最大加工直径为Ф400mm普通车床主轴变速箱设计

NANCHANG UNIVERSITY本科生毕业设计（论文）题目：用微机数控技术改造最大加工直径为400毫米普通车床进给系统专业：机电一体化学号：015111329xxx学生姓名：林北指导教师：殷欢老师起讫日期：2012年9月－2013年10月用微机数控技术改造自大加工直径为400毫米普通车床的进给传动系统专业：学号：学生姓名：指导教师：摘要随着科学技术和社会的不断发展，社会对产品多样化的要求日益提高，产品更新换代越来越快，多品种小批量生产比重加大，零件形状越来越复杂，精度越来越高，而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。

它的优点很多,如可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。

总体设计方案：在普通车床上采用适合现场实时控制的80C51单片机为控制器，以运行特性好、可靠性高的步进电机为驱动执行元件进行数控改造。

在本次设计中，就包括了关于数控技术的基础知识，并且针对本次设计的课题，拟定了一系列的方案，进给系统的总体方案，数控车床进给传动系统的机械部分，以及数控系统的硬件分析和设计。

关键词：改造、步进电机、伺服电机、传动系统、数控机床AbstractAs science and technology and continuous development of society, society's demands for increasing product diversification, product upgrades faster and faster, and more varieties of small batch production increased in importance, more and more complex shape parts, increasing accuracy.When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The overall master design: The way to NC improvement of general machine tool was introduced that using single-chip computer 80C51 to realize the real-time control and driving by step motor.In this design, it includes information on the basics of digital technology and design for this project, developed a series of solutions into the overall solution to the system, CNC lathe feed drive system of mechanical parts, and CNC system hardware analysis and design.Key word: machining、step motor、CNC、servomechanism、drive system随着科学技术的发展,现代机械制造要求产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量的要求也越来越高。

兰州工业学院最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计系名：专业班级：学生姓名学号指导老师指导老师职称第一章绪论第2章传动方案的拟定及说明车床的规格系列和用途操作性能要求主轴级数的拟定变速结构的设计3、主电机功率——动力参数的肯定肯定变速组及各变速组中变速副的数量结构网的拟定肯定各变速组变速副齿数1）肯定齿轮齿数结构设计的内容、技术要求和方案第4章传动件的设计带轮的设计区别看看机设p163传动轴的直径估算肯定各轴转速肯定各轴转速齿轮的布置传动轴直径的估算键的选择各变速组齿轮规格的肯定(好好查查机械设计手册)齿宽的肯定带轮结构设计各轴轴承的选用片式摩擦聚散器的选择一、摩擦聚散器上扭矩的计算3 计算轴向压力Q第5章主轴组件的设计主轴的大体尺寸肯定外径尺寸D主轴孔径d主轴悬伸量a支撑跨距L主轴最佳跨距0L的肯定主轴的验算主轴组件弯曲刚度的验算主轴组件扭转刚度的验算主轴轴承寿命的验算7）主轴材料与热处置6）头部尺寸的选择第6章箱体与润滑的设计箱体的设计润滑与密封其他目录第一章车床参数的拟定车床主参数和大体参数运动设计传动结构式、结构网的学选择肯定第2章传动方案的拟定及说明车床的规格系列和用途普通机床的规格和类型有系列型号作为设计时应该遵循的基础。

因此，对这些大体知识和数据作些简要介绍。

本次设计的是普通型车床主轴变速箱。

主要用于加工回转体。

操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2）手动操纵双向片式摩擦聚散器实现主轴的正反转及停止运动要求3）主轴的变速由变速手柄完成变速结构的设计变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用互换齿轮、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。

这次设计中，咱们采用分离变速型式的主轴变速箱。

主轴级数的拟定由设计任务已知：机床主轴极限转速为： min 45、min 2000min max r n r n ==公比： 41.1=ϕ考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动分级变速，并选取级数z=12,设其转速公比为ϕ。

1.车床的规格系列和用处表1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数2参数的拟定2.1 各级转速划分各级转速为:由给定的参数，φ=1.26=406.1，Z=16级查表2-5得各级转速为：45,56,71,90,112,140,180,224,280,355,450,560,710,900,1120,14002.2 主电机选择合理的确定电机功率，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 ，选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，最大额定转距2.2mN。

3运动设计3.1 传动结构式的拟定3.1.1 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4为合适，即变速级数Z 应为2和4的因子：βα42⨯=Z ，可以有三种方案：16=4×2×2；16=2×2×2×2；16=4×4 3.1.2 传动式的拟定16级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。

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。

除此之外，虽然16=4×2×2、16=4×4两种方案的传动轴比较少，但是，这两种传动组内有四个变速传动副，增大了传动轴的轴向尺寸，这两种方案不宜采用。

综上所述，传动式为16=2×2×2×2。

3.1.3 结构式的拟定对于传动式16=2×2×2×2，有24种结构式和对应的结构网。

分别为：8421222216⨯⨯⨯= 8241222216⨯⨯⨯= 4821222216⨯⨯⨯= 2841222216⨯⨯⨯= 2481222216⨯⨯⨯= 4281222216⨯⨯⨯=……根据传动比指数分配“前疏后密”的原则应采用第一种方案。

