目次
1.引言 (1)
2.加工中心的发展现状及形态演化过程 (2)
3.毕业设计的目的 (5)
4.毕业设计的任务 (6)
5.加工中心的概述 (7)
6.设计计算
6.1.电动机的计算与选择 (10)
6.2.同步带与带轮的选择 (11)
6.3.主轴直径的计算 (12)
6.4.轴承的计算与校核 (16)
6.5.碟簧的计算与选择 (18)
7.设计总结 (21)
致谢 (23)
参考文献 (24)
1 引言
机械制造业是整个工业和国民经济的基石，是强国之本。而数控机床的拥有量及其技术水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的标志。而加工中心的出现为数控加工技术提供了一个很高的发展平台，克服了很多普通数控机床不能完成的复杂工序。随着技术的进步与发展，加工中心的应用已日趋普及，现代的数控加工技术使得机械制造业制造过程发生了显著变化，对技术人员的要求也越来越高。本次毕业设计V400柔性制造系统主轴主轴箱是加工中心必不可少的部分。是为加工中心提供动力；保证加工准度、精度；提高加工效率；降低生产加工成本起了十分重要的作用。
2 加工中心的发展现状及型态演化过程
从1952年世界上第一台数控机床出现到现在，数控机床随着电子、计算机、材料、信息等技术的发展得到了质的飞跃。从臃肿、笨拙、功能简单的数控铣床已发展到精致、灵巧、功能齐全的各种数控机床。从开始的纯军事用途发展的至今，已经用到各个制造领域。数控机床已从稀有到普及。发达国家数控机床在工业产值中的比重占据了一大部分，成为机床工业的主导产品。科技的发展日新月异，目前我国的数控机床工业也得到了飞跃的发展，已从原先的稀有发展到现今的普及，从原来的笨拙、功能低下、效率低到现在的精致、功能强大、效率高等，在我国机械工业生产中的比重越来越大。
现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心，生产效率高且具备柔性化。性能：普遍采用了万转以上的电主轴，最高可达6～10万转；直线电机的应用使机床加速度达到了3-5g；执行ISO/VDI检测标准，促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：糅合了激光加工的复合功能，结构上适合于组成模块式制造单元（FMC）和柔性生产线（FMS），并具有机电、通讯一体化功能。
为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术队数控加工技术提出的更高的要求，当前，数控机床的发展趋势主要体现在以下几个方面：高速、高效、高精度、高可靠性
要提高加工效率，首先必须切削和进给速度，同时，还要减少加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控机床作为保证。
1.高速、高效。加工中心向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可以大幅提高加工效率，降低加工成本，而且还可以提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。
2.新一代加工中心只有通过高速化大幅缩短切削工时才可能进一步提高
其生产效率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速加工中心的开发与应用密切相关。20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速加工中心，加快了加工中心高速化发展的步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000~100000r/min）、高速且高加（减）速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统，以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。随着超高速切削原理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加（减）速度直线电机驱动进给部件，以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，应不失时机的开发应用新一代高速加工中心数控系统。
依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的加工中心执行部件进行高精密度、高响应速度的试试处理，由于采用了新型的刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000~8000m/min米每分以上；主轴转速在30000r/min（有的高达100000r/min）以上。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的加工中心，以满足汽车、农机等行业的需求。
3.高精度。从精密加工发展到超精密加工，是世界各个工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级，其应用范围日趋广泛。
4.高可靠性。是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是越高越好，仍然是适度可靠。
