车床主传动系统的设计

CK6150数控车床主传动系统设计辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150数控车床主传动系统设计摘要机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强。

而机床在机械制造业中扮演着举足轻重的角色,今天,普通机床已经满足不了加工的需求,从而出现了数控机床。

本设计的题目是设计CK6150主传动系统。

其主要对机床技术参数进行拟定,齿轮模数进行估算和验算,带轮尺寸和v带根数进行设计,根据需要选取适当的电机和轴承,并对轴承进行使用寿命验算,对传动轴进行刚度校核。

CK6150采用电动机的无级变速和机械齿轮的分级变速相结合的方式进行变速,可以在不停车的情况下得到转速范围内的任意转速,减少了速度损失和辅助加工时间,从而提高生产率。

设计过程中尽量使用标准件,使制造和装配更加方便。

设计过程中考虑了各零部件的空间尺寸和拆卸顺序,以保证结构尺寸设计的合理性。

关键词:数控机床,主传动系统,无级变速,机械制造业辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150 CNC lathes Main Transmission SystemABSTRACTMachinery manufacturing industry is the basic industry of the national economy, and its development directly affects the development of various sectors of the national economy, but also affects the strengthening of the national economy and national defense forces. Themachine plays a pivotal role in the machinery manufacturing industry, today, general machine tools has failed to meet processing demands, which appeared in CNC machine tools. The design of the subject is to design CK6150 main drive system. The main technical parameters of the machine preparation, gear modulus estimate and checking, v belt pulley size and the number of the design, according to the need to select a suitable motor and bearings, and bearing life checking, carried on the shaft stiffness check. CK6150 uses the electric motor and a continuously variable mechanical gear shift grading combination of variable speed, you can get any speed within the speed range without stopping, reducing the speed loss and auxiliary processing time, thus increasing productivity. The design process to make use of standard parts, the manufacturing and assembly easier. The design process to consider the spatial dimensions of the various components and disassembly sequence in order to ensure the reasonableness of the structure size design.Key word:CNC machine tools; main drive system; CVT; machinery manufacturing 辽宁科技大学本科生毕业设计目录1 绪论...................................................................... .. (1)1.1数控机床的特点 ........................................................................................................... 1 1.2国产数控机床的发展现状 ..................................................................... . (1)1.3国内数控机床的发展趋势 ..................................................................... . (3)1.3.1智能、高速、高精化 ..................................................................... .. (3)1.3.2设计、制造绿色化 ..................................................................... (3)1.3.3复合化于系统化 ..................................................................... . (3)2 机床技术参数的拟定 ..................................................................... (4)2.1 确定极限转速和转速范围 ..................................................................... (4)2.1.1 计算主轴最高转速 ..................................................................... .. (4)............................................................ 5 2.1.2 计算主轴最小转速 ................................2.2 确定动力参数 ..................................................................... .. (5)2.2.1计算切削力...................................................................... . (5)2.2.2计算切削功率 ..................................................................... . (6)2.2.3估算电动机功率...................................................................... (6)3 传动部分设计...................................................................... .. (8)3.1 画机床转速图 ..................................................................... ......................................... 8 3.2 计算各轴输出功率和输出转矩 ..................................................................... ........... 10 3.3 带轮的设计 ..................................................................... . (10)3.3.1确定计算功率 ..................................................................... (10)V3.3.2选择带带型 ..................................................................... (11)3.3.3 确定带轮基准直径并验算带速 ......................................................................11v3.3.4确定带中心距和基准长度 ..................................................................... . (12)3.3.5验算小带轮上的包角 ..................................................................... (12)3.3.6计算带的根数 ..................................................................... ........................... 13 z辽宁科技大学本科生毕业设计3.4 齿轮设计 ..................................................................... .. (13)3.4.1 确定各齿轮齿数 ..................................................................... . (14)3.4.2 估算齿轮模数 ..................................................................... .. (14)3.4.3 验算齿轮模数 ..................................................................... .. (18)284 轴的校核 ..................................................................... .............................4.1 ?轴的受力分析 ..................................................................... .................................... 28 4.2 按弯扭合成应力校核轴强度 ..................................................................... (30).................................................................... ........ 31 4.3 轴的刚度校核 ................................4.4轴载荷点的挠度计算 ..................................................................... . (32)4.5轴的支撑点的倾角校核 ..................................................................... (33)4.5.1水平面倾角校核 ..................................................................... .. (33)4.5.2垂直面倾角校核 ..................................................................... .. (34)36 5 滚动轴承的验算 ..................................................................... .................. 结论...................................................................... (38)致谢...................................................................... (39)参考文献 ..................................................................... (40)第 1 页辽宁科技大学本科生毕业设计1 绪论1.1数控机床的特点数控机床通常由伺服系统、控制系统、机械传动系统、检测系统系统及其他辅助系统组成。

