【正文】 body, improves the force of the input shaft. Keywords: spindle box。 本設(shè)計(jì)將原來的帶輪不卸荷結(jié)構(gòu)變?yōu)榱藥л喰逗山Y(jié)構(gòu)，使輸入軸在帶處只受轉(zhuǎn)矩，將軸上的徑向力傳動(dòng)到車床機(jī)體上 ,改善了輸入軸的受力情況。數(shù)控車床主軸可以獲得在調(diào)速范圍內(nèi)的任意速度，以滿足加工切削要求。與其他種類的機(jī)床相比，車床在生產(chǎn)中使用最廣。 本論文首先介紹了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過程與現(xiàn)狀 ,并分析了其存在的問題 。 目前，數(shù)控車床的發(fā)展趨勢(shì)是通過電氣與機(jī)械裝置進(jìn)行無級(jí)變速。 關(guān)鍵詞 ： 主軸箱； 卸荷結(jié)構(gòu)； 傳動(dòng)系統(tǒng) 全套圖紙，加 153893706 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) III NC machine tool spindle drive system design Abstract Numerical control lathe car can not only circle but also can be used for boring, surfacing, drilling and reaming. Compared with other types of machine tools, lathe the most widely used in the production. This paper first introduces the development process and present situation of NC machine tools in our country, and and analyses the existing problems。 unloading structure。我國是擁有三百多萬臺(tái)機(jī)床的國家，而這些機(jī)床又大量是多年 累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度低，也就是說我國機(jī)床數(shù)控化率還不到 ％。可見我國的大多數(shù)制造企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大部分用的都是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 12年以上的舊機(jī)床。 （ 2）可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3～ 7 倍。 因此，采用 數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，減少工件安裝，縮短新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和試制周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六 代――基于 PC（ PC－ BASED）。 ② 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，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)。它能 實(shí)現(xiàn) 大功率切削和高速切削， 進(jìn)行 高效率的零件 加工。 隨著 直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 逐漸 完善， 很容易就能 實(shí)現(xiàn)寬范圍無級(jí)變速， 這樣以來，不僅 減少了 變速機(jī)構(gòu)的 中間傳遞環(huán)節(jié)， 而且 變速控制的可靠性 也大大提高了 。 （ 2）主電機(jī) 具備足夠大 的功率， 為 滿足機(jī)床的動(dòng)力要求，全部機(jī)構(gòu)和元件都 具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 2 總體方案擬定 擬定主運(yùn) 動(dòng)參數(shù) 機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。分離傳動(dòng)的主軸箱與變速箱；擴(kuò)大變 速范圍可以用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。例如普通車到在大多數(shù)情況下已經(jīng)采用硬質(zhì)合金，目前陶瓷刀具也已開始應(yīng)用等情況。 主軸最高和最低轉(zhuǎn)速可按下列計(jì)算： maxn =minmax1000dv? (rpm) ⑴ minn =maxmin1000dv? (rpm) ⑵ 其中： maxn 、 minn —— 主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（ m/min）； maxv 、 minv —— 典型工序的最大、最小切削速度（ m/min）； maxd 、 mind —— 最大、最小計(jì)算直徑。 當(dāng)?shù)湫凸ば驗(yàn)殂q孔或加工螺紋時(shí)，應(yīng)按在車床上常用最大鉸孔直徑或經(jīng)常加工的最 大螺紋 直徑作 為最 大計(jì)算 直徑 maxd ，根據(jù)調(diào) 研可推 薦：maxd 1D ,( 1D為刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑） 故 maxn =minmax1000dv? = 322021000??? =1990 r/min， 取 maxn =2021 r/min； minnmaxmin1000dv? = 160251000??? = r/min， 取 minn =45 r/min； 與本次設(shè)計(jì)的參數(shù)相差不大，取計(jì)算值。 現(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取 45 號(hào)鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度 aR =。 ⑵ 確定切削速度，參《切削加工簡明實(shí)用手冊(cè)》 448P 表 857，取 Vc =2 sm 。 根據(jù)以上計(jì)算可得到本次設(shè)計(jì)數(shù)控車床的基本參數(shù)： 表 （規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 maxD (mm) 最高轉(zhuǎn)速 maxn ( minr ) 最低轉(zhuǎn)速 minn ( minr ) 電機(jī)功率 P（ kW） 公比 ? 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z 400 2021 45 11 12 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 確定變速組及變速副數(shù)目 級(jí)數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有 ?Z 、?Z ??個(gè)變速副。 ⑶ 變速組的降速要前慢后快，中間軸的速度不易超過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 根據(jù)以上的原則我們最終確定的傳動(dòng)方案是： 631 22312 ??? 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 ? ?1222 ???? PXR ? 其中， ?? 62?X ， 22?P ∴ )10~8( ?????R ，符合要求 確定各軸的轉(zhuǎn)速 ?分配總降速變速比 總降速變速比 4 6 0/45/m in ??? dnni 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 min/1460rnd ? 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 (2)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ?D ， ?D 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。 故 mmD )(140100014602 ????， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 157P 表 88取圓整為 200mm。 v = 1460r/min = ?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng) mmdd 300? 可以采用腹板式， mmdDmmd d 1 0 0,3 0 0 11 ??? 同時(shí) 時(shí)可以采用孔板式，當(dāng) mmdd 300? 時(shí)，可以采用輪輻式。 V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。其他條件參見 ?TGB 中的規(guī)定。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。 根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 ，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 m in/1 2 6 . 1 131213zm i n ???? ???j ⑵各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： ①軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸 125r/min 按 72/18 的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 3jn 為 180r/min； ②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2jn 為 500r/min； ③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1jn 為 1000r/min。 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)《機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)》 206?p 表 713， ? ?mmn Pd j491 ??，并查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表 713 得到 ??? 取 1. ①Ⅰ軸的直徑：取 m in/800, 11 rn j ??? ? ? mmnd j 0 0 0 44 ????? ?? ②Ⅱ軸的直徑：取 m in/500, 212 rn j ?????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? ③Ⅲ軸的直徑：取 m in/180, 323 rn j ????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? 其中： P電動(dòng)機(jī)額定功率（ kW）； ? 從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； jn 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ minr ）； ??? 傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ mo ）。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2216 ??p 的矩形花鍵的基本尺寸系列， ?? 軸花鍵軸的規(guī)格 742368 ?????? 為BDdN ； ?? 軸花鍵軸的規(guī)格 848428 ?????? 為BDdN 。 ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：3 22 )1(1 6 0 2 0 ??? ? HPjmH znKPm ?? 其中 : ? 公比 ； ? = 2； P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； HP? 齒輪許允接觸應(yīng)力 HHP ?? ? ， limH? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 76按 MQ線查取 。 ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 3430FPjmF znKPm ??? 其中 : P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； FP? 齒輪許允齒根應(yīng)力 FFP ?? ? ， limF? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 711按 MQ 線查??； jn 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 。 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： mmdmmdmmd aaa 180365210425240485 339。 ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度：（公式見 a 變速組） 其中 : ? 公比 ； ? =； 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； HP? 齒輪許允接觸應(yīng)力 HHP ?? ? ， limH? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 76按 MQ線查取 。 ② 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmF znKPm ??? 其中 : P齒輪傳遞的名義功率； P =?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； FP? 齒輪許允齒根應(yīng)力 FFP ?? ? ， limF? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 711按 MQ 線查??； jn 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 軸Ⅱ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。； mmdmmd cc 150530300560 39。 通過齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù) 、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1039（ a） 齒輪