人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计【全套CAD图纸和毕业论文】【独家毕业论文精品】

∅320数控车床传动系统.dwg

Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计【全套CAD图纸和毕业论文】【独家毕业论文精品】

资源目录

任务098-Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计.rar

∅320数控车床传动系统.dwg---(点击预览)

∅320数控车床_机床尺寸联系图.dwg---(点击预览)

Φ320mm的数控车床纵向进给传动机构装配图.dwg---(点击预览)

Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计.doc---(点击预览)

压缩包内文档预览：

编号：291729 类型：共享资源大小：1.56MB 格式：RAR 上传时间：2014-06-10 上传人：好资料QQ****51605 IP属地：江苏

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 任务 mm 妹妹数控车床总体整体设计纵向进给

资源描述：

【温馨提示】购买原稿文件请充值后自助下载。

以下预览截图到的都有源文件,图纸是CAD，文档是WORD，下载后即可获得。

预览截图请勿抄袭，原稿文件完整清晰，无水印，可编辑。

有疑问可以咨询QQ：414951605或1304139763

　　　　设计题目：Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

摘要

　　　本次设计是对Φ320MM数控车床的设计。在这里主要包括:主传动系统的设计、纵向进给系统的设计、横向进给系统的设计。而我主要是针对纵向进给系统进行机械设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。

　　　数控设计主要传动系统的机械设计。由于对经济型数控机床的加工精度要求不高，为简化结构、降低成本。通过控制横进给系统，保证设计后的车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停等功能。为实现机床所要求的传动效率，采用步进电机经联轴器再传动丝杠；为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。

关键词：车床，数控设计，联轴器，滚珠丝杠

Abstract

　　　This design is about the common Lathe Φ320MM transformation of NC. Main tasks are: the transformation of the main transmission system, the transformation of the vertical feeding system, horizontal feed system reform. While I was mainly aim at the lateral feeding system mechanical transformation. The graduation project on the design of the basic skills training has improved the analysis and the ability to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.

　　　NC transformation is mainly a transformation of mechanical drive system. Because of the economy less precision CNC machining, it is order to simplify the structure and reduce costs. By controlling the cross-feed system, it ensures the modified lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, and pause. Required for the realization of the transmission efficiency of machine tool, we should us a stepping motor drive and then screw through the coupling. To ensure a certain degree of driving accuracy and stability and minimize friction, a ball screw pair is needed.

