【正文】 中最大傳動比 maxu ? 2， 最小傳動比 minu41?。 這樣，就確定了主傳動部件（主軸變速箱）的運動參數(shù) max minn n z， ， ， ? 。 普通型和輕型車床系列，結(jié)構(gòu)較簡單，轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=8～ 18 級為于。 Z和公比 ? 已知： nRnn ?minmax 1?? znR ? 直 Z=2a? 3b a， b 為正數(shù)，即 Z 應(yīng)可分解為 2 和 3 的因子，以便用 2， 3聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)變速。根據(jù) “ 前松后緊 ”之原則確定了以上結(jié)構(gòu)式。 主軸對加工精度，表面粗糙度的影響大，因此主軸上的齒輪 以 小為好，最后 各傳動組傳動副也選用從以上角度考慮，最后選用 3? 2? 2和 其本組和擴大組的確定。 12=31?23?26 傳動副數(shù)分別及 2， 3， 2的三個傳動組方案 12級轉(zhuǎn)速傳動位傳動組安排有 2? 3? 2或 3? 2? 2或 2? 2? 3。 傳動組和傳動副數(shù)的確定 可能的方案有： 12=4 3 , 12=3 4 , 12=2 3 2 , 12=2 2 3， 12=3 2 2 在上列兩行方案中第一行方案有時可以省掉一根軸 . 缺點是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副 . 如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構(gòu)必須互銷以防止兩個滑移齒輪同時嚙合，所以一般少用 . 第二行的三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電動機到主軸，一般降速傳動組 的速度C6140 型車床主軸箱及箱體加工工藝設(shè)計 第 8 頁 共 44 頁 逐漸降低， 故應(yīng)把傳動副較 快 的傳動組放在前面接近電動 機處，使其轉(zhuǎn)速較高，從而扭矩較小，尺寸也就可以少些 . 這就是 “ 前多后少 ” 原則 ， 從這個角度考慮以取 12=3 2 2方案為好 。 顯然，可能的方案很多，優(yōu)化的方案也因條件而導(dǎo)。因此，確定傳動方案和形式，要從結(jié)構(gòu)，工藝，性能及經(jīng)濟性等多方面統(tǒng)一考慮。傳動型式則指傳動和變速的元件，機構(gòu)以及其組成，安排不同特點的傳動形式，變速類型。擬定主運動轉(zhuǎn)速圖應(yīng)按下列步聚進行。可以滿足同樣要求的方案可能有很多，在進行傳動鏈的可能分析時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟合理的原則，選出最好的方案。 最后確定 min maxnn， 時，還應(yīng)與同類型車床進行對比。 主電機動力 參數(shù)的確定 根據(jù)估算法來確定主電機功率 已知給出 C6140 普通車床由推存數(shù)據(jù)可知 ：切深 )(tpa 為 進給量 f(s)mm/s 為 切削速度為 90r/min 功率估算法的計算公式 . zF ==1900?? = N 切 =61200ZF? kw = ? = N=? ??切 切總 kw= w?? N 值為 按我國生產(chǎn)的電機在 Y系列的額定功率選取如下； 同步轉(zhuǎn)速 1500n/min 軸徑 mm 電機型號 額定功率 kw 滿載轉(zhuǎn)速 n/min 38mm Y132S4 1440 運動設(shè)計 確定主軸極限轉(zhuǎn)速： 計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速是加工直徑，按經(jīng)驗分別?。?～ ） D和（ ～ ）C6140 型車床主軸箱及箱體加工工藝設(shè)計 第 6 頁 共 44 頁 D。 . 華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 44 頁 第 2 章 參數(shù)擬定 機床（機器）設(shè)計的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，他們是傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。圖上各零件要表達清楚，并標注尺寸和配合。 在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸的剛度（學時 充裕時，也可以對該軸的強度進行驗算）和該軸系的軸承的壽命進行驗算。 估算齒輸模數(shù) m和直徑 d，選擇和計算反向離合器，制動器。 C6140 型車床主軸箱及箱體加工工藝設(shè)計 第 4 頁 共 44 頁 完成的內(nèi)容 機床設(shè)計是學生在學完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計進行的綜合訓(xùn)練 根據(jù)機床類型，規(guī)格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合世界條件和情況，并與同類機床對比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速 maxn 和 minn ，公比 ? （或級數(shù) Z ），主傳動電機功率 N。 。 ，包括參數(shù)擬定，傳動設(shè)計，零件計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的能力。 我國數(shù)控機床市場廣闊 ,自 2021 年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數(shù)控機床進口國 ,雖然我們已經(jīng)取得不可否認的成就 , 但 我國數(shù)控機床核心技術(shù) 90%仍需進口 , 我們只有緊跟先進技術(shù)進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標聯(lián)動技術(shù)對我們已不再是難題， μm 當量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進給數(shù)控系統(tǒng)、實時多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。