CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明

x6132轴课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解x6132轴的基本结构及其在机床中的应用。

2. 学生能够掌握x6132轴的运动原理和主要技术参数。

3. 学生能够描述x6132轴在不同工况下的工作特点及其优缺点。

技能目标：1. 学生能够通过图示识别x6132轴的主要部件，并解释其功能。

2. 学生能够运用相关公式计算x6132轴的运动速度和加工精度。

3. 学生能够运用模拟软件对x6132轴进行简单的操作和编程。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机床轴类部件的兴趣，激发其学习热情和探究欲望。

2. 培养学生团队合作意识，使其在小组讨论中主动分享观点，倾听他人意见。

3. 增强学生对我国机床产业的认知，培养其民族自豪感和责任心。

课程性质：本课程为机械加工技术课程的一部分，侧重于机床轴类部件的理论与实践应用。

学生特点：初三学生，具备一定的机械基础知识和动手能力，对机床有一定了解。

教学要求：结合理论与实践，提高学生对x6132轴的认知和应用能力，注重培养学生的实践操作技能和团队协作能力。

通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在课程结束后能够独立操作x6132轴并进行简单编程。

二、教学内容1. x6132轴的结构组成- 介绍x6132轴的各个主要部件，包括轴、轴承、联轴器、传动带等。

- 分析各部件的作用及其相互关系。

2. x6132轴的运动原理- 阐述x6132轴的运动方式，包括直线运动和旋转运动。

- 讲解运动原理在实际加工中的应用。

3. x6132轴的技术参数- 介绍x6132轴的主要技术参数，如转速、进给速度、加工精度等。

- 解释技术参数对加工质量和效率的影响。

4. x6132轴的操作与编程- 指导学生使用模拟软件进行x6132轴的简单操作。

- 讲解编程语言和编程方法，使学生能够进行基本的编程操作。

5. x6132轴在实际应用中的优缺点分析- 分析x6132轴在不同工况下的工作特点。

- 探讨x6132轴在机床应用中的优势和局限性。

电气课程设计说明书CM6132型车床电气设计学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：马丁韩鹏班级：1指导教师：李海军设计完成日期：2014年4月29日目录一．课程设计的目的和要求 (3)二．设计过程 (5)三．CM6132型车床原理图设计 (6)3.1. 主电路设计 (6)3.2．CM6132型辅助电路设计 (8)四．电气控制板的安装制作 (10)五．CM6132型车床PLC控制系统设计 (16)5.1．PLC的选择 (16)5.2．I/O分配 (17)5.3.外围接线图 (18)5.4.控制程序设计 (18)六.设计小结 (24)参考文献 (25)附录1 电气控制主接线图附录2 PLC外围接线图一．课程设计的目的和要求1.课程设计的目的通过电气控制技术的课程设计实践，掌握电气控制的设计方法、电器元件的选用、电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试、监控、运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。

在设计过程中，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。

2.课程设计的要求（1）在接受设计任务并选课题后根据设计要求和内容，拟定工作进度计划，合理安排时间，并在规定时间内完成所有设计任务。

（2）在方案确定过程中主动提问，以取得指导老师的帮助，广泛讨论，做到思路开阔，依据充分，在设计过程中多思考，主要参数的确定要经过计算论证。

（3）根据要求设计电气控制线路，计算并选择电器元件。

（4）按指导老师制定内容部置并安装电器元件与控制线路。

（5）进行电气控制线路的通电调试，排除故障。

（6）设计相应的PLC控制程序实现传输、调试和运行。

（7）制作电气控制设计过程中的成套图纸与设计说明书。

课程设计（论文）任务书二．设计过程1.查阅资料，明确设计目的、要求、方法，任务分工；2.制定设计方案，绘制草图；3设计方案审核，绘制电器原理图；4.元器件选择、列表，绘制安装图、设计方案修正；5.领取工具及电器元件等材料，电路控制板安装；6.检查线路、通电调试、故障排除、绘图；7.任务验收；8. PLC程序设计；9. PLC程序调试、运行与PLC外围接线设计；10.任务验收；11.整理归还工具；12.写课程设计说明书。

优秀设计内容提要一、课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。

通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课，技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产等实践技能，达到巩固，加深和拓展所学知识的目的。

通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型结构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主转动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。

通过设计，掌握查阅相关工程设计手册，设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。

通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。

全套CAD图纸，加695132052二、主要技术参数及基本要求1、设计内容:完成机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。

2、主要技术参数：技术参数：Nmin=63r/min；Nmax=355r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=3KW；电机转速n=1430r/min。