Keywords: lathe, NC Transformation , Coupling ,Ball Screw

摘要II

AbstractIII

目录IV

第1章数控机床发展概述1

1.1数控机床及其特点1

1.2 数控机床的经济分析2

1.2 数控机床的工艺范围及加工精度2

1.4 数控机床的发展趋势3

第2章数控机床总体方案的制订及比较4

2.1 总体方案比较与确定4

2.1主轴系统的方案确定5

2.2安装电动卡盘5

2.3换装自动回转刀架5

2.4螺纹编码器的安装方案5

2.5进给系统的与设计方案6

2.6 尾座与设计方案6

第3章确定切削用量及选择刀具6

3.1科学选择数控刀具6

3.1.1选择数控刀具的原则6

3.1.2选择数控车削用刀具7

3.2 设置刀点和换刀点7

3.3 确定切削用量7

3.3.1确定主轴转速7

3.3.2确定进给速度8

3.3.3 确定背吃刀量8

第4章 Φ320mm的传动系统图设计计算8

4.1.主动参数参数的拟定8

4.2 变速结构的设计10

4.2.1 主变速方案拟定10

4.2.2 变速结构式、结构网的选择10

4.3带轮的设计13

4.4 传动轴的直径估算16

4.4.1 确定各轴转速16

4.4.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径17

4.4.3 键的选择18

4.5传动轴的校核18

4.5.1 传动轴的校核18

4.5.2 键的校核19

4.6 各变速组齿轮模数的确定和校核19

4.6.1 齿轮模数的确定19

4.6.2 齿宽的确定23

4.6.3 齿轮结构的设计24

4.7 带轮结构设计25

4.9 齿轮校验26

4.9.1 校核a变速组齿轮26

4.9.2 校核b变速组齿轮28

4.9.3 校核c变速组齿轮29

4.10 轴承的选用与校核30

4.10.1 各轴轴承的选用30

4.10.2 各轴轴承的校核30

第5章纵向进给机构的设计32

5.1纵向进给系统的设计要求32

5.2 纵向进给系统的设计计算已知条件32

5.3 滚珠丝杆设计计算33

5.4 同步带传动计算36

5.5 伺服电机的选择39

第6章数控系统的选择41

6.1数控系统基本硬件组成41

6.2 单片机控制系统的设计43

结论46

参考文献47

致谢49

第1章数控机床发展概述

1.1数控机床及其特点

　　　数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称数控机床，这是一种将数字计算机技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性、高效能的自动化机床，是典型的机电一体化产品。

