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导轨磨床的设计

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导轨磨床砂轮轴零件图.dwg

导轨磨床磨头部件.dwg

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关键词：: 导轨磨床设计

资源描述：

摘要I

AbstractII

目录III

第1章绪论1

1.1 国内外研究现状1

1.2 磨床的现状及其发展趋势2

1.3论文研究的主要内容2

第2章数控龙门导轨磨床总体方案设计4

2.1 机床的设计要求4

2.2 设计方案4

2.2.1 机械部分设计4

2.2.2 数控系统选型5

2.3 本章小节6

第3章机床主轴箱的设计7

3.1 主轴箱的设计要求7

3.2主传动系统的设计7

3.2.1 主传动功率7

3.2.2 驱动源的选择8

3.2.3 转速图的拟定8

3.2.4传动轴的估算10

3.2.5齿轮模数的估算11

3.3主轴箱展开图的设计12

3.3.1设计的内容和步骤12

3.3.2 有关零部件结构和尺寸的确定12

3.3.3 各轴结构的设计15

3.3.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算16

3.4 零件的校核18

3.4.1齿轮强度校核18

3.4.2传动轴挠度的验算19

3.5 本章小节19

第4章主轴系统设计及计算26

4.1 主轴系统结构设计的原则26

4.2主轴部件精度26

4.3主轴部件结构27

4.4传动方案设计27

4.5主轴材料的选择28

4.6 主轴参数设计31

4.7 主轴组件的刚度计算33

4.7 主轴强度计算36

4.8 带传动设计38

4.9 联轴器设计38

4.10 伺服电动机的选择39

第5章周边磨头的动力参数进行设计计算41

5.1 砂轮架设计的基本要求41

5.2 主轴旋转精度及其提高措施41

5.3 主轴轴承系统的刚性41

5.4 砂轮架主轴初步设计41

5.5 主轴刚度校核42

5.6 动静压轴承43

5.7 传动装置设计44

第6章磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式设计50

6.1 对磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式的基本要求50

6.2 磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式系统的设计要求51

6.3滚珠丝杠的选择52

6.3.1 滚珠丝杠副的导程 52

6.3.2 滚珠丝杠副的载荷及选丝杠52

6.4同步齿形带的选择54

6.5伺服电机的选择54

6.6 滚珠丝杠副的安全使用55

6.6.1 润滑55

6.6.2 防尘56

6.6.3使用56

6.6.4 安装56

6.8 本章小节57

第7章床身、横梁导轨和工作台58

7.1 床身结构58

7.1.1 对床身结构的基本要求58

7.1.2 床身的结构59

7.2 导轨61

7.2.1 导轨的润滑与防护61

7.2.2 导轨的安装调整61

7.3 工作台62

7.4 本章小节62

第8章控制系统大体设计数控系统设计63

8.1 概述63

8.2 确定硬件电路总体方案63

8.3 接口，即I/O 输入/输出接口电路64

8.4 数控系统硬件框图64

8.4.1 主控制器CPU的选择64

8.4.2 程序存储器扩展65

8.4.3 数据存储器的扩展65

8.4.4 I/O口扩展电路设计65

8.4.5 键盘，显示接口电路68

8.4.6 8031与控制电机与电液阀8255A的联接其它辅助电路设计69

8.4.7 步进电机驱动电路69

参考文献71

致谢72

摘要

磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。

磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。

本文主要是对导轨磨床进行设计与研究。

关键词：导轨磨床，磨床，磨床设计

Abstract

The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. The grinder can be hogging machining, rough machining, finish machining and ultra precision machining, can be a variety of high hard, superhard materials processing, can also be grinding tool and cutting process, a very wide range of.

The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder.

This paper is mainly about the design and research of guideway grinder.

Key Words: Rail grinding machine, grinding machine, grinding machine design

第1章绪论

1.1 国内外研究现状

20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第１台数控铣床问世至今已经历了50个年头。

数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10～20万台，产值上百亿美元。世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受３个月以后的订货合同，生产任务饱满。

我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过４个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年８月份的上海数控机床展览会和2001年４月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。

数控技术经过50年的２个阶段和６代的发展：第１阶段：硬件数控（NC）第１代：1952年的电子管第２代：1959年晶体管分离元件第３代：1965年的小规模集成电路。第２阶段：软件数控（CNC）第４代：1970年的小型计算机第５代：1974年的微处理器第６代：1990年基于个人PC机（PC-BASEO）第６代的系统优点主要有：

（１）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到５万小时以上；

（2）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；

（3）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司，１年生产５万套以上系统，占世界市场约40％左右，其次是德国的西门子公司约占15％以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的ＮＵＭ，日本的三菱、安川。