3、基本要求:(1)、每人必须完成展开图、零件图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。

(2)、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。

(3)、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。

(4)、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。

说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。

(5)、完成典型零件工作图图样设计(展开图，横剖图，零件图各1张)。

三、设计步骤（一）运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动） （2）转速调速范围max minn Rn n（3）公比：大公比，小公比和及混合公比（4）确定结构网和结构式：1)、传动副：前多后少，前密后疏;2)、超速级解决方案：a:增加变速组，b:采用分枝传动和背轮机构 （5）绘制转速图：1）、降速：前缓后急2）、升速：前急后缓 （6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数 （7）绘出传动系统图（二）动力设计（1）传动件的计算转速n i ：各轴，各齿轮（2）传动轴轴径 （3）齿轮模数 （4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距L（三）结构设计（1）校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）四、设计参数min/1430;3;78.1;4min;/63min r n KW P Z r N =====电机转速电机功率公比级ϕ设计内容一、运动设计（一）、绘制转速图: )4(224:)3(78 .12(044.0143063)1(21min转速图的绘制如下确定结构式）由提供的参数得公比总降速传动比⨯=====ϕdII nnu2000112063035520011263 1430I转速图（r/min）4M112Y)6(－电动机选用（二）、确定各变速组齿轮齿数1、齿数计算满足要求验算由此可得得表由文献中最小齿轮的齿数应该在基本组齿轮齿数的计算,410;120~10070;20~1824:353570;351:;70;45;251.4]1[,;1;1)1('2'11min '222211'111'222'111>=-<=>===-==+=========a a az a a a a a az a a a a a a a a a a a Z Z S Z Z Z i i Z S i Z Z Z i Z Z i Z Z i ϕ61;19;1)3(,421;120~10080;20~1819:404080;401:;80;61;191.4]1[,;;1;1:)2('2''2'11min '222211'111'2222'111====>=-<=>===-==+=========c c c c c b b bz b b b b b bz b b b b b b b b b b b Z Z Z Z i Z Z S Z Z Z i iZ S i Z Z Z i Z Z i Z Z i 取定比传动组满足要求验算由此可得得表由文献中最小齿轮的齿数应该在第一扩大组齿轮齿数ϕϕ合格标准转速标准转速实际转速%8.7)1(10%100||=-<⨯-ϕ3、传动系统图如下:1430r/min二、传动件的计算与设计（一）、传动轴和主轴直径设计:min/112min /3.7678.163)1(13413min 各轴的计算转速如下取主轴的计算转速主轴的计算转速传动件的计算转速r n r X n n j Z ===Φ=--)(21572711253.210955)(7075035563.210955)(23363112074.210955)(24301112085.210955:)3(53.299.097.063.263.299.097.074.274.299.097.085.285.299.096.03:)2(4444mm N T mm N T mm N T mm N T KW n n P P KW n n P P KW n n P P KW n n P P IV III II I g r III IV g r II III g r I II b r I •=⨯⨯=•=⨯⨯=•=⨯⨯=•=⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯=计算各轴的扭矩率如下计算各传动轴的输出功电m N K m N K N laF R l a l F R R R mm l a l NF NF F F N F F N F mm N T a mm d D d mm D mm D mm D D mm D IV mm d mm d r n KW P III mm d mm d r n KW P II mmd mm d r n KW P I n P n Pd B A B A B A P c c P c IV III III j III II II j II I I j I j j μμϕϕϕϕϕ/03.100/12.470:7.3]1[2392;16062:;450;5/13392/故主轴主轴端受,主轴轴和尾架各承受一,的工件上此力作用于顶力作用于2678;11985.0239690215727;215727::b .mm 90,.30,)6.0~55.0(,55;5065;)85.0~7.0(,60,2.3]1[:a :.430;5.2735563.2911][min;/355;63.2:.325;0.2463074.2911][min;/630;74.2:.225;00.211112085.2911][min;/1120;85.2:.11~5.0][;:(][91)4(2221214444===•==+•=====+=====•==========•======•======⨯•=====--•=得前后轴承的刚度为公式由文献分别如下和前后支撑得支反力设半切削力理想跨距计算初取悬伸量选用两端支撑故取主轴内孔径对于普通机床则平均直径取后端直径选取主轴前轴径得表由文献轴圆整取代入公式得取轴圆整取代入公式得取轴圆整取代入公式得取轴该轴的计算转速该轴的传递功率注由公式择轴径的计算以及键的选1016;450590,1.5/]1[;/101.269.210012.012.470102.29101.2102.29)025.005.0(05.0I ;7.4002116381134844⨯=⨯≥∴≈⨯==⨯⨯⨯⨯⨯==⨯=-⨯==∴--选用平键假设成立线图由文献式中mm l a l m N E a K EI m K K A BAη（二）、齿轮模数的计算[][][]mmmm r n u Z IV III mm mm r n u Z III II mm mm r n u