第四章主传动部分改造与设计在改造设计之前，让我们先来看一下数控机床主传动与普通机床相比所具有的特点：1）采用调速电机驱动，以满足主轴根据数控指令进行自动变速的需要；2）传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构；3）转速高、功率大；数控机床的主传动系统除应满足普通机床传动要求外，还应满足如下要求：○1具有更大的调速范围，并实现无极调速。

数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率、加工精度和表面质量，必须有更高的转速和更多的调速范围。

为了适应各种工序和各种加工材质的要求，主运动的调速范围还应进一步扩大。

②具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。

数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。

为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用高精度轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴件的刚性。

③具有良好的抗振性和热稳定性。

数控机床上一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和或零件，使加工无法进行。

因此在主传动系统中的各主要零部件不但要求有一定的静刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力——抗振性。

抗震性用动刚度或动柔度来衡量。

如果把主轴组件视为一个等效的单自由度系统，则动刚k与动力参数的关系为：度dd k =22221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n k ωωξωω (4-1)式中: k —机床主轴结构系统的静刚度（m N μ/）；ω—外加激振力的激振频率（Hz ）； n ω—主轴组件的固有频率（n ω=mk ，m 为当量质量，k 为当量静刚度）； ξ—阻尼比（ξ=cγγ，γ是阻尼系数，c γ是临界阻尼系数，c γ=n m ω2）。

车床课程设计主轴传动一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握车床主轴传动的基本原理、结构和维护方法。

通过本章节的学习，学生应能够：1.描述主轴传动系统的组成部分及其功能；2.解释主轴传动的工作原理；3.分析主轴传动系统的优缺点；4.掌握主轴传动的维护方法和注意事项；5.能够运用所学知识解决实际问题。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分：1.主轴传动系统的组成：主轴、传动带、轴承、减速器等；2.主轴传动的工作原理：通过传动带将动力传递到主轴，实现刀具与工件的旋转；3.主轴传动的特点及优缺点：传动平稳、噪音低、寿命长等；4.主轴传动的维护方法：定期检查、加注润滑油、调整传动带张紧力等；5.主轴传动在实际应用中的案例分析。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解主轴传动的基本原理、结构和维护方法；2.讨论法：分组讨论主轴传动的优缺点及实际应用场景；3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解主轴传动在工程中的应用；4.实验法：安排实验室实践，让学生亲自动手操作，加深对主轴传动的理解。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《车床主轴传动原理与维护》；2.参考书：相关学术论文、技术手册；3.多媒体资料：动画演示主轴传动原理；4.实验设备：车床主轴传动系统模型、工具等。

五、教学评估本章节的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观地评价学生的学习成果：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，记录学生的表现；2.作业：布置相关的练习题，评估学生对知识点的理解和应用能力；3.考试：设置期末考试，涵盖本章节的所有知识点，评估学生的综合运用能力。

六、教学安排本章节的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序，逐步讲解每个知识点；2.教学时间：共计10课时，每课时45分钟；3.教学地点：教室和实验室。

0 引言这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。

此类数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。

总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。

为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。

一些全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化，以提高生产效率。

我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。

我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想在近几年内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都是办不到的。