本科毕业设计（论文）通过答辩摘要本文主要进行￠400车床主传动系统设计，车床广泛应用于机械加工行业中，本设计主要针对车床的主轴箱主传动系统进行设计，设计的内容主要有机床主要参数的确定，主传动系统的拟定，传动方案，转速图和传动系统图的拟定，齿轮传动的设计，轴的设计，带传动的设计。

对主要零件进行了计算和验算，利用CAD画图软件进行了零件的设计和处理。

关键词：车床；主轴箱；传动本科毕业设计（论文）通过答辩AbstractIn this paper, ¢ 400 lathe main drive system design, lathe widely used in the machining industry, the design of lathe spindle box main drive system design, design of the main machine parameters to determine the formulation of the main transmission scheme, the speed chart and transmission map formulation of the gear drive design, the design of the shaft, belt drive design. The main parts were calculated and checking CAD drawing software design and handling of parts.Key words：Lathe; Spindle box; Transmission本科毕业设计（论文）通过答辩目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 用途 (1)1.2 性能 (1)1.3 结构 (1)1.4 设计目的 (1)1.5 国内外发展 (2)1.6 研究目的和意义 (2)第2章机床的主参数和其他主要技术要求 (3)2.1 主参数和基本参数 (3)2.1.1 主参数 (3)2.1.2 基本参数 (3)2.1.3 普通车床的基本参数 (3)2.2 主传动的设计 (4)2.2.1 主轴极限的确定 (4)2.2.2 公比的确定 (4)2.2.3 主轴转速级数的确定 (5)2.2.4 主传动电动机功率的确定 (5)第3章主传动系统的拟定 (6)3.1 传动比 (6)3.2 变速的基本规律 (6)3.3 转速图的拟定 (6)3.4 分配各变速组的最小传动比 (7)3.5 确定齿轮齿数 (7)3.6 同一变速组内模数的齿轮齿数的确定 (8)第4章齿轮传动设计 (12)本科毕业设计（论文）通过答辩4.1 第一变速组齿轮的结构尺寸 (12)4.2 第二变速组齿轮结构尺寸的设计 (15)4.3 第三变速组齿轮设计 (19)第5章带传动设计 (23)第6章轴的设计 (26)6.1 Ⅰ轴的设计计算 (26)6.2 Ⅱ轴的设计计算 (28)6.3 Ⅲ轴的设计计算 (30)6.4 主轴的设计 (33)第7章箱体的结构设计 (36)7.1 箱体材料 (36)7.2 箱体结构 (37)第8章润滑与密封 (38)8.1 润滑与密封的设计 (38)8.2 润滑油的选择 (38)总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)本科毕业设计（论文）通过答辩CONTENTSAbstract (Ⅱ)Chapter 1Introduction (1)1.1 Application (1)1.2 Performance (1)1.3 Structure (1)1.4 The purpose of design (1)1.5 The development of at home and abroad (2)1.6 Meaning and purpose of research (2)Chapter 2The main parameters of the machine tools and other technical requirements (3)2.1 The main parameters and the basic parameters (3)2.1.1 The main referances (3)2.1.2 The essential referances (3)2.1.3 The ordinary lathecommen referances (3)2.2 The design of the main drive (4)2.2.1 The determination of the spindle limit (4)2.2.2 Determination of common ratio (4)2.2.3 Series to determine the spindle speed (5)2.2.4 The main drive motor power (5)Chapter 3 The formulation of the main transmission system (6)3.1 Drive ratio (6)3.2 The commen law of trancform speeds (6)3.3 The formulation of the speed diagram (6)3.4 Allocation of the variable speed group minimum transmission ratio (7)3.5 Determine the number of gear teeth (7)3.6 The determination of the modulus within the group of the samevariable speed gear (8)Chapter 4 Gear design (12)本科毕业设计（论文）通过答辩4.1 The structure and size of the first variable speed group gear (12)4.2 Structural dimensions of second variable speed group gear design (15)4.3 Third variable speed group gear design (19)Chapter 5 Belt Drive Design (23)Chapter 6 The design of anle (26)6.1 The design and calculate of Ⅰaxis (26)6.2 The design and calculate of Ⅱaxis (28)6.3 The design and calculate of Ⅲaxis (30)6.4 The design of spindle (33)Chapter 7 Shaft structure design (36)7.1 The shaft of material (36)7.2 The shaft of structure (37)Chapter 8 Lubricate and hermetic sealing (38)8.1 The design of lubricate and hermetic sealing (38)8.2 The choice of lubrication oil (38)Conclusion (39)Thanks (40)References (41)本科毕业设计（论文）通过答辩第1章绪论1.1 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。

