機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CK6163型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、 編編 號號 無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目： CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 信機(jī) 系系 機(jī)械 工程 及自動化專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CK6163 型 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的 成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用， 表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個人、 集體已發(fā)表或撰寫的

2、成果作品。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 班 級： 機(jī)械 93 學(xué) 號： 0923148 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II I 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 受益于國家振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境和強(qiáng)勁的市場需求拉動， 國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)出現(xiàn)了技術(shù)長足發(fā)展、投資熱情高漲的局面。數(shù)控 機(jī)床的水平、品種和生產(chǎn)能力直接反映了國家的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)

3、綜合國力。 數(shù)控機(jī)床作為國防軍工的戰(zhàn)略裝備，是各種武器裝備最重要的制造 手段，是國防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。數(shù)控機(jī)床一般由輸入介質(zhì)、 人機(jī)交互設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)、主軸伺服驅(qū)動 系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋裝置和適應(yīng)控制裝置等部分組成。隨著振 興裝備制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域的高水平新產(chǎn)品的發(fā)展，每個領(lǐng)域都對數(shù)控 機(jī)床提出了更高的要求。CK6163 型數(shù)控機(jī)床也被廣泛運(yùn)用。此次進(jìn) 行對 CK6163 型數(shù)控機(jī)床的床頭箱、變速箱以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、完成 CK6163 數(shù)控機(jī)床的床頭箱設(shè)計(jì)； 2、完成 CK61

4、63 數(shù)控機(jī)床變速箱設(shè)計(jì)； II 3、完成 CK6163 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4、完成 CK6163 型數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠的設(shè)計(jì)； 5、完成 CK6163 型數(shù)控機(jī)床的零件設(shè)計(jì)； 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長研究所學(xué)科組組長研究所 所長所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 201

5、2 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)，機(jī)械制造業(yè)的競爭，其實(shí)質(zhì)是 數(shù)控技術(shù)的競爭。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看,其主要研究熱點(diǎn)有以 下幾個方面：1功能發(fā)展方向；2結(jié)構(gòu)體系發(fā)展方向；3高速、高效、高精度、高可 靠性發(fā)展方向； CK6163 型數(shù)控機(jī)床是開環(huán)式的數(shù)字程序控制車床。能進(jìn)行內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓 弧面、圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。機(jī)床主軸的啟動、停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn) 動的行程和速度，刀具的變換和冷卻，都可以自動控制。并具有直線、錐度、直螺紋和 錐螺紋等自動循環(huán)機(jī)能。 CK6163 型數(shù)控機(jī)床有床頭箱、變速

6、箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架、控制箱等組成。床頭箱中 由操縱油缸中的活塞桿帶動拔叉來控制雙向內(nèi)齒離合器的接通或放松，使主軸實(shí)現(xiàn)四級 變速。主運(yùn)動采用分離傳動從而使變速箱實(shí)現(xiàn)四級變速。進(jìn)給機(jī)構(gòu)由床鞍縱向進(jìn)給電液 脈沖馬達(dá)、滾珠絲杠副和中間傳動齒輪副組成。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；床頭箱；變速箱；進(jìn)給機(jī)構(gòu)；滾珠絲杠； IV Abstract Numerical control technology is the core technology of the advanced manufacturing technology and equipment, machinery manufacturing co

7、mpetition, and its essence is the competition of numerical control technology.From the numerical control technology and equipment development trend, its main research focus has the following several aspects：1 .The direction of function development；2. The direction of structural system development；3.

8、 High speed, high efficiency, high precision and high reliability； CK6163 numerical controlled machine tool is the open loop type digital program controlled lathe. To inside and outside the cylinder, cone surface, such as processing arc face, straight thread and taper thread. Start, stop, and variab

9、le speed machine tool spindle, longitudinal and transverse feed motion of stroke and speed, transformation and the cooling of a tool, can be controlled automatically. And with a straight line, taper, straight thread and automatic cycle function of taper thread and so on. CK6163 numerical controlled

10、machine tool headstock, transmission, feeding mechanism, tool carriage, control box, etc. Bedside box by manipulating the oil cylinder piston rod to control the bidirectional drive fork of the internal tooth clutch connected or relax, for level 4 speed of spindle. Separation is used in the main move

11、ment transmission so that realize four speed gearbox. Feed mechanism by the bed saddle longitudinal feed electric hydraulic pulse motor, ball screw pair and the intermediate transmission gears. Key words: Numerical control technology; Bedside cabinet; Gearbox; Feed mechanism; Ball screw; V 目目 錄錄 摘 要