1.2 磨床的现状及其发展趋势

随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展[4]，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4μm、磨削精度高达0.025μm；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为40－60m/s；从精度上看，定位精度＜2μm，重复定位精度≤±1μm的机床已越来越多；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min，13kw达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。

北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的GA（P）62－63数控外圆/数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司GC32－ECNC磨床专用数控系统可实现二轴（X和Z）到四轴（X、Z、U和W）控制。

此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。

1.3论文研究的主要内容

论文主要的章节和内容：

1.第一章综述了导轨磨床的发展状况，阐述课题提出的目的和意义，明确了本文研究的主要内容。

2.第二章对导轨磨床的总体进行研究，进行总体布局设计。

3.第三章对导轨磨床主轴系统进行整体的设计，进行关键部件的设计与计算。

4.第四章对周边磨头的动力参数进行设计计算。

5.第五章对床身工作台导轨的设计。

6.第六章控制系统大体设计。

内容简介：: 数控导轨磨床设计开题报告课题研究的目的和意义在国民经济各部门、人民的日常生活中，使用者各种机器设备、仪器工具，这些机器、机械、仪器和设备和工具大部分是由一定的形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，称为机械制造工业。在机械零件的制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度零件。对于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法获得，尤其是加工精密零件时，需经过多道工序的切削加工才能完成。因此，机械加工设备是机械制造业的主要加工设备。在一般的机器制造厂中，金属切削机床所负担的加工工作量，余额占总工作量的40% 60%。金属切削机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。机床是在人类认识和改造自然的过程中产生，又随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展、不断完成的。最原始的机床是木制的，所有运动由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶开始发展起来的。机床设计是设计人员根据不同使用部门的要求，运用有关的科学技术知识，进行创造性的劳动。随着生产的发展，使用的要求也不断nts地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，从而使机床的设计和制造获得了迅速的发展。毕业设计是培养学生设计能力的重要实践环节，通过设计掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生成功的走向工作岗位。我设计的题目为： M1432A万能外圆磨床工作台及砂轮架的设计，通过本次设计毕业设计对普通机床组成、控制、结构运动、设计加以了解；通过机床设计掌握普通机床设计的基本方法 ,并且对专用机床的设计作进一步了解；通过机床设计培养和锻炼自身的工程素质和工程实践能力。国内外研究现状机床研究现状 20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从 1952 年美国第台数控铣床问世至今已经历了 50 个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 1020 万台，产值上百亿美元。世界制造业在 20 世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了nts要振兴现代制造业。 90 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90 年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从 2000 年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50，库存超过个月。从 1995 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从 2000 年月份的上海数控机床展览会和 2001 年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。数控技术经过 50 年的个阶段和代的发展：第阶段：硬件数控（ NC）第代： 1952 年的电子管第代： 1959 年晶体管分离元件第代： 1965 年的小规模集成电路。