【正文】 另外，還要感謝我宿舍的舍友們，在我繁忙的設(shè)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(shè)備幫助，給予精神支持。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，積極地幫我設(shè)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。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的諄諄教誨，沒有他們給我機械設(shè)計與等基礎(chǔ)知識，我的論文不可能這么順利完成。設(shè)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(diào)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(zhuǎn)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。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(diào)速來承擔，省去了繁雜的齒輪變速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，有些只有兩極或三級齒輪變速機構(gòu)系統(tǒng)用以擴大電機無級調(diào)速的范圍設(shè)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(jié)構(gòu)沒有十分明確的概念，未能在最短的時間內(nèi)初步設(shè)計出機器的零部件草圖，耽誤了很多不必要的時間。異軸安裝較同軸安裝麻煩，需配一對同步平帶輪及同步平帶。光電編碼器由于是數(shù)字信號，所以噪聲容限大，容易實現(xiàn)高分辨率，檢測精度高，且體積小、重量輕、易安裝，在現(xiàn)代檢測技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用。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。合理跨距,通常取。（4）支承跨距的確定支承跨距是指相鄰兩支承的支承反力作用點之間的距離。④采用向心推力軸承來代替向心軸承。減小的常見措施有：①盡量采用短錐法蘭式主軸端部結(jié)構(gòu)。 （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。（1）主軸前軸頸直徑的確定主軸平均直徑對主軸部件剛度影響較大。前軸承采用雙列角接觸球軸承，接觸角為，它們通過套筒背靠背配置，以減少主軸懸伸量。以上這些要求，有的還是矛盾的。⑤耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，以能長期保持精度。另外，使主軸的固有頻率遠遠大于激振力的頻率。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支承跨距、軸承類型及配置型式、軸承間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。②剛度 主軸部件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。目前我國在生產(chǎn)中沿用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個精密的測量棒插入主軸錐孔中，使千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動主軸進行測量。純徑向誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的回轉(zhuǎn)中心線。形式選定后，應(yīng)進一步確定其規(guī)格（本小節(jié)公式及參數(shù)除非特別說明，均出自資料[15]）（1）規(guī)格計算其規(guī)格選擇計算的基本原則是使其計算轉(zhuǎn)矩小于或等于其薄弱環(huán)節(jié)的失效條件限制而允許其傳遞的許用轉(zhuǎn)矩[T]，即 ()其中理論轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩許用最大轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速1）計算轉(zhuǎn)矩由于各類聯(lián)軸器，離合器實際工況不同，在確定計算轉(zhuǎn)矩時應(yīng)將理論轉(zhuǎn)矩乘以不同系數(shù)K。，合適。由表10－4， 由b/h＝，=,查圖10－13，得＝，故，動載系數(shù)： ⑥按實際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10－10a）得： ⑦計算模數(shù) ： 由式（10－5）得彎曲疲勞的設(shè)計公式為 以下確定式中各參數(shù)的值：①由圖10－20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限＝520MPa；大齒輪的彎曲疲勞強度極限＝440MPa；②由圖10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)＝，＝；③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝，由式（10－12）得：＝＝520/＝328MPa＝＝440/＝ ④計算載荷系數(shù) K： ⑤查取齒形系數(shù)由表105查得。③由表10－7及其說明，可選定齒寬系數(shù)； ④由表10－6，查得材料的彈性影響系數(shù)＝；⑤由圖10－21d，按齒面接觸硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度＝650MPa；大齒輪的接觸疲勞強度＝600MPa；⑥兩齒輪的設(shè)計壽命為50000h，由式10－13，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ⑦由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)=,=。