数控机床一般由下列几个部分组成：

1）主机，它是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件，是用于完成各种切削加工的机械部件。

2）数控装置，是数控机床的核心，相当于人的大脑，它包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并

内容简介：: 毕业设计说明书设计题目：320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计学生班级学号指导教师摘要本次设计是对320MM数控车床的设计。在这里主要包括:主传动系统的设计、纵向进给系统的设计、横向进给系统的设计。而我主要是针对纵向进给系统进行机械设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。数控设计主要传动系统的机械设计。由于对经济型数控机床的加工精度要求不高，为简化结构、降低成本。通过控制横进给系统，保证设计后的车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停等功能。为实现机床所要求的传动效率，采用步进电机经联轴器再传动丝杠；为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。关键词：车床，数控设计，联轴器，滚珠丝杠 AbstractThis design is about the common Lathe 320MM transformation of NC. Main tasks are: the transformation of the main transmission system, the transformation of the vertical feeding system, horizontal feed system reform. While I was mainly aim at the lateral feeding system mechanical transformation. The graduation project on the design of the basic skills training has improved the analysis and the ability to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design. NC transformation is mainly a transformation of mechanical drive system. Because of the economy less precision CNC machining, it is order to simplify the structure and reduce costs. By controlling the cross-feed system, it ensures the modified lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, and pause. Required for the realization of the transmission efficiency of machine tool, we should us a stepping motor drive and then screw through the coupling. To ensure a certain degree of driving accuracy and stability and minimize friction, a ball screw pair is needed. Keywords: lathe, NC Transformation , Coupling ,Ball Screw 目录摘要IIAbstractIII目录IV第1章数控机床发展概述11.1数控机床及其特点11.2 数控机床的经济分析21.2 数控机床的工艺范围及加工精度21.4 数控机床的发展趋势3第2章数控机床总体方案的制订及比较42.1 总体方案比较与确定42.1主轴系统的方案确定52.2安装电动卡盘52.3换装自动回转刀架52.4螺纹编码器的安装方案52.5进给系统的与设计方案62.6 尾座与设计方案6第3章确定切削用量及选择刀具63.1科学选择数控刀具63.1.1选择数控刀具的原则63.1.2选择数控车削用刀具73.2 设置刀点和换刀点73.3 确定切削用量73.3.1确定主轴转速73.3.2确定进给速度83.3.3 确定背吃刀量8第4章 320mm的传动系统图设计计算84.1.主动参数参数的拟定84.2 变速结构的设计104.2.1 主变速方案拟定104.2.2 变速结构式、结构网的选择104.3带轮的设计134.4 传动轴的直径估算164.4.1 确定各轴转速164.4.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径174.4.3 键的选择184.5传动轴的校核184.5.1 传动轴的校核184.5.2 键的校核194.6 各变速组齿轮模数的确定和校核194.6.1 齿轮模数的确定194.6.2 齿宽的确定234.6.3 齿轮结构的设计244.7 带轮结构设计254.9 齿轮校验264.9.1 校核a变速组齿轮264.9.2 校核b变速组齿轮284.9.3 校核c变速组齿轮294.10 轴承的选用与校核304.10.1 各轴轴承的选用304.10.2 各轴轴承的校核30第5章纵向进给机构的设计325.1纵向进给系统的设计要求325.2 纵向进给系统的设计计算已知条件325.3 滚珠丝杆设计计算335.4 同步带传动计算365.5 伺服电机的选择39第6章数控系统的选择416.1数控系统基本硬件组成416.2 单片机控制系统的设计43结论46参考文献47致谢4949第1章数控机床发展概述1.1数控机床及其特点数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称数控机床，这是一种将数字计算机技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性、高效能的自动化机床，是典型的机电一体化产品。数控机床一般由下列几个部分组成： 1）主机，它是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件，是用于完成各种切削加工的机械部件。 2）数控装置，是数控机床的核心，相当于人的大脑，它包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3）驱动装置，它是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动系统、伺服驱动系统、主轴电机及伺服电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线以及曲面的加工。 4）辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 5）编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。