第阶段：软件数控（ CNC）第代： 1970 年的小型计算机第代： 1974 年的微处理器第代：1990 年基于个人 PC 机（ PC-BASEO）第代的系统优点主要有：（）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到nts万小时以上；（ 2）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如 CAD、 CAM、 CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；（ 3）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本 FANUC 公司，年生产万套以上系统，占世界市场约 40左右，其次是德国的西门子公司约占 15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。发展趋势制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，机械制造是制造业的核心。数控技术的应用使得传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民生计起着越来与重要的作用。当前数控技术及其装备的发展的趋势： 1、高速、精密化 2、可靠性 3、数控机床设计 CAD化、功能多样化 4、智能化、网络化、柔性化、集成化 5、开放性 6、复合性 7、串行总线计算机数控系统 8、重视新技术标准、规范的建立拟采取的研究路线机械制造装备设计的步骤设计类型而不同。创新设计可分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段。 nts（一）产品规划阶段产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性分析，制定设计任务书。在产品规划阶段将综合运用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来解决设计中出现的问题。 1、需求分析产品设计是为了满足市场的要求，而市场的需求往往是不具体的，有时是模糊的、潜在的，甚至是不可能实现的。需求分析的任务是使这些需求具体化和恰到好处。明确设计任务的要求。需求分析的任务本身就是设计工作的一部分，是设计工作的一部分，是设计工作的开始，而且自始至终指导设计工作的进行。需求分析一般包括对销售市场和原材料市场的分析 1、调查研究调查研究包括市场调研、技术调研和社会环境调研三个部分 2、预测定性预测和定量预测 3、可行性分析 4、编制设计任务书 (二 ) 方案设计阶段 1、对设计任务的抽象 2、建立功能结构 3、寻求原理与求解方法 nts4、初步设计方案的形成 5、设计方案的评价与赛选（三）技术设计阶段 1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计（四）工艺设计阶段 1、零件图设计在零件图中包含了为制造零件所需的全部信息，这些信息包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。 2、完善装配图在绘制零件图时，更加具体地从结构强度、工艺性和标准化等方面进行零件的结构设计，不可避免地要对技术设计阶段提供的装配图做些修改 3 编写技术文档设计工作大体的可分为三个步骤： 1、调查研究调查研究的内容一般包括有：学习有关机床设计的方针、政策，明确设计要求；到使用单位调查了解所涉及机床所要承担的生产任务和加工工艺，了解使用单位的对机床的要nts求；到制造单位调查，了解制造厂的设备条件、技术能力和生产经验；收集国内外同类型机床的技术文献和图纸资料，并注意调查它的结构性能、使用和制造情况等，尤其注意了解新技术在同类机床上应用的情况，以及在设计新机床时将要进行那些科学试验。 2、方案拟定在调查研究的基础上，通常可拟定出多个方案进行比较分析。每个方案所包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总体布局、主要部件的结构草图、试验结果及技术经济分析等在制定方案时应注意以下几点：处理好使用和制造之间的关系：应首先满足使用要求，其次是尽可能便于制造。注意倾听各方面意见，经过分析比较，去粗取精，最后形成一个比较使用方案。实验是检验真理的唯一标准，设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可考后采用与设计。继承性和创造性的相结合，尽量采用先进技术，迅速提高生产力。 nts文献综述题目：磨床概述文献综述目录 1.1 磨床的类型与用途 . 错误 !未定义书签。 1.1.1 磨床的类型及其特点 . 错误 !未定义书签。 1.1.2 磨床的用途 . 错误 !未定义书签。 1.1.3 外圆磨削和端面外圆磨床 . 4 1.1.4 磨床的用途 . 5 1.2 磨床的现状及其发展趋势 . 6 参考文献 . 7 nts1.1 磨床的类型与用途 1.1.1 磨床的类型及其特点用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床（英文为 Grinding machine），它们是因精加工和硬表面的需要而发展起来的 1。磨床种类很多，主要有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和用来磨削特定表面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等 2。对外圆磨床来说，又可分为普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床等以上均为使用砂轮作切削工具的磨床。此外，还有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。磨床与其他机床相比，具有以下几个特点： 1、磨床的磨具（砂轮）相对于工件做高速旋转运动（一般砂轮圆周线速度在 35 米 /秒左右，目前已向 200 米 /秒以上发展）； 2、它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料的工件； 3、它能使工件表面获得很高的精度和光洁度； 4、易于实现自动化和自动线，进行高效率生产； 5、磨床通常是电动机 -油泵 -发动部件，通过机械，电气，液压传动 -传动部件带动工件和砂轮相对运动 -工件部分组成 1。 