Z II I Z u r n KW N mmn u Z N u MPa j j j j d jj m dj 5.3m ;.38.335563017.31963)117.3(16338m min /355;17.3;19;6:33m ;0.363063017.31963)117.3(16338m min /630;17.3;19;6:25.2m ;3.2112063078.12583)178.1(16338m min/1120;78.1;25;8:1;10~6;min)/();(][)1(16338m m )2(;630][,,45)1(322j 1m 322j 1m 322j 1m 1m 31j ==⨯⨯⨯⨯⨯+=====-==⨯⨯⨯⨯⨯+=====-==⨯⨯⨯⨯⨯+=====--=---±==取轴取轴取轴小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率数按接触疲劳计算齿轮模整体淬火号钢ϕϕϕϕσϕσ（三）、带轮的设计1.1,8,,3)1(==A A K K KW P 小时取一天工作为工作系数确定计算功率示：）带轮的结构图如下所（圆整取得：表由文献带的根数）确定（合格－－校核小带轮包角圆整）计算实际中心距（取标准值）－（）＋＋带的长度计算；圆整）＝＋（）＝＋初定中心距合格带速度校核则取带型表得取由文献和由选择带的型号额114;87.3)(3.3;99.087.0;09.0;90.08.11]2[V 10;12067.175180A D D 180)9(300;25.29125.91790030027900;5.9174D D D D (22V )6(300303112905.1D D (5.1)5(/25/27.560000D V )4(1129011201430D D ;90D )3(V B ]2[min,/14303.3)2(3.30.31.1000012000022121002101112121==∆+=====∆=∴>=⨯≈∂==-+=-+===+=⨯⨯=<===⨯======⨯==∂∂Z K K P P P Z KW P K K KW P KW P mm A mm L L A A mm L mm A A L mm mm A s m s m n mm n n mm r n KW P KW N P Lcc L jd jπππυυ（四）、齿轮校核750021500004.1;13.1;04.1min/1120;20m ;5.2m ;2545;2516m 3m 10210(/20000~15000;60Z B m 320;1000][)(BY Zm 10191][)()1m 102088321q N T 6070m1T S 23215W 3213========⨯====-⨯==--==≤⨯≤±⨯⨯P T T K K K r n B u Z II I K K K C C P P T T T h T C Tn K K Kq KnK K K K u N MpaMpa MP n NK K K K MPa uBn N K K K K u Z S j m S S T N T S W j W jS j j S j ϕησσσσσσ轴小齿轮的强度校核轴－）（－材料强化系数－功率利用系数；转速弯曲系数；；＝；弯曲载荷＝接触载荷；＝；弯曲载荷＝接触载荷为传动组的传动副数）作时间齿轮在工作期限的总工＝－工作期限系数；＝－寿命系数；－大小齿轮齿数之比－小齿轮齿数；－齿宽；－齿轮模数－传动效率；额定功率；＝弯曲应力验算（＝接触应力验算[][][][]5000315000;04.1;12.1;04.1min/355;35m ;5.3m ;1961;19332053.1210191395.0Y 11.1;77.0;78.0;85.034.260210005.119)1(1020889.0;64.0;58.0;83.069.3601750021500013.1;12.1;04.1min/1120;30m ;3m ;1961;19232079.1810191395.0Y 11.1;77.0;78.0;83.034.260210004.241)1(10208889.0;64.0;58.0;83.069.360132123215W 013213132123215W 0132131========⨯====∴<=⨯======∴<=+⨯===============⨯====∴<=⨯======∴<=+⨯=======P T T K K K r n B u Z IIV III MPa Mpa BYn Zm NK K K K K K K K C Tn K MPa MPa uBn NK K K K u ZmK K K K C Tn K P T T K K K r n B u Z III II MPa Mpa BYn Zm NK K K K K K K K C Tn K MPa Mpa uBn NK K K K u ZmK K K K C T n K S j m jS s q N n mTjS j s q N n mTS j m jS s q N n mTjS j s q N n mTϕσσϕσσ轴小齿轮的强度校核轴－）（合格＝＝；弯曲应力校核：合格接触应力校核：轴小齿轮的强度校核轴－）（合格＝＝；弯曲应力校核：合格接触应力校核：[][]合格＝＝；弯曲应力校核：合格接触应力校核：∴<=⨯======∴<=+⨯=======Mpa Mpa BYn Zm N K K K K K K K K C Tn K MPa Mpa uBn NK K K K u ZmK K K K C Tn K jS s q N n mTjS j s q N n mT32009.1010191408.0Y 74.0;60.0;58.0;85.051.2602100042.186)1(1020888.0;79.0;75..0;85.098.160123215W 0132131σσ（五）、主轴弯曲刚度校核（1）主轴刚度符合要求的条件如下：a 主轴的前端部挠度[]0.00025250.105s y y ≤=⨯=b 主轴在前轴承处的倾角[]0.001rad θθ≤≤容许值轴承c 在安装齿轮处的倾角[]0.001rad θθ≤≤容许值齿 (2)计算如下：450120前支撑为双列圆柱滚子轴承，后支撑为深沟球轴承和止推轴承，跨距L=450mm.当量外径 de=221D D +=mm 2852110450=+主轴刚度：因为d i /d e =25/285=0.088<0.7,所以孔对刚度的影响可忽略；k s =34442410)110450(11.0)025.045.0(103)()(10344-⨯+⨯-⨯⨯=+⨯-⨯⨯a l a d d A i e =2kN/mm 刚度要求：主轴的刚度可根据机床的稳定性和精度要求来评定三、轴承的选择与校核（一）.轴承的选择（1）轴I ：由于大轮不受轴向力，故选用深沟球轴承6006 （2）轴II ：轴II 与轴I 相似，因此选用深沟球轴承6305 （3）轴III ：轴III 不受轴向力作用，所以选用深沟轴承6305 （4）轴IV ：主轴是传动系统中最关键的部分，既受到径向力又受轴向力的作用。