摘要主轴箱：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些列的变速机构使主轴得到所需要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，因此合理的设计是非常必要的。

机床的设计过程包括方案拟定、参数拟定、运动设计、零件计算和结构设计等。

根据需要的转速范围通过设计转速图和传动系统完成机床的多级传动，设计变速组的齿轮传动所需的齿数、模数来实现妒忌传动，在设计过程中通过对齿轮模数、主轴、传动轴、轴承和花键键侧挤压应力的校核实现机床的稳定传动。

通过对传动系统的设计完善摇杆和拨叉对系统的控制盒安装位置的设计。

关键词齿轮；皮带轮；花键；平键；离合器；拨叉；摇杆AbstractSpindle box: also known as the headstock, it is the main task of the main motor transmits rotary motion through a number of columns of the speed change mechanism so that the spindle to be needed and two to the different speed, at the same time the spindle box. The power will be transferred to the feeding box movement.Main spindle box of lathe spindle is a key part of.The spindle on the bearing running stationarity directly affect the quality of workpieces, so the reasonable design is very necessary.Machine design process including programming, parameter design, development, moving parts calculation and structure design.According to the needs of the speed range through the design of rotational speed chart and drive system complete machine multilevel transmission, transmission gear transmission design group required number of teeth, modulus to envy drive, in the design process based on the modulus gear, shaft, drive shaft, bearing and spline keys side extrusion stress check the machine stability transmission.Based on the design of transmission system of perfect rocker and a shifting fork on the system control box mounting position design.Key word:gear; pulley; spline; flat key; clutch; fork; Rocker1 概述 (1)1.1机床设计目的 (1)1.2机床设计程序 (1)1.3 机床设计的要求 (2)2 机床的总体设计 (4)2.1机床的工艺特性 (4)2.2确定极限转速 (5)2.3主电机功率 (6)3 传动方案的设计 (7)3.1传动方案的设计 (7)3.1.1选择传动形式 (7)3.1.2变速形式 (7)3.1.3 确定公比 (7)3.2求出主轴转速级数Z： (7)3.3确定结构式和结构网： (7)3.4齿轮齿数的确定 (7)4 传动件参数的确定 (11)4.1 I轴的转速 (11)4.2中间传动轴的转速 (11)4.3主轴转速的确定 (12)4.4其他传动件计算转速的确定 (12)5 传动件的设计 (14)5.1 V型带传动设计 (14)5.2 传动轴最小直径的初定 (16)5.3齿轮尺寸设计 (17)5.3.1齿轮模数的初步计算 (17)5.3.2 齿轮模数校核 (18)6 密封、润滑及箱体设计 (27)6.1润滑与密封 (27)6.1.1润滑 (27)6.1.2密封 (27)6.2 箱体结构设计 (27)6.2.1箱体材料 (27)6.2.2 结构设计 (27)7 轴的校核 (29)7.1弯曲刚度验算 (29)7.2滚动轴承验算 (35)7.3 花键键侧挤压应力计算 (36)7.4摇杆转角计算 (37)总结 (41)致谢 (41)参考文献 (42)1 概述1.1 机床设计目的（1）通过毕业设计了解与设计题目相关的技术发展情况，学习先进技术，学会综合归纳文献资料的方法，树立正确的设计思想。

贵州大学机械工程学院机自专业机械加工设备课程设计任务书一、设计题目：中型普通车床主轴变速箱设计二、设计参数：床身上最大工件回转直径：400mm主电动机功率：7.5千瓦主轴最高转速：1600转∕分主轴最低转速：35.5转∕分三、设计要求：1、主轴变速箱设计计算；2、主轴变速箱结构设计；3、绘制主轴变速箱装配图；4、编写设计计算说明书。

四、设计时间：开始日期：2011年1月3日结束日期：2011年1月14日学生姓名：马海指导教师：黄勤目录1.车床参数的拟定- ------------------------------------------------------21.1车床主参数和基本参数------------------------------------------------22.运动设计- ------------------------------------------------------------4 2.1传动结构式、结构网的选择确定-----------------------------------------4 -------------------------------------------42.2转速图的拟定--------------------------------------------------------62.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制------------------------------------73.结构草图设计-- --------------------------------------------113.1确定计算转速-------------------------------------------------------113.2传动轴的估算和验算-------------------------------------------------12 3.3齿轮模数的估算和计算-----------------------------------------------16 3.4轴承的选择与校核---------------------------------------------------21 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------23 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------24 ------------------------------------------------25------------------------------------------------------25参考文献- -------------------------------------------------------------261.车床参数的拟定1.1车床主参数和基本参数1、 主轴的极限转速由设计任务书可知：机床主轴的极限转速为：m in 5.35m in 1600min max r n r n ==、、 则其转速范围考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动分级变速，并选取级数z =12,设其转速公比为ϕ。

