1、主轴部件设计目录1、 前言1.1 数控机床的组成1.2 数控机床的类型1.3 数控机床的特点1.4 设计目标2、主传动方案2.1 数控车床主传动总体方案选择2.2 主传动系统结构设计2.3 计算转速的确定2.4 传动级数的确定3、电动机3.1 直流电动机的特点3.2 交流电动机的特点3.3 确定电动机4、齿轮选定4.1 确定齿轮类型4.2 确定齿轮精度4.3 确定齿轮所用材料4.4 确定齿轮齿数4.5 按齿轮接触强度计算4.6 按齿轮弯曲强度计算4.7 几何计算5、皮带轮6、主轴6.1 性能要求6.2 配置形式6.3 主要参数6.4 主轴头选用7、总结体会8、参考文献前言数控机床是综合应用计算
2、机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。控制介质：以指令的形式记载各种加工信息数控装置：接受输入的加工信息，经数控装置运算处理，向伺服系统发出相应的脉冲伺服系统：把数控装置的脉冲信号转换成机床运动
3、部件的机械位移；用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置(ATC)、自动托盘交换装置(APC)等1.2 数控机床的类型根据数控机床的功能和组成，一般分为以下几类：按坐标轴数分类：一般数控机床，数控加工中心机床，多坐标轴数控机床按特点分类：点位控制数控机床，直线控制数控机床，轮廓控制数控机床按有无测量装置分类：开环数控系统，半闭环数控系统，闭环数控系统按功能水平分类：经济型，普及型，高级型1.3 数控机床的特点数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量 80%的单件
4、、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。概括起来，数控机床有以下几方面的特点：1.提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；2.提高生产效率，一般约提高效率 3-5 倍，使用数控加工中心机床则可提高生率 5-10 倍；3.可加工形状复杂的零件；4.减轻了劳动强度，改善了劳动条件；5.有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。1.4 设计目标本次毕业设计要求学生能够灵活运用所学知识，并且能够在已学习知识的基础上进行新知识的学习。通过本次毕业设计培养学生以下能力：1. 培养学生学习和查阅技术资料的能力。2. 提高学生对数控机床部件的分析能力。3. 提高学生对数控机床的分析和
5、设计计算能力。4. 提高学生利用 CAD 软件进行制图的能力。5. 提高学生文本编辑能力。2、主传动方案2.1 数控车床主传动总体方案选择数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中，目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级调速系统。为扩大调速范围，适应低速大转矩的要求，也经常应用齿轮有级调速和电动机无级调速相结合的调速方式。数控机床主传动系统主要有四种配置方式，如图1-1所示。1 带有变速齿轮的主传动 大、中型数控机床采用这种变速方式。如图1-1（a）所示，通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，一满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。数控机床在交
6、流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拨叉，或者直接由液压缸带动齿轮来实现。2 通过带传动的主传动 如图1-1（b）所示，这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是V带和同步齿形带。3 用两个电动机分别驱动主轴 如图1-1（c）所示，这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转；低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功
7、率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。内装电动机主轴传动结构 如图 1-1（d）所示，这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴影响较大2.2 主传动系统结构设计机床主传动系统的结构设计，是将传动方案“结构化” ，向生产 提供主传动部件装配图，零件工作图及零件明细表等。在机床初步设计中，考虑主轴变速箱机床上位置，其他部件的相互关系，只是概略给出形状与尺寸要求，最终还需要根据箱内各元件的实际结构与布置才确定具体方案，在可能的情况下，设计应尽量减小主轴变速箱的轴向和径向尺寸，以便节省材料，减轻
8、质量，满足使用要求。设计中应注意对于不同情况要区别对待，如某些立式机床和摇臂钻床的主轴 箱；要求较小的轴向尺寸而对径向尺寸要求并不严格；但有的机床，如卧式铣镗床、龙门铣床的主轴箱要沿立柱或横梁导轨移动，为减少其颠覆力矩，要求缩小径向尺寸。机床主传动部件即主轴变速箱的结构设计主要内容包括：主轴组件设计，操纵机构设计，传动轴组件设计，其他机构（如开停、制动及换向机构等）设计，润滑与密封装置设计，箱体及其他零件设计等。主轴变速箱部件装配图包括展开图、横向剖视图、外观图及其他必要的局部视图等。给制展开图和横向剖视图时，要相互照应，交替进行，不应孤立割裂地设计，以免顾此失彼。给制出部件的主要结构装配草图之后，需要检查各元件是否相碰或干涉，再根据动力计算的结果修改结构，然后细化、完善装配草图，并按制图标准进行加深，最后进行尺寸、配合及零件标注等。2.3 计算转速的确定主轴的计算转速在主轴调速范围中所居的地位，是因为机床种类而已。对于大型机床，由于应用范围很广，调速范围很宽，计算转速可以取高一些。对于精密机床，钻床、滚齿机等，由于应用范围较窄，调速范围较小，计算转速应取低些。2.4 传动级数的确定