12、.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求2 2 總體方案3 2.1 CK6163 的現(xiàn)狀和發(fā)展3 2.2 CK6163 臥式車床的總體方案3 3 主軸箱的設(shè)計(jì)4 3.1 主軸箱的運(yùn)動設(shè)計(jì)4 3.1.1 已知條件 .4 3.1.2 結(jié)構(gòu)分析式 .4 3.1.3 擬定轉(zhuǎn)速圖 .4 3.1.4 確定轉(zhuǎn)速圖 .5 3.1.5 確定各變速組傳動副齒數(shù) .6 3.2 齒輪傳動設(shè)計(jì)7 3.2.1 漸開線直齒輪設(shè)計(jì) .7 3.2.2 斜齒輪設(shè)計(jì) .8 3.3 主軸傳動設(shè)計(jì)11 3.3.1 確定主軸最小直徑

13、 .11 3.3.2 主軸最佳跨距的確定 .11 3.3.3 主軸剛度的校核 .12 3.4 帶傳動設(shè)計(jì)12 3.5 滾珠螺母絲杠14 3.5.1 滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu) .14 3.5.2 內(nèi)循環(huán)式 .14 3.5.3 外循環(huán)式 .14 3.5.4 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù) .15 3.5.5 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .15 3.5.6 滾珠絲杠副的安裝支撐方式 .15 4 變速箱的設(shè)計(jì)17 4.1 運(yùn)動部分計(jì)算17 4.1.1 參數(shù)確定的步驟和方法 .17 4.2 傳動設(shè)計(jì)18 4.2.1 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇.18 VI 4.2.2 主傳動順序的安排.19 4.2.3 傳動系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的

14、安排.19 4.2.4 傳動組的變速范圍的極限植19 4.2.5 最后擴(kuò)大傳動組的選擇.20 4.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定20 4.3.1 主電機(jī)的選定.20 4.3.2 雙速和多速電機(jī)的應(yīng)用20 4.3.3 電機(jī)的安裝和外形20 4.3.4 常用電機(jī)的資料21 4.3.5 齒輪傳動比的限制21 4.4 帶輪傳動部分的設(shè)計(jì)21 4.4.1 帶輪直徑確定的方法、步驟21 4.4.2 三角帶傳動的計(jì)算21 4.4.3 選擇三角帶的型號21 4.4.4 確定帶輪的計(jì)算直徑 D1、D222 4.5 齒輪傳動部分的設(shè)計(jì)24 4.6 電磁離合器的選擇28 4.6.1 按扭距選擇28 4.6.2 步驟28 4.7

15、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算29 4.7.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算29 4.7.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算29 4.8 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算34 4.8.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34 4.8.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算34 5 結(jié)論與展望.40 5.1 結(jié)論40 5.2 不足之處及未來展望40 致謝.41 參 考 文 獻(xiàn).42 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義本課題的研究內(nèi)容和意義 數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，機(jī)械傳動及其他輔助系統(tǒng)組成。 數(shù)控機(jī)床相比較于普通機(jī)床有以下特點(diǎn)：（1）加工精度高，擁有穩(wěn)定加工質(zhì)量； （2）擁有多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工較為復(fù)雜的工件；（3）加

16、工時間短；（4）生產(chǎn)效 率高；（5）自動化程度高，減輕勞動強(qiáng)度； 數(shù)控機(jī)床的控制方式有很多種，主要分為開環(huán)控制，閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。開 環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋裝置，系統(tǒng)不會計(jì)算誤差，精度不高，但屬于經(jīng)濟(jì)型；閉環(huán)控制 系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)都裝有反饋裝置，他們區(qū)別在于反饋檢測裝置安裝位置不同， 閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置在工作臺上，而半閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置在軸端或者絲桿 上。本次研究的 CK6263 型數(shù)控機(jī)床的控制就屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。 CK6163 型數(shù)控車床，是車床中應(yīng)用最廣泛、最典型的一種數(shù)控車床。該機(jī)床是 開環(huán)式的數(shù)字控制車床。能進(jìn)行內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、圓柱螺紋和圓錐螺紋 等加工。機(jī)床

17、主軸的起動、停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動的行程和速度，刀具的 變換和冷卻，都可以自動控制。并具有直線、錐度、直螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)功能。 在該機(jī)床中采用液壓卡盤、液壓尾座、快換刀架和機(jī)床外對刀裝置。該機(jī)床使用于加 工形狀復(fù)雜的中小批量的零件。 數(shù)控機(jī)床的主傳動方式分為集中傳動方式和分離傳動方式。集中傳動是指主傳動 和變速傳動在同一個主軸箱內(nèi)的傳動方式，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操作， 安裝調(diào)整方便，主要用于普通精度的大中型機(jī)床；分離傳動是指主傳動的大部分傳動 和變速傳動安裝于遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱內(nèi)，通過帶傳動將運(yùn)動傳到主軸箱的傳動方 式，其優(yōu)點(diǎn)在于變速箱內(nèi)各傳動件所產(chǎn)生的的振動和熱能

18、不直接傳給或少傳給主軸， 有利于提高主軸工作精度，主要運(yùn)用于對精度要求高的機(jī)床。 CK6163 型數(shù)控機(jī)床就是采用了分離傳動，來提高工作精度。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況國內(nèi)外的發(fā)展概況 數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。 世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造 能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝 備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖“數(shù)控 關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先 進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)