卧式车床主轴箱设计摘要金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。

机床技术水平的高低已成为衡量一个国家工业现代化水平的重要标志之一。

机床工业是机械制造业的“装备部”，对国民经济的发展起着重大作用。

本论文设计的主轴箱的变速级数是12级，传动比为1.41，转速从31.5r/min 到1440r/min，加工工件的最大直径为400mm，。

论文对箱体内结构进行方案设计，并对传动方案、传动路线进行了分析，离合器、带轮、润滑系统、密封装置等进行了设计、计算及校核。

本设计的主要内容包括：1.运动设计：确定主轴的转速、拟定合理结构式、结构网和转速图、确定齿轮的齿数、皮带轮的设计计算以及实际转速和标准速偏差的校核等。

2.动力设计：估算各传动轴的转速、估算各轴的直径、选择电动机、齿轮强度验算、主轴刚度的校核、轴承寿命的验算、选择离合器。

3.结构设计：确定各传动组件的空间布置。

关键词：主轴箱，齿轮，摩擦式离合器HORIZONTAL LATHE SPINDLE BOX DESIGNABSTRACTMetal-cutting machine tool in the modernization of the national economy plays an important role. The level of machine technology has become the measure of a country's level of industrial modernization of one of the important symbols. Machine tool industry is the machinery manufacturing industry, "the Ministry of Equipment," the development of the national economy played a major role.In this paper, the design of the spindle box is a series of 12 speed, 1.41 gear ratio, speed from 31.5r/min to 1440r/min, the maximum workpiece diameter of 400mm,. Papers箱体内structure of the program design, and program transmission, transmission line analysis, clutch, pulley, lubrication systems, such as a seal design, calculation and checking.The main elements of the design include: 1. Campaign Design: to determine the speed of the spindle to draw up a reasonable-structured, the structure of network and the speed map to determine the number of teeth of gears, pulleys, as well as the design and calculation of the actual speed and standard deviation of the check, such as speed. 2. Dynamic Design: to estimate the speed of the shaft, to estimate the diameter of the axis, select the motor, gear strength check, the check spindle rigidity, bearing life of the check, select the clutch. 3. Structural Design: To determine the spatial arrangement of drive components.KEY WORDS: Main spindle box，Gear，Friction clutch assembly目录前言 (1)第1章设计分析 (2)1.1机床主要技术参数 (2)1.1.1尺寸参数： (2)1.1.2运动参数： (2)1.1.3动力参数： (2)1.2确定结构方案 (2)1.3主传动系统运动设计 (3)1.3.1拟订结构式 (3)1.3.2绘制转速图 (3)1.3.3确定齿轮齿数 (3)1.3.4验算主轴转速误差： (3)1.4估算传动件参数，确定其结构尺寸 (4)1.4.1确定传动件计算转速 (4)1.4.2确定主轴支承轴颈直径 (4)1.4.3估算传动轴直径 (5)1.4.4估算传动齿模数 (5)1.4.5离合器的选择与计算 (5)1.4.6普通V带的选择与计算 (7)1.5结构设计 (8)1.5.1带轮设计 (8)1.5.2主轴换向与制动机构设计 (9)1.5.3齿轮块设计 (9)1.5.4轴承的选择 (10)1.5.5主轴组件 (10)1.5.6润滑系统设计 (10)1.5.7密封装置设计 (10)1.6传动件验算 (10)1.6.1轴的强度验算 (10)1.6.2验算花键键侧压应力 (12)1.6.3滚动轴承验算 (12)1.6.4直齿圆柱齿轮的强度计算 (13)第2章主轴箱设计 (15)2.1运动设计 (15)2.1.1已知条件 (15)2.1.2结构分析式 (15)2.1.3绘制转速图 (16)2.1.4绘制传动系统图 (19)2.2动力设计 (19)2.2.1确定各轴转速 (19)2.2.3各传动组齿轮模数的确定和校核 (22)2.3齿轮强度校核 (23)2.3.1校核a传动组齿轮 (24)2.3.2校核b传动组齿轮 (25)2.3.3校核c传动组齿轮 (26)2.4主轴挠度的校核 (27)2.4.1确定各轴最小直径 (27)2.4.2轴的校核 (27)2.5主轴最佳跨距的确定 (28)2.5.1选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 (28)2.5.2求轴承刚度 (28)2.6各传动轴支承处轴承的选择 (29)2.7主轴刚度的校核 (29)2.7.1主轴图 (30)2.7.2计算跨距 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)前言随着机械的行业的发展，机床设计越来越向高精度的方向发展，但是在机床发展的同时，普通机床依然有这不可忽视的优点，例如低价格，加工种类多，对操作人员的技术要求低，缺点是加工的精度不高，效率不高，本书是设计12级普通车床，车床在机械行业中是举足轻重的角色，它可以加工外圆，螺纹等等，在本书的设计中参考了大量的前人的经验，对设计中出现的力学问题加以计算和解释，也对前人的观点加以考论和论证。

