【正文】 方 向 、 科 研 任 務 ， 并 且 提 供 充 足 的 經(jīng) 費 ， 且 網(wǎng) 羅 世 界 人 才 ， 特 別 講 究 “效 率 ”和 “創(chuàng) 新 ”， 注 重 基 礎 科 研 。 德 國 的 數(shù) 控 機 床 質 量 及 性 能 良 好 、 先 進 實 用 、 貨 真金陵科技學院學士學位論文 第 1 章 引言 2價 實 ， 出 口 遍 及 世 界 。 在 上世 紀 80年 代 開 始 進 一 步 加 強 科 研 ， 向 高 性 能 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 。 2022年 ， 中 國 數(shù) 控 金 切 機 床 產(chǎn) 量 達 到 85756臺 ， 同 比 增 長 %， 增 幅高 于 金 切 機 床 產(chǎn) 量 增 幅 百 分 點 ， 進 而 使 金 切 機 床 產(chǎn) 值 數(shù) 控 化 率 達 到 %， 同比 增 加 百 分 點 。 更 重 要 原 因 是 缺 乏 自金陵科技學院學士學位論文 第 1 章 引言 2主 創(chuàng) 新 能 力 ， 完 全 擁 有 自 主 知金陵科技學院學士學位論文 第 1 章 引言 3識 產(chǎn) 權 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 少 之 又 少 ， 制 約 了 數(shù) 控 機 床 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 。數(shù)控機床的應用由單機向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。2） 、工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭。 “一 臺 機 床 就 是 一 個 加 工 廠 ”、 “一 次 裝 卡 ， 完 全 加 工 ”等 理 念 正在 被 更 多 人 接 受 ， 復 合 加 工 機 床 發(fā) 展 正 呈 現(xiàn) 多 樣 化 的 態(tài) 勢 。 通 過 機 床 結 構 設 計 優(yōu) 化 、 機 床 零 部 件 的 超 精 加 工 和 精密 裝 配 、 采 用 高 精 度 的 全 閉 環(huán) 控 制 及 溫 度 、 振 動 等 動 態(tài) 誤 差 補 償 技 術 ， 提 高 機 床 加 工的 幾 何 精 度 ， 降 低 形 位 誤 差 、 表 面 粗 糙 度 等 ， 從 而 進 入 亞 微 米 、 納 米 級 超 精 加 工 時 代 。 設計目的數(shù)控機床是高度自動化機床,其生產(chǎn)效率和加工精度也越來越高，但是由于機械結構金陵科技學院學士學位論文 第 1 章 引言 5（如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等）的幾何誤差、加工過程機床的熱變形、運動間的摩擦、傳動間隙等因素的影響，數(shù)控機床的加工精度和加工效率還有一定的提升空間，本次設計的目的就是最大程度的提高數(shù)控機床的加工精度。當設備承受載荷過大時可以通過打滑，提高設備的防過載能力。改 變 頻率 和 電 壓 是 最 優(yōu) 的 電 機 控 制 方 法 但 如 果 僅 改 變 頻 率 而 不 改 變 電 壓 ， 頻 率 降 低 時 會使 電 機 出 于 過 電 壓 （ 過 勵 磁 ） ， 導 致 電 機 可 能 被 燒 壞 。已知主軸的轉速分為 12 級，參考文獻 1，可將機床的轉速分為高低兩檔，其中高檔最大轉速 為 1800r/min，最小轉速 為 235 ax inr/min；R1= / =1800/235=,R= [1]mnin ?z?當機床處于低速檔時,轉速范圍 = minax= 4530=。傳動軸數(shù)目為 4 根。分別設齒輪 1 和齒輪 4 之間的傳動比為 ,齒輪 2 和齒輪 5 之間的傳動比為 ,齒輪 8 和14i 25i齒輪 9 之間的傳動比為 ,齒輪 3 和齒輪 6 之間的傳動比為 ,齒輪 7 和齒輪 10 之間的89i 36i傳動比為 ,帶輪傳動比為 。 各軸轉速的確定方法由傳動比和電機的轉速，可以計算出各軸的轉速；1.Ⅰ軸的轉速Ⅰ軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉化成各級轉速。從經(jīng)驗知：主軸轉速和中間傳動軸的轉速時，應結合實際情況作相應修正：對于功率較大的重切削機床，一般主軸轉速較低，中間軸的轉速適當取高一些對減小結構尺寸的效果較明顯。