因此，普通机床的数控改造，大有可为。

它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。

目前，我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。

经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能地降低价格。

经济型数控车床有许多优点。

1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万甚至几十万元。

因此，它特别适合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。

从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。

2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。

在普通车床上加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。

目录1.摘要 (3)2.绪论 (3)3．设计计算 (3)3.1车床的规格系列和用处 (3)3.2操作性能要求 (4)4.主动参数参数的拟定 (4)4.1 确定传动公比φ (4)4.2 主电动机的选择 (4)5.变速结构的设计 (4)5.1 主变速方案拟定 (4)5.2 变速结构式、结构网的选择 (4)5.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (5)5.2.2 变速式的拟定 (5)5.2.3 结构式的拟定 (5)5.2.4 结构网的拟定 (5)5.2.5 结构式的拟定 (6)5.2.6 结构式的拟定 (6)5.2.7 确定各变速组变速副齿数 (8)5.2.8 绘制变速系统图 (9)6.结构设计 (9)6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (9)6.2 展开图及其布置 (9)6.3 I轴（输入轴）的设计 (10)6.4 齿轮块设计 (10)6.5 传动轴的设计 (10)6.6 主轴组件设计 (12)6.6.1 各部分尺寸的选择 (12)6.6.2 主轴材料和热处理 (12)6.6.3 主轴轴承 (12)6.6.5 润滑与密封 (13)6.6.6 其他问题 (14)7.传动件的设计 (14)7.1 带轮的设计 (14)7.2 传动轴的直径估算 (17)7.2.1 确定各轴转速 (17)7.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径 (17)7.2.3 键的选择 (18)7.3 传动轴的校核 (18)7.3.1 传动轴的校核 (19)7.3.2 键的校核 (19)7.4 各变速组齿轮模数的确定和校核 (20)7.4.1 齿轮模数的确定 (20)7.4.2 齿宽的确定 (24)7.5 带轮结构设计 (25)7.6 片式摩擦离合器的选择和计算 (26)7.7 齿轮强度校验 (28)7.7.1 校核a变速组齿轮 (29)7.7.2 校核b变速组齿轮 (30)7.7.3 校核c变速组齿轮 (31)7.8 轴承的选用与校核 (33)7.8.1 各轴轴承的选用 (34)7.8.2 各轴轴承的校核 (34)8.主轴组件设计 (34)8.1 主轴的基本尺寸确定 (34)8.1.1 外径尺寸D (34)8.1.2 主轴孔径d (35)8.1.3 主轴悬伸量a·····················································358.1.4 支撑跨距L (36)8.1.5 主轴最佳跨距L0的确定 (37)8.2 主轴刚度验算 (38)8.2.1 主轴前支撑转角的验算 (38)8.2.2 主轴前端位移的验算 (39)9.心得体会及参考文献 (40)第一部分机床主传动系统设计1.摘要普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。

燕山大学课程设计说明书题目：CK6140数控车床主传动系统设计学院（系）:机械工程学院机制系年级专业： 08级机制2学号： 080101010127学生姓名：吕伟彪指导教师: 王敏婷李宇鹏1共24 页第页目录第1章概述……………………………………………. .……。

11.1 设计要求………………………………………………。

.1第2章主传动的设计 (2)2.1计算转速的确定 (2)2.2变频调速电机的选择.....................................。

(2)2.3转速图的拟定…………………………………………。

..22。

3。

1传动比的计算……………………………………。

.22.3.2参数确定…………………………………………. .。

22.3.3 主轴箱传动机构简图……………………………..。

32。

3.4 转速图拟定……………………………………….。

32.4传动轴的估算..............................................。

(3)2。

5主轴轴颈的确定 (5)2。

6主轴最佳跨距的选择 (5)2.7齿轮模数的估算………………………………………。

62.8 同步带传动的设计 (8)2。

9 滚动轴承的选择 (10)2.10 主要传动件的验算..............................。

. (10)2.10。

1 齿轮模数的验算 (10)2.10。

2 传动轴刚度的验算 (14)2。

10。

3 滚动轴承的验算......................................。

. 15总结.................................。

.................................。

. (16)参考文献………………………………………………..……….。

17第一章概述1.1 设计要求机床类型：数控车床主传动设计要求：满载功率7.5KW，最高转速4000rpm，最低转速41。