【正文】 （ d 為安裝帶輪的軸的直徑， mm）時(shí)。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 150P 公式 (815)得： ? ???? 11212 DnnD ⑷ 式中： ?n 小帶輪轉(zhuǎn)速， ?n 大帶輪轉(zhuǎn)速， ? 帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。 根據(jù)以上要求，選取 Y160M4 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 11kW,滿載轉(zhuǎn)速1460 minr ，質(zhì)量 123kg。 主電動(dòng)機(jī)的選擇 合理的確定電機(jī)功率 P，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。在傳動(dòng)系統(tǒng)擬定好以后，驗(yàn)算各主要傳動(dòng)件的最大圓周速度應(yīng)不超過允許值。 軸和齒輪的驗(yàn)算 估算齒輪模數(shù) m和軸頸 d，選擇和計(jì)算離合器。 （ 5）結(jié)構(gòu) 要 簡(jiǎn)單、緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 （ 3）可靠 的 迅速變速主軸，數(shù)控機(jī)床的變速 能 按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行，因此 數(shù)控機(jī)床的 變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。 ⑵ 主軸變速范圍寬、 變速迅速可靠 ⑶ 向智能化方向發(fā)展 ① 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)向高速化和高精度化發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能檢測(cè)一些重要的信息，并且能自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)運(yùn)的行狀態(tài)的改善。 （ 5）擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。這些機(jī)床中 ,役齡 11 年以上的占 50％以上； 11 年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 23％， FMC（柔性制造單元） /FMS(柔性制造系統(tǒng) )等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床已占 62％以上）。 Series expanded gear speed range change gear. This is not a design will be the original belt wheel unloading structure into the pulley unloading structure, make the input shaft in place only by the torque, the radial force on the shaft transmission to the lathe body, improves the force of the input shaft. Keywords: spindle box。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。 本論文首先介紹了我國(guó)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 。 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。我國(guó)是擁有三百多萬臺(tái)機(jī)床的國(guó)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(guó)機(jī)床數(shù)控化率還不到 ％。 （ 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。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六 代――基于 PC（ PC－ BASED）。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。 （ 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。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。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。 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。 ⑵ 確定切削速度，參《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》 448P 表 857，取 Vc =2 sm 。 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)?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。 (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。 v = 1460r/min = 。 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。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。 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 ）。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 。 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 。 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 。 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： 。 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。324。 ⑷確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) ?d? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù) ??HK ； h= fa hh? =； ??hb , 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013 得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 102查的使用 ?AK ， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 103查得齒間載荷分配系數(shù) 1?? ?? FH KK ⑹確定載荷系數(shù) : ?????? ?? FFvA KKKKK ⑺ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) ?FaY ； ?SaY ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。主軸直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，所以對(duì)主軸組件的主要性能特提出如下要求： （ 1）回轉(zhuǎn)精度 主軸在作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在同一瞬間，主軸上線速度為零的點(diǎn)的聯(lián)機(jī)，稱為主軸在該瞬間的回轉(zhuǎn)中心線，在理想狀況下，主軸在每一瞬間的回轉(zhuǎn)中心線的 空間位置 ，相對(duì)于某一固定的 參考系統(tǒng) （例如：刀架、主軸箱體或工具機(jī)的工作臺(tái)面）來說，應(yīng)該是固定不變的。 校核 b 組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度 ? ?FSaFatF bm YYKF ?? ?? 2；校核齒數(shù)為 22 的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ kWPP ???????? ,n=500r/min, mmNnPT ????????? 566 ⑵確定動(dòng)載系數(shù)： smdnv / 0 0060 5001101 0 0060 ?? ????? ?? 齒輪精度為 7 級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?vK ⑶ mmb 55? ⑷確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) ?d? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104，插值法得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù) ??HK )(55/ ???hb ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 102 查 的 使 用 ?AK ；NdTF t 5 ????? 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 103 查得齒間載荷分配系數(shù) 1?? ?? FH KK ⑹確定動(dòng)載系數(shù) : ?????? ?? HHvA KKKKK ⑺查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) ?FaY 、 ?SaF ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 ③齒輪 12 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 mmDmmmdD na )14~10( 00 取，?????? ， mmD 424 ? ； , 43 mmDD ????mmDmmDDD )68260())(~( 2302 取，?????? ； mmDmmDDD 164,1642 682602 1301 取????? ； mmBC )~( ???? ， C取 14cm。當(dāng) 1 6 0 5 0 0amm d mm??時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪 12和 13 做成腹板式結(jié)構(gòu)。 239。 K載荷系數(shù)取 。 ∵ 11