目前，已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 種。到 1989 年底，我國數(shù)控機床的可供品種已超過 300 種，一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)，如五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為 的高精度車床用數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿真的數(shù)控系統(tǒng)、為柔性制造單元配套的數(shù)控系統(tǒng)，也陸續(xù)開發(fā)出來，并制造出了樣機。 3） 我國數(shù)控機床現(xiàn)況 我國研究數(shù)控技術(shù)源于 1958 年，幾十年來經(jīng)過了發(fā)展、停滯、引進技術(shù)等幾個階段。 CNC 和 MNC 稱為軟接線（軟件）數(shù)控系統(tǒng)。這種數(shù)控系統(tǒng)稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)（ puterized numerical control，即 CNC）。 20 世紀 70年代初，隨著計算機技術(shù)的發(fā) 展，小型計算機的價格急劇下降，出現(xiàn)了采用小型計算機代替專用硬件控制計算機的第四代數(shù)控系統(tǒng)。 計算機數(shù)控的發(fā)展 從第一臺數(shù)控機床問世至今的 40 多年中，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控裝置也在不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷里電子管（ 1952 年）、小規(guī)模集成電路（ 1965 年）、大規(guī)模集成電路及小型計算機（ 1970 年）和微處理計算機（ 1974 年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。有時則指其中的計算機數(shù)字控制裝置。 1） 計算機數(shù)控的概念 ① 數(shù)字控制的概念 GB 81291997 中對 NC的定義為：用數(shù)值數(shù)據(jù)的控制裝置，在運行過程中不斷地引入數(shù)值數(shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自控制， 數(shù)控機床（ NC machine tools） 若機床的操作命令以數(shù)值數(shù)據(jù)的形式描述，工作過程按照規(guī)定的程序自動地進行，則這種機床稱為數(shù)控機床。更應(yīng)了解我國實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機床，機器在四化 建設(shè)中發(fā)揮最佳的效蓋。從大處講，聯(lián)系實際是指在進行機床工藝可能性的分析。 為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通 用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化“柔性”自動化機床。采用專用的自動化機床加工這類零件就顯得橫不合理，而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動化生產(chǎn)線投資大、周期長，有時從技術(shù)上甚至是不可能實現(xiàn)的。 在機械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機械、加工的 70%～ 80%。為此，許多企采用自動機床、組合機床和專用機床組成自動或半自動生產(chǎn)線。 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密、 復(fù)雜，改型也日益頻繁，對機床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。但目前機床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗）設(shè)計方法。華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 共 44 頁 第 1 章 緒論 課題 研究背景及選題意義 課題的背景 機床設(shè)計和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運動關(guān)系和零件的一定強度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機床的設(shè)計，也包括計算機輔助設(shè)計（ CAD）的應(yīng)用。因此，探索科學理論的應(yīng)用，科學地分析的處理經(jīng)驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機床設(shè)計和制造水平，也將促進設(shè)計方法的現(xiàn)代化。機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件。但是，采用這種自動、高效的設(shè)備，需要很大的初期投資以及較長的生產(chǎn)準備周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車、拖拉機、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn)）下、才會有顯著的經(jīng)濟效益?？?學技術(shù)的進步和機械產(chǎn)品市場競爭的日益激烈，致使機械產(chǎn)品不改型、更新?lián)Q代、批量相對減少，質(zhì)量要求越來越高。采用各類仿型機床，雖然可以部分地解決小批量復(fù)雜的加工，但在更新零件時需制造靠模和調(diào)整機床，生產(chǎn)準備周期長，而且由于靠模誤差的影響，加工零件的精度很難達到較高的要求。隨著計算機科學技術(shù)的發(fā)展， 1952 年，美國帕森斯公司（ Parsons）和麻省理工學C6140 型車床主軸箱及箱體加工工藝設(shè)計 第 2 頁 共 44 頁 院（ MIT）合作，研制成功里世界上第一臺以數(shù)字計算機為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（ numerical control，簡稱 NC） 3坐標直線插補銑床，從而機械制造業(yè)進入了一個新階段 同時，在設(shè)計中處處實際出發(fā)，分析和處理問題是至關(guān)重要的。