一般取 Zmin≥18～20；保證強度和防止熱變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 δ≥2m,一般取 δ＞5mm 則 Zmin≥+2T/m?？傻么簖X輪齒數(shù)為 62。金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 動力計算14（2） 、按齒面接觸疲勞強度設計 311][)(2uKTZddHEt ?????=? mNnp ...9066 ??由圖 76 選取材料的接觸疲勞極限應力為:,aHMP58lim2??aHPmin2??由圖 77 選取材料的彎曲疲勞極限應力為:, aF30li1 aF10li2應力循環(huán)次數(shù) N 由式(73)計算=8367861 ???.?由圖 78 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) , ?NZ2由圖 79 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 1,1Y由表 72 查得接觸疲勞安全系數(shù) 1,彎曲疲勞安全系數(shù) ,又 =,minHS?minFSSTY試選 ?tK由前面的式子求得許用接觸應力和許用彎曲應力 aNHmMPZS580][1li?? alin722?? aNFST ???? aSM2li2將有關值代入式子 得= = 311][)(2uKTZddHEt ?????????????則 ?1061nVt?sm/查圖 710 得 。為避免根切，應使所設計直齒輪的齒數(shù)大于17，在輪齒彎曲強度足夠的條件下，允許齒根部分有輕微根切時，最少齒數(shù)可取為14。為了彌補標準齒輪的缺點，滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要，人們提出了對齒輪進行變位修正的加工方法。編號 模數(shù) 齒數(shù) 齒形角 變位系數(shù)1 3 35 ?20+2 3 20 ?+3 3 51 ?04 3 47 ?5 3 62 ?06 3 31 ?07 3 56 ?2008 3．5 17 ?+9 3．5 66 ?010 3 41 ?20+11 3 80 20 0金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 動力計算1712 3 25 20 013 3 44 20 014 3 106 20 0齒輪材料為 55鋼,熱處理為齒部 G58177。 1式中 前面已查得?F9??Fm?由文獻 1 表 1214 按 6 級精度查得pbf ?1?fpb2由文獻 1 表 1217 按 ，6 級精度查得 ，mfa?20?所以，代入數(shù)據(jù)得 ，Es?539。內(nèi)孔的形狀公差按 6 級決定或遵守包容原則。我設計的主軸箱采用了 3 個電磁離合器，大大簡化了主軸箱內(nèi)結構。 kgN? 式中 P輸入功率 S工作安全系數(shù) N輸入轉數(shù)從上式中看出，對扭矩影響最大的是安裝離合器軸的回轉轉數(shù)。傳動軸應有足夠的強度、剛度。軸的結構設計的主要要求是：（1）裝在軸上的零件有確定的位置。 軸的強度校核(以Ⅰ軸為例) 選擇軸的材料由于這個車頭箱傳動的功率不大，分別為 4 和 ，對其重量和尺寸也無特殊要求，故此輸入軸采用 45 鋼。??451上述確定尺寸和結構的過程，與畫草圖同時進行，結構設計草圖如下 fedFRVL=帶 輪cba軸 承 H9MVFR2VaL=71齒 輪 HTtr金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 軸的設計與運算24fedFR1VL= 輪cba軸 承 H29MVR2aL3= 輪 FHTtr 軸的受力分析 ???tgFr(1)畫軸的受力簡圖(見上圖b)，因為齒輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。 軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)軸受載后要發(fā)生彎曲和扭轉變形，如果變形過大，會影響軸上零件正常工作。Ⅰ軸的直徑按扭轉剛度估算，上文已完成，估算出的直徑為 40mm.機床傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的撓度 y 和傾角 θ。計算公式為：圓軸： 平均直徑 id??1慣性矩 64I?Ⅰ軸為圓軸,其平均直徑 mid403501 ???