dvc250-nt數(shù)控雙柱立式車床設(shè)計
dvc250-nt數(shù)控雙柱立式車床設(shè)計,dvc250,nt,數(shù)控,立式,車床,設(shè)計
第 37 頁 共 37 頁
dvc250-nt數(shù)控雙柱立式車床設(shè)計
摘 要：
主軸的傳動系統(tǒng)是立式車床設(shè)計的一個非常重要的部分，從結(jié)構(gòu)式，到結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪副和軸傳動的設(shè)計，再選擇各種主傳動配合件，對軸與齒輪及配合件進(jìn)行校核，主驅(qū)動程序“結(jié)構(gòu)化”設(shè)計主軸變速箱裝配圖和零件圖，重點開展傳動軸總成，主軸總成，傳動機構(gòu)，櫥柜，潤滑和密封，傳動軸和滑齒輪零件設(shè)計，完成了設(shè)計任務(wù)。
這突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，保證了機器的機械設(shè)計原則下的基本要求，開發(fā)機構(gòu)的體制性，結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)精簡機，努力降低生產(chǎn)成本;主軸與齒輪設(shè)計，以滿足工作所需要的強度，材料的選擇是采用盡量便宜的原則，避免造成材料浪費。
關(guān)鍵詞：車床、主軸箱裝配圖、轉(zhuǎn)速圖、轉(zhuǎn)速范圍、傳動系統(tǒng)圖
目 錄
第一章 緒論--------------------------------------------------------------4
第二章 總體設(shè)計-----------------------------------------------5
1、 機床整機加工特點----------------------------------------------5
2、 轉(zhuǎn)速參數(shù)設(shè)計----------------------------------------------------5
3、 電機參數(shù)選擇-------------------------------------------------------6
第三章 主軸設(shè)計-----------------------------------------------8
1、 主軸設(shè)計-------------------------------------------------8
2、 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)設(shè)計-------------------------------------------8
3、 結(jié)構(gòu)設(shè)計-------------------------------------------8
4、 齒輪參數(shù)設(shè)計-------------------------------------------------9
第四章 傳動件參數(shù)設(shè)計--------------------------------------------12
1、 第一軸轉(zhuǎn)速設(shè)計--------------------------------------------------12
2、 第二軸轉(zhuǎn)速設(shè)計---------------------------------------------12
3、 主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)計------------------------------------------------13
4、 其他傳動件計算轉(zhuǎn)速設(shè)計---------------------------------13
第五章 皮帶輪設(shè)計-----------------------------------------------------14
1、 皮帶傳動設(shè)計------------------------------------------------14
2、 皮帶輪參數(shù)設(shè)計----------------------------------------------15
第六章 零件的計算和校核-------------------------------16
1、 各軸輸出功率和扭矩計算------------------------------------16
2、 傳動軸的參數(shù)設(shè)計------------------------------16
3、 主軸軸頸的確定------------------------------------------------17
4、 齒輪模數(shù)的計算------------------------------------------17
5、 各級轉(zhuǎn)速的校核------------------------------------------------18
6、 齒輪傳動的校核--------------------------------------------------18
7、 主軸的校核------------------------------------------------------21
8、 軸承的計算與選取------------------------------------------------24
第七章 潤滑系統(tǒng)設(shè)計-----------------------------------------------25
1、 傳動系統(tǒng)潤滑要求-------------------------------------------------25
2、 潤滑劑的選擇----------------------------------------------------25
3、 潤滑方式----------------------------------------------------------26
第八章 小結(jié)---------------------------------------------------------------28
第九章 參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------29
第一章 緒論
數(shù)控機床的組成
