買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 題背景及目的 我國目前機床總量 380 余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 臺，即我國機床數(shù)控化率不到 3。近 10 年來， 我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 臺，年產(chǎn)值約為18 億元。 機床的數(shù)控化率僅為 6。這些機床中 ,役齡 10 年以上的占 60以上； 10 年以下 的機床中，自動 /半自動機床不到 20， 自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占 60以上）?？梢娢覀兊拇蠖?數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。用這種 裝備加工出來的產(chǎn)品國內、外市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 而相對于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床有以下明顯的優(yōu)越性： 1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。 2、可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，從而效率比傳統(tǒng)機床提高 3 7 倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 4、可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 因此，采用數(shù)控機床，可以降 低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應。 此外，機床數(shù)控化還是推行 性制造單元）、 性制造系統(tǒng)）以及 算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。 由于以上優(yōu)越性，數(shù)控機床所占的比例逐漸增大。從 2005 年的市場消費內容也可可看出 ,普通機床的市場份額在下降 ,數(shù)控機床則大幅度增長，尤其是中高檔數(shù)控機床供不應求。可以預見，未來幾年普通機床的市場份額將不斷下 滑 , 數(shù)控機床的消費會逐漸擴大。 2 在這樣一種背景下，我的課題選擇為設計一臺數(shù)控車床 于對轉體零件的圓柱面、圓弧面、圓錐面、端面、切槽、及各種公、英制螺紋等進行批量、高效、高買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 精度的自動加工，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量和降低工人勞動強度。通過本次設計培養(yǎng)綜合運用基礎知識和專業(yè)知識，解決工程實際問題的能力，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻閱讀、程序編制、使用手冊等基本技能及能力得到訓練和提高。此外，力求完成課題之余，熟悉國內外數(shù)控技術及數(shù)控機床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ,增強對如何發(fā)展民族數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的感性 認識。 內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 自從 1951 年計算機技術應用于機床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（ 計算機數(shù)控（ 個階段的發(fā)展。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六代基于 未來數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢： 1、 繼續(xù)向開放式、基于 第六代方向發(fā)展 基于 具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用 作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務 。 2、向高速化和高精度化發(fā)展 3、向智能化方向發(fā)展 （ 1）應用自適應控制技術向高速化和高精度化發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 （ 2）引入專家系統(tǒng)指導加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （ 3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （ 4）引入動裝置智能化數(shù)字伺服驅動系統(tǒng) 可以通過自動識別負載，而自動調整參數(shù)，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行 3 。 