參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當今的先進生產(chǎn)水平和可能趨勢。從小處講，指對設(shè)計的機床零部件的制造，裝配和維修要進行認真的，切實的考慮和分析，綜合思考的設(shè)計方法 [1]。 數(shù)控系統(tǒng) 在數(shù)控機床行業(yè)中，數(shù)控系統(tǒng)是指計算機數(shù)字控制裝置、可編程序 控制器、進給驅(qū)動與主軸驅(qū)動裝置等相關(guān)設(shè)備的總稱。為區(qū)別起見將其中的計算機數(shù)字控制裝置稱數(shù)控裝置。 前三代數(shù)控裝置屬于采用專用控制計算機的硬接線（硬件）數(shù)控裝置，一般稱為 NC數(shù)控裝置。這種數(shù)控系統(tǒng)不僅在經(jīng)濟上更為合算，而且許多功能可用編制的專用程序?qū)崿F(xiàn)，并可將專用程序存儲在小型計算機的存儲器中，構(gòu)成控制軟件。自 1974 年開始，以微處理機為核心的數(shù)控裝置（ microputerized numerical control，即 MNC）得到迅速的發(fā)展。由于 NC 硬件數(shù)控系統(tǒng)早已淘汰，而目前軟件數(shù)控系統(tǒng)均采華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 44 頁 用 MNC，因此將現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)稱為 CNC。 1985 年以后，我國的數(shù)控機床在引進、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了大量的開發(fā)工作。我國數(shù)控系統(tǒng) 在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上 (包括核心技術(shù) )，已達到國外先進水平。自 “ 七五 ” 以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。尤其是基于 PC 機的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進線等功能，既可 作為獨立產(chǎn)品，又是一代開放式的開發(fā)平臺，為機床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。 課題的目的 機床設(shè)計是學生在學完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機床主傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計計算進行集合訓(xùn)練。 ，提高聯(lián)系實際和綜合分析的能力。如計算，制圖，應(yīng)用設(shè)計資料，標準和規(guī)范，編寫技術(shù)文件等。 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖，計算各轉(zhuǎn)動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并驗算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。 將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設(shè)計。 主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進行設(shè)計和會制的。 應(yīng)包括參數(shù)，運動設(shè)計的分析和擬定，軸和軸承的驗算等，此外，還應(yīng)對重要結(jié)構(gòu)的選擇和分析做必要的說明。因此，參數(shù)擬定是機床設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： maxnD?? )~( 1000 max=1400n/min minn =? ? D?? ~ 1000 min = 在 minn 中考慮車螺紋和較孔時，其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實際加工情況選取 和 50mm 左右。 確定轉(zhuǎn)速范圍 nR 定公比 ? 確定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)例 : 轉(zhuǎn)速范圍 : inm ax ?? nnRn= ???? ?? nZ n RR? 由 nR =， ? = 標準數(shù)列表給出了以 ? = 的從 1～ 10000 的數(shù)值，因 ? ==，從表中找到 maxn =1400，每隔 5個數(shù)值取出一個數(shù)，得： 1400， 1000， 710， 500， 355， 250， 180， 125， 90， 63， 45， 12 級 . 華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 44 頁 第 3 章 傳動設(shè)計 傳動方案擬定 擬定傳動鏈的基本原則，就是以最經(jīng)濟的辦法滿足對機床既定的要求。轉(zhuǎn)速圖有助于各種方案比較，并為進一步確定傳動系統(tǒng)圖提供方便。 擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停，換向，制動，操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。 傳動方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密 切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)。 傳動方案有多種，傳動型式更是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱，分離傳動的主軸箱與變速箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)，也可用齒輪結(jié)構(gòu)，分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也