數(shù)控機床（NC數(shù)控，數(shù)控簡稱）：短期數(shù)字控制機床，是一臺機器配有自動的過程控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以在邏輯處理程序具有控制碼或其他符號指令，解碼，以使機器操作和加工零件。數(shù)控機床提出：機械，電氣，液壓，潤滑，芯片和其他組件包括機械炮塔，螺絲，主軸，尾單位，中心架，床上，封面，雜志，炮塔。電器包括：控制系統(tǒng)柜，控制柜伺服驅(qū)動器，互感器，繼電器，接觸器，輸入和輸出，顯示屏，電機，限位開關(guān)。液壓包括：液壓站，液壓油泵，油壓表各種閥，潤滑，潤滑泵，潤滑線。數(shù)控機床加工的特點是：準(zhǔn)確，快速，適合大量生產(chǎn)，而不管操作者的經(jīng)驗，生產(chǎn)效率高的，復(fù)雜的加工形狀，零件精度高，也有一些普通機器不能或不便加工的零件，夾緊它可以加工作為多道工序，穩(wěn)定加工質(zhì)量后，降低了操作人員的勞動強度。
在一般的CNC機床的加工程序，輸入裝置，數(shù)控系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置，用于檢測所述反饋系統(tǒng)和機床體組成。
數(shù)控機床的工作原理及特點
主軸運動
像普通車床主軸運動主要完成切割整機電源其功率約占70％-80％的任務(wù)?；镜目刂乒δ苁堑管嚭屯Ｖ怪鬏S，自動換檔和變速;一些加工中心和數(shù)控機床，也需要高精密主軸準(zhǔn)停和索引功能。
進(jìn)給運動
進(jìn)給運動是從普通機床數(shù)控機床主要場所，電氣傳動代替機械傳動，數(shù)控機床的進(jìn)給運動由進(jìn)給伺服系統(tǒng)來完成不同。由饋送伺服驅(qū)動器，伺服電機，進(jìn)給傳動鏈和位置檢測反饋裝置饋送伺服系統(tǒng)。
在一般情況下，數(shù)控機床功能的強度主要取決于計算機數(shù)控系統(tǒng)裝置上，和數(shù)控機床性能意愿，如速度和準(zhǔn)確度取決于進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)上。為了保證位置的進(jìn)給運動的準(zhǔn)確性，我們已經(jīng)采取了一些有效的措施。機械傳動鏈預(yù)緊和反彈調(diào)整：采用高精度位置檢測裝置;采用高性能伺服驅(qū)動器和伺服電機，數(shù)控系統(tǒng)，以提高處理速度。
輸入/輸出（I / O）接口
數(shù)控系統(tǒng)控制信號處理程序處理，除了輸出到喂食精確軌跡控制，我們還需要主軸啟動/停止，改變方向，換刀，工件夾緊/釋放和液壓，冷卻，潤滑，分度工作臺分度等輔助操作控制。例如，通過加工程序的M代碼指令，機器操作員面板上的控制開關(guān)和分布在機限位開關(guān)，接近檢測器開關(guān)，壓力開關(guān)和其他輸入元件數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)由可編程控制器的各個部分（PLC ）邏輯運算，輸出控制信號以驅(qū)動繼電器，接觸器，電磁閥和電磁制動器等輸出設(shè)備，冷卻泵，潤滑泵，液壓系統(tǒng)和氣動控制系統(tǒng)。
數(shù)控機床分類
許多類型的數(shù)控機床，檢查它們從不同的角度，有不同的分類方法，有幾種通常不同的分類方法：
1.根據(jù)工藝用途分類
切割類：數(shù)控銑床，數(shù)控車床，磨床，加工中心，數(shù)控齒輪加工機床，F(xiàn)MC等。
形成類：數(shù)控折彎機，數(shù)控折彎機。
特別加工類：數(shù)控線切割機，電火花機，激光加工機。
其他類型：數(shù)控機床裝配，數(shù)控測量機，機器人。
2．按控制功能分類
（1）點控制數(shù)控系統(tǒng)
§只能實現(xiàn)工具相對于從一個點工件到另一個精確定位運動的;
§無軌跡控制要求;
§鍛煉，沒有任何加工過程中。
§范圍：數(shù)控鉆床，數(shù)控鏜床，數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。
（2）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)
§輪廓控制（連續(xù)控制）系統(tǒng)，包括：控制多個軸同時協(xié)調(diào)運動（坐標(biāo)聯(lián)動），相對于軌道和根據(jù)運動過程中規(guī)定的連續(xù)切削的數(shù)控系統(tǒng)的程序的工具的移動速度的工件。
§范圍：數(shù)控車床，銑床，加工中心加工曲線和曲面。這個數(shù)值的系統(tǒng)基本上是一個現(xiàn)代化的數(shù)控機床和設(shè)備。
3.軸數(shù)劃分，
q2軸（平面曲線）
q3軸（空間曲面，球頭銑刀）
q4軸（空間曲面）
q5軸和6軸（空間表面）
軸的數(shù)量越多更復(fù)雜的控制算法的數(shù)控系統(tǒng)。
由進(jìn)給伺服系統(tǒng)4.分類
根據(jù)數(shù)控進(jìn)給伺服子系統(tǒng)的位置測量裝置是否可分為開環(huán)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)按照所述位置測量裝置的安裝位置可以被分為兩個半 - 封閉環(huán)和閉環(huán)。
（1）開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
q 沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置→給料系統(tǒng)），這是一個很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性
q 沒有位置反饋，閉環(huán)系統(tǒng)而言的相對精度不高，其精度取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動的性能和精度。
q一般動力步進(jìn)電機作為伺服驅(qū)動元件。
q 這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，易于調(diào)試，維護(hù)簡單，成本低廉等優(yōu)點，在準(zhǔn)確度和速度方面要求不高，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是不已被廣泛使用的場合。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床。
（2）半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
如圖所示，用于檢測的實際位置不直接檢測從驅(qū)動裝置（通常伺服電機）的可動部件或螺桿提取，樣品旋轉(zhuǎn)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置。