金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 軸的設計與運算27 慣性矩 4441125606mdI????l= 承帶 輪 a7x齒 輪 yp計算撓度: a 段內(nèi): )()(6 2722 xxxblEIPxyx ?????其中 P力載荷(N) I截面慣性矩 M彎矩載荷θ傾角 y撓度 x所求之點距離E軸材料的彈性模量,鋼材 E= aMP7 b 段內(nèi): ])([6)(22xlEIlPayx ??? c 段內(nèi): )1(61?IlbB?由圖分析得,a 段內(nèi)撓度 )()(6 272 xxxblEIPyx ?????x 的值為 0 和 之間由求導得 x 的值為 時,撓度最大,其撓度值為,而軸的撓度的允許值為(～)m,其中 m 為齒輪模數(shù),所以,[y]=～可知 a 段內(nèi)撓度[y]b 段內(nèi)撓度金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 軸的設計與運算28 =])([6)(22axlEIlPayx ??? ])(.91540. 227 ??x對式子求導,得到撓度為最大時,求得 其撓度值也[y]再由公式計算得到幾個受力端點處的撓度,由計算可得同樣[y]所以,撓度符合要求傾角的校核 由分析可知,最大傾角出現(xiàn)在左支承點處 其傾角為 弧度67 )7(..9156)( ???????????EIlaPb?左支承處裝有深溝球軸承,其許用傾角為[θ]=可得最大傾角許用傾角[θ]所以軸的剛度符合要求.金陵科技學院學士學位論文 第 5 章 主軸變速箱的裝配設計295．主軸變速箱的裝配設計箱體內(nèi)結構的設計:設計主軸變速箱的結構包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。2??NmTt 3951368?金陵科技學院學士學位論文 第 4 章 軸的設計與運算25在垂直面上 mNLFMVRAvaV .39?？紤]到軸段 1 上安裝帶輪，上面將安裝有軸承為了符合軸承內(nèi)徑系列，即軸段的直徑應與軸承型號的選擇同時進行，取軸承代號為 6306 的深溝球軸承，其內(nèi)孔直徑為 30，同理可取其他各段軸的內(nèi)徑；（2）各軸長度的選擇 軸段一處上要安裝有帶輪、軸承、密封圈等，根據(jù)這些部件的尺寸，可以得出各段軸段的長度。Ⅰ軸（輸入軸）的設計Ⅰ軸的特點:1．將運動傳入變速箱的齒輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大，結構上應注意加強軸的剛度或使軸不受帶的拉力（帶輪卸荷）。兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。一定動力下，較高的轉數(shù)對應低的扭矩，因此，在設計中盡可能將離合器裝在傳動鏈中轉速較高的位置，這通常要求離合器和電機同軸。按其傳遞扭矩形式可分為摩擦式離合器、牙嵌式離合器，磁粉式離合器以及轉差式離合器；按其工作條件可分為濕式離合器和干式離合器；按其電流饋入的方式可分為有滑環(huán)離合器和無滑環(huán)離合器。齒頂圓只作為切齒加工的找正基準，不作為檢驗基準，故其公差選用 IT11，齒頂圓直徑 ，偏差按基準軸 h 選取,，上偏差為 0。 ptf5639。以齒輪 9 為例：齒數(shù)為 66，模數(shù)為 ,變位系數(shù)為 0。其中 xm 稱為變位量，x 稱為變位系數(shù)。所以齒輪的結構尺寸就取決于齒數(shù)，齒數(shù)越少結構越緊湊，但標準齒輪的齒數(shù)不可小于17，否則輪齒要產(chǎn)生根切。由表 74 查得 。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。若模數(shù)相同，則齒數(shù)和亦應相等?？刂讫X輪圓周速度，在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。顯然，從傳動件在高速運轉下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸不宜將電機轉速降得太低。當處于低檔時，手動操作使得齒輪 12 和齒輪 14 嚙合。方案二 12=34圖 22主軸箱傳動方案 2傳動齒輪數(shù)目 14 個。 當機床處于高速檔時, 主軸共有 6 級，轉速范圍 = =。 輸 出 頻 率 在 額 定 頻 率 以 上 時 ， 電 壓 卻 不 可 以 繼 續(xù) 增 加 ， 最高 只 能 是 等 于 電 機 的 額 定