r/min、450r/min。轴1的转速是由电动直接输出的，所以转速为1440r/min,轴2和轴3的转速是由齿轮传递的，所以轴2的转速为144027/45=864r/min，轴3的转速有两种分别为8643
14、8/52=631.38r/min和86423/67=296.6r/min。3.1.6 各轴功率及转矩的计算a. 功率的计算轴1功率为P1=75000.990.99=7350.75W；轴2功率为P2=P10.970.99=7056W；轴3功率为P3=P20.970.99=6779W；主轴功率为P0=P30.970.99=6510W。b. 转矩的计算轴1的转矩为：；轴2的转矩为: ；轴3有转矩有两种，分别为102.53和218.25；主轴有四种转矩，分别为270.28、65.44、565.13、138.14。3.2 齿轮的设计3.2.1 确定齿轮齿数的原则和要求齿轮齿数确定的原则是使齿轮结构紧凑，主轴转速误差小。具体要求如下：a. 齿轮的齿数不应过大；b. 最小齿轮的齿数要求尽可能小，对于圆柱齿轮最小齿数；c. 受结构限制的最小齿轮的各齿轮（尤其是最小齿轮），应可靠的装到轴上或进行套装，齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚大于等于2mm，以保证有足够的强度，避免出现变形、断裂。3.2.2 齿轮传动设计参数的选择a. 压力角a的选择我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为a=20o，本次设计中，一对啮合直齿圆柱齿轮的压力角均取a=20o。b. 齿数的选择保持中心距a