过去五轴加工中心多为德国、美国、日本、意大利制造，令人欣喜的是在2009年3月在上海举行的“中国数控机床展览会”上，展出了多台国内生产的五轴加工中心。如济南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心，工作台长6m,宽2m，采用立式主轴回转，A轴转角±100度，C轴转角±200度，这个庞然大物吸引了许多参观者，它标志着中国数控机床工业达到了先进水平。上海第三机床厂、第四机床厂制造的立卧加工中心，工作台630mm2，采用高速内冷电主轴，主轴可立、卧转换，工作台可以360度等分，类似于上述简单配置为立、卧转换的三轴加工中心，可对工件实现五面体加工，尽管还没有配置五轴，也非常实用。
现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心，生产效率高且具备柔性化。性能：普遍采用了万转以上的电主轴，最高可达6～10万转；直线电机的应用使机床加速度达到了3-5g；执行ISO/VDI检测标准，促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：糅合了激光加工的复合功能，结构上适合于组成模块式制造单元（FMC）和柔性生产线（FMS），并具有机电、通讯一体化功能。
可见现代的加工中心正想着智能化、自动化、多方位、多用途等方面发展，我们可以预见在不久的将来，随着科技的进步，加工中心的发展将更加完善，功能将更加强大，机械制造业不久将迎来有一个春天。
3毕业设计目的
大学四年就要结束，毕业设计是本科生获得学士学位的必要条件。毕业设计它能够综合运用大学间段所学的专业知识，并与实际的生产相结合,只有在实际的设计过程中我们才能真正的体会到一个机械产品在从设计到生产的一系列工作。
毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。毕业设计能够培养我们的独立工作能力、开发创造能力为主，兼顾所学知识的巩固、应用和扩大了专业知识。毕业设计内容包括工作计划和组织、检索与阅读中外文献资料、调查研究、方案比较选择、设计与计算、综合分析、计算机绘图、方案模拟抽象、总结提高、撰写报告等。通过毕业设计培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课题，全面检验学生分析和解决问题的能力，使学生掌握基本方法，受到初步的工程技术训练。是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。
能够掌握如何针对某一机械设备进行设计，是本次毕业设计的目的。希望能够通过此次的毕业设计能够达到这一点。运用四年来所学的专业知识使之与现实中的设备相结合，也正是我们学习的最终目的。用我们的理论知识在现实中能够有所创新，使中国的制造业更上一步。
通过本设计锻炼了我们对所学知识的综合应用能力、对文献资料的查阅检索能力以及对新知识的自学能力。深化和检查学生所学专业知识的深度和广度,综合考查我们运用所学专业知识进行理论探讨或发现问题,分析问题和解决问题的能力。
4 毕业设计的任务
1、设计题目：V400型柔性制造单元主轴主轴箱设计
2、主要技术规格：
本课题主要完成V400型柔性制造单元主轴主轴箱部分方案选择、结构设计及零件设计。要求设计产品在满足功能要求的前提下尽可能降低成本。
3、基本参数：
主轴伺服电机功率7.5/11KW，主轴转速0～6000rpm，自动无级变速，主轴内锥孔采用BT40#，具有定向停止功能，主轴箱具有较好的刚度，与立柱联接尺寸协调。
4、设计内容：
在规定时间内完成设备的总装图、部装图、零件图以及说明书（不得少于4张零号图纸）
设计要求：
A.综合现有设备的工作情况及存在问题，确定合理的设计方案和总体设计方案。
B.制图应严格遵守机械制图、国家标准的有关规定，要求图面清晰，表达准确合理，尺寸精确。
C.大胆创新，合理设计，精确加工，并注意提高标准化设计。
5 加工中心的概述
5.1加工中心的分类
加工中心又称多工序自动换刀数控机床。它把铣削、镗削、钻销等功能集中在一台设备上，一次装夹可完成多个加工要素的加工。根据加工中心的结构和功能，有以下几种分类形式：
1.按工艺用途分类
（1）镗削加工中心
（2）钻销加工中心
（3）车削加工中心
（4）复合加工中心
2.按主轴特征分类
（1）立式镗铣加工中心
（2）卧式镗铣加工中心
5.2 加工中心机械结构构成
典型加工中心的机械结构主要有基础支撑件、加工中心主轴系统、进给传动系统、工作台交换系统、回转工作台、刀库及自动换刀装置以及其他机械功能部件组成。如图1-1是T型加工中心结构件图。
加工中心基础支撑件是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，它构成了机床的基本框架。基础支撑件对加工中心各部件起支撑和导向作用，因而要求基础支撑件具有较高的刚性、较高的固有频率和较大的阻尼。主轴系统为加工中心的主要组成部分，它有主轴电动机、主轴传动系统以及主轴组件组成。和常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统要具有更高的转速、更高的回转精度以及更高的结构刚性和抗震性。
图 1
加工中心进给驱动机械系统直接实现直线或旋转运动的进给和定位，对加工的精度和质量有很大影响，因此对对加工中心进给系统的要求是运动精度、运动稳定性和快速响应能力。