序言本次课程设计任务是CM6132车床主轴设计。

由于CM6132车床是精密，高精密加工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和变速箱传动分开设计，以尽量减小变速箱，原电机振动源对主轴箱传动的影响。

本次课程设计包括CM6132车床传动设计，动力计算，结构设计以及主轴校核等内容，其中还有A3图纸的CM6132车床主传动的结构图、本次课程设计是对我们大学期间机械专业基础知识的考核和检验。

它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识，因此称之为专业课程设计。

它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问题的运用。

由于本次课程设计实践时间在2011年期末，因此在编写课程设计说明书，设计CM6132主传动结构图的过程中难免有不少纰漏和错误，恳请老师指正。

1.确定转速极速根据任务要求，Nmax=2000rpm，Nmin=45rpm，转速公比φ=1.41.则转速范围Rn：Rn=Nmax/Nmin=44.4。

依据φ，Rn，可求得主轴转速级数Z: Z=lgRn/lgφ+1=11.98=12 。

2．确定结构式及结构网由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或3为宜，故其结构式为：Z=2^（n）*3^（m）.对于12级传动，其结构式可为以下三种形式： 12=3*2*2；12=2*3*2；12=2*2*3；在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩越小，传动件和传动轴的集合尺寸就越小。

因此，从传动顺序来讲，尽量使前面的传动件多以些，即前多后少原则。

故本设计采用结构式为： 12=3*2*2，从轴I到轴II有三队齿轮分别啮合，可得到三种不同的传动速度；从轴II到轴III有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴II到轴III可得到3*2=6种不同的传动速度；同理，轴III到轴IV有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴I到轴IV共可得到3*2*2=12种不同的传动转速。