它不包括或僅有少量q半閉環(huán)內(nèi)機械傳輸鏈路，因此實現(xiàn)穩(wěn)定的控制性能和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，雖然不是作為開環(huán)系統(tǒng)中，但比閉環(huán)更好。
由于運動誤差q螺距誤差和齒隙造成難以消除。因此，與用閉環(huán)精度差，比開環(huán)更好。然而，這種類型的錯誤可以得到補償，因此，仍然可以得到良好的精度。
半封閉數(shù)控系統(tǒng)是簡單，調(diào)試方便，精度高，并且因此已被廣泛用于現(xiàn)代數(shù)控機床。
（3）閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
q采樣點作為對運動部件的實際位置示出由虛線直接閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置被檢測。
q 從理論上講，它可以消除整個驅(qū)動器和傳輸鏈路錯誤，清除和失去了動力。位置控制精度高。
q 由于位置環(huán)，剛性和間隙內(nèi)的許多機械傳輸鏈路的摩擦性能是非線性的，所以很容易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，安裝和調(diào)試是相當(dāng)困難的。
該系統(tǒng)主要用于高精密銑床，超精密車床，超細(xì)粉碎機，以及較大的數(shù)控機床
數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
20世紀(jì)以來，數(shù)控車，數(shù)控機床機械制造行業(yè)的出現(xiàn)帶來了革命性的變化。 NC具有以下特點的處理靈活性，高精度，高效率，勞動強度降低，以及現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)和管理，改善工作條件，有助于改善。少量品種的較高的機電一體化產(chǎn)品數(shù)控機床，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件加工是一種高精密零件，組件是必要的經(jīng)常變化，需要價格的精確副本一部分縮短一些沒有生產(chǎn)周期是必要的一個關(guān)鍵組成部分昂貴的廢鐵，讓需要的迫切需要和部件檢驗100％。特點和數(shù)控機床的應(yīng)用，將是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)作為發(fā)展的重要手段。
在21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)和國際的中國已經(jīng)融入全面活躍發(fā)展的新時代。機械制造此外，為了加快在國際市場上的競爭壓力，遇到了數(shù)控機床的發(fā)展是一個解決方案，加入WTO后，提升裝備制造業(yè)水平，為機械制造商的需求面臨的機會，以誘發(fā)的持續(xù)發(fā)展，在生產(chǎn)后的一個關(guān)鍵。不僅制造數(shù)控機床的需求，由于大量的迅速發(fā)展和計算機技術(shù)技術(shù)現(xiàn)代化的設(shè)計，數(shù)控機床的應(yīng)用擴大，它已經(jīng)演變?yōu)楦玫貪M足生產(chǎn)加工的需要。
1超精密
速度和精度，直接關(guān)系到處理效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，是兩個的數(shù)控機床的重要指標(biāo)。快速，超精密加工技術(shù)是顯著提高的質(zhì)量和增強的效率的產(chǎn)品性能，生產(chǎn)周期可以縮短，它可以提高市場競爭力。日本五大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，承載技術(shù)研究協(xié)會，國際社會工作的生產(chǎn)，以確認(rèn)它作為21世紀(jì)研究??（CIRP）的中心。尤其是，在超高速切割機在超精密加工技術(shù)的安裝軸高移動速度和精度要求，也這兩個規(guī)范，為了提高定位精度，需要更多的移動速度的限制相互，是比較困難的。
目前，超高速加工，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000-8000米/分鐘以上。 3（高達(dá)約10轉(zhuǎn)/分）的人轉(zhuǎn)/分或更主軸速度;移動速度計（進(jìn)給速率）：LM分辨率100米/分（區(qū)間200米/分）以上，0.1μm的解析度24米/分鐘以上。高速小于一第二自動換刀。插補進(jìn)給速度可達(dá)12米/小零件分鐘。輸入開始有1?1.5um，以及高達(dá)超精密加工精度的加工精度，在過去的10年中，精密數(shù)控機床加工的整體水平，已經(jīng)從5um的和3 10um的精密加工中心提高?5um的納米級（0.01um）。
2高可靠性
在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，數(shù)控機床的發(fā)展，已成為數(shù)控機床與數(shù)控高可靠性的控制系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商的目標(biāo)。如果移位P中16個小時的連續(xù)工作，不需要> 99％（T）的一天兩個工作完全失敗率是植物，數(shù)控機床的平均運行時間MTBF是，要大于3000小時你不能這樣。我們的數(shù)控機床，故障率和NC裝置10作為主機的比率1：1（主機不是數(shù)字的NC可靠）。數(shù)控系統(tǒng)，33,333.3小時的MTBF超過驅(qū)動的設(shè)定等在數(shù)控主軸此時必須大于10萬小時的平均故障間隔時間，它是必需的。 MTBF國外數(shù)控裝置的電流值，30000小時以上駕駛時間，就已經(jīng)達(dá)到了6000多的時候，你可以從理想的目標(biāo)，你還有很大的差距看。
3多功能
運輸，搬運，安裝，調(diào)試，許多的工件在更換工具和主軸增加的停滯時間這樣的零件，以最大限度地減少死區(qū)時間，人們希望集成的機器上的不同的處理功能，緩那里將數(shù)控機床，可以實現(xiàn)能夠以相同的順序最大化利用率設(shè)備的機器。此外，前景，編輯前景和背景的功能，從而提高了工作效率和設(shè)備的利用率。數(shù)控機床中，除了通信端口，現(xiàn)代數(shù)控機床DNC功能，還具有網(wǎng)絡(luò)功能，它具有更高的通信。
4多軸
而且，五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件，到5軸加工中心和數(shù)控銑床流行的免費面因，已成為熱點的發(fā)展，球磨數(shù)控5軸控制加工程序比較簡單，它可以被研磨以改善顯著表面粗糙，以保持合理的切口，而不是一個三維表面處理的圓頭端銑刀，以便改善非常處理效率，以避免在3軸控制機械剪切速率的附近是，它不能在2010年底參與球磨機切，這種方式的不可替代的5軸機床性能的優(yōu)勢，已成為機械制造商，積極發(fā)展的一大重點，是沖突的。