根据工作要求，回转工作台通常分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴；分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度和在切削力作用下位置保持不变。
为了在一次安装后进可能多得完成同一工件不同部位的加工要求，并尽可能减少加工中心的非故障停机时间，数控加工中心通常具有自动换刀装置、刀库和自动托盘交换装置。对自动换刀装置的基本要求主要是结构简单、功能可靠、交换迅速。
其他机械功能部件主要指冷却、润滑、排屑和监控装置。由于加工中心生产效率极高，并可长时间实现自动化加工，因而冷却、润滑、排屑等问题比常规机床更突出。大切削量的加工需要强力冷却和及时排屑。大量冷却和润滑液的作用
还对系统的密封和泄露提出更高的要求，导致半封闭、全封闭结构机床的实现。
图 2结构简图
图3三维设计图
6 设计计算
6.1电动机的选择
加工中心上的电动机是一种专用的主轴电机，它与一般的电机有很大的区别。最常用的主轴电动机为交流调速电动机和交流伺服电动机。交流调速电动机通过通过改变电动机的供电频率可以调整电动机的转速。加工中心使用该类电动机时，大多数为专用电动机与调速装置配套使用，电动机的电参数（工作电流、过载电流、过载时间、等）与调速装置一一对应。交流调速电动机制造成本成本较低，但不能实现电动机轴在圆周任意方向的准确定位。交流伺服电动机时近几年发展起来的一种高效能的主轴驱动电动机，其工作原理与交流伺服电动机相同，但其工作转速比一般的交流伺服电动机要高。交流伺服电动机可以实现主轴在任意方向上的定位，并且以很大转速实现微小位移。
本次设计的要求是主轴伺服电机功率7.5/11KW ，主轴转速0～6000rpm ，自动无级变速。因此选用交流伺服电机比较合适。 主运动为旋转运动时，铣削速度的计算：
1000
dn v c π=
.......................................................(1-1)
式中 d —刀具直径，n —刀具转速
有公式1可得：
s m v c /9421000
6000
5014.3=??=
用高速钢铣刀铣削45#
端铣刀计算公式查资料为：
z a d
f a C F p z e f y 95
.01
.18
.01
.1-=............................................(1-2)
式中 铣削力系数808=f C ，侧吃刀量mm a e 16=，铣削工件直径d=90mm 背吃刀量mm a p 1= 又进给速度min /10m v f =
进给速度计算公式为：
z
f nzf
v =.......................................................(1-3)
将n=6000，z=3带入式3得
009.0==
nz
v f f z
所以：z a d f a C F p z e f y 95
.01.18.01.1-==9.5kw
所以铣削功率kw v F P y c 3.81000
==
机床电动机功率为η
c
e P P =
式中η取0.6~0.8
带入上式 375.10=e P
所以电动机的功率至少11KW 才能满足要求
所以查资料选得主轴电机选择北京超同步的产品，型号为CTB-4011ZXB30-XXX.该主轴电机参数为表6.1.1
6.1.1CTB-4011ZXB30-XXX 系列电动机参数表
额定频率（Hz ） 额定功率（kw ） 额定电压（v ） 额定电流（A ） 额定转矩（N.m ） 极数（P ） 额定转速(rpm) 最高转速（rpm ） 100 11 380 22.1 35 4 3000 8000
安装机座号查资料可知。可选择B3 B5 B35
6.2 同步带与带轮的选择
同步带是连接主轴电机与主轴的纽带，主轴电机输出的功率通过同步带传递到主轴上，因此主轴的精度一部分取决于同步带传递的效率精度，同时同步带的韧性及强度对传递效率有很大的影响。 1.确定计算功率
kw c c p P j 2
1=
....................................................(6-2-1)
1C 为张紧轮影响系数，2C 为工况系数
无张紧轮故1C =1；本机型为教育型，间断工作，振动中等，故82C =0.8
375
.98
.015.7=?=
j p ..............................................(6-2-2)
从《机械设计手册》中查得同步带轮模数8M 2.确定同步带轮齿数、1Z 、2Z 和节圆直径1d 、2d
根据主轴结构此处选小皮带轮齿数1Z =36,大皮带轮齿数2Z =72
17
.9114
.383611=?=
=
π
b
p z d ，
4
.18314
.386422=?=
=
π
b
p z d .............（6-2-3）
式中b p 为节距，b p =8. 线速度40
4.3860000
8000
17.9114.31000
601≤=??=
?=
n
d v π.................（6-2-4）
故选择的带合格。
查资料可知同步带选择江苏泰州永丰生产的圆弧形同步带型号为：HTD8M ，线长
为720mm ，齿数90
同步带轮选择宁波伏龙同步带，具体参数见表6.2.1
6.2.1同步带轮参数