19、國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已經(jīng)先后完成數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而我國是從 20 世紀(jì) 80 年代才開始起步，處于發(fā)展階段。國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階 段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了 5-10 年；在 高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了 10-15 年。同時中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能 力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 成品牌效應(yīng)。同時，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐 體系，市 場營銷能力和經(jīng)

20、營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知 識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 十二五期間我國將持續(xù)投入，且力度加大，力爭通過 10-15 年的時間，實(shí)現(xiàn)由機(jī)床工 具生產(chǎn)大國向機(jī)床工具強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)中高檔數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場占有主導(dǎo)地位等 一系列中長期目標(biāo)。 在數(shù)控機(jī)床制造方面，德國和日本一直處于領(lǐng)先地位，德國是老牌工業(yè)強(qiáng)國，其鍛 壓機(jī)械種類齊全，基本上每一種鍛壓設(shè)備都有代表世界最先進(jìn)水平的產(chǎn)品，比如通快的 鈑金成形機(jī)床、舒勒的大型覆蓋件壓力機(jī)、多工位壓力機(jī)和沖壓自動生產(chǎn)線、米勒萬家 頓的電動螺旋壓力機(jī)、奧姆科的熱模鍛壓力機(jī)、哈森克勒佛的離合器式螺旋壓力

21、機(jī)、拉 斯科的鍛錘、辛北爾康普的大型液壓機(jī)、瓦格納-班寧的碾環(huán)機(jī)、雷菲爾德的旋壓機(jī)、 FELSS 的旋鍛機(jī)等等的鍛壓機(jī)械。日本的鍛壓機(jī)械和德國一樣，在世界上居于領(lǐng)先地位， 盡管在大型和重型鍛壓設(shè)備方面不如德國，但在數(shù)控鍛壓機(jī)械，尤其在伺服驅(qū)動壓力機(jī) 方面具有很高的技術(shù)水平。而在我國沈陽、大連兩市已基本成為全國數(shù)控車床、加工中 心的中央綜治委開發(fā)基地；在長江三角洲地區(qū)已成為數(shù)控磨床、電加工機(jī)床、板材加工 設(shè)備、等的主要生產(chǎn)基地。 1.3 本課題本課題應(yīng)達(dá)到的要求應(yīng)達(dá)到的要求 本課題主要研究CK6163 型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)主軸箱和變速箱，還有涉及到進(jìn) 給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及一些零部件的設(shè)計(jì)。而

22、主要問題是：相關(guān)文獻(xiàn)資料的缺乏，對一些 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的具體設(shè)計(jì)指導(dǎo)，以及制圖軟件的高級運(yùn)用技巧。 圖 1.1 CK6163 型數(shù)控機(jī)床 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 3 2 總體方案總體方案 2.1 CK6163 的現(xiàn)狀和發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體 化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍復(fù)蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)； (3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。計(jì)算機(jī)對傳統(tǒng)機(jī)械 制造產(chǎn)業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技 術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)

23、業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢：智能 化 ；網(wǎng)絡(luò)化 ；集成化 ；微機(jī)電控制系統(tǒng) ；數(shù)字化 。 我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考： 1、注重系統(tǒng)配套 ； 2、注重產(chǎn)品的可靠性 ；3、提倡 創(chuàng)新，加強(qiáng)服務(wù)。 2.2 CK6163 臥式車床的總體方案臥式車床的總體方案 由于該設(shè)計(jì)給出的已知條件是 16 級變速，對于主軸箱的設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)齒輪、撥叉、 電磁離合器實(shí)現(xiàn)主軸的變速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。進(jìn)給部分用數(shù)控系統(tǒng)控制縱橫兩方向的步進(jìn) 電機(jī)，實(shí)現(xiàn) X、Y 兩方向的進(jìn)給運(yùn)動；刀架采用四方刀架；參考的普通機(jī)床拆除其中的絲 杠、光杠進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；在主軸后端加一主軸編碼器，以便加 工螺紋。 車床的

24、主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，JB/Z143-79） 最大的工件回轉(zhuǎn)直徑 D 是 630mm；刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D1大于或等于 315mm；主 軸通孔直徑 d 要大于或等于 80mm；主軸頭號（JB2521-79）是 4.5；最大工件長度 L 是 1500mm；主軸轉(zhuǎn)速范圍是：321000r/min；級數(shù)范圍是：16 級；主軸前端孔錐度是公制 100 號；縱向進(jìn)給量 0.0120.47mm；刀架橫進(jìn)給量范圍(在直徑上) 是 0.0120.47mm； 刀架縱向和橫向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量 0.01mm；主電機(jī)功率是 13kw。 本設(shè)計(jì)主要著重于主軸箱、變速箱和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。C