1.1.2 磨床的用途磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多。精密铸造和精密锻造工艺的发展，使得有可能将毛坯直接磨成成品。高速磨削和强力磨削，进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范围日益扩大。它在金属切削机床所占的比重不断上升。目前在工业发达的国nts家中，磨床在机床总数中的比例已达 30%-40%。据 1997 年欧洲机床展览会 (EMO)的调查数据表明， 25%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术，车削只占 23%，钻削占 22%，其它占 8%；而磨床在企业中占机床的比例高达 42%，车床占 23%，铣床占 22%，钻床占 14%3。由此可见，在精密加工当中，有许多零部件是通过精密磨削来达到其要求的，而精密磨削加工会要在相应的精密磨床上进行，因此精密磨床在精密加工中占有举足轻重的作用。但是要实现精密磨削加工，则所用的磨床就应该满足以下几个基本要求： 1.高几何精度。精密磨床应有高的几何精度，主要有砂轮主轴的回转精度和导轨的直线度以保证工件的几何形状精度。主轴轴承可采用液体静压轴承、短三块瓦或长三块瓦油膜轴承，整体度油楔式动压轴承及动静压组合轴承等。当前采用动压轴承和动静压轴承较多。主轴的径向圆跳动一般应小于 1um，轴向圆跳动应限制在 2 3um 以内。 2.低速进给运动的稳定性。由于砂轮的修整导程要求 10 15mm/min，因此工作台必须低速进给运动，要求无爬行和无冲击现象并能平稳工作。 3.减少振动。精密磨削时如果产生振动，会对加工质量产生严重不良影响。故对于精密磨床，在结构上应考虑减少振动。 4.减少热变形。精密磨削中热变形引起的加工误差会达到总误差的 50，故机床和工艺系统的热变形已经成为实现精密磨削的主要障碍。 1.1.3 外圆磨削和端面外圆磨床 1.外圆磨削在外圆磨削过程中，工件是安装在两顶尖的中心之间，砂轮旋转是引起切削旋转的主要来源和原因。基本得外圆磨削方法有两种，即横磨法磨外圆和纵磨法磨外圆，如图 1 1 和图 1 2 所示。事实上，外圆磨削可以通过其他以下几种方法来实施：（ 1）传递方法：在这种方法中，磨削砂轮和工件旋转以及径向进给都应满足所有的整个长度，切削的深度是由磨削砂轮到工件的纵向进给来调整的。（ 2）冲压切削方法：在这种方法中，磨削是通过砂轮的纵向进给和无轴向进给来完成的，正如我们所看到的，只有在表面成为圆柱的宽度比磨削轮磨损宽nts度短时，这种方法才能完成。图 1 1 横磨法磨外圆图 1 2 纵磨法磨外圆（ 3）整块深度切削方法：除了在磨削过程中，要进行间隙调整外，这种方法与传递方法很相似，同时这种方法具有代表性，除了磨削短而粗的轴。 2.端面外圆磨床及其特点端面外圆磨床是外圆磨床的一种变形机床，它宜于大批量磨削带肩的轴类工件，有较高的生产率。它的特点如下（ 1）这种磨床的布局形成和运动联系与外圆磨床相似，只是砂轮架与头架，尾架中心连线倾斜一角度（通常 10， 15， 26.23， 30， 45），如图 13 所示，数控端面外圆磨床 MKS1632A 的砂轮架与头架，尾架中心连线倾斜 30。为避免砂轮架与工件或尾架相碰，砂轮安装在砂轮架的右边，从斜向切入，一次磨削工件外圆和端面。（ 2）由于它适用于大批量生产，所以具有自动磨削循环，完成快速进给（长切入） -粗磨 -精磨无花磨削。由定程装置或自动测量控制工件尺寸。（ 3）装有砂轮成型修整器，按样板修整出磨削工件外圆和端面的成型砂轮，为保证端面尺寸稳定及操作安全，一般具有轴向对刀装置。 nts 图 1 3 砂轮架与头架，尾架中心连线倾斜一角度 1.2 磨床的现状及其发展趋势随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展 4，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至 4 m、磨削精度高达 0.025 m；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达 400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为 40 60m/s；从精度上看，定位精度 2 m，重复定位精度 1 m 的机床已越来越多；从主轴转速来看， 8.2kw 主轴达 60000r/min， 13kw 达 42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工 60HRC 硬度材料的加工中心。北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的 GA（ P）62 63 数控外圆 /数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司 GC32 ECNC 磨床专用数控系统可实现二轴（ X 和 Z）到四轴（ X、 Z、 U 和W）控制。此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统nts反映现代制造业对环保越来越高的要求。参考文献 1 兰雄侯，王继先，高航磨削温度理论研究的现状与进展 A，沈阳：东北大学机械工程及自动化学院 . 2 徐鸿钧，磨削温度的测量技术磨料磨具与磨削， 1986. 3 王霖、秦勇等，磨削温度场的研究现状与发展趋势，济南：山东大学，2001. 4 徐鸿钧，高航，磨削温度的测量技术，徐鸿钧，高航，沈阳：东北大学机械工程及自动化学院 . 5 田志勋，徐明信，崔云惠，隋金福 .热电现象与热电偶理论，金属热处理， 1994 年第 6 期 . 