规格 齿数 节径d
外径0d 90-8M 90
229.18
227.81
6.3 主轴直径的计算
由于加工中心主轴受到弯矩和扭矩的作用，其中主要受的是扭矩，所以应按照弯扭合成作用初步估算轴的直径。
1）初步估算轴径：
因所设计的主轴含有空心部分，参考资料机械设计应按公式4计算 3
4
0)
1(β-≥n p A d
式中p=8.3kw ，103~1260=A ,6.0~5.0=β,d
d 1=β内径1d 与外径d 之比
计算得mm d 55≥
计算可知 []t
t d
n p
ττ≤=
3
2.09550000
所以主轴直径应大于55mm
2）画出弯矩扭矩图
选择轴的材料为40Cr ，调质处理，由机械设计手册查得：
b σ=736N/mm 2
，s σ=539 N/mm 2
，1σ-=314 N/mm 2
，1τ-=199 N/mm 2
，
[1σ+]=245 N/mm 2，[0σ]b =118 N/mm 2 ，[1σ-]b =69N/mm 2 有图形可知，各段跨距mm l 501=，mm l 1102=，mm l 2403= 由此可作出轴的受力简图，如图a 所示。
()0
232=?-+l F l l F tc t
则 ()
()
N
l l l F F t tc 45.384110
240
1107.1202
32=+?=
+?=
N
F F F t tc tB 3.2637.12045.384=-=-=
同理可得，水平面支反力分别为：
N
F N F rB rc 3.263,45.384==
水平面弯矩图Mr 如图C 所示：
mm N l F M rB rB .13165503.2631=?==
()mm
N l l F M rc rc .0.6151216045.38421=?=+=
截面D 左边
()mm
N l l l F M rD rD .482804007.120321=?=++=
右边 0=rD M
垂直面弯矩图 Mt 如图e 所示
mm
N l F M tB tB .13165503.2631=?==
()mm
N l l F M tc tc .6151216045.28321=?=+=
截面D 左边
()mm
N l l l F M rD rD .482804007.120321=?=++=
右边 0=rD M
合成弯矩图，如图f 所示：
mm
N M C .65.90247=
扭矩 T=36254N.mm
有图可见，截面C 处弯矩最大，校核该截面处的当量弯矩
()()222
2
36254
6.065.90247?+=
+=
aT
M M C e =92832.13N.mm
其中 [][]6
.0118
6901≈=
=
?-b
b σσ
(
)
2
4
3
/603.111.0mm N v
d M
W
M e
e
=-=
=
校核结果，：e σ＜[1σ-]b ，截面C 的强度足够。
(a)
（b）
（c）
（d）
（e
）
6.4 轴承的计算与校核
有设计可知所选轴承为两对角接触球轴承，所选型号为7014轴承的基本额定动载荷C r =48.2N ，基本额定静载荷C 0r =43.5N 。
对于70000C 型轴承，按[1]中表13-7，轴承派生轴向力F d =eF r ，其中，
e 为 [1]中表13-5中的判断系数，其值由a 0F C r
的大小来决定,但现轴承轴向力F a
未知.故先取e=0.4，因此可估算
F d1=0.4F r1=86.668N F d2=0.4F r2=42.78N
从而 F a1=F a +F d 2=720N+42.78N=762.78N F a2=F d2=42.78N
a10r F C =
762.7855800=0.01367
a20r
F C =42.7855800
=0.00077
由[1]中表13-5进行插值计算，得e 1=0.35，e 2=0.02。再计算 F d1= e 1F r1=0.35?216.67N=75.83N
F d2= e 2F r2=0.02?106.95N=2.14N F a1=F a +F d 2=720N+2.14N=722.14N
F a2=F d2=2.14N
a10r F C =
722.1455800=0.01294
a20r
F C = 2.1455800
=0.00004
两次计算的
a 0F C r
的值差别在允许误差范围内，因此确定e 1=0.35，e 2=0.02，
F a1=722.14N ，F a2=2.14N 6.2 求轴承当量动载荷P 1和P 2 因为
a1r1F F =
722.14173.68=4.16＞e 1
a2r2
F F =
2.146
3.96
=0.033＞e 2
由[1]中表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为 对轴承1 X 1=0.44， Y 1=1.35 对轴承2 X 2=0.44， Y 2=0.08
因轴承运转中有中等冲击载荷，按[1]中表13-6，f p =1.2～1.8，取f p =1.5。则
P 1= f p (X 1F r1+Y 1F a1)=1.5(0.44?173.68+1.35?722.14)N=1576.96N P 2= f p (X 2F r2+Y 2F a2)=1.5(0.44?63.96+0.08?2.14)N=42.47N
6.3 验算轴承寿命
因为P 1＞P 2，所以按轴承1的受力大小验算
L h =6
11060C n P ε
?? ?