25、K6163 型數(shù)控機(jī)床主要結(jié)構(gòu) 圖如圖 2.1 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 2.1 CK6163 型數(shù)控機(jī)床主 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 5 3 主軸箱的設(shè)計(jì)主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1 主軸箱的主軸箱的運(yùn)動設(shè)計(jì)運(yùn)動設(shè)計(jì) 3.1.1 已知條件已知條件 低轉(zhuǎn)速 nmin 為 32r/min，高轉(zhuǎn)速 nmax 為 1000r/min，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 Rn=nmax/nmin=31.25 取 Rn=32 確定公比:選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 1.25；求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z Z=lgRn/lg+1= lg32/lg1.25+1=16.53 取 Z=16 3.1.2 結(jié)構(gòu)分析式結(jié)構(gòu)分析式 確定結(jié)構(gòu)式：1

26、6=2222 16=224 16=242 根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則篩選結(jié)構(gòu)式 1.極限傳動比、極限變速范圍原則； 2.確定傳動順序及傳動副數(shù)的原則“前多后少”的原則； 3.確定傳動順序與擴(kuò)大順序相一致的原則“前密后疏” 的原則； 4.確定最小傳動比的原則“前慢后快” （降速） ， “前快后慢” （升速）的原則。 經(jīng)整理得： 16=21222428 3.1.3 擬定轉(zhuǎn)速圖擬定轉(zhuǎn)速圖 (1)選定電動機(jī) 一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型 三相異步電動機(jī)。Y 系列電動機(jī)高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運(yùn)行安全可 靠。根據(jù)機(jī)床所需功率選擇 Y160M-4，

27、其同步轉(zhuǎn)速為 1460r/min。 （2）分配總降速傳動比 總降速傳動比為 uII=nmin/nd=32/14600.0213,nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要 增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分 擔(dān)總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變 速組中的最小傳動比。 （3）確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 nmin= 32r/min;=1.25；z = 16 確定各級轉(zhuǎn)速： 1000、800、630、500、400、315、250、200、160、135、100、80、63、40、32r/min。 本設(shè)計(jì)有四種傳動機(jī)構(gòu)，

28、四段無級變速： (1)IV V VI VII VIII (2)IV V VII VIII (3)IV VI VII VIII （下?lián)懿孀螅?(4)IV VI VII VIII （下?lián)懿嬗遥?先來確定 IV 軸的轉(zhuǎn)速 nmax=1450130/18640/3236/36190/304=791；取 nmax=800 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 nmin=145032/4032/40190/304=405；取 nmin=400 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖跟結(jié)構(gòu)式，可確定 IV 軸的轉(zhuǎn)速為 400、500、630、800r/min 確定軸 V 的轉(zhuǎn)速 因?yàn)?IV 軸跟 V 軸是 1：1 傳遞，所以 V 軸的轉(zhuǎn)速等同

29、 IV 軸轉(zhuǎn)速： 400、500、630、800r/min。 確定軸 VI 的轉(zhuǎn)速 由軸 IV 傳遞到軸 VI 可以得到四級轉(zhuǎn)速：400、500、630、800r/min 由軸 V 傳遞到軸 VI 可以得到四級轉(zhuǎn)速：40024/60=160；50024/60=200 ；63024/60=252 取 n=250 ；80024/60=320 取 n=315 所以 VI 軸的轉(zhuǎn)速確定為 160、200、250、315、400、500、630、800r/min 確定軸 VII 的轉(zhuǎn)速 由軸 IV 經(jīng)軸 V 直接傳遞到軸 VII 可以得到四級轉(zhuǎn)速：400、500、630、800r/min 由軸 IV 經(jīng)

30、軸 VI 傳遞到軸 VII 可以得到八級轉(zhuǎn)速：80024/60=160 ；63024/60=125；50024/60=100；40024/60=80 (80060/24=2000 3060/24=1575 n=1600 50060/24=1250 40060/24=1000) 由軸 IV 經(jīng)軸 V 傳遞到軸 VI 再傳遞到軸 VII 可以得到四級轉(zhuǎn)速：31524/60=160 25024/60=100 20024/60=80 16024/60=63 確定 VII 軸的轉(zhuǎn)速為： 2000、1600、1250、1000、800、630、500、400、315、250、200、160、135、100

31、、80 、63r/min 3.1.4 確定轉(zhuǎn)速圖確定轉(zhuǎn)速圖 CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 7 圖 3.1 CK6163 轉(zhuǎn)速圖 3.1.5 確定各變速組傳動副齒數(shù)確定各變速組傳動副齒數(shù) 軸 IV-V: 1/1 1 i a1/1 2 i a 時：64、66、68、70、72、74、76、841/1 1 i a z S 時：64、66、68、70、72、74、76、841/1 1 i a z S 可取84,于是可得軸 IV 齒數(shù)為：42；于是 z S1/1 1 i a 可得軸 V 上的齒輪齒數(shù)為：42 軸 V-VI: ，5 . 2/1 1 i b 時：69、72、73、76、77、80、81、84