由于取值較計算值大的多，所以不用再按彎扭合成強度條件計算和進行疲勞強度校合。與電機軸上齒輪相嚙合的齒輪左端用圓螺母固定,，相互緊靠，兩齒輪的另兩端用螺釘鎖緊擋圈定位。1）計算分度圓直徑：2）計算中心距：3）計算齒輪寬度：取。由表103查得；由表102查得使用系數(shù)；由表104查得6級精度，小齒輪懸臂支承時： () 將數(shù)據(jù)代入得： ； ()由，查圖1013得；故載荷系數(shù)： () （6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得： ()（7）計算模數(shù)： ()：由式（105）得彎曲強度的設(shè)計公式為： ()1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；（2）由圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得： () （4）計算載荷系數(shù)K： () （5）查取齒形系數(shù)由表105查得；。 I軸結(jié)構(gòu)設(shè)計（如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料[14]）I軸上的零件主要是齒輪1。1單根V帶的基本額定功率：根據(jù)dd1和=1000r/min查表84a得基本額定功率=。確定帶輪的基準直徑并驗算帶速傳V：1初選帶輪的基準直徑由表86和表88確定：取小帶輪直徑=125mm2驗算帶速V：因為5m/sV30m/s,故帶速合適。傳動比i≤10軸間距小的傳動。其特點為：當量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動比大、預(yù)緊力小。根據(jù)工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動和嚙合帶傳動。電機參數(shù)如下表所示： 電機參數(shù)型號S1100%連續(xù)額定S650% ED轉(zhuǎn)動慣量G（）恒轉(zhuǎn)矩范圍恒功率范圍額定功率Kw額定電流A額定轉(zhuǎn)矩Nm額定功率Kw額定電流A額定轉(zhuǎn)矩Nm，30~1000r/minS1100%,1000~6000 r/minS650%,1000~4500 r/minVFNC 5474機座長為470mm，電機軸徑為，軸伸為60mm，中心高115mm，其余安裝尺寸及其外形由資料[7]得。2. 恒功率范圍寬，可實現(xiàn)1:6倍恒功率設(shè)計3. （是我司“基頻制設(shè)計原理”在機床主軸電機上的成功應(yīng)用），達成低速力矩大，確保低速強力切削，超寬恒功率調(diào)速范圍，保障高速切削光潔度。本課題中數(shù)控機床的主軸的轉(zhuǎn)速范圍要求為25r/min~2500r/min。 同一類型、功率相同的電動機具有多種轉(zhuǎn)速。電動機發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。 經(jīng)過對比分析本設(shè)計中決定采用VFNC系列變頻主軸電機。總的來說，選擇主軸驅(qū)動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷[9]。(4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 選擇電機選擇電機應(yīng)綜合考慮的問題(1)根據(jù)機械的負載特性和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 主軸傳動圖電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作元件。 為簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，本方案僅采用二級機械變速機構(gòu)，：有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。這些自動變速又是無級變速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。論文最后是本次畢業(yè)設(shè)計的心得和參考文獻。第三章詳細介紹液壓卡盤的設(shè)計選用。根據(jù)切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號；（3）設(shè)計主傳動系統(tǒng)及箱體。第二步，進工廠觀摩，大量收集國內(nèi)外相關(guān)資料，吸取專家的設(shè)計經(jīng)驗。 4）功能復(fù)合化 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工。發(fā)展趨勢1）高速、高精密化 當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置，回轉(zhuǎn)刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。變速多采用齒輪副來實現(xiàn)，電動機的無級變速配合變速機構(gòu)可確保主軸的功率、轉(zhuǎn)矩要求，滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，特別是保證低速時的轉(zhuǎn)矩和擴大恒功率的調(diào)速范圍。 目前，交流、直流主軸電動機的恒功率轉(zhuǎn)速范圍一般只有24，而恒轉(zhuǎn)矩范圍則達100以上；許多大、中型機床的主軸要求有更寬的恒功率轉(zhuǎn)速范圍。這種傳動的特點是主軸轉(zhuǎn)速的變化、輸出轉(zhuǎn)矩與主軸的特性完全一致。 與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直主軸調(diào)速電動機，電動機調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸結(jié)構(gòu)大為簡化。 a)后斜床身斜滑板 b)直立床身直立滑板 c)平床身平滑板 d)前斜床身平滑板