??
=3
6
10
58500607.51576.96??
????
=2343231.7h 比预期计算寿命大。
（f ）
6.5 碟簧的计算与选择 主轴内碟簧的计算：
刀轴的拉力F=2000Kg G=Fg=20000N
初步设计有八个碟璜支撑承受，则每个碟簧承受载荷N
G p 25008
200008===
.
选碟簧为
B 系列D=40mm 复合组合，查表知，系列
B,
3
.0;206000;75.0;
280==≈≈μMPa E t
h t
D 计算如下:
压平碟簧时的载荷
C
P
2
4
2
103
2
14k D
k h t E p c ?
-=
μ
............................................(6-3-1)
计算系数1K ,4K
1
K 可有
d D
C =
的比值从表中选取，1K =0.686
因有支撑面，所以
???
??+'-???? ??+'-???
? ??'=
8385434
1002
1t t t h t t t h t t C ...............................（6-3-2）
式中94
.0='
t
t 可有下表查得：
有支撑面碟簧厚度减薄量 系列
A B C t t '
0.94
0.94
0.96
将数据代入式3-2得：
()3672
8394.075.0854394.075.04
1
94.02
1=?
?? ??+-???? ??+-?=
C
???
???
??+??? ??-??? ??'=113252
31
2t h t t C C ,所以4640
2=C
124.122
22
114=+???
??+
-
=
C C C K
将4k 代入式3-1得：
()()
N
P C 4041124
.11040686.01015.1105.13
.011006.242
2
33
3
32
9
=???????
-??=
---
因是复合组合
62
.04041
2500==
C
P P
有图表可知，查得B 系列75
.00
=t h 及62
.0=c p p 时，55
.00=h f
所以单片蝶形弹簧变形量
mm
h f 63.055.00=?=
当受到压力时要求变形量mm f z 10=
所以对合组合的片数及复合组合的组数87
.1563
.010===
f f i z
取16组，共32片 未受载荷时的自由高度：
()[]mm
t n h i H z 4.6610=-+= 式中n 为自由方向数
受20000N 载荷作用时的高度1H
mm
if H H Z 32.561=-=
碟簧压平时。OM 点的应力
om
σ
π
μ
σ3
144
2
122
?
?
--
=t
f K D
k t
E om 代入数值：
()()
MPa
om 6.114214
.335
.163.0124.11040686.0105.13
.011006.242
32
32
9
-=?
?
?????
