【正文】 tomatic transmission, a wide range of spindle speed and other characteristics, so machine tool industry, CNC lathe bee an important power production.This paper introduces the present situation of CNC machine tools and process development as well as the purpose and significance of the topic, and analyzes some problems of its existence。這種傳動(dòng)的特點(diǎn)是主要在主軸轉(zhuǎn)速的變化、輸出轉(zhuǎn)矩與主軸的特性完全一致。 選題目的及意義當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，來(lái)提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。無(wú)級(jí)調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電氣無(wú)級(jí)變速。圖 轉(zhuǎn)速圖 電機(jī)的選擇1. 選擇電機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題(1)根據(jù)機(jī)械的負(fù)載特性和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。Kw6. 電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的選擇小功率電動(dòng)機(jī)一般選為 380V 電壓。圖 主軸的功率轉(zhuǎn)矩特性如圖 所示，車(chē)床主軸要求的功率特性和轉(zhuǎn)矩特性。1) 設(shè)計(jì)功率 的確定：caP由表 87 查得工況系數(shù) ? （） ??mnPdj491?????① Ⅰ軸的直徑：取 in/675,.011rj??ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ()??mndj 44 ??????② Ⅱ軸的直徑：取 in/150,..8. 212 rnj???ndj ??????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)件的所有傳動(dòng)效率的乘積；?該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ ） ；jnminr傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ ） 。軸右端的軸承左邊利用軸肩定位，右端用一摔油盤(pán)（有套筒的作用）和鎖緊螺母進(jìn)行定位。齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ()32)1(1602???HPjmHznK??其中: 公比 ； = 2；? P齒輪傳遞的名義功率；P = =；? 齒寬系數(shù) = ；m?m105??b 齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由【5】圖 76 按 MQ 線查HP??li取。其規(guī)格選擇計(jì)算的基本原則是使其計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cT小于或等于其薄弱環(huán)節(jié)的失效條件限制的許用轉(zhuǎn)矩[T]，即 maxa[][]T??? ()其中 T理論轉(zhuǎn)矩； c計(jì)算轉(zhuǎn)矩； n公稱轉(zhuǎn)矩； []T許用轉(zhuǎn)矩； maxT最大轉(zhuǎn)矩； max[]許用最大轉(zhuǎn)矩； []許用轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)矩由于各類(lèi)聯(lián)軸器，離合器實(shí)際工況不同，在確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩 c時(shí)應(yīng)將理論轉(zhuǎn)矩T乘以不同系數(shù) K。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生“抱軸” 。 2. 主軸內(nèi)孔直徑 d 的確定確定孔徑的原則是，為減輕主軸重量，在滿足對(duì)空心主軸孔頸要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下，應(yīng)取較大值。如圖 圖 主軸零件圖5. 主軸頭的選用如前文所述，采用短錐法蘭式主軸端部結(jié)構(gòu)有利于減小主軸懸伸量 a。耽誤了一些時(shí)間。在此對(duì)他們表示感謝。數(shù)控車(chē)床的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)主軸電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器和主軸部件，用普通工具，通過(guò)變速主軸馬達(dá)的絕大多數(shù)承擔(dān)變速功能相比，省去了復(fù)雜的齒輪換檔機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一些或雙極三檔變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，以擴(kuò)大可變速馬達(dá)的范圍。合理跨距 (.751)ratll?,通常取 0ratl??。1. 主軸前軸頸直徑 1D的確定主軸平均直徑對(duì)主軸部件剛度影響較大。通常，以產(chǎn)生主軸前端部的位移，這個(gè)力的大小，在施加位移的方向被表示。當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。3) 選齒輪齒 ， ， =20。2. Ⅱ軸的支承形式該軸不受或只受極小的軸向力，主要受徑向力，故左、右端選用深溝球軸承。各傳jn動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。繩芯結(jié)構(gòu)帶體較柔軟，曲撓疲勞性好。主傳動(dòng)系統(tǒng)的采用定比傳動(dòng)和無(wú)級(jí)變速相結(jié)合的傳動(dòng)方式。而對(duì)于載荷不變或變化不大，且在常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)（如本課題中的電動(dòng)機(jī)），只需要考慮其所需輸出功率不超過(guò)其額定功率，工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，可不進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算，本設(shè)計(jì)中電機(jī)容量按以下步驟確定。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本方案選擇濕式電磁離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)有變速的自動(dòng)變換方式。③ 工作性能要求 主傳動(dòng)中所有零部件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱變形性穩(wěn)定。2) 高可靠性3) 數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 CAD 化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易于模塊化應(yīng)用 CAD 技術(shù)來(lái)替代人工完成繁瑣的繪圖工作，選擇設(shè)計(jì)方案和動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。與其他普通車(chē)床相比，數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)采用交、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，并可一實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。在調(diào)速范圍內(nèi)，數(shù)控車(chē)床主軸可以獲得的任意速度，以滿足加工切削要求。