我國 數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1、研究現(xiàn)狀 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 我國數(shù)控車床從 20 世紀 70 年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力，通過采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術引進、樣機消化吸收等措施，使得我國的機床制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機床中占有較大的比例。目前，國產(chǎn)數(shù)控車床的品種、規(guī)格較為齊全，質量基本穩(wěn)定可靠，已進入實用和全面發(fā)展階段。 （ 1）床身 按照床身導軌面與水平面的相對位置，床身有圖 1 所示的 5 種布局形式。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型 精密數(shù)控車床才采用平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，對提高刀架的運動精度有好處，但排屑困難；刀架橫滑板較長，加大了機床的寬度尺寸，影響外觀。平床身斜滑板結構，再配置上傾斜的導軌防護罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點，床身寬度也不會太大。斜床身和平床身斜滑板結構在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣泛應用，是因為這種布局形式具有以下特點： 容易實現(xiàn)機電一體化； 機床外形整齊、美觀，占地面積??； 容易設置封閉式防護裝置； 容易排屑和安裝自動排屑器； 從工件上 切下的熾熱切屑不至于堆積在導軌上影響導軌精度； 宜人性好，便于操作； 便于安裝機械手，實現(xiàn)單機自動化。 (2)導軌 車床的導軌可分為滑動導軌和滾動導軌兩種。 滑動導軌具有結構簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點。但傳統(tǒng)滑動導軌摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動導軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導軌和新型塑料滑動導軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長等特點。 滾動導軌的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)很接近，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤滑。根據(jù)滾動體的不同，滾動導軌可分為滾珠直線導軌和滾柱直線導軌。后者的承載能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 a)后斜床身 b)直立床身 c)平床身 d)前斜床身 e)平床身 圖 身布局型式 （ 3）主軸變速系統(tǒng) 經(jīng)濟型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的，全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。目前，無級變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機，通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內的減速 齒輪帶動主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 4）刀架系統(tǒng) 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主?；剞D刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉分度定位來實現(xiàn)機床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架。根據(jù)刀架回轉軸與安裝底面的相對位置，回轉刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。排刀式刀架和回轉刀架對刀具的數(shù)目有一定的限制 ，當需要數(shù)量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動換刀裝置。 （ 5）進給傳動系統(tǒng) 數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)一般均采用進給伺服系統(tǒng)，按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。前者定位精度低，但它結構簡單、工作可靠、造價低廉；后者控制精度高、快速性能好，但它對機床的要求比較高，且造價較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進給伺服系統(tǒng)中常用的驅動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交流伺服電機之分。前者由于具有可靠性高、造價低等特點而被廣 泛采用 4。 2、發(fā)展趨勢 （ 1） 高速、高精密化 當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 （ 2） 高可靠性 （ 3） 數(shù)控車床設計 、結構設計模塊化 采用 術 以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，以 及 對整機各工 作部件進行動態(tài)模擬仿真。