5網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機床，主要經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接，另一個控制系統(tǒng)，配備有一個外部或主計算機是指至數(shù)控機床。數(shù)控機床一般均產(chǎn)，稱為內(nèi)部局域網(wǎng)和Internet / Intranet技術(shù)的提示，通過互聯(lián)網(wǎng)，它是企業(yè)以外的第一個網(wǎng)站。與一個成熟的和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，該行業(yè)最近，已經(jīng)提出了數(shù)字化制造的概念。數(shù)字化制造是，以提供機床先進(jìn)的國際制造商在今天的標(biāo)準(zhǔn)配置模式，是現(xiàn)代機械制造企業(yè)的一個標(biāo)志。通過廣泛利用信息技術(shù)，越來越多的國內(nèi)用戶，數(shù)控機床，是進(jìn)口的，需要電信服務(wù)等功能。機器的基礎(chǔ)上對數(shù)控加工設(shè)備通用的CAD / CAM的基礎(chǔ)上越來越廣泛的應(yīng)用廠商。 NC應(yīng)用軟件，“人道，”我有一個日益豐富的虛擬設(shè)計，虛擬制造等高端技術(shù)越來越多地尋求工程師和技術(shù)人員。相反，對于一些智能硬件和軟件，它正在成為現(xiàn)代機床的發(fā)展的重要趨勢。通過流程再造和信息技術(shù)，ERG和先進(jìn)的企業(yè)管理軟件數(shù)量的轉(zhuǎn)換目標(biāo)數(shù)字化制造，為公司創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，就已經(jīng)出現(xiàn)。
6靈活，智能
的柔性自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢數(shù)控機床發(fā)展：表面上從點（數(shù)控單，加工中心和數(shù)控機床），線（FMC，F(xiàn)MS，F(xiàn)TL，F(xiàn)ML）（車間獨立制造島的一部分， FA），體（CIMS，分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)的取向），在應(yīng)用經(jīng)濟(jì)的方向的焦點之一。更改為柔性制造自動化技術(shù)以適應(yīng)市場需求，產(chǎn)品快速更新的主要手段，它是制造國家的一大趨勢，使其成為先進(jìn)的技術(shù)和制造基地。切合實際的重點假定的目標(biāo)，提高了系統(tǒng)的可靠性，與網(wǎng)絡(luò)輕松集成。 ，我們將專注于開拓完美電池技術(shù)的加強。精密數(shù)控單的發(fā)展，速度和靈活性的方向。數(shù)控機床，并且它容易制造的系統(tǒng)，CAD，CAM，CAPP，和MTS鏈路信息集成方向可靈活配置。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以一個開放的集成和智能化方向發(fā)展。智能化是發(fā)展的制造技術(shù)是21世紀(jì)的大方向?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊控制智能過程控制，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和處理原則，使人類干預(yù)的問題，為了解決許多過程的不確定性，智力活動的模擬人的專業(yè)有必要來處理。數(shù)控系統(tǒng)，什么是包含在智能內(nèi)容的所有方面：加工追求效率和質(zhì)量的情報，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)，如自動生成。電機參數(shù)，自動識別負(fù)載選擇模型，如自我調(diào)節(jié)，比如，提高易于使用的智能驅(qū)動的性能和連接性的這樣的前饋控制自適應(yīng)計算。智能化的自動編程，簡化操作的智能化，如智能化的人機界面，簡化編程。智能診斷，智能控制，簡單的診斷和維護(hù)系統(tǒng)。許多研究正在進(jìn)行中的智能裁剪系統(tǒng)，智能數(shù)控設(shè)備，而不是世界的智能處理解決方案的研究發(fā)掘日本。
7綠色化
金屬切削機床21世紀(jì)，以實現(xiàn)綠色處理，必須是環(huán)境友好的能源有重要的地位。這主要是在此刻，以提高只有資源和能源消耗，污染環(huán)境，使用綠色技術(shù)不是重點切削液危害沒有流體切割工人的健康。盡管干切削通常是在大氣中，一個特殊的氣體氣氛（氮，冷或干燥的靜電冷卻技術(shù)）包括不使用切削切削液的。然而，不使用流體和干式加工困難的實際切削，用于處理工作的一些組合，將非常用少量潤滑顯示在（MQL）半干切割。處理方法/加工中心等機床，準(zhǔn)干切削的各種工作的組合主要用于有通常，通過混合物和壓縮空氣工具空心錠切割追蹤排出油路的切割區(qū)域。在各類金屬切削機床，最干燥，切滾齒機。
第二章 總體設(shè)計
1、機床的工藝特性
① 工藝范圍
精車、半精車外圓、車螺紋、車端面
②刀具材料
硬質(zhì)合金、高速鋼
③加工材料
鋼合金結(jié)構(gòu)鋼、灰口鑄鐵、鋁及鋁合金
④尺寸范圍
0——250mm
⑤切削用量
ap=2~6mm f=0.3~0.6mm/r
2、轉(zhuǎn)速參數(shù)設(shè)計
確定主軸極限轉(zhuǎn)速nmax、nmin并求出轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍Rn。
①確定主軸最高、最低轉(zhuǎn)速
按照典型工序的切削速度和刀具直徑，計算主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速。計算公式如下：
式中：nmax、nmin——分別為主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
vmax、vmin——分別為最高、最低切削速度（米/分）
dmax、dmin——分別為最大、最小計算直徑（毫米）
應(yīng)當(dāng)指出，通常用機床的dmax和dmin并不是指機床上可能加工的最大和最小直徑，而是指常用的經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小直徑。對于通用機床，一般?。?