与数控机床相比，数控机床有如下特点： 1）加工精度高，具有稳定的加工质量； 2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 4）机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为数控机床的3-5倍）； 5）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 6）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 1.2 数控机床的经济分析数控机床能缩短生产准备时间，增加切屑加工时间的比率；使用数控机床进行生产，加工的零件精度高，产品质量稳定,从而有效的提高了产品在市场上的竞争力；数控机床具有广泛的适应性和较大的灵活性，因此能够完成很多数控机床很难完成或者根本不能加工的、具有复杂型面、要求高精度的零件的加工；许多数控机床如加工中心具有自动换刀功能，使零件一次装夹之后就能够完成多个加工部位的加工，实现了一机多用，大大节省了设备和厂房面积；生产者可以对生产成本进行预算，并对生产进度进行合理的安排，以达到提高经济效益的目的；应用数控机床进行生产，减轻了工人的劳动强度，提高了工人工作的环境质量，增加了工人的生产积极性，促进了生产，提高了生产效率。随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，数控机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。1.2 数控机床的工艺范围及加工精度数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床，也是使用数量最多的数控机床，约占数控机床总数的25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件的加工，能够通过程序控制自动完成园柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺纹的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补功能，有些数控车床还具有非圆曲线插补功能以及加工过程中具有自动变速功能等特点，所以它的工艺范围要比普通车床要宽得多。1.精度要求高的回转体零件由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以铣代磨。2.表面粗糙度要求高的回转体零件数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均匀的零件。使用恒线速切削功能，就可选用最佳速度来切削锥面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。数控车床还适合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位选用较大的进给量，要求小的部位选用小的进给量。3.轮廓形状特别复杂和难于控制尺寸的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线和平面曲线插补功能，所以可以加工形状特别复杂或难于控制尺寸的的回转体零件。1.4 数控机床的发展趋势数控机床最早是从美国开始研制的。1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，提出了研制数控机床的初始设想。1949年，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作，开始从事数控机床的研制工作。并于1952年试制成功世界上第一台数控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究，于1955年进入实用阶段。一直到20世纪50年代末，由于价格和技术原因，品种多为连续控制系统。到了60年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且价格开始下降，一些民用工业开始发展数控机床，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等，使数控技术不断的扩展应用范围。自1952年，美国研制成功第一台数控机床以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代，先后经历了五个发展阶段。第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置。第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第三代数控：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统。第五代数控：从1974年开始采用微型电子计算机控制的系统。目前，第五代微机数控系统基本上取代了以往的数控数控系统，形成了现代数控系统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，几乎只需改变软件，就可以适应不同类型机床的控制要求，具有很大的柔性。随着集成电路规模的日益扩大，光缆通信技术应用于数控装置中，使其体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，功能也更加完善。近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动化生产系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展趋势。第2章数控机床总体方案的制订及比较2.1 总体方案比较与确定总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。数控车床后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。比较项目方案一方案二确定后的方案具体原因主轴箱分级变速采用调速电机+齿轮传动采用三相异步电机+减速器方案一变速级数比较多满足多种加工需要，也符合任务书要求进给机构滚珠丝杠+步进电机滚珠丝杠+伺服电机方案一脉冲当量步进电机控制的准确刀架四工位回转刀架六工位回转刀架都可以各有各的好处尾座液压尾座手动普通尾座液压尾座可通过数控系统调整方便数控系统8位单片机16位单片机方案一基本需求可以满足2.1主轴系统的方案确定若要提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用24速的多速电动机代替原有的单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时，若工作频率低于，原来的电动机可以不更换，但所选变频器的功率应比电动机大）。 400MM车床时，若采用有级变速，可选用浙江超力有限公司生产的YD系列变级多速三相异步电动机，实现档变速；若采用无级变速，应加装交流变频器，推荐型号为：F100-G0075T3B,适配电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。2.2安装电动卡盘为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，选用呼和浩特附件总厂生产的KD11250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系。2.3换装自动回转刀架为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路，由数控系统完成。2.4螺纹编码器的安装方案螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器，作为车床主轴信号的反馈元件，它与车床主轴同步。后的车床能够加工的最大螺纹导程是，Z向的进给脉冲当量是，所以螺纹编码器每转一转输出的脉冲数应不少于。