這樣 大大提高 了 工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場競爭能力。 （ 4） 功能復合化 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工 。 （ 5） 智能化、網(wǎng)絡化、柔性化和集成化 5。 題研究內容及方法 課題研究內容 本課題設計的數(shù)控車床的主要參數(shù)如下： 工件最大回轉直徑 : 400;最大加工直徑 : 280 橫向最大行程 (X 軸 ):180縱向最大行程 (Z 軸 ):650最大車削長度 :500X,Z 軸的最小設定單位為 :主軸最大 /最小轉速 : 100 200R 4 0 0 0 / 4 5 / m 快速進給速度 :縱向 :15 / 橫向 :8 /課題研究的主要內容包括主軸傳動系統(tǒng)的設計、編碼盤的安裝、液壓卡盤的設計安裝及數(shù)控系統(tǒng)的設計。 研究方法 第一步，明確 設計要求，找出研究的重難點： 普 通 數(shù)控 車 床 最基本的 要求 是精度達標， 穩(wěn)定可靠， 操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美觀。 第二步， 進工廠觀摩，大量收集國內外相關資料，吸取專家的設計經(jīng)驗。 第三步， 初步確定總體設計方案： 1、軟件方面 綜合考慮功能、價格、 技術先進、服務方便 等因素，以及 數(shù)控系 統(tǒng)所具有的功能 是否 與 性 能相匹配，盡量減少過剩的數(shù)控功能。選擇 了02D 機床微機控制系統(tǒng)。 2、硬件方面 （ 1） 根據(jù)機床性能要求，確定機床支承件結構形式為斜床身結構，并進行總體 布局； （ 2）選擇主電機。根據(jù)切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號； （ 3）設計主傳動系統(tǒng)及箱體。由主電機的變速范圍，確定變速箱的減速級數(shù)以及傳動方式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文構成 本論文構成如下： 第一章闡述課題的研究背景及內容。 第二章詳細論述主軸系統(tǒng)包括各傳動軸的結構設計。 第三章詳細介紹液壓卡盤的 設計選用。 第四章闡述數(shù)控系統(tǒng)的選擇及其設計。 第五章提供了在本機床加工一典型零件的程序。 第六章總結本課題設計的特點及其有待改進之處。 論文最后是本次畢業(yè)設計的心得和參考文獻。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 主傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)的設計要求 數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求： 1、具有更大的調速范圍，并實現(xiàn)無級調速 ; 2、具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低 ; 3、良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 . 體設計 擬定傳動方案 數(shù)控機床需 要自動換刀、自動變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端面時，需要切削直徑的變化 ,主軸必須通過自動變速，以維持切削速度基本恒定。這些自動變速又是無級變速，以利于在一定的調速范圍內選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。無級調速有機械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機床一般采用由直流或交流調速電動機作為驅動源的電氣無級變速。由于數(shù)控機床的主運動的調速范圍較大（ 100 200R ），單靠調速電機無法滿足這么大的調速范圍，另一方面調速電機的功率扭矩特 性也難于直接與機床的功率和轉矩要求相匹配。因此，數(shù)控機床主傳動變速系統(tǒng)常常在無級變速電機之后串聯(lián)機械有級變速傳動，以滿足機床要求的調速范圍和轉矩特性。 為簡化主軸箱結構，本方案僅采用二級機械變速機構，運動方案如圖 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。 液壓變速機構是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現(xiàn)變速，雙聯(lián)滑移齒輪用一個液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個液壓缸（差動油缸）實現(xiàn)三位移動。液壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實現(xiàn)自動化。但變速時必須主軸停車后才能進 行，另外，它增加了數(shù)控機床的復雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來的電信號轉換成電磁閥的機械動作，然后再將壓力油分配到相應的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來了更多的不可靠因素。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 軸傳動圖 電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作元件。