沈阳工程学院机床主轴变速箱课程设计班级：机械本112姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：日期: 2015/01/12—2015-01-23沈阳工程学院机床主轴变速箱设计课程设计成绩评定表系（部）：机械工程系班级：机学生姓名：目录第一章课程设计的目的和内容 ....................................................... - 3 - 第二章课程设计的步骤 ................................................................... - 4 - 第一节运动设计 ......................................................................... - 4 -一、确定主轴转速级数： ....................................................... - 4 -二、确定转速数列： ............................................................... - 4 -三、求出主轴转速级数Z：.................................................... - 4 -四、确定结构式： ................................................................... - 4 -五、绘制转速图 ....................................................................... - 5 -六、绘制传动系统简图 ........................................................... - 6 -七、确定各变速组齿轮传动副的齿数 ................................... - 7 -第二节传动零件的初步计算 ..................................................... - 8 -一、求各轴的计算转速 ........................................................... - 8 -二、传动轴直径的估算 ........................................................... - 9 -三、齿轮模数的估算 ............................................................. - 10 -四、计算各齿轮的参数 ......................................................... - 11 -五、三联滑移齿轮设计： ..................................................... - 12 -五、确定各轴间距 ................................................................. - 12 -六、带轮的选择 ..................................................................... - 13 -七、片式摩擦离合器的计算 ................................................. - 13 -八、主轴轴承: ........................................................................ - 14 -九、主轴和齿轮的连接: ........................................................ - 15 -十、润滑与密封: .................................................................... - 16 -十一、其它问题: .................................................................... - 16 - 第三章课程设计的验算 ................................................................. - 17 -一、直齿圆柱齿轮的强度验算 ............................................. - 17 -二、主轴的弯曲刚度验算 ..................................................... - 20 -三、主轴组件的静刚度验算 ................................................. - 21 -四、滚动轴承的验算 ............................................................. - 23 - 设计小结.............................................................................................. - 24 - 参考文献.............................................................................................. - 25 -第一章 课程设计的目的和内容一、题目：机床主轴变速箱设计 二、主要技术参数：1、卧式车床，最大回转直径为320mm 。

目录摘要 (3)ABSTRACT (3)前言部分 (5)第1章绪论 (6)1.1机床总体方案的设计 (6)1.1.1 课程设计任务书 (6)1.1.2 总体方案设计 (6)1.2开环伺服进给系统机械部分设计 (6)1.2.1 滚珠丝杠螺母副的计算选型 (6)1.2.2 步进电动机的计算和选型 (6)第2章机床机电一体化改造总体方案的设计 (7)2.1课程设计任务书 (7)2.1.1 题目 (7)2.1.2 原始数据： (7)2.1.3 主要技术参数： (7)2.1.4 课程设计的内容及要求： (7)2.2总体方案设计 (7)2.2.1 系统的运动方式的确定 (7)2.2.2 伺服系统的选择 (7)2.2.3 执行机构传动方式的确定 (7)2.2.4 数控系统的选择 (8)第3章开环伺服进给系统机械部分设计 (8)3.2计算切削力 (8)3.3滚珠丝杠螺母副的计算选型（ (9)3.3.1 计算进给牵引力 (9)3.3.2 计算最大动负载 (9)3.3.3 滚珠丝杠螺母副的选型 (10)3.3.4 传动效率计算 (10)3.3.5 刚度计算 (10)3.3.6 稳定性校核 (12)纵向滚珠丝杠副的几何参数 (12)3.4齿轮传动比计算 (12)3.5步进电动机的计算和选型 (13)3.5.1 等效转动惯量计算 (13)3.5.2 电机力矩计算 (14)3.5.3 计算步进电动机空载起动频率和切削时的工作频率 (16)第4章机械传动机构的调整和结构的简要说明 (17)4.1丝杠进给速度的调节 (17)4.2轴向的预紧力的调整及定位 (18)结论部分 (19)设计体会 (20)参考文献 (21)谢词................................................................................................ 错误!未定义书签。

5.4 齿轮的布置为了使变速箱结构紧凑以及考虑主轴适当的支承距离和散热条件，其齿轮的布置如下图2.4所示。

图2.4齿轮结构的布置4.3各变速组齿轮规格的确定(好好查查机械设计手册)4.3.1 齿轮模数的确定：齿轮模数的估算。

通常同一变速组内的齿轮取相同的模数，如齿轮材料相同时，选择负荷最重的小齿轮，根据齿面接触疲劳强度和齿轮弯曲疲劳强度条件进行估算模数H m 和F m ，并按其中较大者选取相近的标准模数，为简化工艺变速传动系统内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过2～3种模数。

先计算最小齿数齿轮的模数，齿轮选用直齿圆柱齿轮,齿轮精度选用7级精度，选择小齿轮材料为40C r (合金铸钢调质)，硬度为280HBS ：（一对轴承的传递效率为0.98-0.99，齿轮传动效率为0.98-0.99，此处去轴承位） 根据《机械设计手册》有公式：①齿面接触疲劳强度：322)1(16020μσϕμHP j m H z n KP m +≥②齿轮弯曲疲劳强度：3430FPj m F z n KP m σϕ≥⑴ a 变速组：分别计算各齿轮模数，先计算最小齿40的齿轮。