摘要随着机械制造业的飞速发展，为进一步提高教学生产类中小型数控车床的性价比，提高主轴转速，增加机床刚性，对原有的数控车床作了一定的结构改进设计。

本次课题我不但承担了CK6132数控车床机床本体设计、而且还承担了主轴部件等的设计。

在设计中，CK6132车床不但可以选择步进电机，而且可以选择伺服电机。

选择恰当的主轴支承方式以及轴承选用及润滑等也是相当的重要，同时，主轴组件的安装如何保证精度等，在本课题中有相应的叙述。

本次完成了进给驱动的相关设计问题，能满足教学生产类中小型数控车床加工相关零件的要求，同时该机床也有较好的性价比，最终达到本次设计的综合训练的目的。

关键词: 数控车床主轴床身AbstractAlong with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio of performance and increase the rigidity of machine and price of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control. On the other hand, to raise the rotate speed of the spindles.This program has carried out the design of the lathe bed ball-bearing nut of numerical control of turning machine CK6132 . In the design, we can not only choose unit motor for the CK6132 lathe, but also can choose the servo motor for the CK6132 lathe. The feed and drive parts with appropriate option the ball thread shaft are also considerable important. At the same time, how to guarantee precision by the installation of feed and drive parts which has corresponding statement in this program.This design has solved the related problem of feed and drive parts basically. It can reach the requirement of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It also gets certain economy and reaches the purpose of this design.Key words:turning machine Spindle lathe bed目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 数控机床简介 (1)1.2 课题意义及本文主要工作 (1)1.2.1 选题意义 (1)1.2.2 本文主要工作及结构 (2)第2章数控车床简介 (3)2.1 数控车床的结构特点 (3)2.1.1 工艺范围与分类 (3)2.1.2数控车床的特点与发展 (3)2.1.3数控车床的组成 (4)2.2 数控车床的总体布局 (4)2.2.1 数控机床总体布局的概念 (4)2.2.2 数控车床布局的结构特点及影响布局的因素 (6)2.3 CK6132数控车床的总体布局 (9)第3章主传动系统的设计 (10)3.1 主传动系统变速方式 (10)3.2 主运动功率的确定 (12)3.2.1切削用量的选择 (12)3.2.2 车削时切削力的计算 (13)3.2.3 主传动中电机的功率和型号的确定 (14)3.3 皮带轮的设计计算 (15)第4章主轴部件设计 (18)4.1 主轴主要参数的计算 (18)4.1.1 车削时切削力的计算 (18)4.1.2 主轴内径 (18)4.1.3 主轴前端悬伸量a确定 (19)4.1.4 主轴跨距的确定 (20)4.1.5 主轴的刚度计算 (25)4.2 主轴轴承的选择 (26)4.2.1 轴承的选型 (26)4.2.2 角接触球轴承 (27)4.3 轴承间隙调整和预紧 (28)4.4 主轴组件的润滑和密封 (29)4.4.1 主轴滚动轴承的润滑 (29)4.4.2 主轴组件的密封 (30)第5章进给驱动部件设计 (32)5.1 进给驱动部件传动功率的计算 (32)5.1.1 数控机床进给传动系统要求 (32)5.1.2 计算进给部件传动功率的相关公式及原理 (33)5.1.3 进给驱动部件的功率和扭矩的计算 (35)5.2 滚珠丝杠副的型号 (39)5.3 滚珠丝杠副轴承的选用 (40)第6章导轨、导轨架及床身的设计 (41)6.1导轨的设计 (41)6.1.1 滑动导轨的类型 (41)6.1.2 滑动导轨的间隙调整机构 (43)6.1.3 滑动导轨的润滑 (43)6.2 导轨架的设计 (43)6.2.1 导轨架结构的基本要求 (43)6.2.2 CK6132数控车床导轨架的结构 (44)6.3 床身的设计 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)CONTENTSAbstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 CNC machine tools Introduction (1)1.2 Subject of the meaning and this paper (1)1.2.1 The topics of significance (1)1.2.2 In this paper, the work and structure (2)Chapter 2 CNC lathe Introduction (3)2.1 The structural characteristics of CNC lathes (3)2.1.1 Process Scope and Classification (3)2.1.2CNC lathe features and development (3)2.1.3CNC lathes composition (4)2.2 CNC lathe overall layout (4)2.2.1 CNC machine tools the overall layout of the concept of (4)2.2.2 CNC lathes layout of the structural features (6)2.3 CK6132 CNC lathe, the overall layout of (9)Chapter 3 The main transmission (10)3.1 The main drive system of variable speed way (10)3.2 The main sports power (12)3.2.1The choice of cutting parameters (12)3.2.2 The main drive motor power and models (13)3.2.3 The main drive motor power and models (14)3.3 Pulley design calculations (15)Chapter 4 of the spindle assembly design (18)4.1 Spindle main parameters of the calculation of (18)4.1.1 Turning cutting force calculation (18)4.1.2 Spindle inner diameter of (18)4.1.3 The front spindle overhang a Make sure (19)4.1.4 Spindle span to determine the (20)4.1.5 Spindle stiffness calculation (25)4.2 Spindle bearing selection (26)4.2.1 Bearing Selection (26)4.2.2 The angular contact ball bearing (27)4.3 Bearing clearance adjustment and preload (28)4.4 Spindle components, lubrication and sealing (29)4.4.1 Spindle lubrication of rolling bearings (29)4.4.2 The sealing of the spindle components (30)Chapter 5 The feed drive unit design (32)5.1 Feed the calculation of the transmission power of drive components (32)5.1.1 The CNC machine tool feed drive system requirements (32)5.1.2 The calculation of feed formulas and principles of the partsof the transmission powe r (33)5.1.3 Into the calculation of power and torque of the drivecomponents (35)5.2 Ball screw models (39)5.3 Ball screw bearings (40)Chapter 6 Rails, rail frame and bed of the design (41)6.1 Guide the design (41)6.1.1 Types of sliding rails (41)6.1.2 The slide rails gap adjusting mechanism (43)6.1.3 Sliding rail lubrication (43)6.2 Rail frame design (43)6.2.1 The basic requirements of rail structure (43)6.2.2 CK6132 CNC lathe rail frame structure (44)6.3 Body design (45)Summary (46)Thanks (47)References (48)第1章绪论1.1 数控机床简介随着科学技术的发展，机电产品日趋精密复杂。

机械制造及自动化一班200803620139 刘强目录第一章课程设计任务 (3)第二章选择电动机 (4)第三章计算转动装置的运动与动力参系 (4)第四章带的转动设计 (7)第五章齿轮的转动设计 (10)第六章确定各轴的直径并校核 (14)第七章轴承的选择 (17)第八章变速箱附件的选择 (17)第九章润滑与密封 (17)第十章课程设计小结 (19)第一章课程设计任务一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320的普通车床的主传动系统。

主要技术参数1、转速范围： N=40～18002、转速级数： Z=123、电动机功率： P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计要求1、运动设计：确定公比，拟定转速图、绘制传动系统图、计算齿轮齿数。

2、动力设计：确定各传动件的计算转速、对主要零件进行计算（初算和验算）。

3、绘制图纸：主轴箱展开图1张（A1）.4、编制设计说明书。

三、机床设计的目的和要求（一）目的：1、培养学生综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。

2、培养学生收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。

3、使学生初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编辑技术文件的能力。

4、使学生熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。

第二章 选择电动机由设计要求知4p kw=，加工直径最大范围是φ320的普通车床常选用同步转速为１０００r/min 或１５００r/min 的电动机作为原动机。

则由《机械设计基础课程设计指导》中表2-1、表2-3、表2-4知，应选取Y112M-4型号电动机。

第三章 计算传动装置的运动和动力参数1、计算各轴转速由于公比ϕ=1.41是标准公比，转速范围是N=40~1800 r/min ，转速级数Z=12，因此转速数列可从文献（1）表2-6中直接查出，各轴标准转速如下：2、计算各轴的输入功率及输出转矩电动机额定功率p=4kw ，电机及各轴的传动效率都取η=0.96。

cm6132床头箱课程设计。

一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握CM6132床头箱的基本结构及其功能。

2. 学生能了解床头箱在机床操作中的重要性，掌握其操作流程。

3. 学生能理解机床安全操作规范，并能够列举出与床头箱相关的安全注意事项。

技能目标：1. 学生能够独立完成CM6132床头箱的拆装及组装。

2. 学生能够准确判断床头箱的故障并进行排除。

3. 学生能够运用所学知识，对床头箱进行日常维护和保养。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械制造专业，增强职业认同感。

