【正文】 力。主軸直接承受切削力，并且轉(zhuǎn)速范圍變化又很大，所以對(duì)主軸組件的主要性能提出以下要求：1) 回轉(zhuǎn)精度 是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。1?標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： **??度 ， ，從【7】表 33 查得以下公式齒頂圓直徑 ； ()zdaa)2+(=*1齒根圓直徑 ；mchf ???分度圓直徑 ；齒頂高 ；ha*齒根高 ； cf)+(=齒輪的具體值見(jiàn)表ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 表 齒輪尺寸表 （單位：mm）齒輪 齒數(shù)z模數(shù) nm分度圓直徑 d齒頂圓直徑 a齒根圓直徑 fd齒頂高 ah齒根高 f1 34 3 102 105 98 3 42 46 3 138 141 134 3 53 20 3 60 63 56 3 44 77 3 231 234 227 3 45 65 3 195 198 191 3 46 99 3 297 300 293 3 47 65 3 195 198 191 3 48 37 3 111 114 107 3 498 37 3 111 114 107 3 4 齒寬的確定 1. 由公式 得： ())10~5(?mb?Ⅰ軸主動(dòng)輪齒輪 ；3??Ⅱ軸主動(dòng)輪齒輪 ；?Ⅲ軸主動(dòng)輪齒輪 ；b0??2. 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過(guò)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、分度圓直徑等的結(jié)構(gòu)形式，其他通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。=650MPa，limH????∴ mH ???根據(jù)【6】表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 3mm。2) 101 選擇小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45 鋼(調(diào)質(zhì))硬度為 240HBS,二者材料硬度差為 40HBS。由于 mind取值較計(jì)算值大的多，所以不用再按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算和進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校合。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。124mdII MPaEE???軸 的 ；材 料 彈 性 模 量 ；式 中 ；查【1】表 312 許用撓度 ； ??.??。 NF )( ??????11) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 ()ZQ .???ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 傳動(dòng)比i=查表【4】 表 84a 由 和 得 =?in150rn?0p 軸系零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定各軸轉(zhuǎn)速 1. 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速 是傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。smn/?????ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ③ 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 。其特點(diǎn)為：當(dāng)量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動(dòng)比大、預(yù)緊力小。在Ⅱ區(qū)域內(nèi)，主軸可能輸出的最大功率 ，則隨主軸轉(zhuǎn)速的下axMmaxP降而下降。通過(guò)綜合考慮電動(dòng)機(jī)與主軸功率特性的匹配問(wèn)題（數(shù)控車床主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍），為解決這一問(wèn)題，需要在電動(dòng)機(jī)與主軸之間串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)，以便擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出功率的要求。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，其尺寸和重量小，價(jià)格較低，但會(huì)使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。電動(dòng)機(jī)發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。(3)根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件的不同，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)措施，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。但變速時(shí)必須主軸停車后才能進(jìn)行，另外，它增加了數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁閥的機(jī)械動(dòng)作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來(lái)了更多的不可靠因素。為簡(jiǎn)化主軸箱結(jié)構(gòu)，本方案采用三級(jí)機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)方案如下圖 所示。② 傳遞動(dòng)力要求 主電動(dòng)機(jī)和傳遞結(jié)構(gòu)能夠提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率。在這一背景下，對(duì)于即將畢業(yè)走向社會(huì)的我們來(lái)講，通過(guò)選擇對(duì)數(shù)控車床的畢業(yè)設(shè)計(jì)則有如下目的及意義：ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1) 通過(guò)設(shè)計(jì)電磁離合器變速式數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)，了解變速式數(shù)控車床的工作原理、掌握變速式數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，提高對(duì)變速式數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。定比傳動(dòng)是通過(guò)用帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)，這兩種傳動(dòng)方式在一定程度上能滿足主軸功率和轉(zhuǎn)矩的要求，但其變速范圍仍和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍相同。最重要的是數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)通常采用無(wú)級(jí)變速。 stepless speed 。主軸箱是由安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪組成。變頻電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)和變速齒輪為主軸提供動(dòng)力，主軸箱內(nèi)串聯(lián)變速齒輪來(lái)擴(kuò)大齒輪的變速范圍。