目前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可靠，已進(jìn)入實(shí)用和全面發(fā)展階段。很明顯，這種情況下主軸電動(dòng)機(jī)的功率特性和機(jī)床主軸的要求不匹配:調(diào)ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 速電動(dòng)機(jī)的恒功率范圍遠(yuǎn)小于主軸要求的恒功率變速范圍。3) 通過(guò)對(duì)變速式數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，優(yōu)化主傳動(dòng)系統(tǒng)、改造數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用和推廣數(shù)控機(jī)床的改造有著深遠(yuǎn)意義。電磁離合器是通過(guò)應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動(dòng)的元件，由于它便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，所以它已成為自動(dòng)裝置中常用的操作元件。(5)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。要綜合考慮電機(jī)性能、價(jià)格、車(chē)床性能要求等因素來(lái)選擇。這種電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)非常12/60ci?平穩(wěn)，采用 160,000,000/rev 的超高分辨率位置編碼器，通過(guò)線圈切換可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速、高加速控制。?n?n?則： ，由【4】 表 88 取圓整為 280mm。 Ⅰ和 II 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. Ⅰ軸上的零件主要是電磁離合器和齒輪。鍵的工作長(zhǎng)度 ，鍵與MPap10][?? mbLl 682??輪榖鍵槽的接觸高度 。 jnK載荷系數(shù)取 。旋轉(zhuǎn)中心線的空間位置，在理想情況下應(yīng)該是固定的。主軸軸承也需有良好的潤(rùn)滑，以提高耐磨性。② 配置在前支承時(shí)，應(yīng)安裝在徑向軸承的內(nèi)側(cè)。光電編碼器由于是數(shù)字信號(hào)，所以噪聲容限大，容易實(shí)現(xiàn)高分辨率，檢測(cè)精度高，且體積小、重量輕、易安裝，在現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用。首先我要感謝我的母校的辛勤培育，其次感謝院系各位老師四年來(lái)的諄諄教誨，沒(méi)有他們給我機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識(shí)，我的論文不可能這么順利完成。宋老師平時(shí)工作繁忙，但仍抽出時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。其技術(shù)參數(shù)如下表:編碼器的安裝通常采用兩種方式:同軸安裝和異軸安裝。④ 改變軸端夾具的結(jié)構(gòu)來(lái)減小 a 值。這就要具體問(wèn)題具體分析，例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件時(shí)，主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計(jì)高精度數(shù)控機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。旋轉(zhuǎn)相對(duì)于在空間提供了理想的旋轉(zhuǎn)中心線的距離的中心線，即，主軸旋轉(zhuǎn)誤差，旋轉(zhuǎn)誤差范圍瞬間是主軸的旋轉(zhuǎn)精度?！?所以1FHm?31?于是變速組 1 的齒輪模數(shù)取 m = 3mm，b = 30mm。為 鍵 的 高 度此 處度 ；鍵 與 輪 轂 鍵 槽 的 接 觸 高傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 264,][ ,。傳動(dòng)軸即需要滿足強(qiáng)度要求，還必須滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求是保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。smvs5?4) 初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局來(lái)初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)【4】 經(jīng)驗(yàn)公式（820）152P ())(2)(???取 2 ，取 =5) 三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L由【4】 公式（822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度158P????02121042ADA???? ()由【4】 表 82，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2300mm146P6) 驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)，符合要求。根據(jù)工作原理可分為兩類(lèi)：摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。由于采用三級(jí)變速級(jí)數(shù)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍以及整個(gè)變速范圍要求較高。2. 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于不同機(jī)床有不同的主軸輸出性能(旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動(dòng)態(tài)剛度，振動(dòng)抑制等)，因此，主軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際使用需要是緊密相關(guān)。通過(guò)安裝在各傳動(dòng)軸上離合器的吸合和分離的不同組合來(lái)改變齒輪的傳動(dòng)路線，實(shí)現(xiàn)主軸的變速。我選擇的課題是設(shè)計(jì)CK6140 數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，用于加工復(fù)雜軸、盤(pán)類(lèi)的零件，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度此外，力求完成課題之余，熟悉國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),增強(qiáng)對(duì)如何發(fā)展民族數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。3) 采用分檔變速方式 這種變速方式主要是用于解決主軸電動(dòng)機(jī)的功率特性和機(jī)床主軸功率特性不匹配的問(wèn)題。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品質(zhì)量差和促銷(xiāo)手段低等原因外，一個(gè)最主要的原因就是新產(chǎn)品（包括基型、變型和專(zhuān)用機(jī)床）的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，不能很好的針對(duì)用戶需求提供滿意的產(chǎn)品。本論文首先介紹了數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的過(guò)程與現(xiàn)狀以及選題目的與意義,并分析了其存在的一些問(wèn)題；對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討；并對(duì) CK6140 數(shù)控車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)與計(jì)算。無(wú)級(jí)變速形式則可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變