2. 培养学生严谨细致的工作态度，树立安全意识。

3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。

课程性质：本课程为专业技能实践课程，旨在让学生通过实际操作，掌握机床床头箱的结构、功能、操作及维护。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识和技能，具有较强的动手能力和学习兴趣。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作，强调安全意识，提高学生专业技能和综合素质。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. CM6132床头箱结构认知：介绍床头箱的组成、各部分功能及其相互关系，结合教材第三章第一节内容。

2. 床头箱操作流程：详细讲解操作步骤，包括开机、关机、换刀等，依据教材第三章第二节。

3. 故障诊断与排除：分析常见故障原因，学习诊断及排除方法，参考教材第三章第三节。

4. 床头箱拆装与组装：学习拆装和组装技巧，掌握各个部件的拆装顺序和方法，结合教材第三章第四节。

5. 机床安全操作规范：强调安全意识，学习安全操作规程，了解与床头箱相关的安全注意事项，参考教材第二章。

6. 床头箱的维护与保养：学习日常维护、保养方法，确保机床正常运行，依据教材第四章。

教学大纲安排：第一课时：CM6132床头箱结构认知第二课时：床头箱操作流程第三课时：故障诊断与排除第四课时：床头箱拆装与组装第五课时：机床安全操作规范第六课时：床头箱的维护与保养教学内容具有科学性和系统性，结合教材章节内容，确保学生能够系统地掌握床头箱相关知识。

C6132普通车床主传动系统设计说明书（有全套图纸）安徽建筑工业学院毕业设计 (论文)2010 年 6 月日主传动系统设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要由机床的级数入手，于结构式、结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择各种主传动配合件，对轴和齿轮及配合件进行校核，将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计，完成设计任务。

本次突出了结构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则，拟定机构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度需要的同时，材料的选择也是采用折中的原则，没有选择过高强度的材料从而造成浪费。

【关键词】车床、主传动系统、。

AbstractMain drive system design is Very important part of the Machine Design,The design of the series to start primarily by machine,In the structure, the structure network developed, to the design of gears and shafts,Choose a variety of main drive with the pieces of the shaft and gear, and checked with the parts ，design and motive of completion sport spread the lord to move the project"the structure turn" , Design a principal axis to become soon a box assemble diagram and spare parts diagram and lay particular emphasis on to carry on spread tomove stalk module, principal axis module and become soon organization, box a body, lubricate and seal completely, spread to move stalk and slippery move wheel gear spare parts of design to complete design tasks.This highlights the structural design requirements,under the basic requirements for ensuring the machine ,According to the principles of machine tool design,Development of institutional and structural net,Streamlining of the machine tool sector,Strive to reduce production costs,No choice of materials resulting in high strength waste.【Keywords】lather, Main drive system,Structure , Electric motor目录绪论首先我要感谢我的毕业设计指导魏常武对我的悉心教导，并且感谢所有给予我帮助的老师们，在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

序言本次课程设计任务是CM6132车床主轴设计。

由于CM6132车床是精密，高精密加工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和变速箱传动分开设计，以尽量减小变速箱，原电机振动源对主轴箱传动的影响。

本次课程设计包括CM6132车床传动设计，动力计算，结构设计以及主轴校核等内容，其中还有A3图纸的CM6132车床主传动的结构图、本次课程设计是对我们大学期间机械专业基础知识的考核和检验。

它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识，因此称之为专业课程设计。

它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问题的运用。

由于本次课程设计实践时间在2011年期末，因此在编写课程设计说明书，设计CM6132主传动结构图的过程中难免有不少纰漏和错误，恳请老师指正。

1.确定转速极速根据任务要求，Nmax=2000rpm，Nmin=45rpm，转速公比φ=1.41.则转速范围Rn：Rn=Nmax/Nmin=44.4。

依据φ，Rn，可求得主轴转速级数Z: Z=lgRn/lgφ+1=11.98=12 。

2．确定结构式及结构网由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或3为宜，故其结构式为：Z=2^（n）*3^（m）.对于12级传动，其结构式可为以下三种形式： 12=3*2*2；12=2*3*2；12=2*2*3；在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩越小，传动件和传动轴的集合尺寸就越小。

