【正文】 This paper first introduces the development process and present situation of NC machine tools in our country, and and analyses the existing problems。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。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）。 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(guò)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）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。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(guò)允許值。 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。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)。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑 ddd ? （ d 為安裝帶輪的軸的直徑， mm）時(shí)。各傳動(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。 先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 108 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr (調(diào)質(zhì) )，硬度為 280HBS： 根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表 717；有公式： ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：3 22 )1(1 6 0 2 0 ??? ? HPjmH znKPm ?? ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmF znKPm ??? ⑴、 a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 28 的齒輪。 limH? =650MPa， ∴ M P aM P aHP 5 8 5 0 ???? ∴ mmmH 6 0 2 0 3 222 ????? ??? 根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表 104將齒輪模數(shù)圓整為 5mm 。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。 《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1018查得 壽命系數(shù) ?NK ,疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) S = aF Mp37 54 ][ ???? 3 74][ ???SaFa FYY ? ， ?????bmKF t ②接觸疲勞強(qiáng)度 ? ?HtEH uubdKFZ ?? ???? 1 u=62/22=； ⑴載荷系數(shù) K 的確定： ?????? ?? FFvA KKKKK ⑵彈性影響系數(shù)的 EZ 確定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 106 得 ?EZ ⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1021（ d）得 MPaH 670lim ?? ， ? ? M P aH ???? M P aM P aH ????????? 故齒輪 7 合適。 ?AK ⑶ mmb 40? 。 所以： mmbbb 40321 ??? ， mmbbb 324 65 ??? ， 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 mmbb 4087 ?? ， mmbb 32109 ?? ， mmbb 401211 ?? ， mmb 321413 ?? 。 1 ????????? ；； ⑵、 b變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 18 的齒輪。按 19871144 ?TGB 規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。 (8)確定三角帶根數(shù) Z 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 158P 式（ 826）得 00calpz p p k k?? ?? 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》 153P 表 84d 由 i= 和 min14601 rn ? 得 0p? = 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 85， k? =；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 82，長(zhǎng)度系數(shù) lk = )( ?????Z 所以取 Z=4 根 (9)計(jì)算預(yù)緊力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 83， q= 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 827） 20 )(5 00 qvk kvZpF ca ??? ? ? ⑹ 其中： cap 帶的變速功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為 a、 b、 c。 現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)： ⑴ 確定背吃刀量 pa 和進(jìn)給量 f，根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》 444P 表 850， pa 取 4mm， f 取 1 rmm 。 ⑵ 應(yīng)考慮刀具材料的 發(fā)展趨勢(shì)。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 （ 1）主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、 變 速級(jí)數(shù)， 而且 能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變速、開停、制動(dòng)和換向，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。 自從 1951 年計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（ NC）和計(jì)數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) V 算機(jī)數(shù)控（ CNC）兩個(gè)階段的發(fā)展。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動(dòng)化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。與其他種類的機(jī)床相比，車床在生產(chǎn)中使用最廣。 unloading structure。 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)。 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(wú)級(jí)變速， 這樣以來(lái)，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 。 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。 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 =。 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。 故 mmD )(140100014602 ????， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 157P 表 88取圓整為 200mm。其他條件參見 ?TGB 中的規(guī)定。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： mmdmmdmmd aaa 180365210425240485 339。； mmdmmd cc 150530300560 39。 齒輪校核 計(jì)算公式：①?gòu)澢趶?qiáng)度 ? ?FSaFatF bm YYKF ?? ??。 《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1018查得 壽命系數(shù) ?NK ,疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) S = aF Mp37 54 ][ ???? 84 374][ ???SaFa FYY ?， o s1550 ???? ??otbmKF ②接觸疲勞強(qiáng)度 ? ?HtEH uubdKFZ ?? ???? 1 ⑴載荷系數(shù) K 的確定： ?????? ?? FFvA KKKKK 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 ⑵彈性影響系數(shù)的 EZ 確定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 106 得 ?EZ ⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1021（ d）得 MPaH 670lim ?? ， ? ? M P aH ???? M P aM P aH ????? ???? 故齒輪 11 合適。 ②齒輪 10 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 。 MPaF 300lim ?? ， ∴ M P aM P aFP ???? ∴ mmmF 32 ???? ?? 根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 3mm 。 K載荷系數(shù)取 。 ① 變速組 c中， 18/72 只需計(jì) 算 z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 500r/min； ② 變速組 b計(jì)算 z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 500r/min； ③ 變速組 a應(yīng)計(jì)算 z = 24 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 1000r/min。 ⑶ V帶輪的論槽 V帶輪的輪槽與所選的 V帶型號(hào)相對(duì)應(yīng)，見《機(jī)械制圖》表 810. 表 V帶輪的輪槽與所選的 V帶型號(hào) 槽型 db minah minfh e minf d 與 d 相對(duì)應(yīng)得 ? o32?? o34?? o36?? o38?? A ? 9 — 0118? — 0118? V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使 V帶工作面夾角發(fā)生變化。 (1)選擇三角帶的型號(hào) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 156P 表 87工作情況系數(shù) AK 查得工況系數(shù) AK =。分別為 ： 表 傳動(dòng)方式 631 22312 ??? 361 22312 ??? 612 22312 ??? 214 22312 ??? 262 22312 ??? 124 22312 ??? 根據(jù)主變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則 ⑴ 傳動(dòng)副前多后少的原則； 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小 一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。 采用最小速度 minv 的典型工序又以下幾種情況： ⑴ 在低速光車，要求獲得粗糙度小于 m； ⑵ 精鉸孔 ⑶ 加工各種螺紋及多頭螺紋； ⑷ 用高 速鋼車刀，對(duì)鑄鐵材料的盤類工件進(jìn)行粗車端面工作，取minv =25r/min。 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 與普通機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。通常變頻電機(jī)調(diào)速范圍 3— 5，難以滿足 主軸變速要求；串聯(lián)變速齒輪則擴(kuò)大了齒輪的變速范圍 。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。采用這種裝備加 工出來(lái)的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。 ③ 引入故障檢測(cè)專用系統(tǒng) ④ 引入動(dòng)裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。根據(jù)擬定的