6 钱立宗，热电偶及应用 J，安庆师院学报 (自然科学版 )， 1995 年 8 月 . 7 袁希光，传感器技术手册 .国防工业出版社， 1986 年 12 月 . 8 王西彬，任敬心，磨削温度及热电偶测量的动态分析 J，中国机械工程，1997 年第 8 卷第 6 期 . 9 崔亦飞，曹云乾，简易热电偶制作原理与标定 J，仪器仪表学报， 1994年 5 月第 15 卷第 2 期 . 10 黄泽铣等，热电偶原理及其检定 . 11 陈守仁主编，工程检测技术（下册），北京：中央电视大学出版社， 1984. 12 任敬心，华定安，磨削原理，西安：西北工业大学， 2000. 13 王西彬，师汉民，任敬心，结构陶瓷的磨削温度，西安：西北工业大学， 2002. nts长春理工大学机电工程学院 2012 届本科生毕业设计题目申报表题目名称数控导轨磨床设计适用专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名题目性质结合科研题目类别设计 /理论地点长春理工大学机电工程学院拟指导的人数 1 人实验项目题目内容及要求：主要内容 :设计数控导轨磨床 M52160总布置图、周边磨头部件图、关键零件图。要求： 1 根据导轨磨床的现有标准并参考其它普通导轨磨床的尺寸参数，确定数控导轨磨床 M52160 的基本参数。并绘制其总布置图。 2.对周边磨头的动力参数进行设计计算。 3.对主轴的支承结构、主轴带传动、主轴端部卸荷带轮结构设计、主轴强度刚度校核。 4.对周边磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式进行详细设计。 5.床身工作台导轨的设计。 6.控制系统大体设计。注：设计图量： A0 3 张，其中：总布置图 A0 1 张；周边磨头部件图 A0 1 张；关键零件图折合 A0 1 张。题目所涉及的知识面： 1.磨削原理及磨削变形对加工精度的影响。 2.零件、材料强度、刚度、稳定性的计算。 3.机床总体结构设计、机床进给系统设计和机械零部件设计等。 4.要有一定的计算机绘图能力。系审核小组成员签字年月日系审核意见系主任签字：年月日学院审核意见教学副院长签字：年月日 nts nts 1 题目名称数控导轨磨床设计题目性质结合科研题目来源适用专业机械设计制造及其自动化所属学院、系机电工程学院地点长春理工大学机电工程学院题目主要内容：设计数控导轨磨床 M52160 总布置图、周边磨头部件图、关键零件图。（注：设计图量： A0 3 张，其中：总布置图 A0 1 张；周边磨头部件图 A0 1 张；关键零件图折合 A0 1 张。）具体要求及指标： 1.根据导轨磨床的现有标准并参考其它普通导轨磨床的尺寸参数，确定数控导轨磨床 M52160 的基本参数。并绘制其总布置图。 2.对周边磨头的动力参数进行设计计算。 3.对主轴的支承结构、主轴带传动、主轴端部卸荷带轮结构设计、主轴强度刚度校核。 4.对周边磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式进行详细设计。 5.床身工作台导轨的设计。 6.控制系统大体设计。 7.撰写详细设计说明书（要求有中、英文摘要，目录，正文，参考文献，设计总结等）一份；翻译量不少于 5000 字符。题目所涉及的知识面： 1.磨削原理及磨削变形对加工精度的影响。 2.零件、材料强度、刚度、稳定性的计算。 3.机床总体结构设计、机床进给系统设计和机械零部件设计等。 4.要有一定的计算机绘图能力。题目性质：结合科研、结合生产、结合实验室建设、结合社会实践、理论研究、其他。题目来源：来源于立项课题的题目，请填写课题名称及编号、来源、经费；未立项，请填写自拟。地点：校外地点请填写所在省份、城市、具体单位名称；校内地点请填写所在院系、实验室名称。 nts 2 题目的时间安排（分阶段按实际教学周填写）：教学周任务安排教学周任务安排第 1 周：开题第 9 周：关键部件参数确定第 2 周：调研及翻译第 10 周：总体装配图（三维建模选）第 3 周：调研及翻译第 11 周：绘制总体装配图（二维图）第 4 周：撰写开题报告第 12 周：绘制零件图第 5 周：方案论证第 13 周：绘制零件图第 6 周：方案论证第 14 周：可行性检查第 7 周：结构设计第 15 周：整理毕业设计说明书第 8 周：结构设计第 16 周：准备答辩经费使用预算： nts 3 参考资料与来源：主、副导师分工（如联合指导，请明确填写主、副导师分工，否则请填写“独立指导” ）：独立指导主、副导师签字：年月日系审核意见：系主任签字：年月日本论证书由指导教师认真填写、签字后，交相关院系。由各系组织审核、题目论证完成后，由各系统一保管，并填写“系审核意见”。本论证书待毕业设计工作结束后，各学院按要求归档。 nts 宁长春理工大学毕业设计 (论文 ) 数控导轨磨床设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日 nts I 摘要磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。本文主要是对导轨磨床进行设计与研究。关键词：导轨磨床，磨床，磨床设计nts II Abstract The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. The grinder can be hogging machining, rough machining, finish machining and ultra precision machining, can be a variety of high hard, superhard materials processing, can also be grinding tool and cutting process, a very wide range of. The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder. This paper is mainly about the design and research of guideway grinder. Key Words: Rail grinding machine, grinding machine, grinding machine design nts III 目录摘要 . I Abstract. II 目录 . III 第 1 章绪论 . 