電磁離合器用于數(shù)控機床的主傳動時，能簡化變速機構，操作方便。通過若干個安裝在各傳動軸上的離合器的吸合和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實現(xiàn)主軸的變速。電磁離合器一般分為 摩擦片式和牙嵌式 6。 選擇電機 1、選擇電機應綜合考慮的問題 (1)根據(jù)機械的負載特性和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機類型。 (2)根據(jù)負載轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量，負荷率一般取 (3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護措施，選擇電動機的結構型式。 (4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓 標準和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (5)根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉速。 此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價格、維護等等因素 11。 2、電動機類型和結構型式的選擇 由于不同的機床要求不同的主軸輸出性能 (旋轉速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等 )，因此，主軸選用標準與實際使用需要是緊密相關的?？偟膩碚f，選擇主軸驅動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷 9。表 1 簡要給出了用戶所期望的主軸驅動系統(tǒng)的性能 。下面將對各種交流主軸系統(tǒng)進行對比、分析。 表 想主軸驅動系統(tǒng)性能 項目 內容 高性能 低速區(qū)要有足夠的轉矩 寬恒功率范圍 ,并在高速范圍內保持一定轉矩 高旋轉精度 高動態(tài)響應 高加減速 ,起制動能力 具有強魯棒性 ,能適應環(huán)境條件和參數(shù)變化 高效率 ,低噪聲 低價格 低購買價格 ,低維護價格 ,低服務價格 通用要求 耐用性 ,可維護性 ,安全可靠性 感應電機交流主軸驅動系統(tǒng)是當前商用主軸驅動系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零點幾個 上百 泛地應用于各種數(shù)控機床上。 經(jīng)過對比分析本設計中決定 采用 系列交流主軸電機。 系列是高速、高精、高效的伺服系統(tǒng)，可實現(xiàn)機床的高速、高精控制，并使機床更緊湊。 3、電動機容量的選擇 選擇電動機容量就是合理確定電動機的額定功率。決定電動機功率時要考慮電動機的發(fā)熱、過載能力和起動能力三方面因素，但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件而定。電動機發(fā)熱與其工作情況有關。但對于載荷不變或變化不大，且在常溫下連續(xù)運轉的電動機（如本課題中的電動機），只要其所需輸 出功率不超過其額定功率，工作時就不會過熱，可不進行發(fā)熱計算 9，本設計中電機容量按以下步驟確定： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 1）確定主軸切削力 (如無特殊說明，該小節(jié)計算方法均出自資料 7) 確定主軸材料為 45 號鋼，淬硬處理（淬火及低溫回火），硬度為 44位切削力為 2270 / ( s mm r ). 切削用量范圍： 9 0 1 0 5 / m i 1 0 . 5 /m ms m m s主切削力 P z P z V P z P z r P z n P z C t S K K K K K 料(取 1 6 7 , 1 . 0 , 0 . 7 51 . 0 9 , 1 . 0 81 . 3 , 1 . 0 5 , 0 . 9F z F z F z n F z V F K 料 t 取 5進給量取 mm r 。 切削功率：1 0 2 6 0 6 1 2 01 0 5 / m i n ,4 8 9 . 5 1 0 58 . 3 9 76120F z v F z w切 削切 削切 削 速 度 （ 2）確定電機輸出動率 Pd 切 削傳動裝置的總效率 1 2 1 3 (其中，1圓柱直齒輪傳動效率，由資料 12，表 2 4 查得3 2 軸軸承效率，由資料 12，表 2 4 查得 2 3 軸（主軸）軸承效率，由資料 7，表 2 4 查得 4 由此， 故， 8 . 3 9 7 9 . 1 0 70 . 9 2 2 w買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 3）選擇電動機額定功率動機功率應留有余量，負荷率一般取 以電動機額定功率選取為 11 （ 4）電動機電壓和轉速的選擇 由資料 10,表 22 1 9，小功率電動機一般選為 380V 電壓。所以本電機的電壓可選為 380V。 同一類型、功率相同的電動機具有多種轉速。一般而言，轉速高的電動機，其尺寸和重量小，價格較低，但會使傳動裝置的總傳動比、結構尺寸和重量增加。選用轉速低的電動機則情況相反。要綜合考慮電機性能、價格、車床性能要求等因素來選擇。 10 本課題中數(shù)控機床的主軸的轉速范圍要求為 3 5 / m i n 4 0 0 0 / m i 。由于只有一根中間 傳動軸，傳動鏈較短，因此變速級數(shù)較少，故對電動機恒功率變速范圍以及整個變速范圍要求較高。 