32、、875 . 2/1 1 i b z S 可取 84，于是可得軸 V 上齒輪的齒數(shù)為：24； z S 于是 ，得軸 VI 上齒輪的齒數(shù)為：6060/24 1 i b 軸 VI-軸 VII: 5 . 2 1 c i 時： 72、75、78、81、84、87、89、905 . 2 2 c i z S 可取 84；得軸 VI 齒輪齒數(shù)為 24； z S 由； 得 VII 軸齒輪齒數(shù)為 605 . 2 1 c i VII-軸 VIII： 2 1 d i 時：72、75、78、81、84、87、89、902 1 d i z S 可取 90.得軸 VII 齒輪齒數(shù)為 30；由得 VIII 軸齒輪齒數(shù)為 6

33、0 z S2 1 d i 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 3.2 CK6163 床頭箱傳動系統(tǒng)圖 3.2 齒輪傳動設(shè)計(jì)齒輪傳動設(shè)計(jì) 3.2.1 漸開線直齒輪設(shè)計(jì)漸開線直齒輪設(shè)計(jì) （1）選擇齒輪材料及精度等級: 因?yàn)槭?1:1 傳遞,所以兩齒輪材料選擇一致:齒輪選用合金鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220250HBs； 選 8 級精度，要求齒面粗糙度 Ra3.26.3m （2）模數(shù)的確定： 在 IV 軸上42 齒數(shù)的齒輪最容易受損，所以應(yīng)以42 齒數(shù)齒輪位代表進(jìn)行模數(shù)計(jì)算， 因 為： (3.1) 1 3 2 1 1.26 FS F d K m T Y Y

34、z 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.11“載荷系數(shù) K”得： ，因?yàn)椋?1.2K (3.2) 6 1 9.55 10 p T n 式子中 P為主動軸的傳輸功率 n為從動軸的的轉(zhuǎn)數(shù) IV 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： 1 400 /minnr CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 9 則有 (3.3) 6 1 9.55 10 p T n 6 13 9.55 10 400 kw 6 0.3 10 n mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 11.19 得 1 d 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.13“標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)”得： YF 當(dāng) z=42 時 所對應(yīng)的外齒輪齒形系數(shù)2.41 F Y 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.14“標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)”得

35、： YS 當(dāng) z=42 時 所對應(yīng)的外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)1.67 S Y 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖 11.24 得： lim 210 F MPa 查圖 11.25 得： 1 N Y 查表 11.9 得： 因?yàn)?.3 F S lim/FNFF YS 所以1 210/1.3161 F 經(jīng)整理得： 6 3 2 1.2 0.3 102.41 1.67 1.26 42210 m 取4.27m 4m 于是軸 IV 齒輪的直徑為 ；mmdb168424 1 因?yàn)槭菨u開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪,所以 V 軸齒輪的模數(shù)也為 m=4. ；mmdb168424 2 （3）校核齒輪 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核: 如果，則校核合格。 21 1

36、 FFSF KT Y Y b m d 確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)： 齒形系數(shù) ； 查表 11.12 得 F Y2.41 F Y 應(yīng)力修正系數(shù) ；查表 11.13 得 s Y1.67 s Y 許用彎曲應(yīng)力 F 由圖 11.24 查得 lim 210 F MPa 由表 11.9 查得 1.3 F S 由圖 11.25 查得 1 s Y 由式 21 1 FFSF KT Y Y b m d 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 可得 210 1161 1.3 F MPa 故 212 1.2 3 106 2.41 1.8728 1168 4 4 42 FFSF KT Y YMPa b m m z 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格

37、. 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 168 400 3.51/5/ 60 100060 1000 dn vm sm s 查表可知,選 8 級精度是合適的. 3.2.2 斜齒輪設(shè)計(jì)斜齒輪設(shè)計(jì) （1）選擇齒輪材料及精度等級: 按表查得選擇齒輪的材料為 小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220-150HBs； 大齒輪選用 45 鋼正火，硬度為 170-210HBs； 選 8 級精度，要求齒面粗糙度 Ra3.2-6.3um。 （2）確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于為閉式齒輪傳動,且兩齒輪均為齒面硬度 HBs 小于等于 350 的軟齒面,齒面點(diǎn)蝕 是最主要的失效形式.應(yīng)選按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,確定齒輪的主要參數(shù)和尺 寸

38、,然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度 （3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù): 轉(zhuǎn)矩T1 (3.3) 6 1 9.55 10 p T n 6 13 9.55 10 63 kw 6 1.9 10 n mm 荷系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 10.11“載荷系數(shù) K”得：K=1.1 齒數(shù),螺旋角和齒寬系數(shù) 1 Z d 小齒輪齒數(shù)取為 30，大齒輪齒數(shù)是 60 初選螺旋角=15 彈性系數(shù) E Z 由表 11.11 查得 189.8 E Z 許用接觸應(yīng)力 H CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 11 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由圖 11.23 查得： lim1 560 H MPa lim2 530 H MPa 由

