【正文】 60～9060～9575～10090～105外圓磨床——50～6055～7070～8075～90由上表可取=120mm因此可知由式子后端直徑圓整后2. 主軸內徑主軸孔徑d取主軸平均直徑的55%65%，取d=66mm。3. 前錐孔尺寸前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能夠自鎖，目前采用莫氏錐孔。因車床最大回轉直徑D=410mm400mm，采用莫氏錐度6號，錐度大端直徑D=75mm，錐度=1：，長度L=180mm，d=66mm4. 支撐跨度及懸伸長度為了提高剛度，應盡量縮短主軸的外伸長度a，選擇適當?shù)闹慰缍萀。一般推薦?。篖\a=3~ L\a盡量大，提高主軸剛度。 機床支撐跨度很大程度上受其他零件結構的影響，此機床L=510mm左右，主軸的外伸長度a=170~102mm范圍內，初?、偾筝S承剛度（暫不考慮效率） (41)床身上的最大加工直徑約為最大回轉直徑的60%，即為240mm。 故切削力為 (42)估算時，先暫取初值，即暫取的初值為3120=360mm,前后支撐支反力分別為 (43)取前后支撐剛度為，因為后軸承直徑略小于前軸承，取,則②求最佳跨距初算時可假設主軸的當量外徑D（與實際主軸具有相同抗彎剛度的等直徑軸的直徑）為前后軸頸的平均值，即D=（120+100）/2=110mm=11cm；故慣性距為 (44)則 (45)查線圖（423）得故5. 主軸頭的選用如前文所述，采用短錐法蘭式主軸端部結構有利于減小主軸懸伸量。本課題選用C型法蘭式主軸端部，代號為6，其基本尺寸由資料[16]－31可獲得。主軸的結構示意圖如下所示：圖 1軸Ⅰ結構圖6. 軸的受力分析和彎矩的計算=，轉速=178r/min，轉矩 (46) 在水平面上 (47) 在垂直平面上 (48)（如下圖所示） (49) 7. 按彎扭組合強度校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強度。根據(jù)校核公式及以上數(shù)據(jù)，以及軸雙向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力： (410)前已選定軸的材料為45鋼，調制處理，查表可得:。因此，故安全。圖 2主軸載荷分析圖 主軸驅動與控制 ⑴主軸驅動的基本要求數(shù)控機床的主軸驅動單元是機床核心部件之一，其性能對機床的整體水平至關重要的。在加工過程中，主軸驅動為了維持恒定、最優(yōu)的切削速度，必須響應與切削半徑的變化連續(xù)地調速，以確保加工的穩(wěn)定性和較高的生產率。當加工部件的切削內外半徑相差很大時，主軸速度的變化將達到幾倍，甚至十幾倍。不難看出，主軸驅動和進給驅動有很大的差別，它不但要求較高的速度精度、動態(tài)剛度，而且要求連續(xù)輸出的高轉矩能力和非常寬的恒功率運行范圍。早期的數(shù)控車床一般采用三相感應電動機配上多級變速箱即可。隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅動已不能滿足要求。現(xiàn)代數(shù)控機床對主軸傳動提出了更高的要求。①主傳動有較高的調速范圍，以保證加工時選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產效率、加工精度和表面質量。特別對多道工序自動換刀的數(shù)控機床，為適應各種刀具、工序和各種材料的要求，對主軸的調速范圍要求更高。目前主軸調速范圍已達1:100，這對中小型數(shù)控機床已經(jīng)夠用了。對于中型以上的數(shù)控機床，如需要更大的調速范圍，則需要通過齒輪換擋的方法解決。②為改善主軸的動態(tài)性能，需要主傳動有較大的無極調速范圍，如能在1:100~1:1000的范圍內進行恒轉矩調速和1:10的恒功率調速。要求在主軸的正反兩個轉向中的任何一個方向均可進行自動加減速控制，即要求具有四象限驅動能力，并且加減速時間短。