式中： K ——系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)有同類機床使用情況的調(diào)查確定（臥式車床K=0.5）
D——可能加工的最大直徑（本次設(shè)計中D=250mm）
Rd——計算直徑范圍。(Rd=0.20~0.25)
②計算nmax
根據(jù)分析，用硬質(zhì)合金車刀對小直徑鋼材精車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速為最高。參考切屑用量手冊及車削加工的切削速度手冊參考，取
vmax=50m/min K=0.5 Rd=0.2
則
③計算nmin
用高速鋼車刀，對鑄鐵材料的盤形零件粗車端面。參考切削用量手冊，取vmin=5m/min,則
3．電機參數(shù)選擇
本次設(shè)計采用估算法來確定機床電機功率，并結(jié)合模擬法適用。功率估算法用的計算公式：
⑴主（垂直）切削力
⑵切削功率：
⑶估算電機參數(shù)選擇：,取主電機的功率為N=5.5KW
以上公式均摘自《機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)》一書。
所取Y系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
電動機型號
額定功率/KW
滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）
堵截轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
質(zhì)量/kg
額定轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
同步轉(zhuǎn)速750r/min,8級
Y160M2-8
5.5
710
2.0
2.0
119
摘自《機械設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計手冊》一書
第三章 主軸設(shè)計
1、主軸設(shè)計
1-1選擇傳動形式
選擇帶傳動：優(yōu)點是傳動平穩(wěn)，效率較好，可以有效減少震動引起的誤差
1-2選擇分級變速形式
變速箱展開圖
1-3確定公比
根據(jù)選用標(biāo)準(zhǔn)公比的一般原則和經(jīng)驗資料故對于通用機床，為使轉(zhuǎn)速損失不大，機床幾個又不過于復(fù)雜，一般取中等的標(biāo)準(zhǔn)公比。即=1.41或者=1.26，本次設(shè)計中，根據(jù)有關(guān)計算資料取=1.41。
根據(jù)值，可以確定出其派生的轉(zhuǎn)速數(shù)列如下： 12.5, 18, 25, 35.5, 50, 71, 100, 140, 200, 280, 400, 560，
1-4工作臺工作裝配
2、主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)設(shè)計：
由Z=㏒(Rn) ／㏒()+1=1.71 ／0.15+1=12.8取整12
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計：
根據(jù)轉(zhuǎn)速級數(shù)Z，按照級比指數(shù)規(guī)律求擬定結(jié)構(gòu)式為：
其轉(zhuǎn)速圖如下：
使用混合公比傳輸模式這個設(shè)計已經(jīng)考慮過，但由于小的速度系列的Z值，以及從該混合網(wǎng)絡(luò)公比結(jié)構(gòu)可以看出分散主軸的速度過大，而且不常見的中間速度，雙方跳躍跨度，鑒于通用機床特點和傳輸?shù)囊?，因此，要求這樣的設(shè)計參數(shù)，拒絕使用共同的比例混合傳輸模式。
通過閱讀有關(guān)數(shù)據(jù)（普通機床系列型譜）
確定一下參數(shù)：
最大工件長度L（mm） 350——750
刀架滑板上最大工件直徑（mm） 125
主軸通孔直徑d2(mm) 25
尾座頂尖套筒錐孔號 莫氏3號
刀架截面尺寸h*b(mm)
4、齒輪參數(shù)設(shè)計
4-1確定齒數(shù)注意事項：
（1）的牙齒和SZ的數(shù)量應(yīng)較小，從而不會增加軸之間的中心距離，使機器結(jié)構(gòu)大齒與一般建議Sz≤100?120
（2），以避免最小齒輪側(cè)蝕現(xiàn)象機齒輪箱，標(biāo)準(zhǔn)齒輪，并且通常最小齒數(shù)Zmin≥18?20
壁厚
（3）肺泡齒輪與孔壁或鍵槽a≥2m（米模），以確保有足夠的強度，以避免破裂。
（4）三重滑動齒輪，您應(yīng)檢查齒輪的齒數(shù)之間的關(guān)系溜：之間的最大和第二大的齒數(shù)齒輪三聯(lián)滑動齒輪應(yīng)大于4，所不同的，以保證當(dāng)滑，沒有圓柱齒輪相碰。
4-2齒輪參數(shù)設(shè)計
在同一變速組內(nèi)的齒輪齒數(shù)取相同模數(shù)，使用查表法，來確定齒輪的齒數(shù)
（1） 對于a變速組有：Ua1=1/ Ua1=36/36
Ua2=1/2 Ua2=24/48
Ua3=1/3 Ua3=30/42
(2) 對于b變速組有： Ub1= Ub1=42/42
Ub2=1/2 Ub2=22/62
(3) 對于c變速組有： Uc1=2 Uc1=60/30
Uc2=1/4 Uc2=18/72
從轉(zhuǎn)速圖可知，傳動系統(tǒng)圖如下：
第四章 傳動件參數(shù)設(shè)計
1、I軸的轉(zhuǎn)速
I軸從電機得到運動，改造后納入各級轉(zhuǎn)速主軸驅(qū)動系統(tǒng)，電機轉(zhuǎn)速和主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)接近，是從驅(qū)動構(gòu)件清楚旋轉(zhuǎn)以恒定功率時遭受最小的代價高扭矩，我不應(yīng)該是電機軸旋轉(zhuǎn)速度降得太低。
與此同時，如果我有一類的高速低摩擦損耗，發(fā)熱摩擦離合器部件軸，將成為一個突出的矛盾。因此，我不應(yīng)該太高軸轉(zhuǎn)速，對于配備了一些離合器電機的I軸機床以下數(shù)據(jù)，主軸，I軸轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)：
車床型號
電機轉(zhuǎn)速r/min
主軸最高轉(zhuǎn)速r/min
I軸轉(zhuǎn)速r/min
C618K-1
1450
1200
660
CA6140
1450
1400
750
CW6143
1440
2000