因此，从传动顺序来讲，尽量使前面的传动件多以些，即前多后少原则。

故本设计采用结构式为： 12=3*2*2，从轴I到轴II有三队齿轮分别啮合，可得到三种不同的传动速度；从轴II到轴III有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴II到轴III可得到3*2=6种不同的传动速度；同理，轴III到轴IV有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴I到轴IV共可得到3*2*2=12种不同的传动转速。

摘要关键词：数控车床CJ6132 分离传动步进电机在本次设计中，我采用常规分离式主传动设计，机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。

机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。

机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。

机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。

机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。

机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。

进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。

采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。

主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。

再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。

在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。

该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。

作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。

机床采用机、电、液一体化结构，整体布局紧凑合理，便于维修和保养，外形符合人机工程学的原理，宜人性好，便于操作。

目录一、总体方案设计 (1)（一）、主传动的组成部分 (3)（二）、机床主要部件及其运动方式的选定 (4)（三）、机床的主要技术参数 (5)（四）、各组成部件的特性与所应达到的要求 (6)二、机床主传动设计 (8)（一）、主要技术参数的确定 (8)1．尺寸参数 (8)2．运动参数 (10)3、主轴转速的确定 (12)4、转速范围及公比 的确定 (12)5、结构式与结构网的确定 (13)6、转速图的拟定 (14)7、传动比参数的确定 (15)（二）、传动系统图的拟定 (16)（三）、电动机的选择 (18)（四）、齿轮传动的设计计算 (18)（五）、轴的设计计算 (22)三、进给系统的设计计算 (37)（一）、纵向进给系统的设计计算 (37)1、切削力计算 (37)2、滚珠丝杠设计计算 (38)（二）、横向进给系统的设计计算 (43)1、滚珠丝杠螺母副的选择计算 (43)3、步进电机的选择 (47)四、数控系统设计 (50)（一）、单片机系统控制设计的基本要求 (50)（二）、数字控制系统框图 (50)（三）、数控系统的硬件特点： (51)（四）、控制系统图及芯片的选择 (51)（五）、存储器及系统扩展设计。