1 1.1 国内外研究现状 . 1 1.2 磨床的现状及其发展趋势 . 2 1.3 论文研究的主要内容 . 2 第 2 章数控龙门导轨磨床总体方案设计 . 4 2.1 机床的设计要求 . 4 2.2 设计方案 . 4 2.2.1 机械部分设计 . 4 2.2.2 数控系统选型 . 5 2.3 本章小节 . 6 第 3 章机床主轴箱的设计 . 7 3.1 主轴箱的设计要求 . 7 3.2 主传动系统的设计 . 7 3.2.1 主传动功率 . 7 3.2.2 驱动源的选择 . 8 3.2.3 转速图的拟定 . 8 3.2.4 传动轴的估算 . 10 3.2.5 齿轮模数的估算 . 11 3.3 主轴箱展开图的设计 . 12 3.3.1 设计的内容和步骤 . 12 3.3.2 有关零部件结构和尺寸的确定 . 12 3.3.3 各轴结构的设计 . 15 3.3.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算 . 16 3.4 零件的校核 . 17 nts IV 3.4.1 齿轮强度校核 . 17 3.4.2 传动轴挠度的验算 . 18 3.5 本章小节 . 19 第 4 章主轴系统设计及计算 . 26 4.1 主轴系统结构设计的原则 . 26 4.2 主轴部件精度 . 26 4.3 主轴部件结构 . 27 4.4 传动方案设计 . 27 4.5 主轴材料的选择 . 28 4.6 主轴参数设计 . 31 4.7 主轴组件的刚度计算 . 33 4.7 主轴强度计算 . 36 4.8 带传动设计 . 38 4.9 联轴器设计 . 38 4.10 伺服电动机的选择 . 39 第 5 章周边磨头的动力参数进行设计计算 . 41 5.1 砂轮架设计的基本要求 . 41 5.2 主轴旋转精度及其提高措施 . 41 5.3 主轴轴承系统的刚性 . 41 5.4 砂轮架主轴初步设计 . 41 5.5 主轴刚度校核 . 42 5.6 动静压轴承 . 43 5.7 传动装置设计 . 44 第 6 章磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式设计 . 50 6.1 对磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式的基本要求 . 50 6.2 磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式系统的设计要求 . 51 6.3 滚珠丝杠的选择 . 52 6.3.1 滚珠丝杠副的导程 hP . 52 6.3.2 滚珠丝杠副的载荷及选丝杠 . 52 nts V 6.4 同步齿形带的选择 . 54 6.5 伺服电机的选择 . 54 6.6 滚珠丝杠副的安全使用 . 55 6.6.1 润滑 . 55 6.6.2 防尘 . 56 6.6.3 使用 . 56 6.6.4 安装 . 56 6.8 本章小节 . 57 第 7 章床身、横梁导轨和工作台 . 58 7.1 床身结构 . 58 7.1.1 对床身结构的基本要求 . 58 7.1.2 床身的结构 . 59 7.2 导轨 . 61 7.2.1 导轨的润滑与防护 . 61 7.2.2 导轨的安装调整 . 61 7.3 工作台 . 62 7.4 本章小节 . 62 第 8 章控制系统大体设计数控系统设计 . 63 8.1 概述 . 63 8.2 确定硬件电路总体方案 . 63 8.3 接口，即 I/O 输入 /输出接口电路 . 64 8.4 数控系统硬件框图 . 64 8.4.1 主控制器 CPU 的选择 . 64 8.4.2 程序存储器扩展 . 65 8.4.3 数据存储器的扩展 . 65 8.4.4 I/O 口扩展电路设计 . 65 8.4.5 键盘，显示接口电路 . 68 8.4.6 8031 与控制电机与电液阀 8255A 的联接其它辅助电路设计 . 69 8.4.7 步进电机驱动电路 . 69 nts VI 参考文献 . 71 致谢 . 72 nts毕业设计（论文） 1 第 1 章绪论 1.1 国内外研究现状 20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从 1952 年美国第台数控铣床问世至今已经历了 50 个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 10 20 万台，产值上百亿美元。世界制造业在 20 世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。 90 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90 年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从 2000 年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到 50，库存超过个月。从 1995 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从 2000 年月份的上海数控机床展览会和 2001 年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。数控技术经过 50 年的个阶段和代的发展：第阶段：硬件数控（ NC）第代： 1952 年的电子管第代： 1959 年晶体管分离元件第代： 1965 年的小规模集成电路。