考虑到编码器的输出有相位差的A、B相信号，可用A、B异或后获得个脉冲（一转内），这样编码器的线数可降到线（A、B信号）。另外，为了重复车削同一螺旋槽时不乱扣，编码器还需要输出每转一个的零位脉冲Z。基于上述要求，选择螺纹编码器的型号为：ZLF-1200Z-05VO-15-CT。电源电压+5V，每转输出个A/B脉冲与1个Z脉冲，信号为电压输出，轴头直径，生产厂家为长春光机数显技术有限公司。螺纹编码器通常有两种安装形式：同轴安装和异轴安装。同轴安装是指将编码器直接安装在主轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单，但它堵住了主轴的通孔。异轴安装是指将编码器安装在床头箱的的后端，一般尽量装在与主轴同步旋转的输出轴，如果找不到同步轴，可将编码器通过一对传动比为的同步齿形带与主轴连接起来。需要注意的是，编码器的轴头与安装轴之间必须采用无间隙柔性连接，且车床组、主轴的最高转速不允许超过编码器的最高许用转速。2.5进给系统的与设计方案在此主轴的同步轴，安装螺纹编码器。在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速箱总成。在纵溜板的下面安装纵向滚珠丝杠的的螺母座与螺母座托架。在横溜板上方安装四工位立式刀架。将滑动丝杆靠刻度盘一段（长，见图一）锯断保留，拆掉刻度盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杠副。将横向进给步进电动机通过法兰安装到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的轴头相联。更换丝杆的右支承。2.6 尾座与设计方案设计成液压尾座。第3章确定切削用量及选择刀具3.1科学选择数控刀具3.1.1选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定.选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。3.1.2选择数控车削用刀具目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSG-JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG-JZ,此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。3.2 设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查;引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。3.3 确定切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。3.3.1确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。其计算公式为:n=1000v/71D式中:v切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定;n一一主轴转速，单位为r/min,D工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。3.3.2确定进给速度进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则:当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100一200mm/min范围内选取; 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min范围内选取;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取;刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。3.3.3 确定背吃刀量背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5mm,总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。第4章 320mm的传动系统图设计计算4.1.主动参数参数的拟定因为已知， Z=+1=1.4129根据标准公比。这里我们取标准公比系列=1.41.因为=1.41=1.06，根据标准数列。首先找到最小极限转速20，再每跳过5个数（1.261.06）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：20，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800合理的确定电机功率P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。现在以常见的中碳钢为工件材料，取45号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度=3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm25mm。刀具几何参数：=15，=6，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=1mm。现以确定粗车是的切削用量为设计：确定背吃刀量和进给量f，根据【2】表8-50，取4mm，f取0.6。确定切削速度，参【2】表8-57，取V=1.7。机床功率的计算，主切削力的计算根据【2】-表8-59和表8-60，主切削力的计算公式及有关参数：F=9.81 =9.8127040.920.95 =3242（N）切削功率的计算 =32421.7=5.5（kW）依照一般情况，取机床变速效率=0.8.=6.86(kW)根据【3】表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。根据以上要求，我们选取Y132M-4型可调速电动机，额定功率7.5kW,满载转速1440，额定转矩2.2，质量81kg。4.2 变速结构的设计4.2.1 主变速方案拟定拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。变速方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中变速型式的主轴变速箱。4.2.2 变速结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的变速不失为有用的方法，但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。数为Z的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有、个变速副。即变速副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子：，可以有三种方案： 12级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一变速组的变速副数不能多，以2为宜。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个变速组的变速副数常选用2。综上所述，变速式为12=232。