-??-
=--σ
与60Si2MnA 的屈服点接近
- 1．机床主要技术参数： （1）尺寸参数： 床身上最大回转直径：400mm 刀架上的最大回转直径：200mm 主轴通孔直径：40mm 主轴前锥孔：莫式6号 最大加工工件长度：1000mm （2）运动参数： 根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16Cr4V高速钢刀车削铸铁件获得。 nmax= = 23.8r/min nmin= =1214r/min 根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min，最低转速为26.5/min 公比取1.41，转速级数Z=12。 （3）动力参数： 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2．确定结构方案： （1）主轴传动系统采用V带、齿轮传动； （2）传动形式采用集中式传动； （3）主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； （4）变速系统采用多联滑移齿轮变速。 3．主传动系统运动设计： （1）拟订结构式： 1）确定变速组传动副数目： 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： A．12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2 D．12=2*3*2 E。12=2*2*3 方案A、B可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C是可取的。但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D 2）确定变速组扩大顺序： 12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式： A．12=21*32*26 B。12=21*34*22 C．12 =23*31*26 D。12=26*31*23 E．22*34*21 F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题： ①第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动（图1b），则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系
中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日
课程设计任务书
课程设计任务书
目录 1.机床总体设计 (5) 2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7)
2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19)
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚
普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日
目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N
2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目
第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：
C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别：交通和机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10-4班 姓名：富连宇 学号：1008470434 吗 指导老师：赵民 目录 一、设计目的 (1) 二、机床主要技术要求 (1) 三、确定结构方案 (1) 四、运动设计 (1) 4.1确定极限转速 (1) 4.2拟订结构式 (1) 4.3绘制转速图 (2) 4.4 确定齿轮齿数 (2) 4.5 验算主轴转速误差： (3) 4.6 绘制传动系统图 (3) 五、动力设计 (3) 5.1 V带的传动计算 (3) 5.2各传动轴的估算 (4) 5.3齿轮模数确定和结构设计： (5) 5.4摩擦离合器的选择和计算： (6) 5.5结构设计 (7) 六、齿轮强度校核 (8) 6.1、各齿轮的计算转速 (8) 6.2、齿轮校核 (9) 七、主轴刚度校核 (9) 八、主轴最佳跨度确定 (10) 8.1计算最佳跨度 (10) 8.2校核主轴挠度 (10) 8.2主轴图：（略）见附图2 (10) 九、各传动轴支持处轴承选用 (10) 十、键的选择和校核 (10) 1）、轴IV的传递最大转矩 (10) 十一、润滑和密封 (11) 十二、总结 (11) 十三、参考文献 (11) 十四、附 (12)
一、设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。 二、机床主要技术要求 [1]车床类型为C6136型车床主轴变速箱（采用机械传动结构）。 [2]加工工件最大直径：360mm [3]加工工件最大长度：1500mm [4] 主轴通孔直径：40-50mm [5]主轴前锥孔：莫式5号 [6]主轴采用三相异步电机 [7]主电动机功率为n电额：4kw [8]转速nmin：33.5r/min mmax：1700 r/min n额：1000r/min [9]主轴变速系统实现正传12级变速，反转6级变速（采用摩擦离合器） 三、确定结构方案 [1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动； [2]传动形式采用集中式传动； [3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。 四、传动方案 4.1确定极限转速 转速n min：33.5r/min n max：1700 r/min n额：1000r/min 4.2拟订结构式 1）确定变速组传动副数目： 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子，为实现12级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合： ①12=3x2x2 ②12=2x2x3 ③12=2ⅹ3ⅹ2等 18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。按照1 符合变速级数、级比规律 2 传动件前多后少3 结构网前密后疏4 第二扩大组变速范围r=8满足变速范围要求
目录 第一章机床的用途及主要技术参数 (2) 第二章方案设计 (2) 第三章主传动设计 (2) 3.1 驱动源的选择 (2) 3.2 转速图的拟定 (3) 3.3传动轴的估算 (5) 3.4齿轮模数的估算 (6) 第四章主轴箱展开图的设计 (7) 4.1设计的容和步骤 (7) 4.2 有关零部件结构和尺寸的确定 (7) 4.3 各轴结构的设计 (9) 4.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算： (10) 第五章零件的校核 (11) 5.1齿轮强度校核 (11) 5.2传动轴挠度的验算： (12) 第六章心得体会 (13) 参考文献 (14)
数控机床课程设计 第一章机床的用途及主要技术参数 常用数控铣床可分为线轨数控铣床、硬轨数控铣床等。 数控铣床(线轨)具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。 数控铣床(硬轨) 具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。 表1-1 第二章方案设计 本次设计的数控铣床主轴箱是串联在交流调频主轴电机后的无级变速箱，属于机械无级变速装置。它是利用摩擦力来传递转矩，通过连续改变摩擦传动副工作半径来实现无级变速。由于它的变速围小，是恒转矩传动，适合铣床的传动。 第三章主传动设计 3.1 驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到