第阶段：软件数控（ CNC）第代： 1970 年的小型计算机第代： 1974 年的微处理器第代： 1990 年基于个人 PC 机（ PC-BASEO）第代的系统优点主要有：（）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到万小时以上；（ 2）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如 CAD、 CAM、 CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； nts毕业设计（论文） 2 （ 3）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本 FANUC 公司，年生产万套以上系统，占世界市场约40左右，其次是德国的西门子公司约占 15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。 1.2 磨床的现状及其发展趋势随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展 4，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至 4 m、磨削精度高达 0.025 m；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达 400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为 40 60m/s；从精度上看，定位精度 2 m，重复定位精度 1 m 的机床已越来越多；从主轴转速来看， 8.2kw 主轴达 60000r/min， 13kw 达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工 60HRC 硬度材料的加工中心。北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的 GA（ P） 62 63数控外圆 /数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达 60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司 GC32 ECNC 磨床专用数控系统可实现二轴（ X 和 Z）到四轴（ X、 Z、 U 和 W）控制。此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。 1.3 论文研究的主要内容论文主要的章节和内容： 1.第一章综述了导轨磨床的发展状况，阐述课题提出的目的和意义，明确了本文研究的主要内容。 2.第二章对导轨磨床的总体进行研究，进行总体布局设计。 3.第三章对导轨磨床主轴系统进行整体的设计，进行关键部件的设计与计算。 4.第四章对周边磨头的动力参数进行设计计算。 nts毕业设计（论文） 3 5.第五章对床身工作台导轨的设计。 6.第六章控制系统大体设计。 nts毕业设计（论文） 4 第 2 章数控龙门导轨磨床总体方案设计数控机床的总体设计方案由以下三部分组成： 1.技术参数设计：主要尺寸规格、运动参数（转速和进给范围 )、动力参数（电机功率，最大拉力）。 2.总体布局设计：相互位置关系、运动分析、运动仿真（干涉检查）、外观造型。 3.结构优化设计：整机静刚度、整机的运动性能、整机的热特性。总布局与使用要求： 1.便于同时操作和观察。 2.刀具、工件，装卸、夹紧方便。 3.排屑和冷却。 2.1 机床的设计要求本机床的设计，符合国家机床标准。已定设计参数：工作台： 3000 1200mm 工作台最大荷重 2t 高速高效，结构简单可靠，功能强大，性能稳定，精度较高，可用于铣削板材以及多种工件等。 2.2 设计方案我设计的主要内容是工作台移动数控龙门导轨磨床。工作台数控龙门导轨磨床是指工作台作纵向移动的龙门导轨磨床。工作台移动龙门导轨磨床的最大特点是：（ 1）造价便宜 ,容易制造生产。工作台移动式龙门导轨磨床，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门导轨磨床的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可。（ 2）机床的动态响应好。工作台移动式龙门导轨磨床采用的是固定龙门架 ,工作台移动可以铣刀做切削运动时更加稳定，从而保证了加工精度和机床的响应性能。 2.2.1 机械部分设计整机分为床身、龙门架、滑台、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。现把设计过程中的重点阐述如下： nts毕业设计（论文） 5 床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。床身的上平面即工作台面设计有 K 条 T 形槽，为方便床身工作台面和 T 形槽的精刨加工，槽完全贯通。床身的左、右两下脚各设计有一个狭长平面，用来安放滚动直线导轨副。我把导轨面设计在床身的两下侧，主要是考虑力的传递方向与卸荷问题。因床身会受到龙门框架的重力、切削力和工件的重力，这样的设计可使龙门框架的重力直接传入到机床的基础上，而床身只受到工件的重力。龙门框架采用的是整体龙门架的设计概念，即把横梁与左右立柱设计成一体，虽然使铸造和装配调整时的难度加大，但整体龙门框架的刚性更好，更重要的是使主轴箱、滑台等部件有了装配基准。滑台的设计是在龙门架和主轴箱的几何尺寸确定后，按照主轴的中心尽量贴近横梁上的导轨面为原则，并把 Z 轴驱动安装位置设计在滑台上，有效地减轻滑台的重量。设计进给驱动机构的构思如下： X 轴的进给驱动机构采用双边齿轮齿条副加重预压滚动直线导轨副， Y 轴与 X 轴采用大直径预压滚珠丝杠副加硬导轨副，且导轨滑动部分贴有工程塑料，避免低速时产生爬行现象，而且导轨部分设计有斜镶条可调装置。