对于12=232传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：，，，由于本次设计的机床I轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选的方案。从电动机到主轴主要为降速变速，若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足变速副前多后少的原则，因此取12=232方案为好。设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，在降速变速中，一般限制限制最小变速比；为避免扩大传动误差，减少震动噪声，在升速时一般限制最大转速比。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围。在设计时必须保证中间变速轴的变速范围最小。根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即：检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。其中，，符合要求。绘制转速图、选择Y132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。、分配总降速变速比总降速变速比电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。、确定变速轴轴数变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。、确定各级转速由、z = 12确定各级转速： 800、560、400、280、200、140、100、71、50、35.5、20r/min。、绘制转速图在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为a、b、c。现由（主轴）开始，确定、轴的转速：先来确定轴的转速变速组c 的变速范围为，结合结构式，轴的转速只有一种可能：100、140、200、280、400、560r/min。确定轴的转速变速组b的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取，轴的转速确定为：400、560r/min。确定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取，确定轴转速为800r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从【1】表3-9中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据【1】,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。、变速组a:，；时：57、60、63、66、69、72、75、78时：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77可取84,于是可得轴齿轮齿数分别为：28、35。于是，可得轴上的三联齿轮齿数分别为：56、49。、变速组b:根据【1】,查表3-9各种常用变速比的使用齿数, ，,时：87、89、90、91、92时：87、89、90、91时：86、88、90、91可取 90，于是可得轴上两联齿轮的齿数分别为：18、30、45。于是，得轴上两齿轮的齿数分别为：72，60、45。、变速组c:根据【1】,查表3-9各种常用变速比的使用齿数,时：、85、89、90、94、95、108时： 84、87、89、90、108可取 108.为降速变速，取轴齿轮齿数为22；为升速变速，取轴齿轮齿数为36。于是得,得轴两联动齿轮的齿数分别为22，72；得轴两齿轮齿数分别为86，36。4.3带轮的设计三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。电动机转速n=1440r/min,传递功率P=7.5kW,传动比i=1.8，两班制，一天运转16小时，工作年数10年。(1)、选择三角带的型号由【4】表8-7工作情况系数查的共况系数=1.2。故根据【4】公式（8-21）式中P-电动机额定功率， -工作情况系数因此根据、由【4】图8-11普通V带轮型图选用A型。(2)、确定带轮的基准直径，带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜过小，即。查【4】表8-8、图8-11和表8-6取主动小带轮基准直径=125。由【4】公式(8-15a) 式中：-小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。，由【4】表8-8取圆整为224mm。(3)、验算带速度V，按【4】式（8-13）验算带的速度，故带速合适。(4)、初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取：根据【4】经验公式（8-20）取，取=600mm.(5)、三角带的计算基准长度由【4】公式（8-22）计算带轮的基准长度由【4】表8-2，圆整到标准的计算长度 (6)、验算三角带的挠曲次数，符合要求。 (7)、确定实际中心距按【4】公式（8-23）计算实际中心距(8)、验算小带轮包角根据【4】公式（8-25），故主动轮上包角合适。(9)、确定三角带根数根据【4】式（8-26）得查表【4】表8-4d由 i=1.8和得= 0.15KW,查表【4】表8-5，=0.98；查表【4】表8-2，长度系数=1.01 取根(10)、计算预紧力查【4】表8-3，q=0.1kg/m由【4】式（8-27）其中： -带的变速功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取q=0.1kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。、计算作用在轴上的压轴力传动比查表【4】表8-4a由和得= 1.92KW 4.4 传动轴的直径估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭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，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。4.4.1 确定各轴转速、确定主轴计算转速：计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。根据【1】表3-10，主轴的计算转速为、各变速轴的计算转速：轴的计算转速可从主轴71r/min按72/18的变速副找上去，轴的计算转速为100r/min；轴的计算转速为400r/min；轴的计算转速为800r/min。、各齿轮的计算转速各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。变速组c中，22/86只需计算z = 22 的齿轮，计算转速为280r/min；变速组b计算z = 18的齿轮，计算转速为400r/min；变速组a应计算z = 28的齿轮，计算转速为800r/min。、核算主轴转速误差所以合适。4.4.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径根据【5】公式（7-1），并查【5】表7-13得到取1.轴的直径：取轴的直径：取轴的直径：取其中：P-电动机额定功率（kW）；-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速（）； -传动轴允许的扭转角（）。