①齿面接触疲劳强度：322)1(16020μσϕμHP j m H z n KP m +≥其中:μ-公比 ；μ = 2；P-齿轮传递的名义功率；P = 0.96⨯3=2.88KW ；m ϕ-齿宽系数m ϕ=105-=m b ；HP σ-齿轮许允接触应力lim 9.0H HP σσ=，lim H σ按MQ 线查取;（查查这个图）jn -计算齿轮计算转速;K-载荷系数取1.2。

（查表）lim H σ=650MPa ，MPa MPa H P 5859.0650=⨯=σ∴1 1.65H m mm ≥= 根据《标准模数系列》将模数圆整为2mm 。

②齿轮弯曲疲劳强度：3430FPj m F z n KP m σϕ≥其中: P-齿轮传递的名义功率；P = 0.96⨯3=2.88KW ；；m ϕ-齿宽系数m ϕ=105-=m b ；FP σ-齿轮许允齿根应力lim 4.1F FP σσ=，lim F σ MQ 线查取；jn -计算齿轮计算转速710/min j n r =;K-载荷系数取1.2。

毕业设计(论文)Φ400mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对数控车床进行了分析和设计，全面阐述了数控车床的结构原理，设计特点，论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。

详细介绍了数控车床的结构设计及校核，并进行了分析。

另外汇总了有关技术参数。

其中着重介绍了四方刀架的原理包括种类选择、参数选择、精度选择、循环方式选择、与主机匹配的原则以及厂家的选择等。

关键词：车床，数控，电机，刀架AbstractIn the system of the CNC machine tool, machining precision and reliability are servo system is determined, based on the CNC lathe are analyzed and designed, elaborated in the round CNC lathe structure principle, design features, discusses the use of servo motor and ball screw nut pair advantages. Introduces the NC lathe structure design and verification, and analysis. In addition to collect the related technology parameters.Which focuses on the four knife principles including type selection, parameter selection, precision, circulation mode selection, matched with the host machine and the selection principle of manufacturers.Key Words: Lathes, CNC, machine, tool目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ...................................................................................................................................... I V 第1章数控机床发展概述 . (6)1.1数控机床及其特点 (6)1.2数控车床的主要功能及加工对象 (6)1.3 数控机床的经济分析 (7)1.3.1中小企业数控机床选用中存在的问题 (7)1.3.2 数控机床选购的策略 (7)1.4 数控机床的发展趋向 (9)第2章数控机床总体方案的制订及比较 (10)2.1 总体设计方案 (10)2.2 主传动的系统设计 (12)2.2.1机械部分的数控化设计 (12)2.2.2电气部分的数控化设计 (12)2.3进给系统的设计 (13)2.3.1进给机构的设计 (13)2.3.2 Φ400MM的数控车床的设计要求 (13)2.3.3导轨副的设计 (13)2.4 微机系统的硬件与软件设计 (14)2.4.1系统软件的设计 (14)2.4.2硬件系统设计 (14)2.2设计方案论证 (15)第3章确定切削用量及选择刀具 (16)3.1科学选择数控刀具 (16)3.1.1选择数控刀具的原则 (16)3.1.2选择数控铣削用刀具 (16)3.2 设置刀点和换刀点 (17)3.3.1确定主轴转速 (17)3.3.2确定进给速度 (18)3.3.3 确定背吃刀量 (18)第4章四方自动回转刀架总体结构设计 (18)4.1减速传动机构的设计 (18)4.1.1上刀体锁紧与精定位机构的设计 (18)4.1.2自动回转刀架的工作原理 (19)4.2 主要传动部件的设计 (21)4.2.1 蜗杆副的设计计算 (21)4.2 螺杆的设计计算 (25)第5章数控硬件电路设计 (26)5.1硬件电路设计 (26)5.1.1 数控系统的硬件结构 (26)5.1.2 数控系统硬件电路的功能 (27)5.2关于各线路元件之间线路连接 (27)5.3关于电路原理图的一些说明 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章数控机床发展概述1.1数控机床及其特点数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

目录1、设计要求及用途31.1 要求31.2 用途32、设计意义33、设计内容33.1 传动设计33.2拟定结构式43.3绘制转速图43.4确定齿轮齿数53.5确定带轮直径53.6验算主轴转速误差63.7绘制传动系统图74估算传动件参数，确定其结构尺寸8 4.1确定传动件计算转速84.2确定主轴支承轴颈尺寸84.3估算传动轴直径84.4估算传动齿轮模数94.5普通V带的选择与计算105.结构设计125.1带轮设计125.2主轴换向与制动机构设计125.3齿轮块设计125.4轴承的选择135.5主轴组件135.6润滑系统设计135.7密封装置设计135.8主轴箱箱体设计146.传动件验算146.1轴的强度验算146.2验算花键键侧压应力166.3滚动轴承验算166.4直齿圆柱齿轮的强度计算176.5技术要求及注意事项19致谢20参考文献2012级机床变速箱设计摘要:传动系统是指将动力机的运动和动力传递给执行机构或执行末端件的中间装置。