但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力仍處于較低水平，即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也同樣面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)：一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品有大量需求，而另一方面卻有很多國(guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，嚴(yán)重影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的前景。1) 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)與主軸通過(guò)聯(lián)軸器直接連接，或著是采用內(nèi)裝式主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。所以這種變速方式多用于小型或高速數(shù)控機(jī)床。4) 功能復(fù)合化擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用多功能，即一臺(tái)數(shù)控車床可以實(shí)現(xiàn)多種銑削加工方式。4) 在這樣一種背景下，通過(guò)本次設(shè)計(jì)培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的能力，解決工程實(shí)際問(wèn)題，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、編碼器選擇、電機(jī)選擇、使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等基本技能及能力得到訓(xùn)練和提高。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案 主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案的確定數(shù)控機(jī)床需要自動(dòng)換刀、自動(dòng)變速；且在切削不同直徑的階梯軸、曲線螺旋面和端面時(shí)，需要切削直徑的變化,主軸就必須通過(guò)自動(dòng)變速，來(lái)維持切削速度的基本恒定。電磁離合器用于數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)中，能簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)，使機(jī)床操作更加方便。取 ，則8f?dp?3lgRZnp?f?對(duì)于數(shù)控車床，為了加工端面時(shí)能夠滿足恒線速度切削的要求，故取 Z=3，故傳動(dòng)比分配可取。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價(jià)格、維護(hù)等等諸多因素。 4由此， ＝ 。本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主軸的轉(zhuǎn)速范圍要求為 30r/min——4500r/min。變速機(jī)構(gòu)采用齒輪副來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 所示。表 交流主軸電機(jī)的參數(shù)主軸型號(hào) 連續(xù)輸出功率３０分鐘額定輸出功率基本速度 變速范圍 10ＫＷ １５００r/min30～６０００r/minＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 傳動(dòng)皮帶的設(shè)計(jì)和選定（如無(wú)特殊說(shuō)明，本小節(jié)公式均出自資料[14]）帶傳動(dòng)是由帶和帶輪組合進(jìn)行傳動(dòng)。其主要失效形式：① 帶在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力；② 帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷；③ 帶的工作面磨損。mD276)(25602 ???? 157P3) 驗(yàn)算帶速度 V按【4】 式（813）驗(yàn)算帶的速度150P （）????∵ ，故帶速合適。變速組 1 中，21/99 只需計(jì)算 z = 21 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 675r/min；變速組 2 計(jì)算 z = 37 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 150r/min；核算主軸轉(zhuǎn)速誤差∵ ()min/?????實(shí) min10rn?標(biāo)∴ ，所以合適。其中用凸臺(tái)跟軸用彈性擋圈定位,電磁離合器選用軸間和鎖緊螺母定位。滾子軸承的左端靠在端蓋上，右端用軸肩定位。由【4】式（61）.? ()PaMPaldT pp 10][.???式 中 ： ；】 表鍵 【，弱 材 料 的 許 用 擠 壓 應(yīng) 力鍵 、 軸 、 輪 轂 三 者 中 最；鍵 的 直 徑 ， ；為 鍵 的 寬 度 ，為 鍵 的 公 稱 長(zhǎng) 度 ， 圓 頭 平 鍵鍵 的 工 作 長(zhǎng) 度 ， 。通常在相同變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，若齒輪材料相同，則選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按【5】ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 表 717 進(jìn)行估算模數(shù) 和 ，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝HmF制造，變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò) 2～3 種模數(shù)。，MPaF30lim??∴ ??∴ mF ?根據(jù)【6】表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 電磁摩擦離合器的計(jì)算和選擇本課題中數(shù)控機(jī)床得轉(zhuǎn)速較高，對(duì)工作可靠性要求高，根據(jù)資料中的結(jié)構(gòu)選擇原則，選取濕式多片電磁離合器。實(shí)際上，由于各種因素的主軸組件的影響，旋轉(zhuǎn)中心線的空間位置是變化的每一刻，理想的旋轉(zhuǎn)中心線的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心線平均空間位置。剛性不足主軸組件，力和其它力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的質(zhì)量，而且也損壞齒輪，軸承正常工作條件下，加速磨損，降低精度。以上這些要求，有的還是矛盾的。但加大直徑受到軸承 dn 值的限制，同時(shí)造成相配零件尺寸加大、制造困難、結(jié)構(gòu)龐大和重量增加等，因此在滿足剛度要求下應(yīng)取較小值。③ 合理設(shè)計(jì)前支承的調(diào)整結(jié)構(gòu)和密封裝置形式，盡量采用主軸端部的法蘭盤(pán)和軸肩等構(gòu)成密封裝置。當(dāng)需要 遠(yuǎn)大于 0l時(shí)，可采用三支承結(jié)構(gòu)。本課題選用增量式實(shí)心軸編碼器 PZF58。 CAD、CAXA 進(jìn)行零件設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)一些不能熟練應(yīng)用操作，造成了設(shè)計(jì)時(shí)間的浪費(fèi)，加長(zhǎng)了設(shè)計(jì)的時(shí)間。本論文是在宋強(qiáng)老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成。