设计的过程是通过分析、创造和综合而达到满足特定功能目标的一种活动。

在此过程中需不断的对设计方案进行评论，根据评价的结果进行修改，在设计的过程中不断地发现问题和解决问题。

金属切削机床是机械制造业的基础设备，随着社会不断发展和科学不断进步对机床设计要求越来越高，计算机辅助设计和计算机辅助工程应用。

使得机床的设计理论和方法由人工绘图向计算机绘图，由定性设计向定量设计。

由表态和线性分析向动态和非线性分析，由可行性设计向最佳设计过度。

金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必需运动和动力。

机床基本工作原理是通过刀具与工件之间相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。

X6132万能升降台铣床是一个十分典型的普通车床，广泛的应用在生产中。

主轴箱的设计不仅要满足机床总体布局变速箱的形状和尺寸的限制、达到18级转速，还要便于装配、调整、润滑和维修。

根据指导教师的推荐、重点选用《金属切削机床》以及辅助类书刊包括《材料力学》、《机械制造装备设计》、《机械制图》、《机械设计》等图书。

其中，《金属切削机床设计》无疑是系统化介绍和设计车床的资料。

它从机床设计的步骤，机床的标准化，机床的总体布局到主要参数的确定。

在主要的传动设计中，参考齿轮齿数和齿轮直径的确定，是主轴箱的尺寸，轴的轴径，以及传动精度等一系列布局。

在结构式，结构网确定之后，要对传动件的结构、材料、构造等进行计算和设计及齿轮模数确定等。

传动件包括齿轮、传动轴、离合器、制动装置等。

其中齿轮的构造中三联滑移齿轮，对齿轮的拼装，齿轮太窄或太宽时的处理，齿轮在轴上的定位问题都有比较全面的论述。

传动轴在反复弯曲载荷和扭曲载荷下不发生疲劳破坏。

在刚度方面，轴的弯曲和扭曲载荷下不致产生过大的变形。

高速旋转的轴还应计算器临界转速，以免发生共振，传动轴首先要估算直径，然后再进行刚度验算。

提高刚度时可以采用加大轴的直径缩短轴的长度，使轴上的主动和被动传动件尽可能的靠近，使传动件靠近轴。

目录绪论 (1)1．概述 (5)1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5)1.2设计任务和主要技术要求 (5)1.3操作性能要求 (6)2.技术参数确定与方案设计 (6)2.1原始数据 (6)2.2开展CM6132功能原理设计 (6)3．运动设计 (7)3.1确定转速极速 (7)3.1.1计算主轴最高转速 (9)3.1.2计算主轴最低转速 (10)3.1.3确定主轴标准转速数列 (11)3.2主电动机的选择 (12)3.3变速结构的设计 (14)3.3.1 主变速方案拟定 (14)3.3.2 拟定变速结构式 (14)3.3.3拟定变速结构网 (15)3.3.4 验算变速结构式 (16)3.4绘制转速图 (17)3.5 齿轮齿数的估算 (20)3.6 主轴转速误差 (23)4.动力设计 (26)4.1电机功率的确定 (26)4.2确定各轴计算转速 (26)4.3 带轮的设计 (27)4.4传动轴直径的估算 (30)4.5齿轮模数的确定 (33)4.6主轴轴颈的直径 (36)4.6.1主轴悬伸量a (36)4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36)4.6.3主轴组件刚度验算 (37)5. 结构设计 (38)5.1齿轮的轴向布置 (39)5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40)5.2.1 I 轴的设计 (42)5.2.2 II 轴的设计 (42)5.2.3 III 轴的设计 (42)5.2.4 带轮轴的设计 (42)5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43)5.2.6主轴的设计 (43)5.2.7 主轴组件设计 (43)5.3齿轮布置的注意问题 (44)5.4主轴与齿轮的连接 (44)5.5润滑与密封 (45)5.6其他问题 (45)6.总结 (46)7.致 (47)8.参考资料 (47)1．概述1.1机床主轴箱课程设计的目的机床课程设计，是在学习过课程《机械系统设计》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。

基于PLC的CM6132型卧式车床电气控制系统的要求摘要CM6132型卧式车床属于小型卧式车床，其传统的控制方式是利用继电器接触器原理控制。

由于继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触电的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，起接线多而复杂、体积大、功耗大、一旦系统构成后想在改变或增加功能都很困难。

另外，继电器触点数目有限，每只有4～8对触点灵活性和扩展性差。

继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。

触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级，机械触点还会出现抖动问题。

除此之外，继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，可靠性和可维护性差。

又因可编程控制器采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序的方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，其接线少，体积小，控制速度极快，一般一条用户指令执行时间在微妙数量级，能实现计数功能。

系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，周期短，调试和维护方便。

故本次设计要利用PLC 对车床进行控制，这样既可以提高生产效率，也可以增加机床的使用寿命。

本文阐述了CM6132卧式车床电气控制线路的工作原理，并且对其主电路和控制电路进行了分析，然后对PLC的硬件和软件进行设计。

根据车床的工作要求选择合理的工作器件，然后编写相应的程序语句并绘制梯形图，再根据输入输出点数选择PLC型号，最后对程序进行模拟调试。

关键词PLC 卧式车床梯形图目录1 引言课题背景课题研究目标及其意义2 车床及其电气控制线路分析车床的结构及运动形式普通车床的工作特性与电力拖动控制要求机床电气控制线路分析2.3.1 电气控制原理图的阅读分析方法与步骤2.3.2 查线读图法的要点3 CM6132卧式机床的电气控制原理3.1 CM6132卧式机床的概述3.2 CM6132卧式机床的电气控制线路分析3.2.1 主电路分析3.2.2 控制电路和照明电路分析PLC的由来、定义及分类4.1.1 PLC的由来4.1.2 PLC的定义4.1.3 PLC的分类PLC的特点与发展阶段4.2.1 PLC的特点4.2.2 PLC的发展阶段PLC的功能PLC的基本结构PLC的工作原理LG公司的MASTER-K30S系列5 PLC对车床的控制I/O分配表，机型选择，输入输出端接线图PLC控制程序梯形图PLC控制的梯形图语言程序PLC的调试过程结论参考文献致谢附录1 引言普通车床是用途非常广泛的金属切削工具，传统车床的控制系统通常为继电- 接触器控制。

cm6132床头箱课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握cm6132床头箱的基本原理、结构及功能，能够运用所学知识进行床头箱的基本操作和维护。

1.了解cm6132床头箱的定义、特点和应用领域。

2.掌握cm6132床头箱的基本原理、结构及功能。

3.熟悉cm6132床头箱的相关法律法规和标准。

4.能够正确操作cm6132床头箱，进行基本的设置和调整。

5.能够对cm6132床头箱进行简单的故障排查和维修。

6.能够运用所学知识分析和解决实际工作中遇到的床头箱相关问题。

情感态度价值观目标：1.培养学生对床头箱技术的兴趣和好奇心，激发学生学习床头箱知识的热情。

2.培养学生团队合作精神，提高学生沟通与协作能力。

3.培养学生遵守法律法规和标准的意识，增强学生的职业道德观念。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括cm6132床头箱的基本原理、结构及功能，以及床头箱的操作和维护方法。

1.cm6132床头箱的基本原理、结构及功能：介绍cm6132床头箱的工作原理、主要部件及其功能，使学生了解床头箱的性能指标和特点。

2.床头箱的操作和维护方法：教授学生如何正确操作cm6132床头箱，进行基本的设置和调整，以及如何对床头箱进行简单的故障排查和维修。

3.床头箱相关的法律法规和标准：让学生了解我国关于床头箱的法律法规和标准，培养学生遵守法律法规和标准的意识。

三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过讲解cm6132床头箱的基本原理、结构及功能，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得，提高学生的沟通与协作能力。

3.案例分析法：分析实际工作中遇到的床头箱相关案例，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

4.实验法：安排实验室实践环节，使学生能够亲自操作cm6132床头箱，提高学生的实践能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。