960
CM6132
1430
2000
785
C6163
1440
800
960
C336
1440
1160
755
從上表可以看出I軸轉(zhuǎn)速一般取700~1000r/min左右比較合適，如果電動機與I軸的傳動方式為帶傳動，應(yīng)使I軸的帶輪不太大，以避免與主軸尾端發(fā)生干涉。
2、第二軸轉(zhuǎn)速設(shè)計
對于原則的第二軸轉(zhuǎn)速的設(shè)計考慮是：妥善解決沖突的結(jié)構(gòu)尺寸和噪音，振動和高速中間軸之間的其他性能要求，小中間軸和齒輪承受的扭矩，軸頸與齒輪模數(shù)小，從而使緊湊。3、主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)計
對于中型通用機床，主軸計算轉(zhuǎn)速的計算公式為：
4、其他傳動件計算轉(zhuǎn)速設(shè)計
根據(jù)《金屬切削機床設(shè)計》實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的其他傳動件的實際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全部功率，就是其傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速。據(jù)此，可以確定各軸的計算轉(zhuǎn)速如下：
軸序號
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
主軸
計算轉(zhuǎn)速(r/min)
280
140
50
35
最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下：
軸序號及最小齒輪齒數(shù)
1（24）
2（22）
3（18）
主軸
計算轉(zhuǎn)速（r/min）
280
140
140
35
第五章 傳動件的設(shè)計
1、皮帶傳動設(shè)計
由于帶是靠摩擦傳遞動力，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)。本設(shè)計用電機輸出軸的定比傳動。
1-1確定計算功率
根據(jù)計算功率Nj(KW)和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1(r/min)查有關(guān)圖表，選擇帶的型號。
計算功率Nj=KwNd(KW)
式中：Nd——電機額定功率
Kw——工作情況系數(shù)
因車床的啟動載荷輕，工作很穩(wěn)定，兩班制工作時，取Kw =1.1；
Nj=1.15.5=6.05KW
1-2 選擇三角帶的型號：Nj和n1查圖5.2-7 選B型
1-3確定帶輪的計算直徑D1、D2
⑴ 小帶輪計算直徑D1
因為皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲也就越大，為提高帶的使用壽命，小帶輪的直徑不應(yīng)過小，按照推薦值B型帶時D1=140
⑵ 大帶輪計算直徑D2
D2=n 1D1/n2=355 取整為D2=350mm
⑶ 確定膠帶速度
V=（πD1 n 1）/60100=5.2(m/s)<13m/s故合適
⑷ 初定中心距A0=（0.6~2）（D1+ D2）=606mm
⑸ 確定膠帶計算長度及LN
L0=2A0++=2000mm
故L=Y+LN=2000+33=2033mm
⑹ 膠帶的曲撓次數(shù)
U=1000mv/L=5.1<40次
⑺ 確定實際中心距
A = A0+=622.5mm
⑻ 驗算表帶輪的包角
⑼ 三角帶根數(shù)Z
Z=根 故Z=3根
⑽ 作用在軸上的力Q
Q =2S0ZSin(α1/2)=97.61kgf
查表《機械設(shè)計》，帶輪的材料為鑄鐵，常用的牌號為HT150，又直徑大于等于300時，采用輪輻式。
第六章 零件的計算和校核
1-1計算各傳動軸的輸出功率
P1= =4.00.960.99=3.80KW
P2==3.800.970.99=3.65KW
P3==3.650.970.99=3.51KW
P主==3.510.970.99=3.37KW
1-2計算各傳動軸的扭矩
T1=9550p1/n1j=36290(N.mm)
T1=9550p2/n2j=69715(N.mm)
T1=9550p3/n3j=189381(N.mm)
T1=9550p4/n4j=257468(N.mm)
2傳動軸的參數(shù)設(shè)計
傳動軸直徑按鈕轉(zhuǎn)剛度用下式進(jìn)行概算：
d=91
式中d——傳動軸直徑（mm）
N——該傳動軸的功率（KW）
Nj——該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）
（）——該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m）
一般取傳動軸（）=0.50-10.對空心軸上式計算值再乘以系數(shù)K，通過上式計算可得機床的各軸軸頸和花鍵如下表：
軸序號
D1
D2
D3
軸頸
30mm
35mm
40mm
花鍵
832366
836407
842468
支撐形式選擇兩支撐，初選懸伸量a=90mm,支撐跨距L=520mm
選擇平鍵連接，bh=2214, L=100mm
3主軸軸頸的確定
對于通用機床的主軸尺寸參數(shù)，多由結(jié)構(gòu)上的需要確定，故主軸前軸頸D1尺寸按《金屬切削設(shè)計床設(shè)計》一書，查表5-7依電動機功率參數(shù)而定的主軸頸D1的尺寸統(tǒng)計確定，又結(jié)合其它參考機床設(shè)計手冊，取D1=60mm,后軸頸D2的直徑，按D2=（0.7~0.85）D1確定D2=45mm。
4齒輪模數(shù)的計算
在同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，
mj=16300
查閱《金屬切削機床設(shè)計》一書表4-7，考慮到機床所傳遞的功率取齒輪材料為40Cr，熱處理方式為整淬（C48）；接觸應(yīng)力[σ]=125MPa
按接觸疲勞計算齒輪模數(shù)m，查表計算可得k1=1.04、k2=1.3、k3=1.3
1-2軸 取m=8, Z1=22，i=2，nj=280, pj=3.80 則由上面的公式得
mj=2.2, m=2.5mm
2-3 取ψm=10, Z1=22，i=2.82，nj=140, pj=3.65 則由上面的公式得
mj=2.35, m=2.5mm
3-主軸 取ψm=8, Z1=18，i=4，nj=100, pj=3.51 則由上面的公式得
mj=2.6, m=3mm