39、表 11.9 查得 1 H S (3.4) 7 1 6060 63 1 10 52 407.86 10 h NnjL 7 21/ 3.93 10NNi 查圖 11.26 得 12 1 NN ZZ 由可得： lim/HNHH ZS 1lim1 1 /560 HNHH ZSMPa 2lim2 2 /562 HNHH ZSMPa 故 6 3 1 1.1 1.9 103 1.15 153 2 dmm 1 1 cos153 cos15 4.92 30 d mnmmmm Z 由表 11. 3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為 m=4.5 確定中心距 a 螺旋角： 0 ( 12)4.5 (3060) 209.64 2cos2

40、cos15 mn ZZ ammmm 取中心距 a=210mm 主要尺寸計(jì)算： 1 0 14.5 30 139.76 coscos15 mnZ dmmmm 2 0 24.5 60 278.52 coscos15 mnZ dmmmm 1 1 139139 d bdmm 取, 。 2 140bmm 1 135bmm 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)： a 當(dāng)量齒數(shù)： 1 33 130 33.28 coscos V Z Z 21 266.76 vv ZZ b 齒形系數(shù) F Y 查表得：； 1 2.54 F Y 2 2.30 F Y c 應(yīng)力修正系數(shù) S Y 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 查

41、表得：； 1 1.63 S Y 2 1.73 S Y d 許用彎曲應(yīng)力 F 由圖查得： lim1 210 F MPa lim2 190 F MPa 由表查得1.3 F S 由圖查得： 12 1 NN YY 由式： lim/FNFF YS 可得： lim/ 162 FNFF YSMPa lim/ 146 FNFF YSMPa 故： 1 1 1.6cos F KT b m m z 1 116 FSF Y YMPa F2S2 21 2 11 Y Y 111 FFF FS MPa Y Y 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格. 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 (3.5) 139 63 0.45/10/ 60 100060 100

42、0 dn vm sm s 由表得可知,選 8 級精度是合適的. 3.3 主軸傳動設(shè)計(jì)主軸傳動設(shè)計(jì) 3.3.1 確定主軸最小直徑確定主軸最小直徑 （1）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力 由已知條件可知此主軸箱傳遞的功率屬中小功率,對材料無特殊的要求,故選 45 號鋼 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由機(jī)械設(shè)計(jì)一書中表 16.1 查得強(qiáng)度極限=637MPa,再由表 16.3 得許 B 用彎曲應(yīng)力。 1 60 b MPa （2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 由式： (3.6) 33 1 13 d11887 63 p C n 考慮到主軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器,會有鍵槽存在.故需要將估算直徑加大.設(shè)計(jì) 手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑 1 110dmm

43、 3.3.2 主軸最佳跨距的確定主軸最佳跨距的確定 主要參數(shù)工件最大直徑車床，功率.求軸承剛度，考慮機(jī)械效率，630mm13PKW 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距： 0.85 9550676 100 P TNm CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 13 床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%,取 50%即, 315mm 切削力：NFC6760 1 . 0 676 背向力：NFF CP 338067605 . 05 . 0 故總的作用力：NFFF CP 7558 22 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半, 故主軸軸端受力為：/23779FN 先假設(shè)：mmlal225753, 3/ 前后支撐分別為：

44、 BAR R N l aF R N l alF R B A 1260 225 75 3779 2 5039 225 75225 3779 2 根據(jù)： 9 . 19 . 0801 . 0 cos)(39 . 3 izlF d dF K ar r r v 5039,1260 vAvB FN FN 8.8,10.8,17,1,2,30 aAaBBBAA lmm lziiz 0.9 0.10.81.9 3.39 50398.82 30cos01809 A KN 0.9 0.10.81.9 3.39 126010.82 17cos01107 B KN 1809 /1.63 1107 AB KK 1007

45、0 /285 e dmm 4464 0.050.0850.0462.39 10Im 116 33 6 2.1 102.39 10 0.658 18090.07510 A EI K a 。查線圖 0/ 3la ,與原假設(shè)相符75 3225lmm 3.3.3 主軸剛度的校核主軸剛度的校核 前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承 mmml687 . 0 687 5 . 31 5 . 12374332 當(dāng)量外徑 mmde56.80 887 8104351007568054722268 4 44444 主軸剛度：由于5 . 05586 . 0 56.80/45/ ei dd 故根據(jù)式（10-

46、8） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 mN ala dd k AA ie s / 3 . 149 107588775 104556.80103103 92 12444 2 444 對于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比035. 0 當(dāng) v=50m/min,s=0.1mm/r 時, 8 . 68,/46 . 2 mmNkcb 取：mmDb87 . 6 %5068702 . 0 02 . 0 maxlim mNKB36.84 8 . 68cos 035 . 0 1035 . 0 2 87 . 6 46 . 2 計(jì)算 ： A K mN l a l a a a KK mmmmDL A B A B BA / 5