这样设计使机床的整体进给性能得以协调，各轴的进给速度和进给力得到了最佳匹配。主轴箱的上下垂直运动 Z 轴采用滚珠丝杠副传动。由于本机床不是高速导轨磨床，Z 轴的进给系统为伺服电动机通过传动比为 4 的平行轴定比齿轮箱带动滚珠丝杠旋转。Z 轴的安全问题。首先选用带电磁刹车的伺服电动机，其次在滚珠丝杠上装有一双向超越离合器，防止滚珠螺母自转引起主轴箱机械式下垂。当然，为了保护 Z 轴进给机构的精度，还在滑台上装有两个平衡油缸。平衡力 Q 等于主轴箱部件质量的 85。主轴箱的左右移动为 Y 轴，为了保证 Y 轴的传动精度，并使丝杠只受水平轴向力，故采用伺服电动机与滚珠丝杠直联方式。笔者选用的联轴器带有过载保护装置，在过载时联轴器会自动脱开。 2.2.2 数控系统选型数控系统采用的是西门子 4-05，因为此系统提供了龙门轴的同步功能。使用此功能，本机床可以对龙门框架进给轴（ X1， X2）实现无机械偏差的位移。运动的实际值可进行连续比较，即使最小的偏差也可以得到纠正，因此提高了轴的运动精度。 nts毕业设计（论文） 6 图 1-1 数控龙门导轨磨床总装图（主视图） 2.3 本章小节本章主要讲解了数控龙门导轨磨床的总理方案设计，其主要内容有机械部分的设计和数控部分设计，根据所给要求制定出总体设计方案。 nts毕业设计（论文） 7 第 3 章机床主轴箱的设计 3.1 主轴箱的设计要求 1. 具有更大的调速范围，并实现无级调速。 2. 具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。 3. 良好的抗震性和热稳定性。 3.2 主传动系统的设计 3.2.1 主传动功率机床主传动的功率 P 可由下式来确定： cPP 式中 P 机床主传动的功率 cP 切削功率主传动链的总效率数控机床的加工范围一般都比较大， cp 可根据有代表性的加工情况，由下式确定： )(6 5 5 0 0/6 0 0 0 0/ KWnMvFP zc 式中 zF 主切削力的切向力（ N） v 切削速度（ m/min） M 切削扭矩（ N/cm） n 主轴转速（ r/min）主传动的总效率一般可取为 0.70 0.85，数控机床的主传动多用调速电机和有限的机械变速来实现，传动链比较短，因此，效率可以取较大值。主传动中各传动件的尺寸都是根据其传动的功率确定的，如果传动效率定的过大，将使传动件的尺寸笨重而造成浪费，电动机常在低负荷下工作，功率因数太小从而浪费能源。如果功率定的过小，将限制机床的切削加工能力而降低生产率。因此，要较准确合适的选用传动功率。 nts毕业设计（论文） 8 3.2.2 驱动源的选择机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速 nd向上至最高转速 nmax 是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速 nd向下至最低转速 nmin 是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。根据主轴要求的最高转速 4500r/min，最大切削功率 5.5KW,选择北京数控设备厂的BESK-8 型交流主轴电动机，最高转速是 4500 r/min。 3.2.3 转速图的拟定根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围 Rdp=nmax/nd=4500/1500=3 （ 3-1）而主轴要求的恒功率转速范围 Rnp= nmax/nd=4500/150=30 ,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围，所以必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。设计变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取变速箱的公比 f 等于交流主轴电动机的恒功率调速范围 Rdp，即 f=Rdp=3，功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。变速箱的变速级数 : Z=lg Rnp/lg Rdp=lg30/ lg 3=3.10 (3-2) 取 Z=3 确定各齿轮副的齿数：取 S=114 由 u=2 得 Z1=38 Z1 =76 由 u=0.67 得 Z2=68 Z2 =46 由 u=0.22 得 Z3=94 Z3 =20 如取总效率 =0.75，则电动机功率 P=5.5/0.75=7.3kw。可选用北京数控设备厂的BESK-8 型交流主轴电动机，连续额定输出功率为 7.5kw。 nts毕业设计（论文） 9 由此拟定主传动系统图、转速图以及主轴功率特性图分别如图 3-1、图 3-2、图 3-3。图 3-1 主传动系统图图 3-2 转速图图 3-3 主轴功率特性 nts毕业设计（论文） 10 3.2.4 传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。计算转速 nj 是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图上直接得出如表 3-1 所示 : 表 3-1 各轴的计算转速各轴功率和扭矩计算：已知一级齿轮传动效率为 0.97（包括轴承），则：轴： P1=Pd 0.99=7.5 0.99=7.42 KW 轴： P2=P1 0.97=7.42 0.97=7.20 KW III 轴： P3=P2 0.97=7.20 0.97=6.98 KW 轴扭矩： T1=9550P1/n1 =9550 7.42/1500=47.24 N.m 轴扭矩：

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