5各級轉(zhuǎn)速的校核
實際轉(zhuǎn)速
12.48
17.60
35
49.35
69.58
98.11
138.34
195.06
275.03
387.79
546.79
標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速
12.5
18
35.5
50
71
100
140
200
280
400
560
誤差
0.16%
2.22%
1.41%
1.30%
0.59%
1.89%
1.19%
2.47%
1.78%
3.05%
2.36%
以上各級的轉(zhuǎn)速誤差全部滿足
≤10（-1）%=10（1.41-1）%=4.1%
6齒輪傳動的校核
軸及齒 數(shù)
1
36
1
24
1
30
2
36
2
48
2
42
2
42
2
22
3
42
3
62
3
60
3
18
主
30
主
72
模數(shù)
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
3
3
3
3
分度圓直徑
90
60
75
90
120
105
105
55
105
155
180
54
90
216
齒根圓直徑
83.75
53.75
68.75
83.75
113.75
98.75
98.75
48.75
98.75
148.75
172.5
46.5
82.5
208.5
齒頂圓直徑
95
65
80
95
125
110
110
60
110
160
186
60
96
222
（1） 一軸到二軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為24
查設(shè)計手冊可得以下數(shù)據(jù)：
Z=24，U=2，m=2.5,B=10x2.5=25,nj=280r/min, k1=1.04、k2=1.3、k3=1.3、T=TS/P=18000/2=9000
接觸應(yīng)力為：KT==2.47
Kn=0.83, kN=0.58, kq=0.64, ks= kT Kn kN kq=0.76
（MPa）
N為傳遞的額定功率（kw）
N=3.80將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=496.84Mpa<1100Mpa
彎曲應(yīng)力：：：KT= =2.05
Kn=0.83, kN=0.78, kq=0.77, ks= kTKnkNkq=1.27，Y=0.395
(MPa)
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=182Mpa<320Mpa
(2)二軸到三軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為22
查設(shè)計手冊可得到以下數(shù)據(jù)：
Z=22，U=2.82，m=2.5,B=102.5=25,nj=140r/min, k1=1.04、k2=1.3、k3=1.3、T=TS/P=18000/2=9000
接觸應(yīng)力為：KT==3
Kn=0.85, kN=0.58, kq=0.60, ks= kT Kn kN kq=0.89
（MPa）
N為傳遞的額定功率（KW）
N=3.65將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=946Mpa<1100Mpa
彎曲應(yīng)力：KT= =2.26
Kn=0.83, kN=0.78, kq=0.75, ks= kT Kn kN kq=1.27，Y=1.12
(MPa)
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=197Mpa<320Mpa
（3）三軸到主軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為18
查設(shè)計手冊可到以下數(shù)據(jù)：
Z=18，U=4，m=3,B=103=30,nj=100r/min, k1=1.04、k2=1.3、k3=1.3、T=TS/P=18000/2=9000
接觸應(yīng)力為：KT= =1.75
Kn=0.95, kN=0.58, kq=0.60, ks= kT Kn kN kq=0.99
（MPa）
N為傳遞的額定功率（KW）
N=3.51將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=697Mpa<1100Mpa
彎曲應(yīng)力：KT= =2.26
Kn=0.95, kN=0.78, kq=0.75, ks= kT Kn kN kq=1.27，Y=1.26
(MPa)
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=177Mpa<320Mpa
7主軸的校核
（a） 主軸的前端部撓度ys[y]=0.0002525=0.105
（b） 主軸在前軸承處的傾角容許值【】軸承0.001rad
（c） 在安裝齒輪處的傾角容許值【】齒0.001rad
D平均=1.07=67mm
取E=2.1105Mpa, I=
Fy=0.4 FZ =142.07N Fx=0.25 FZ =88.80N
由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計算
將其分解為垂直分力和水平分力
由公式
可得
主軸載荷圖如下所示：
（a） 垂直平面內(nèi)
（b） 水平面內(nèi)
由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=310mm, b=160mm, l=470mm, c=67mm,
計算（在水平面內(nèi)）
合成：
8軸承的計算與選取
（1） 帶輪：由于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號：6210.
（2） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動軸的軸頸是25mm，同時軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號：6205.
（3） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能有誤差，二軸會受軸向力，因此二軸與外幣配合采用圓錐滾子軸承，型號：30206.
（4） 三軸：三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號：30207.