③要求主軸在整個速度范圍內均能提供切削所需功率，并盡可能在全速度范圍內提供主軸電動機的最大功率，即恒功率范圍要寬。由于主軸電動機與驅動的限制，其在低速段均為恒轉矩輸出。為滿足數(shù)控機床低速強力切削的需求，常采用分檔無級變速的方法，即在低速段采用機械變速結構，以提高輸出轉矩。④為滿足數(shù)控車床的螺紋車削功能，要求主軸能與進給驅動實行同步控制；在車削中心上，還要求主軸具有旋轉進給軸和高精度的角度分度控制功能。⑵主軸轉速的自動變換①主軸轉速自動變換過程在采用調速電動機的主傳動無級變速系統(tǒng)中，主軸的正反啟動與停止制動是直接控制電動機來實現(xiàn)的，主軸轉速的變換則有電動機轉速的變換與分檔變速機構的變換相配合來實現(xiàn)。由于主軸轉速的而為代碼最多只有99種，即使是使用四位代碼直接指定主軸轉速，也只能按一轉遞增，而且分級越多指令信號個數(shù)越多，越難于實現(xiàn)。因此，實際上將主軸轉速按等比數(shù)列分成若干級，根據(jù)主軸轉速的代碼發(fā)出相應的有級級數(shù)與電動機的調速信號來實現(xiàn)主軸的主動換速。電動機的驅動信號由電動機的驅動電路根據(jù)轉速指令信號來轉換。齒輪有級變速則采用液壓撥叉或電磁離合器實現(xiàn)。變速過程如下：A讀入S值，判斷速度對應哪一檔，并判斷是否需要換擋，如不需要換擋，則在讀檔轉速范圍內按線性插值求出新的速度值，輸出至電動機變頻驅動裝置，調節(jié)電動機的轉速；B如需換擋，發(fā)降速指令，即換擋時對應f=5Hz,經(jīng)延時等速度穩(wěn)定后，發(fā)換擋請求信號，換擋繼電器動作，然后檢測判斷換擋結束信號，即等齒輪到位后，在新檔位內，根據(jù)S 值按新的直線插值法，求出新的轉速值并輸出至電動機變頻驅動位置。⑶變速機構的自動變檔裝置常用的有液壓撥叉變檔和用電磁離合器變檔兩種形式。①液壓撥叉變檔 液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構。最簡單的而為液壓缸可實現(xiàn)雙齒輪變速。對于三聯(lián)或三聯(lián)以上的齒輪換擋則需要使用差動液壓缸。圖41所示為三位液壓撥叉的工作原理圖，三位液壓撥叉由液壓缸1和活塞撥叉3和套筒4組成，通過電磁閥改變不同的通油方式可獲得三個位置。圖 1三位液壓撥叉的工作原理a)左極限位置 b)右極限位置 c)中間位置1，5液壓缸 2，活塞 3，撥叉4，套筒當液壓缸1通入液壓油而液壓缸5泄壓時，活塞2便帶動撥叉3向左移至極限位置；當液壓缸5通入液壓油而液壓缸1泄壓時，活塞2 和套筒4一起移至右極限位置；當液壓缸5同時通入液壓油時，由于活塞2兩端直徑不同使其向左移動，而由于套筒4和活塞2截面直徑不同，而是套筒4向右的推力大于活塞2向左的推力，因此套筒4壓向液壓缸的右端，而活塞2緊靠套筒4的右面，撥叉處于中間位置。要注意的是，每個齒輪的到位信號有到位檢測元件（如感應開關）檢測，該信號有效說明變檔已經(jīng)結束。對于主軸驅動無級變速的場合，可采用數(shù)控系統(tǒng)控制主軸電機慢速轉動或振動來解決液壓撥叉可能產生的頂齒問題。對于純有級變速的恒速交流電動機驅動場合，通常在傳動鏈上 安裝一個微電機。正常工作時，離合器脫開；齒輪換擋時，主軸停止工作而離合器吸合，微電機工作，帶動主軸慢速轉動。同時，液壓缸移動齒輪從而順利嚙合，液壓撥叉需要附加一套液壓裝置，將電信號轉換為電磁閥動作，再將壓力油分至相應的液壓缸，因而增加了復雜性。②電磁離合器變檔 電磁離合器是應用電磁鐵效應接通切斷運行的元件。它便于實現(xiàn)自動化操作。但它的缺點是體積大，磁通易使機械零件磁化。在數(shù)控車床主傳動中，使用電磁離合器能夠簡化變速機構，通過安裝在各傳動軸上離合器的吸合與分離，形成不同的運動組合傳動路線，實現(xiàn)主軸變速。在數(shù)控機床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。由于摩擦片式電磁離合器采用摩擦片傳動轉矩，所以允許不停車變速。