47、. 76 687 75 1 687 1 . 281 1 4 . 0 75 1 . 281 6 . 036.84 1 1 4 . 06 . 0 1 . 281, 1 . 2063 . 0 2 2 2 2 2 2 2 2 max 加上懸伸量共長 mNmNKK As / 3 . 152/ 0 . 127 5 . 7666 . 1 66 . 1 可以看出，該機(jī)床主軸是合格的. 3.4 帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動設(shè)計(jì) 電動機(jī)轉(zhuǎn)速,傳遞功率,傳動比，1450 /minnr13PKW1.6i 1確定計(jì)算功率 取，則1.1 A K (3.7)1.1 1314.3 caA PK PKW 2選取 V 帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速

48、和計(jì)算功率，選 B 型帶。 3確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑,mmd190 1 mmid3046 . 1190190 2 驗(yàn)算帶速成 (3.8) 100060 11 nd v 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； 1 n -小帶輪直徑，mm； 1 d ,合適25, 5/14.14 100060 145019014 . 3 smv 4確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中心距為,則 ： 0 a 1212 0.55()2()ddadd 于是：,387.2988a 初取中心距為： 0 400amm 帶長： 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a dd ddaL CK6163 型數(shù)

49、控機(jī)床設(shè)計(jì) 15 mm1583 4004 )190304( )304190( 2 14 . 3 4002 2 查表取相近的基準(zhǔn)長度， d L 。mmLd1600 帶傳動實(shí)際中心距 mm LL aa d 5 . 408 2 0 0 5驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 120 。合適。 21 1 18057.3164.7120 dd a 6確定帶的根數(shù) (3.9) L ca kkpp p Z )( 00 其中：P 時傳遞功率的增量； 0 1pi A -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； k -長度系數(shù)； L k 為避免 V 型帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。 4 90 .

50、 0 95. 0)46. 019 . 2 ( 25. 8 Z 7計(jì)算帶的張緊力 0 F (3.10) 2 0 ) 5 . 2 (500qv k k vZ p F ca 其中： -帶的傳動功率,KW； ca p v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 NF 7 . 19342 . 9 17 . 0 ) 95 . 0 9 . 05 . 2 ( 442 . 9 25 . 8 500 2 0 8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 (3.11)NZFFQ1530 2 4 . 161 sin 7 . 19342 2 sin2 1 0

51、 3.5 滾珠螺母絲杠滾珠螺母絲杠 3.5.1 滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu)滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系 統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。 工作原理是：當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 3.5.2 內(nèi)循環(huán)式內(nèi)循環(huán)式 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。如圖 3。在螺母的側(cè)面 孔內(nèi)，裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過絲杠的螺紋頂部進(jìn)入相鄰 滾道，形成一個循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有 24 個反向器，并沿螺母圓周均勻分 布。 優(yōu)缺點(diǎn)：滾珠循環(huán)的回

52、路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小，但制造 精度要求高。 圖 3.3 內(nèi)循環(huán)示意圖 1凸鍵；2、3反向鍵； 3.5.3 外循環(huán)式外循環(huán)式 外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn) 動。如圖 3.4， （a）為螺旋槽式外循環(huán)（b）為插管式外循環(huán)。 優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管兩端耐磨性和抗沖擊性差。 圖 3.4 外循環(huán)示意圖 （a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滾珠；4擋珠器；5絲杠 （b）插管式：1彎管；2壓板；3絲杠；4滾珠；5滾道 3.5.4 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù) 滾珠絲杠副的主要參數(shù)有：公稱直徑 D、導(dǎo)程 L

53、 和接觸角 。 公稱直徑 D：是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它與承載能 力直接有關(guān)，常用范圍為 3080 mm，一般大于絲杠長度的 1/351/30。 2）導(dǎo)程 L：導(dǎo)程的大小要根據(jù)機(jī)床加工精度的要求確定，精度高時，導(dǎo)程小一些； CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 17 精度低時，導(dǎo)程大些。但導(dǎo)程取小后，滾珠直徑將取小，使?jié)L珠絲杠副的承載能力下降； 若滾珠直徑不變，導(dǎo)程取小后，螺旋升角也小，傳動效率將下降。因此，一般地，導(dǎo)程 數(shù)值的確定原則是：在滿足加工精度的條件下盡可能取得大一些。 3.5.5 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）摩擦因素小，傳動效率高。滾珠

54、絲杠副的傳動效率可達(dá) 0.920.96，比常規(guī)的絲 杠螺母副提高 34 倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠的 1/41/3。 2）可預(yù)緊消隙。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的間隙，反向運(yùn)動時無死區(qū)，定 位精度高，剛度好。 3）運(yùn)動平穩(wěn)，低速時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 4）運(yùn)動具有可逆性?？梢詮男D(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲杠和螺母均可以作為主動件。 5）磨損小，使用壽命長。 6）所需傳動轉(zhuǎn)矩小。 7）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高， 故制造成本高。 8）不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于處于重慣性力的作用，常需添加輔