1.概述 车床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79） 工件最大回转直径 D max (mm ) 正转最高转速 n max ( min r ) 电机功率 N （kw ） 公比 ? 转速级数Z 反转 400 1400 5.5 1.41 12 级数Z 反=Z 正/2；n 反 max ≈1.1n 正max 2.参数的拟定 2.1 确定极限转速 n R n n =min max ， 1-=z n R ? 又∵?=1.41∴ 得n R =43.79. 取 n R =45； min /1.31min /45/1400/max min r r R n n n ===，去标准转速列min /5.31min r n =. 2.2 主电机选择 合理的确定电机功率N ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 已知电动机的功率是5.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，最大额定转距2.2。 3.传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、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、机构以及组成、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、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及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1Z 、2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 3?2= ，可以有三种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3； 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 在Ⅰ轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为12=2×3×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 6212?3?2=12， 6132?3?2=12， 1422?3?2=12， 2412?3?2=12 3162?3?2=12 1262?3?2=12 由于本次设计的机床错误！未找到引用源。轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大
目录 1、绪论 (2) 1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (2) 1.2本课题研究目的 (2) 2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3) 2.1原始数据与技术条件 (3) 2.2机床主传动系统运动设计 (3) 2.3传动零件的初步计算 (7) 3、结构设计及说明 (15) 3.1结构设计的内容、技术要求和方案 (15) 3.2展开图及其布置 (16) 3.3轴（输入轴）的设计 (16) 3.4齿轮块设计 (17) 3.5传动轴的设计 (18) 3.6主轴组件设计 (19) 总结 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)
1、绪论 1.1金属切削机床在国民经济中的地位 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。 在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。 机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术和优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。 1.2本课题研究目的 课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。 通过本课题设计可以达到以下目的： 1.综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。 2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。 3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。
数控车床主轴箱设计 一、设计题目 Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。主轴最高转速4000r/min，最低转速30r/min，计算转速150r/min，最大切削功率5.5kw。采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min，最高转速4500r/min。 二、主轴箱的结构及作用 主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。 主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 三、主传动系设计 机床主传动系因机床的类型，性能，规格尺寸等基本因素的不同，应满足的要求也不一样。再设计时结合具体机床进行具体分析，一般应满足下属基本要求： 1）满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动性能能，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2）满足机床传递动力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。 3）满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性，热变形特性稳定。 4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以节省材料，降低成本。 5）调整维修方便，结构简单、合理、便于加工和装配。防护性能好，使
用寿命长。 四、主传动系传动方式 由题目知，我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。再者，本题目中对精度要求一般，因此选用集中传动方式。另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便即可。 五、电动机的选择 按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。调速交流电动机又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。 根据设计要求采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min 。选用FANUC-S 系列8s 型交流主轴电动机。 六、 计算过程 主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速150r/min ，最大切削功率5.5kw ； 交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min ； 主轴要求的恒功率调速范围max 4000 26.7150 nN i n R n === 电动机的调速范围450031500dN R = = 在设计数控机床主传动时，必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围，所以在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱，以扩大其功率变速范围，满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。 根据以上分析，选择交流电动机的型号为： 若取3 f dN R ?==， 则可得到变速箱的变速级数99 .2lg /lg ==f nN R Z ψ 所以，Z 可近似取为3，此处我们分别对Z=2、3、4三种情况进行研究，比较。 1） Z=3
目录 1.概述-------------------------------------------------------------1 2.参数的拟定-------------------------------------------------------1 3.传动设计---------------------------------------------------------1 4.传动件的估算-----------------------------------------------------4 5.动力设计---------------------------------------------------------12 6. 结构设计及说明----------------------------------------------------------------------------14 7.总结-------------------------------------------------------------21 8.参考文献--------------------------------------------------------21
1.概述 1.1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过 机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.2机床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通铣床主轴变速箱。 1.3 操作性能要求 1）具有皮带轮卸荷装置 2）主轴的变速由变速手柄，和滑移齿轮完成 2.参数的拟定 2.1 公比选择 已知最低转速n min =160rpm ，最高转速n max =2000rpm ，变速级数Z=12， 转速调整范围： 1min max ,5.12160 2000 -==== Z n n R n n R ? 2.2求出转速系列 根据最低转速n min =160rpm ，最高转速n max =2000rpm ，公比φ=1.26，按《机床课程设计指导书》（陈易新编）表5选出标准转速数列：2000 1600 1250 1000 800 650 500 400 315 250 200 160 2.3 主电机选择 合理的确定电机功率N ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使