组成传动系统的一系列传动件称为传动链，所有传动链及它们之间的相互联系组成传动系统。

而机床传动系统的现状及发展趋势由整体机床表现出来，我国现今企业机械加工机床大多数还是以普通车床为主，但数控机床占有率逐年上升，且在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也使用。

但除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且有相当的一部分使用效率并不高。

而世界上许多国家机床的发展正向着高速、精密、复合、智能和绿色的数控机床发展。

本课题是以普通车床传动系统为研究目标，从其主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析等几个方面进行研究。

为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据。

通过本课题的研究，使机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。

关键词:传动链；传动系统；数控机床；FMS。

1、 设计要求及用途1.1 要求级数12，最低转速m in /10'min r n =，最高转速m in /'max r n 1000= 本课题主要的参考机床：CA61401.2 用途普通车床适用于各套筒类、轴类以及盘类零件上的回转体表面的加工。

说明书题目：φ400mm数控车床总体设计及主轴箱设计专业：机电一体化学生：李彦龙学号：指导教师：卢增明、杲立广时间：摘要CK6150机床主要部件有：主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱以及床身。

本设计主要针对CK6150机床的主轴箱进行设计。

机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。

设计的内容主要包括确定机床的主要参数，拟定传动方案和传动系统图，计算和校核了主要零部件，并且利用专业制图软件进行了零件的设计和处理。

数控是先进制造技术的基础技术。

数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。

对于现代制造业，数控机床非常适合那些形状复杂、精密和批量小的零件,而一般的普通机床根本无法满足这个要求。

现代的数控机床其突出的优点是可以进行高精度加工和多样化加工，完全可以取代其他的加工方法。

关键词：数控机床；机械设计；数控系统；主轴箱目录绪论 (3)1.1国内外数控机床的发展现状 (3)1.1.1国内外数控机床的发展现状 (3)1.2数控车床的发展趋势 (5)1.3经济型数控机床的特点以及主要功能 (6)1.3.1经济型数控机床的特点 (6)1.3.2经济型数控车床的主要功能 (6)1.4普通机床数控改造意义 (7)第一章数控车床的总体设计 (8)1.1CK6140普通车床介绍 (8)1.2总体方案的确定 (9)1.3传动系统的改造设计方案 (10)1.3.2纵、横向结构示意图 (12)1.3.3自动转位刀架设计 (13)1.4数控系统的硬件电路设计 (14)1.4.1确定I/O接口 (14)1.4.2键盘接口设计 (14)1.4.3 显示电路设计 (15)1.4.4软件设计 (15)第二章数控车床主轴箱设计 (16)2.1数控车床主传动系统的发展 (16)2.2主传动系统的设计要求 (16)2.3主传动系统的参数 (18)2.3.1运动参数 (18)2.3.2结构分析式 (18)2.3.3确定转速 (18)2.4动力参数 (19)2.4.1确定各轴转速 (19)2.5带传动的参数 (22)第三章主轴组件的性能要求 (24)3.1主轴组件的性能要求 (24)第四章主轴结构及热处理要求 (25)4.1主轴结构及热处理要求 (25)第五章总结和体会 (26)致谢 (27)参考文献 (28)绪论1.1国内外数控机床的发展现状1.1.1国内外数控机床的发展现状现代数控技术的发展趋势主要是高速化、高精度化、多功能和智能化目前，柔性制造技术的发展也相当迅速。