55、助制動 裝置。 3.5.6 滾珠絲杠副的安裝支撐方式滾珠絲杠副的安裝支撐方式 為提高傳動剛度，滾珠絲杠合理的支撐結(jié)構(gòu)及正確的安裝很重要一般采用高剛度的 止推軸承支撐結(jié)構(gòu)，以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。 (a) (b) (c) (d) 圖 3.5 支承方式 （a）一端裝止推軸承（固定-自由式）。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲 杠，如用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控機(jī)床的垂直坐標(biāo)中。 （b）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定-支承式）。當(dāng)滾珠絲杠較長時， 一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承 的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。 無錫太湖學(xué)

56、院學(xué)士學(xué)位論文 18 （c）兩端裝止推軸承 將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動剛度。但這種 安裝方式對熱伸長較為敏感。 （d）兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定-固定式） 為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉 力。這種結(jié)構(gòu)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。 4 變速箱的設(shè)計(jì)變速箱的設(shè)計(jì) 4.1 運(yùn)動部分計(jì)算運(yùn)動部分計(jì)算 4.1.1 參數(shù)確定的步驟和方法參數(shù)確定的步驟和方法 (1)極限切削速度 umaxumin 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 工藝要求 刀具和工 件材料等因素。允許的切速極限參考

57、值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 。然而，根 據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如表 4.1。 表 4-1 計(jì)參數(shù)選取表 加工條件 umax=300m/minumin=8m/min 硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵件3050 硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150300 螺紋（絲杠等）加工鉸孔38 (2)主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.10.2）D 和 （0.450.5）D。由于 D=630mm，則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： nmax=r/min （4.1） max1000 (0.1 0.2) u D =7581517r/min ，取=1000r/m； max n nmin=r/min

58、（4.2） min1000 (0.45 0.5) u D CK6163 型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 19 在中考慮車螺紋和絞孔時，其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選取 0.1D 和 50 min n 左右。 所以：nmin=32r/min max min 1000 d u 由于轉(zhuǎn)速范圍： R= = max min n n32 1000 =31.25 ； 因?yàn)榧墧?shù) Z 已知：Z=16 級 。 現(xiàn)以 =1.26 和 =1.41 代入 R= 1z 得 R=32 和 173 ，因此取 =1.26 更為合適。 各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 =1.06 的從 110000 的數(shù)值，因 =1

59、.26=，從表中找到 nmax=1000r/min，就可以每隔 4 個數(shù) 4 06 . 1 值取一個數(shù)，得： 1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100，80，63，50，40，32 。 (3)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) z 和公比 已知 =Rn (4.3) max min n n Rn=且： z= z-1 ba 32 因機(jī)床的電動機(jī)轉(zhuǎn)速往往比主軸的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高，變速系統(tǒng)以降速傳動居多，因此， 傳動系統(tǒng)中若按傳動順序在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式（單位 N.m）T= ，當(dāng)傳遞功率一定時，轉(zhuǎn)速較高的軸所傳遞的扭矩就較小，在其他條件相同 n P 9500 時，傳

60、動件（如軸、齒輪）的尺寸就較小，因此，常把傳動副數(shù)較多的變速組安排在 前面的高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。因此選擇結(jié)構(gòu)式如 下： 16=。 8121212 2222222 (4)主電機(jī)功率動力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn) 需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多，而本次設(shè)計(jì)中采用的是：估算法，它是 一種按典型加工條件（工藝種類、加工材料、刀具、切削用量）進(jìn)行估算。根據(jù)此方法， 中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推薦的數(shù)值?。篜=13kw 4.2 傳動設(shè)計(jì)傳動設(shè)

61、計(jì) 4.2.1 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可 以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)有若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有 Z1、Z2、Z3個傳動 副。即 Z=Z1Z2Z3傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 和 3 的因子積為合適，即變速級數(shù) Z 應(yīng)為 2 和 3 的因子:Z= ba 32 可以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的

62、和本次設(shè) 計(jì)所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動齒輪數(shù)目 2x（2+2+1）+2x(2+1)+1=17 個 軸向尺寸 19b 傳動軸數(shù)目 8 根 操縱機(jī)構(gòu) 簡單，兩個雙聯(lián)滑移齒輪 根據(jù)以上分析及計(jì)算，擬定變速箱傳動結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 4.1 變速箱傳動結(jié)構(gòu)圖 圖 4.1 中，第軸至第軸，其結(jié)構(gòu)式為： 4= 12 22 圖 4.1 中，第軸至第軸，機(jī)床主軸箱傳動系統(tǒng)采用分離傳動，其主要特點(diǎn)是： （1） 在滿足傳動副極限傳動比的條件下，可以得到較大的變速范圍。 （2） 高速由短支傳動，有助于減少高速時機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺 寸可相對小些。 （3） 變速級數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受 2，3 因子的限制，如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法 配合，幾乎可以得到任意的變速級數(shù)，大大增