I 軸上齒輪傳動比確定為1 2/1i ， 上兩對直齒輪的傳動比分別為2 9/16i ，3 18/ 7i 。所以兩條傳動鏈中，高速傳動鏈傳動比12i = i i = 2 / 1 9 / 1 6 = 9 / 8，低速傳動鏈傳動比13i = i i = 2 / 1 1 8 / 7 = 3 6 / 7。由此可得電機的轉速范圍 : m a x m i n n 4 0 0 0 9 / 8 = 4 5 0 0 r / m i n , n 3 5 3 6 / 7 = 1 8 0 r / m i n （ 5）確定電機的型號 由前面信息， 可選取 流電機，型號為 12 / 6000。這種電機轉動非常平穩(wěn)，采用 160,000,000/超高分辨率位置編碼器 ， 通過線圈切換可實現(xiàn)電機的高速、高加速控制 ， 作為 系列的后續(xù)產(chǎn)品，具有更先進的節(jié)能效果 。電機參數(shù)如下表所示： 表 機參數(shù) 型號 額定功率 連續(xù) 30率 最低轉速 最高轉速 重量 振動 冷卻 12/6000c i 11151500 / 4500 / 955V 56W 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 機座長為 465電機軸徑為 48軸伸為 110中心高 132其余安裝尺寸及其外形由資料 8得 8。 計算各軸計算轉速、功率和轉矩 1、各軸計算轉速（本小節(jié)公式除非特別說明，均出自資料 12） 首先估算主軸的計算轉速，由于采用的是無級調速，所以采用以下的公式： 0 . 3 0 . 3m a i ) 3 5 ( ) 1 4 5 / m i ； (然后通過傳動比計算傳動軸和電機軸的計算轉速， 2 3 3 1 4 5 1 8 / 7 3 7 2 . 9 / m i n 3 7 3 / m i nn n i r r 1 2 1 3 7 3 2 7 4 6 / m i nn n i r 上式中 i 、 1i、 i 的意義如前所述。 2、各軸輸入功率 IP=112 1 1 0 . 9 8 0 . 9 8 1 0 . 6 (41 2 1 4 1 1 0 . 9 8 1 0 . 2 w 上式中，1、2、3的意義如前所述。 3、各軸輸入轉矩 1 9 5 5 0 1 1 / 7 4 6 1 4 0 . 8 2T N m 2 9 5 5 0 1 0 . 6 / 3 7 3 2 7 1 . 3 9T N m 3 9 5 5 0 1 0 . 2 / 1 4 5 6 7 1 . 7 9T N m 將以上計算結果整理后列于表 以后計算選擇，供以后計算使用： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 表 軸的傳動參數(shù) 參數(shù) 軸 I 軸（電機軸） （中間傳動軸） （主軸） 計算轉速（ 746 373 145 輸入功率（ 11 矩（ ） 傳動比 1 2/1i 2 9/16i ，3 18/ 7i 轉速圖 由電機的轉速范圍 (包括恒功率變速范圍 )和各軸傳動比 ,作數(shù)控車床的轉速圖 ,見圖 2圖 速圖 傳動圖 初定數(shù)控車床的傳動圖 ,如圖 2買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 動圖 系部件的結構設計 I 軸結構設計 （如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料 14） I 軸上的零件主要是齒輪 1。一端用凸臺定位 ,另一端用緊定螺釘定位。 精度等級 ,材料及齒數(shù) . 根據(jù)選定的傳動方案 ,選用直齒圓柱齒輪傳動 . （ 1）本次設計屬于金屬切削機床類 ,一般齒輪傳動 ,故選用 6 級精度 . （ 2）材料選擇 0擇小齒輪材料為 40質 ),硬度為 280齒輪材料為 45 鋼 (調質 )硬度為 240者材料硬度差為 40（ 3）選小齒輪齒數(shù)1 35,z 大齒輪齒數(shù)2 2 3 5 7 0z 由設計計算公式 (10行試算 ,即 2131 12 . 3 2 ( )t (1） 確定公式內的各計算數(shù)值 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 1）試選載荷系數(shù) 3.12）計算小齒輪傳遞的轉矩 由上文可知為 （ 3）由表 10取齒寬系數(shù) 5.0d（ 4）由表 10得材料的彈性影響系數(shù) 2/ （ 5）由圖 10齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ;6001 大齒輪的接觸疲勞強度極限 502 ; （ 6）由式 10算應力循環(huán)次數(shù) 9119926 0 6 0 7 4 6 1 5 0 0 0 0 2 . 2 4 1 02 . 2 4 1 0 / 2 1 . 1 2 1 0hN n j (（ 7）由圖 10得接觸疲勞壽命系數(shù)120 . 9 0 ; 0 . 9 5H N H （ 8）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（ 10 1 l i m 112 l i m 22 0 . 9 0 6 0 0 5 4 0 0 . 9 5 5 5 0 5 2 8H N P a M P P a M P (2）計算 （ 1）小齒輪分度圓直徑1入 H中較小的值 5221 33 1 1 . 3 1 . 4 0 8 1 0 2 1 1 8 9 . 81 2 . 3 2 ( ) 2 . 3 2 ( ) 0 . 5 2 5 2 89 6 . 0 4 7t ud t m (（ 2）計算圓周速度 v 11 3 . 1 4 9 6 . 0 4 7 7 4 6 3 . 7 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s (（ 3）計算齒寬 b 1 0 . 