当轴上有键槽时，d值应相应增大45%;当轴为花键轴时，可将估算的d值减小7%为花键轴的小径;空心轴时，d需乘以计算系数b，b值见【5】表7-12。和为由键槽并且轴为空心轴，和为花键轴。根据以上原则各轴的直径取值：，和在后文给定，轴采用光轴，轴和轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴。因为矩形花键定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度，故我采用矩形花键连接。按规定，矩形花键的定心方式为小径定心。查【15】表5-3-30的矩形花键的基本尺寸系列，轴花键轴的规格；轴花键轴的规格。各轴间的中心距的确定：；4.4.3 键的选择查【4】表6-1选择轴上的键，根据轴的直径，键的尺寸选择，键的长度L取22。主轴处键的选择同上，键的尺寸为，键的长度L取100。4.5传动轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。4.5.1 传动轴的校核轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核最大挠度：查【1】表3-12许用挠度；。轴、轴的校核同上。4.5.2 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：4.6 各变速组齿轮模数的确定和校核4.6.1 齿轮模数的确定齿轮模数的估算。通常同一变速组内的齿轮取相同的模数，如齿轮材料相同时，选择负荷最重的小齿轮，根据齿面接触疲劳强度和齿轮弯曲疲劳强度条件按【5】表7-17进行估算模数和，并按其中较大者选取相近的标准模数，为简化工艺变速传动系统内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过23种模数。先计算最小齿数齿轮的模数，齿轮选用直齿圆柱齿轮及斜齿轮传动，查【4】表10-8齿轮精度选用7级精度，再由【4】表10-1选择小齿轮材料为40C(调质)，硬度为280HBS：根据【5】表7-17；有公式：齿面接触疲劳强度：齿轮弯曲疲劳强度：、a变速组：分别计算各齿轮模数，先计算最小齿数28的齿轮。齿面接触疲劳强度：其中: -公比； = 2； P-齿轮传递的名义功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齿宽系数=； -齿轮许允接触应力，由【5】图7-6按MQ线查取; -计算齿轮计算转速;K-载荷系数取1.2。=650MPa，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为4mm 。齿轮弯曲疲劳强度：其中: P-齿轮传递的名义功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齿宽系数=； -齿轮许允齿根应力，由【5】图7-11按MQ线查取；-计算齿轮计算转速; K-载荷系数取1.2。，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为2.5mm 。所以于是变速组a的齿轮模数取m = 4mm，b = 32mm。轴上主动轮齿轮的直径：。轴上三联从动轮齿轮的直径分别为：、b变速组：确定轴上另两联齿轮的模数，先计算最小齿数18的齿轮。齿面接触疲劳强度：其中: -公比； =4； P-齿轮传递的名义功率；P = 0.9227.5=6.915KW； -齿宽系数=； -齿轮许允接触应力，由【5】图7-6按MQ线查取; -计算齿轮计算转速;K-载荷系数取1.2。=650MPa，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为5mm 。齿轮弯曲疲劳强度：其中: P-齿轮传递的名义功率；P =0.9227.5=6.915KW； -齿宽系数=； -齿轮许允齿根应力，由【5】图7-11按MQ线查取；-计算齿轮计算转速; K-载荷系数取1.2。，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为3mm 。所以于是变速组b的齿轮模数取m = 5mm，b = 40mm。轴上主动轮齿轮的直径：轴上三联从动轮齿轮的直径分别为：、c变速组：为了使传动平稳，所以使用斜齿轮，取，螺旋角。计算中心距a，圆整为280mm。修正螺旋角，因值改变不多，所以参数，等值不必修正。所以轴上两联动主动轮齿轮的直径分别为：轴上两从动轮齿轮的直径分别为：、标准齿轮参数：从【7】表5-1查得以下公式齿顶圆直径；齿根圆直径；分度圆直径；齿顶高；齿根高；齿轮的具体值见表表5.1齿轮尺寸表（单位：mm）齿轮齿数z模数分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高齿根高284112120102453541401481304556422423221445494196204186451859010077.556.25305150160137.556.25455225235212.556.25725360370347.556.25605200210187.556.25455225235212.556.25225114.12124.58725373.44383.82360.485.194.68365184.92197.1173.765.194.68865446.06454.64484.6.2 齿宽的确定由公式得：轴主动轮齿轮；轴主动轮齿轮；轴主动轮齿轮；一般一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应主动轮比从动轮齿宽大（510mm）。所以：，，。4.6.3 齿轮结构的设计通过齿轮传动强度的计算，只能确定出齿轮的主要尺寸，如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分度圆直径等，而齿圈、轮辐、轮毂等的结构形式及尺寸大小，通常都由结构设计而定。当齿顶圆直径时，可以做成实心式结构的齿轮。当时，可做成腹板式结构，再考虑到加工问题，现决定把齿轮8、12和14做成腹板式结构。其余做成实心结构。根据【4】图10-39（a）齿轮10、12和13结构尺寸计算如下：齿轮8结构尺寸计算，；，C取12cm。齿轮12结构尺寸计算;；，C取12cm。齿轮14结构尺寸计算，；，C取14cm。4.7 带轮结构设计、带轮的材料常用的V带轮材料为HT150或HT200，转速较高时可以采用铸钢或钢板冲压焊接而成，小功略时采用铸铝或塑料。、带轮结构形式V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成，根据轮辐结构的不同可以分为实心式（【4】图8-14a）、腹板式（【4】图8-14b）、孔板式（【4】图8-14c）、椭圆轮辐式（【4】图8-14d）。V带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径（d为安装带轮的轴的直径，mm）时。可以采用实心式，当可以采用腹板式，时可以采用孔板式，当时，可以采用轮辐式。带轮宽度：。分度圆直径：。D=90mm是深沟球轴承6210轴承外径，其他尺寸见带轮零件图。、V带轮的论槽V带轮的轮槽与所选的V带型号向对应，见【4】表8-10. mm槽型与相对应得A11.02.758.79 V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面夹角发生变化。为了使V带的工作面与大论的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面得夹角做成小于。V带安装到轮槽中以后，一般不应该超出带轮外圆，也不应该与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度。