目錄一、前言.21.1數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn).21.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求.2二、主傳動方案選擇與設(shè)計.32.1數(shù)控車床主傳動總體方案選擇.32.2主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計.42.3計算轉(zhuǎn)速的確定.52.4傳動級數(shù)的確定.5三、電動機(jī)的選擇.143.1直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)得特點(diǎn).143.2交流主軸驅(qū)動系統(tǒng).153.3選擇電機(jī).16四、確定齒輪齒數(shù).174.1選定齒輪類型,精度等級,材料及齒數(shù).174.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計.174.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計.194.4幾何尺寸計算.204.5驗算.21五皮帶輪的設(shè)計計算.23六、主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計.256.1對主軸組件的性能要求.256.2軸承配置型式.276.3主要參數(shù)的確定.276.4主軸頭的選用.29總結(jié)與體會.29致謝詞.30參考文獻(xiàn).31一、前言主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動的傳動系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的實現(xiàn)運(yùn)動的開停，變速，換向和制動等。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。1.1數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)與普通機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)。（1）、轉(zhuǎn)速高、功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工。（2）、變速范圍寬。數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般Ra100，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。（3）、主軸變速迅速可靠，數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。由于直流和交流主軸電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便地實現(xiàn)寬范圍無級變速，而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。（4）、主軸組件的耐磨性高，使傳動系統(tǒng)具有良好的精度保持性。凡有機(jī)械摩擦的部位，如軸承、錐孔等都有足夠的硬度，軸承處還有良好的潤滑。1.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求（1）、主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動的開停、變速、換向和制動，以滿足機(jī)床的運(yùn)動要求。（2）、主電機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動力要求。（3）、主傳動的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲要小，傳動效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。（4）、操作靈活可靠，維修方便，潤滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。（5）、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。二、主傳動方案選擇與設(shè)計2.1數(shù)控車床主傳動總體方案選擇數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機(jī)和直流主軸電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級調(diào)速和電動機(jī)無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖1-1所示。帶有變速齒輪的主傳動大、中型數(shù)控機(jī)床采用這種變速方式。如圖1-1（a）所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，一滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動機(jī)無級變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速?；讫X輪的移位大都采用液壓缸加撥叉，或者直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。通過帶傳動的主傳動如圖1-1（b）所示，這種傳動主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床。電動機(jī)本身的調(diào)速能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是V帶和同步齒形帶。用兩個電動機(jī)分別驅(qū)動主軸如圖1-1（c）所示，這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機(jī)通過帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的缺陷。內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動結(jié)構(gòu)如圖1-1（d）所示，這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸影響較大2.2主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是將傳動方案“結(jié)構(gòu)化”，向生產(chǎn)提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件明細(xì)表等。在機(jī)床初步設(shè)計中，考慮主軸變速箱機(jī)床上位置，其他部件的相互關(guān)系，只是概略給出形狀與尺寸要求，最終還需要根據(jù)箱內(nèi)各元件的實際結(jié)構(gòu)與布置才確定具體方案，在可能的情況下，設(shè)計應(yīng)盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕質(zhì)量，滿足使用要求。設(shè)計中應(yīng)注意對于不同情況要區(qū)別對待，如某些立式機(jī)床和搖臂鉆床的主軸箱；要求較小的軸向尺寸而對徑向尺寸要求并不嚴(yán)格；但有的機(jī)床，如臥式銑鏜床、龍門銑床的主軸箱要沿立柱或橫梁導(dǎo)軌移動，為減少其顛覆力矩，要求縮小徑向尺寸。機(jī)床主傳動部件即主軸變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容包括：主軸組件設(shè)計，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計，傳動軸組件設(shè)計，其他機(jī)構(gòu)（如開停、制動及換向機(jī)構(gòu)等）設(shè)計，潤滑與密封裝置設(shè)計，箱體及其他零件設(shè)計等。主軸變速箱部件裝配圖包括展開圖、橫向剖視圖、外觀圖及其他必要的局部視圖等。給制展開圖和橫向剖視