5 9 6 . 0 4 7 4 8 . 0 2 4d m m (（ 4）計算齒寬與齒高之比 /文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 模數(shù) 11/ 9 6 . 0 4 7 / 3 5 2 . 7 4 4d z m m m m (齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 7 4 4 6 . 1 7 5th m m m ( (（ 5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v m s ， 6 級精度，由圖 10得動載系數(shù) ； 直齒輪，假設 / 1 0 0 / b N m m。由表 10得 1 ； 由表 10得使用系數(shù) ； 由表 10得 6 級精度，小齒輪懸臂支承時， 2 2 31 . 1 1 0 . 1 8 ( 1 6 . 7 ) 0 . 1 5 1 0H d (將數(shù)據(jù)代入得 2 2 31 . 1 1 0 . 1 8 ( 1 6 . 7 0 . 5 ) 0 . 5 0 . 1 5 1 0 4 4 . 0 0 1 1 . 2 3 7 ； (由 / 7 . 7 8 , 1 . 2 3 7Hb h K ，查圖 10 ；故載荷系數(shù) 1 . 2 5 1 . 0 7 1 . 2 1 . 2 3 7 1 . 9 8 5A V H K K K (（ 6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（ 10 3311 / 9 6 . 0 4 7 1 . 9 8 5 / 1 . 3 1 1 0 . 6 0d K K m m (（ 7） 計算模數(shù) m 11/ 1 1 0 . 6 0 / 3 5 3 . 1 6m d z m m (由式（ 10彎曲強度的設計公式為 13 212 ()F a S (1）確定公式內的各計算數(shù)值 （ 1）由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 5 0 0F E M P a ；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2 3 8 0F E M P a ； （ 2）由圖 10得彎曲疲勞壽命系數(shù)1 ，2 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 3）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式（ 10 111 0 . 8 2 5 0 0 2 9 2 . 8 61 . 4F N F M P (（ 4）計算載荷系數(shù) K 1 . 2 5 1 . 0 7 1 . 2 1 . 1 8 1 . 8 9 4A V F K K K (（ 5） 查取齒形系數(shù) 由表 10得1 ；2 。 （ 6） 查取應力校正系數(shù) 由表 10得1 ；2 。 （ 7） 計算大小齒輪的加以比較 1112 . 4 5 1 . 6 5 0 . 0 1 3 8 0 2 9 2 . 8 6F a S (2222 . 2 4 1 . 7 5 0 . 0 1 6 9 9 2 3 0 . 7 1F a S 大齒輪的數(shù)值大。 2）設計計算 53 22 1 . 8 9 4 1 . 4 0 8 1 0 0 . 0 1 6 9 9 2 . 4 60 . 5 3 5m m m m m 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 就近圓整為標準值 ，按接觸強度算得的分度圓直徑1 1 1 0 d m m，算出小齒輪齒數(shù) 1 1 1 0 . 6 0 / 2 . 5 4 4z 大齒輪齒數(shù)21 2 4 4 8 8z u z 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 這樣設計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 1）計算分度圓直徑 11 4 4 2 . 5 1 1 0d z m m m m m 22 8 8 2 . 5 2 2 0d z m m m m m 2）計算中心距 12( ) / 2 ( 1 1 0 2 2 0 ) / 2 1 6 5a d d m m 3）計算齒輪寬度 1 0 . 5 1 1 0 5 5db d m m 取215 5 , 6 0B m m B m m。 5112 2 1 . 4 0 7 1 0 2558110 1 . 2 5 2 5 5 8 / 5 8 . 1 4 / 1 0 0 /55 m m N m m N m ，合適。 結構設計 （如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料 14） 該軸不受或只受極小的軸向力，而右端所受徑向力矩明顯高于左端，故左端選用深溝球軸承，而右端選用一對角接觸球軸承背靠背安裝，如圖所示： 圖 間軸的支承形式 上的主要零件主要有三對直齒圓柱齒輪及其中兩直齒圓柱齒輪對應的電磁離合器。滾子軸承的左端靠在端蓋上，右端用軸肩定位 。與電機軸上齒輪相嚙合的齒輪左買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 端用圓螺母固定 ,右端用軸肩定位 互緊靠，兩齒輪的另兩端用螺釘鎖緊擋圈定位。軸右端的軸承左邊利用軸肩定位，右端用一摔油盤（有套筒的作用）和圓螺母進行定位。 （ 1）軸的選材和最小直徑軸的材料選擇為： 45 號鋼（調質處理）。 