但如果速度過高，會由于滑差運動產生大量的摩擦熱。牙嵌式電磁離合器由于在摩擦面上做成一定齒形，提高了傳遞轉矩，減小離合器的徑向軸向尺寸，使主軸結構更加緊湊，摩擦熱減少。但牙嵌式電磁離合器必須在低速時（每分鐘數(shù)轉）變速。第五章 結論本文在在系統(tǒng)地了解數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的理論基礎上，考慮對CK6140數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)進行的初步設計。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電機、傳動系統(tǒng)與主軸組件，與普通機床相比，變速功能絕大部分由主軸電機的無級調速來承擔，省去了繁雜的齒輪變速機構，結構簡單，有些只有兩極或三級齒輪變速機構系統(tǒng)用以擴大電機無級調速的范圍設計過程中存在的主要問題：起初對于數(shù)控車床傳動系統(tǒng)的工作原理及結構沒有十分明確的概念，未能在最短的時間內初步設計出機器的零部件草圖，耽誤了很多不必要的時間。，造成了設計時間的大量浪費，加長了設計的時間。，換擋變速裝置的使用了解不多，查閱了大量資料后才弄明白。耽誤了一些時間。設計中著重考慮問題與解決的問題：1. 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)齒輪多級變速的情況變?yōu)榉謾n無級變速，電動機變頻調速后，通過帶輪輸送到輸入軸上，再經(jīng)過齒輪有級變速擴大變速范圍，滿足變速范圍的要求，使輸入軸帶輪處只受轉矩，將軸上的徑向力傳動到車床機體上改善了輸入軸的受力情況。致謝參考文獻[1] 我國數(shù)控機床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[2] VFNC系列變頻主軸電機型號系列樣式一覽表及外形圖[3] 金屬切削機床設計手冊.—北京：機械工業(yè)出版社[4] 機械制造技術基礎∕劉傳紹，鄭建新主編，—北京：中國電力出版社，[5] 機械設計（第八版）∕濮良貴，紀名剛主編；西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編著. —北京：高等教育出版社，[6] ∕王少懷主編. —北京：電子工業(yè)出版社，[7] 機械設計課程設計∕叢曉霞主編. —北京：高等教育出版社，[8] 機械原理（第七版）∕孫桓 葛文杰 陳作模主編；西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編著. —北京：高等教育出版社，[9] 機械制造裝備設計∕陳立德，趙海霞編著. —北京：國防工業(yè)出版社，[10] 數(shù)控機床系統(tǒng)設計∕文懷興，夏田編著. —北京：化學工業(yè)出版社，[11] 數(shù)控車床設計∕陳嬋娟主編. —北京：化學工業(yè)出版社，致謝在本論文的完成過程中，我要感謝很多人的幫助和指點，要是沒有他們的幫助我不可能完成論文。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兩來的諄諄教誨，沒有他們給我機械設計與等基礎知識，我的論文不可能這么順利完成。本論文是在周老師的親切關懷和悉心指導下完成。周老師平時工作繁忙，但仍抽出時間來指導我的設計。她待人誠懇熱情，在學習和生活上都給與我很多的指導和照顧。在畢業(yè)設計的過程中，積極地幫我設定了工作進程，熱心的答疑，給與我極大的幫助和鼓勵，在此表示衷心的感謝。同時也感謝周老師在畢業(yè)設計上給我的幫助。在畢業(yè)設計期間，我的同學也給與了我很多的幫助，尤其是在結構設計部分和繪圖等細節(jié)部分，同學熱心的給我講解。在此對他們表示感謝。另外，還要感謝我宿舍的舍友們，在我繁忙的設計期間他們在生活上給與我很多的幫助和照顧，并積極地提供一些硬件設備幫助，給予精神支持。