【正文】 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文X5032銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄前 言 11 緒 論 4 數(shù)控機(jī)床簡介 4 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 4 7 數(shù)控機(jī)床的工作原理和組成 8 8 8 數(shù)控機(jī)床的分類 10 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向 112 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 14 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式 16 17 精度 17 剛度 193 主軸電動(dòng)機(jī)的選取 20 采用交流電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速 20 初選主軸電動(dòng)機(jī)（交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)）的功率： 20 銑削力的計(jì)算 21 初選交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī)的功率 23 機(jī)床計(jì)算轉(zhuǎn)速nj的確定 23 變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主軸電動(dòng)機(jī)的功率功率的確定 234 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 選擇V帶型號(hào) 26 確定帶輪的計(jì)算直徑 27 確定V帶速度 28 初定中心距 28 確定V帶的計(jì)算長度和內(nèi)周長度 28 確定實(shí)際中心距 28 驗(yàn)算帶輪包角 29 確定V帶根數(shù) 295 分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì) 31 變速機(jī)構(gòu)的調(diào)速范圍的確定 31 各軸及齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 33 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 34 各軸上齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 35 各齒輪副模數(shù)計(jì)算 35 各軸間中心距的計(jì)算 36 確定各軸最小直徑 36 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（此謹(jǐn)僅以每軸上一個(gè)齒輪為例進(jìn)行計(jì)算） 37 主軸齒輪的設(shè)計(jì)： 37 軸I上的齒輪設(shè)計(jì)尺寸如下： 38 軸II上的齒輪設(shè)計(jì)尺寸如下： 40 軸I和軸II軸軸承的選擇 406 主軸及其組件的設(shè)計(jì) 42 主軸組件的基本要求 42 旋轉(zhuǎn)精度 42 剛度 42 抗振性 43 溫升和熱變形 43 精度保持件 44 主軸的構(gòu)造 44 主軸的材料和熱處理 44 主軸部件的傳動(dòng)方式及布置型式 45 傳動(dòng)方式 45 傳動(dòng)件位置的合理布置 46 主軸部件軸承的配置 46 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 48 主軸的技術(shù)要求 49 主軸組件校核 51 主軸最大扭矩 51 主軸的剛度計(jì)算 54結(jié)束語 56致 謝 57參考文獻(xiàn) 5858前 言科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。機(jī)械加工過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最重要措施之一。數(shù)控機(jī)床及其由數(shù)控機(jī)床組成的制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備。它的發(fā)展一直備受人們的關(guān)注。數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。因此，數(shù)控機(jī)床成為先進(jìn)制造技術(shù)中一項(xiàng)核心技術(shù)。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步提高。最初的數(shù)控機(jī)床只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行了局部改進(jìn)。但是，隨著數(shù)字控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的發(fā)展，以及數(shù)控機(jī)床高剛度、高精度、高速度的要求，逐步發(fā)展到目前數(shù)控機(jī)床獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它在總體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具裝置以及操作輔助機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大變化，最基本的表現(xiàn)是改進(jìn)了普通機(jī)床傳動(dòng)鏈長、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度不足、抗振性能差、滑動(dòng)面的摩擦阻力大以及傳動(dòng)元件的間隙大等缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床機(jī)械基本功能的構(gòu)成模式仍然沒有脫離普通機(jī)床的基本模式，如機(jī)床支承件、導(dǎo)軌、主傳動(dòng)及進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等組成部件是不可缺少的。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來時(shí)，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪H競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”， 從20世紀(jì)70年代開始，由于打破國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件不斷改善，我國的數(shù)控銑床等數(shù)控技術(shù)全面開展，并成功研制了一些簡單的數(shù)控銑床。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～%%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。因此我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。為了滿足市場和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的需要，當(dāng)前，世界數(shù)控銑床正朝著（1）高速、高效和高精度：主軸轉(zhuǎn)速最高達(dá)200000r/min,，最大進(jìn)給率達(dá)到240m/min,，加工精度可達(dá)177。1～。（2）高可靠性：當(dāng)前國外的數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間MTBF在（7～10）104h以上，整機(jī)的平均無故障工作時(shí)間達(dá)800h以上。（3）模塊化、智能化、柔性化和集成化：①、自動(dòng)編程。智能化的人機(jī)界面、智能診斷、智能監(jiān)控等。②柔性化和集成化的趨勢(shì)是從點(diǎn)、線向面、體，注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓/完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開放和集成化方向發(fā)展。銑床是普通機(jī)床中比較常見的一種，而數(shù)控銑床則是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較廣泛的一種。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度好、抗振性好、滑動(dòng)面的摩擦阻力小以及傳動(dòng)元件的間隙小等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，無疑會(huì)有助于理解各類數(shù)控機(jī)床的工作原理和結(jié)構(gòu)特性。1 緒 論 數(shù)控機(jī)床簡介 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展1952年，美國帕森斯公司與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所成功試制第一臺(tái)三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。早在1948年，美國在研制加工直升機(jī)葉片輪廓檢查用樣板的加工機(jī)床任務(wù)時(shí)，就提出了研制數(shù)控機(jī)床的初步設(shè)想。1949年，在美國空軍的支持下，帕森斯公司正式接受委托，與麻省工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，開始了數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)三年的努力，于1952年正式試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)樣機(jī)。這是一臺(tái)采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。其控制裝置由2000多個(gè)電子管組成，占了普通實(shí)驗(yàn)室那么大。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床的誕生，標(biāo)志著機(jī)械制造的數(shù)字控制時(shí)代的開始。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展史隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管—分立式晶體管—小規(guī)模集成電路—大規(guī)模集成電路—小型計(jì)算機(jī)—超大規(guī)模集成電路—微機(jī)式數(shù)控系統(tǒng)等幾個(gè)發(fā)展階段。，它的性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其社會(huì)條件不同，各有特點(diǎn)：美國政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由于美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。 德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。于1956年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競相采用。 日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量(7,342臺(tái))超過美國(5,688臺(tái))，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺(tái)，出口27,409臺(tái)，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對(duì)性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高。因此對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設(shè)備——機(jī)床也相應(yīng)提出了高性能、高精度與高自動(dòng)化的要求。大批大量的產(chǎn)品，如汽車、拖拉機(jī)與家用電器的零件，為了解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題，多采用專用的工藝裝備、專用自動(dòng)化機(jī)床或?qū)Ｓ玫淖詣?dòng)化生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間進(jìn)行生產(chǎn)。但是應(yīng)用這些專用生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長。在機(jī)械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占70~80%，這類產(chǎn)品一般都采用通用機(jī)床加工，當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，機(jī)床與工藝裝備均需作相應(yīng)的變換和調(diào)整，而且通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。特別是一些由曲線、曲面輪廓組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿行機(jī)床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。數(shù)字控制機(jī)床，就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。自1952年美國PARSONS公司與麻省理工學(xué)院合作研制了第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是一種新型的機(jī)床，可用于加工復(fù)雜曲面零件。該銑床的研制成功是機(jī)械制造行業(yè)中的一次革命，使機(jī)械制造的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。從第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世到現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展非常迅速，幾乎所有品種的機(jī)床都實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域也從航空工業(yè)部門逐步擴(kuò)大到汽車、造船、機(jī)床、建筑等民用機(jī)械制造行業(yè)。