目录1.车床参数的拟定- ------------------------------------------------------2 1.1车床主参数和基本参数------------------------------------------------21.1.1拟定参数的步骤和方法----------------------------------------------22.运动设计- ------------------------------------------------------------4 2.1传动结构式、结构网的选择确定-----------------------------------------4 2.1.1传动组及各传动组中传动副的数目------------------------------------4 2.1.2传动系统扩大顺序的安排 -------------------------------------------4 2.1.3绘制结构网--------------------------------------------------------4 2.1.4传动组的变速范围的极限值------------------------------------------5 2.1.5最大扩大组的选择--------------------------------------------------5 2.2转速图的拟定--------------------------------------------------------6 2.2.1主电机的选定------------------------------------------------------6 2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制------------------------------------7 2.3.1齿轮齿数的确定的要求----------------------------------------------72.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定----------------------------------------83.强度计算和结构草图设计-- --------------------------------------------11 3.1确定计算转速-------------------------------------------------------11 3.1.1主轴的计算转速---------------------------------------------------11 3.1.2中间传动件的计算转速---------------------------------------------11 3.1.3齿轮的计算转速---------------------------------------------------12 3.2传动轴的估算和验算-------------------------------------------------12 3.2.1传动轴直径的估算-------------------------------------------------12 3.2.2主轴的设计与计算-------------------------------------------------13 3.2.3主轴材料与热处理-------------------------------------------------16 3.3齿轮模数的估算和计算-----------------------------------------------16 3.3.1齿轮模数的估算---------------------------------------------------16 3.3.2齿轮模数的验算---------------------------------------------------19 3.4轴承的选择与校核---------------------------------------------------21 3.4.1一般传动轴上的轴承选择-------------------------------------------21 3.4.2主轴轴承的类型---------------------------------------------------22 3.4.3轴承间隙调整-----------------------------------------------------22 3.4.4轴承的校核-------------------------------------------------------23 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------23 3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------24 3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24 3.5.2外摩擦片的内径d- ------------------------------------------------25 3.5.3选择摩擦片尺寸(自行设计)-----------------------------------------25 3.5.4计算摩擦面的对数Z------------------------------------------------25 3.5.5摩擦片片数 ------------------------------------------------------25参考文献- -------------------------------------------------------------261.车床参数的拟定1.1车床主参数和基本参数1.1.1拟定参数的步骤和方法1）极限切削速度Vmax 、Vmin根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑： 允许的切速极限参考值如下：根据给出条件，取Vmax=150 m/min 螺纹加工和铰孔时取 Vmin=4 m/min2）主轴的极限转速计算车床主轴极限转速时的加工直径，按经验分别取K=0.5,Rn=0.25。

要完整的说明书和图纸请联系QQ778672454四、基本参数确定1、基本参数主参数D ——床身上最大加工直径（mm ）刀架上最大工件回转直径 831.0326.1D d ⨯=(D ≤800mm 时) 或Dd 21=通过主轴孔最大奉料直径D d 101=床身宽度 82.041.2D B = 通用机床主轴短部结构形状2、尺寸参数机床主轴端部结构形状：主轴中心孔前段锥度，摩氏3-6度。

为装配方便，车床主轴直径通常是从前向后逐段递减。

一般车、铣床主轴后轴颈的直径d d )9.07.0(2-=，1d 为前轴颈尺寸。

主轴前轴颈尺寸应按所传递的功率确定，初选时可参照下表初定。

高主轴组件的刚度与抗振性有明显效果。

主轴悬伸量的选择，可参照下表确定。

主轴悬申量与前轴颈直径之比主轴最佳跨距可据下列经验公式初定 a L )53(0-=式中 L 0——最佳跨距 a ——悬伸量（悬伸量大的机床 ))21(0a L -=图表 2若实际跨距L 实与最佳跨距L 0不能相等时，可取合理跨距0)5.175.0(L L -=合。

若L 实〉L 0时，应适当加强主轴刚度；反之，L 实<L 0时，应适当加强轴承刚度。

其他传动轴的径向尺寸，可按该轴所传递的扭矩初定，轴向尺寸必须保证各轴间齿轮不相干涉。

滑移齿轮在一对齿轮彻底脱开后，下一对才能进行啮合，并且留有1-2mm 间隙的实际需要的基础上，据结构要求确定。

3、运动参数可通过类比、试验和计算等方法综合确定，课程设计中可参照下列经验公式及数据初定。

maxminmin 1000d v n π=， n =minmax1000d v π式中，v min 、v max 、d max 、d min 为经济加工切削速度和经济合理的工件或刀具直径。

n min 、n max ——机床的最低、最高转速其中常用经济加工切削速度。

硬质合金刀具精车中碳钢min /220200m v -=;或min /150m v =。

目录一、题目要求 (3)二、运动参数 (3)三、主传动结构方案制定 (3)四、传动结构式、结构网的选择 (3)五、确定转速图 (4)六、绘制主传动系统图 ............................................ 错误!未定义书签。

七、结构的选择、设计与确定 (7)八、传动件的计算......................... 错误!未定义书签。

九、结构设计 (10)十、传动件验算 (11)十一、课程设计的体会 (13)十二、参考文献 (12)一、题目要求设计内容：机床主传动系统（主轴变速箱）加工材料：碳钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金题目：最大工件回转直径 D=400mm ，普通车床主轴变速箱设计，主轴的转速范围25～1120r/min，级数 Z=12，电机功率 N=5.5KW。

二、运动参数根据题目要求，机床最高转速为nmax =1120 r/min，最低转速为nmin=25 r/min，转速级数Z=12，由此计算公比φ为1.41，查阅标准数列表，得各级标准转速为1120 r/min，800 r/min，560 r/min，400 r/min，280 r/min，200 r/min，140 r/min，100 r/min，71 r/min，50 r/min，35.5 r/min，25r/min。

三、主传动结构方案制定（1）主轴传动系统采用三角型传动带、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、传动结构式、结构网的选择4.1确定传动组几个传动组中的传动副数目传动组和传动副数可能的方案有：12=4×3 12=3×412=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3在上列两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。