（5） 主軸：主軸是傳動系中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。從主軸末端到前段均為圓錐滾子軸承，型號分別為：30210、30211、30212
第七章 潤滑系統(tǒng)設(shè)計
1，傳動的潤滑要求
（1）應(yīng)保證潤滑油可當(dāng)你立即啟動機器提供。
（2）潤滑系統(tǒng)自動化，可靠，降低勞動強度。
（3）應(yīng)提供便于觀察潤滑系統(tǒng)工作正常潤滑裝置。
（4）可調(diào)節(jié)潤滑油的摩擦面所需的量，以確保各部分正常工作的潤滑。
維護(hù)和清潔
（5）潤滑系統(tǒng)值得提倡。
選擇2時，潤滑劑
在機器上使用的潤滑劑，有兩種：潤滑脂和潤滑油。
（1）一般潤滑脂兩種類型的鈣和鈉的基礎(chǔ)潤滑脂。在機器，其特征是主應(yīng)用程序的粘度鈣基潤滑脂，耐水性，低熔點的存在下，通常使用在摩擦表面溫度不超過60℃;并與外表面和一個垂直表面不易損失，密封簡單。然而，流動性差，導(dǎo)熱性，不能做潤滑劑循環(huán);摩擦阻力，低的機械效率。
（2）潤滑油
通常它指的是各種礦物油，它們的物理和化學(xué)性質(zhì)更加穩(wěn)定的。機油粘度低，摩擦系數(shù)低，散熱性好，適合高速移動和集中潤滑系統(tǒng)，因此，機床的進(jìn)給箱或變速箱應(yīng)用廣泛，相比于油。潤滑粘度，通常用表示的運動粘度或相對粘度的主要特征。
潤滑軸承的主軸組件的性能和生活密切相關(guān)。根據(jù)油的粘度主軸前軸頸通常是D（毫米）的產(chǎn)品和主軸最高轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）教丹·選擇。
潤滑油應(yīng)使用要考慮的因素：
（1）的相對速度。機器元件或部件或滑動相對??轉(zhuǎn)速，低粘度油，應(yīng)使用以減少能源消耗和溫升。
每單位面積的壓力（2）選擇一個較大的油的粘度應(yīng)該更大。因為油以更大的凝聚力和難以粘度擠出摩擦表面。
（3）高的工作溫度，大粘度的油應(yīng)該用來避免溫度上升，以減少其粘度。
3，潤滑
（1）飛濺潤滑
在油箱的底部，使用該驅(qū)動軸深度浸沒在油或齒輪油濺板的，當(dāng)機器工作，旋轉(zhuǎn)的齒輪，或濺油槽最低位置中的表面泄漏的所有方向直進(jìn)潤滑構(gòu)件或下降特殊油底殼或貯槽，油沿管道或貯槽到表面需要潤滑流動。當(dāng)圓周速度潑濺油油底殼齒輪或適當(dāng)?shù)?，而且霧的形成，霧微小液滴會落入間隙摩擦表面的潤滑。
優(yōu)點飛濺潤滑簡單，使用方便，降低油耗。但這種方式，它需要在一定條件下有效，油底殼漏油或濺齒輪圓周速度不宜過大或過小的工作。
（2）循環(huán)潤滑
這是一個更完整的潤滑方法對于大的熱或防止某些摩擦表面溫度過高，則所需的潤滑油強制循環(huán)泵，由摩擦產(chǎn)生的熱面遠(yuǎn)的潤滑劑，冷卻。
（3）滴油潤滑
羊毛或有少量潤滑油供應(yīng)中斷杯。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便;缺點是難以控制的油。這種方法主要用于石油需求不大的地方。
（4）油霧潤滑
通過含有少量的油霧形式的特殊噴霧器使用壓縮空氣注入軸承。小油霧潤滑性，耐熱性，是潤滑的一個好方法。
（5）注射（注射）潤滑
通常由約3-4軸承噴嘴，油壓注入軸承隔離間隙4千克/厘米2，定期潤滑面，良好的油較少潤滑效果，但特殊的設(shè)備需要。這種方法主要用于攜帶潤滑主軸組件。
第8章 小結(jié)
總之，NC（數(shù)控）機床技術(shù)已成為基本制造技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)步和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，對效率，質(zhì)量和人性化的方向制造業(yè)。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，數(shù)控機床將在智能化，網(wǎng)絡(luò)化，集成化，數(shù)字化方向發(fā)展。在未來，隨著計算技術(shù)的研究和技術(shù)的進(jìn)步，測試技術(shù)，微電子技術(shù)，計算機技術(shù)，材料和機械結(jié)構(gòu)等，也將面臨新的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的發(fā)展將迎來一個廣泛的應(yīng)用在制造業(yè)不足以撼動傳統(tǒng)制造模式的深刻變革。
第九章 參考文獻(xiàn)
（1）《機床設(shè)計手冊》 2零件設(shè)計 上冊 機械工業(yè)出版社
（2）《機械制造裝備設(shè)計》第二版 大連理工大學(xué) 馮辛安 主編2007.12
（3）《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 第五版 楊可楨 程光蘊 李仲生 主編
（4）《實用機械工人切削手冊》江蘇公寓出版社 陳家芳 主編2006.12
（5）《機床設(shè)計圖冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1979.6
（6）《機床設(shè)計手冊》 2零件設(shè)計 下冊 機械工業(yè)出版社
（7）《現(xiàn)代數(shù)控機床》 第二版 王愛玲 主編
（8）《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第三版 清華大學(xué)/北京科技大學(xué)
吳宗澤 羅圣國 主編2006.12
（9）《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 大連工學(xué)院戴曙 主編1979.6
（10）《 機械設(shè)計手冊 》 第四版第二卷 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 成大先主編. 2003.9
（11）《 機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo) 》 北京：機械工業(yè)出版社, 曹金榜等主編. 1995
37
收藏