軸的最小尺寸，由式（ 15 2）， 3m 中，05 3，可取得 110，故 3m i n 1 0 . 61 1 0 3 3 . 6373d m m 取35于以不用再按彎扭合成強度條件計算和進行疲勞強度校合。 軸的零件圖如圖 2圖 間軸零件圖 （ 2）齒輪的設計 齒輪 1 和 2 的直徑相差較大，對齒輪 1（小齒輪）在模數(shù)和選材及熱處理方面要求較高，所以首先進行該對齒輪 的設計。 選齒數(shù) 本數(shù)控機床的運行速度較高，精度等級選擇 6 級精度； 由表 10 1，小齒輪材料選擇為 40質后表面淬火，硬度為 280齒輪材料選擇為 45 鋼，調制后表面淬火，硬度為 240 小齒輪齒數(shù)初選為1z 24，2z 1z 3i 24 18 / 7 62 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 按式（ 10 9a ）試算， 2131 12 . 3 2 ( )t 確定公式內的各計算值： 初選載荷系數(shù) 計算小齒輪傳遞的轉矩 由前文可知小齒輪傳遞的轉矩為 由表 10 7 及其說明，可選定齒寬系數(shù)d 由表 10 6，查得材料的彈性影響系數(shù)； 由圖 10 21d，按齒面接觸硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度 650齒輪的接觸疲勞強度 600 兩齒輪的設計壽命為 50000h，由式 10 13，計算應力循環(huán)次數(shù) 9116 0 6 0 3 7 3 1 5 0 0 0 0 1 . 1 1 9 1 0nN n j L 9821 / 1 . 1 1 9 1 0 7 / 1 8 4 . 3 5 2 1 0N N i 由圖 10 19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)1 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%,安全系數(shù) s 1。由式（ 10 12）， 1H= 1 =650/1 585 2H= 2 =600/1=570 將以上參數(shù)代入公式進行計算 試算小齒輪分度圓直徑 入 較小的值 3 231 1 . 6 2 7 1 . 3 9 1 0 1 8 / 7 1 1 8 9 . 92 . 3 2 ( ) 1 2 7 . 8 50 . 4 1 8 / 7 5 7 0td m m 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 計算圓周速度 v 1143 . 1 4 1 2 7 . 8 5 3 7 3 / 2 . 5 0 /6 0 1 0 0 0 6 1 0m s m s 計算齒寬 1 0 . 4 1 2 7 . 8 5 5 1 . 1 4d m m m m 計算齒寬與齒高之比 齒輪模數(shù)11/ 1 2 7 . 8 5 / 2 4 5 . 3 2 7d z m m m m 齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 5 . 3 2 7 1 1 . 9 8 6th m m m m m / 5 1 . 1 4 / 1 1 . 9 8 6 4 . 2 7 計算載荷系數(shù) K 由圖 10 8，查得動載系數(shù) ； 由表 10 3，查得 1 ; 由表 10 2，查得使用系數(shù) 小齒輪精度為 6 級，相對支撐作對稱分布。 由表 10 4， 23 1 1 0 . 1 8 0 . 1 5 1 0 b 31 . 1 1 0 . 1 8 0 . 1 5 1 0 5 1 . 1 4 1 . 1 5 22（ 1 + 0 . 6 0 . 4 ） b/h K=圖 10 13，得 故，動載系數(shù) 1 . 2 5 1 . 0 6 1 . 2 1 . 1 5 1 . 8 2 9A V H K K K 按實際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 10 10a）得 3311 / 1 2 7 . 8 5 1 . 8 2 9 / 1 . 6 1 3 3 . 6 8d K K m m 計算模數(shù) 11/ 1 3 3 . 6 8 / 2 4 5 . 5 7m d z 由式（ 10 5）得彎曲疲勞的設計公式為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 212 ()F a S 以下確定式中各參數(shù)的值： 由圖 10 20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1 520齒輪的彎曲疲勞強度極限2 440 由圖 10 18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)1 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 式（ 10 12）得 1F11 520/328F22 440/ 計算載荷系數(shù) K 1 . 2 5 1 . 0 6 1 . 2 1 . 1 2 1 . 7 8 1A V F K K K 查取齒形系數(shù) 由表 10得122 . 6 5 ; 2 . 2 8F a F 。 查取應力校正系數(shù) 由表 10 5,查得1 ；2 。 計算大、小齒輪的加以比較 1112 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 2 7 7 3 2 8F a S 2222 . 2 8 1 . 7 3 0 . 0 1 3 4 0 2 9 4 . 4 6F a S 大齒輪數(shù)值大，將用于以下計算。 將以上參數(shù)代入式（ 10 5）進行計算 買文檔就送您 紙全套， Q