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设计的内容和步骤 (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。由于它的变速范围小，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4500r/min，最大切削功率 5.5KW,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4500 r/min。
3.2 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=4500/1500=3 （3-1）而主轴要求的恒功率转速范围Rnp= nmax/nd=4500/150=30 ,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围，所以必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。
设计变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取变速箱的公比Фf 等于交流主轴电动机的恒功率调速范围Rdp，即Фf=Rdp=3，功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。
变速箱的变速级数
Z=lg Rnp/lg Rdp=lg30/ lg 3=3.10 (3-2)
取 Z=3
确定各齿轮副的齿数：
取S=114
由u=2 得Z1=38 Z1′=76
由u=0.67 得Z2=68 Z2′=46
由u=0.22 得Z3=94 Z3′=20
如取总效率η=0.75，则电动机功率P=5.5/0.75=7.3kw。可选用北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，连续额定输出功率为7.5kw。
由此拟定主传动系统图、转速图以及主轴功率特性图分别如图3-1、图3-2、图3-3。
图3-1 主传动系统图
图3-2转速图图3-3主轴功率特性
3.3传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。
计算转速n
j
是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图上直接得出如表2-1所示。
各轴功率和扭矩计算：
已知一级齿轮传动效率为0.97（包括轴承），则：
Ⅰ轴：P
1=P
d
×0.99=7.5×0.99=7.42 KW
Ⅱ轴：P
2=P
1
×0.97=7.42×0.97=7.20 KW
III轴：P
3=P
2
×0.97=7.20×0.97=6.98 KW
Ⅰ轴扭矩：T
1=9550P
1
/n
1
=9550×7.42/1500=47.24 N.m
Ⅱ轴扭矩：T
2=9550P
2
/n
2
=9550×7.20/750=91.68N.m
III轴扭矩：T
3=9550P
3
/n
3
=9550×6.98/173=385.31N.m
[φ]是每米长度上允许的扭转角（deg/m），可根据传动轴的要求选取，其选取的原则如表2-2所示。
表3-2 许用扭转角选取原则
根据表2-2确定各轴所允许的扭转角如表2-3所示。
把以上确定的各轴的输入功率N=7.5KW、计算转速n
j
（如表2-1）、允许扭转角[φ]（如表2-3）代入扭转刚度的估算公式
d= (3-3)