轮槽工作表面的粗糙度为。、V带轮的技术要求铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有傻眼、裂缝、缩孔及气泡；铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；转速高于极限转速的带轮要做静平衡，反之做动平衡。其他条件参见中的规定。4.9 齿轮校验在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮1，齿轮5，齿轮11这三个齿轮。齿轮强度校核：计算公式：弯曲疲劳强度;接触疲劳强度4.9.1 校核a变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为28的齿轮，确定各项参数、 ,n=800r/min,、确定动载系数齿轮精度为7级，由【4】图10-8查得动载系数。由【4】使用系数。、。、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数查【4】表10-4，得非对称齿向载荷分配系数； ,查【4】图10-13得、确定齿间载荷分配系数: 由【4】表10-2查的使用，由【4】表10-3查得齿间载荷分配系数、确定载荷系数: 、查【4】表 10-5 齿形系数及应力校正系数；、计算弯曲疲劳许用应力由【4】图10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。【4】图10-18查得寿命系数,取疲劳强度安全系数S = 1.3 ，接触疲劳强度、载荷系数K的确定：、弹性影响系数的确定；查【4】表10-6得、查【4】图10-21（d）得，故齿轮1合适。4.9.2 校核b变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为18的齿轮，确定各项参数、,n=400r/min,、确定动载系数：齿轮精度为7级，由【4】图10-8查得动载系数、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数查【4】表10-4，插值法得非对称齿向载荷分配系数 ,查【4】图10-13得、确定齿间载荷分配系数: 由【4】表10-2查的使用；由【4】表10-3查得齿间载荷分配系数、确定动载系数: 、查【4】表 10-5齿形系数及应力校正系数、计算弯曲疲劳许用应力由【4】图10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。【4】图10-18查得寿命系数,疲劳强度安全系数S = 1.3 ，接触疲劳强度、载荷系数K的确定：、弹性影响系数的确定；查【4】表10-6得、查【4】图10-21（d）得，故齿轮8合适。4.9.3 校核c变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为22的齿轮，确定各项参数、,n=280r/min,、确定动载系数：齿轮精度为7级，由【4】图10-8查得动载系数、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数查【4】表10-4，插值法得非对称齿向载荷分布系数， ,查【4】图10-13得、确定齿间载荷分配系数: 由【4】表10-3齿间载荷分布系数，、确定荷载系数: 、查表 10-5 齿形系数及应力校正系数。、计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。【4】图10-18查得寿命系数,疲劳强度安全系数S = 1.3 ，接触疲劳强度、载荷系数K的确定：、弹性影响系数的确定；查【4】表10-6得、查【4】图10-21（d）得，故齿轮11合适。4.10 轴承的选用与校核4.10.1 各轴轴承的选用主轴前支承：NN3022K；中支承：NN3020K；后支撑N219E 轴离合器及齿轮处支承均用：6206;带轮处支承：6210 轴前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 轴前支承：30208;后支承：302084.10.2 各轴轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对轴未端的滚子轴承进行校核。齿轮的直径轴传递的转矩齿轮受力根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:在水平面：在水平面：因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表13-6查得载荷系数，取，则有：轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命故该轴承6206能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。第5章纵向进给机构的设计为了提高传动效率和产品的加工精度，纵、横向传动全部用滚珠丝杠。由于本次设计的是经济型数控机床，其结构简单、价格便宜，调试、维护方便，一般用于精度不高的经济型数控机床，并且本次设计的机床主要用于粗加工及半精加工。为降低设计成本，决定采用伺服半闭环控制方式对X轴（横向）和Z轴（纵向）进给系统进行设计。采用伺服电机经齿轮减速再传动给X轴和Z轴丝杠；为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。5.1纵向进给系统的设计要求经济型数控车床的设计一般是伺服电动机减速驱动丝杆，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。伺服电机的布置，可放在丝杆的任意一端，对车床的设计来说，外观不必象产品设计要求的那么高，而从设计方便，实用方面考虑，一般都把步进电机放在纵向丝杆的右端。5.2 纵向进给系统的设计计算已知条件工作台重量W=800N，加速时间常数t=25ms，滚珠丝杠基本导程L=6mm，快速进给速度V=2m/min。切削力计算由机床设计手册可知，切削功率式中Pc=NKP-电机功率，由条件我们选 P=4 KW-主传动系统总效率，一般为0.750.85,取=0.8;K-进给系统功率系数，取为K=0.96则： Pc =40.80.96=3.072kW切削功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力(或转距)和最大切削转速(或转速)来计算,即 Pc =10或 Pc=式中 F-主主切削力(N); -切削速度（m/min） T-切削转距(N.m) n-主轴转速(r/min)设按最大切削速度来计算，取=100m/min，则主切削力Fz=（N）=1843.2（N）从机床设计手册中可得知，在一般外圆车削时：Fx=(0.10.6)Fz Fz=(0.150.7)FzFx=0.5Fz=0.51843.2921.6NFy=0.6Fz=0.61843.2=1105.92N5.3 滚珠丝杆设计计算滚珠丝杠副已经标准化，因此，滚珠丝杠副的设计归为滚珠丝杠副型号的选择。1）计算作用在丝杠上的最大动负荷：首先根据切削力和运动部件的重量引起的进给抗力，计算出丝杠的轴向载荷，再根据要求的寿命值计算出丝杠副应能承受的最大动载荷。式中工作负载(N)指数控机床工作时实际作用在滚珠丝杆上的轴向力; 运转系数，一般运转系数取1.21.5，有冲击的运转取1.52.5；硬度系数，为60HRC时，为1；为1; G 寿命(以转为单位1，如1.5则为150万转)。寿命G可按下式计算： G=式中 n滚珠丝杠的转速(r/min); T使用寿命时间(h),数控机床T取15000h。工作负载的数值可用机床设计手册中进给牵引力的实验公式计算，对于三角形或综合导轨 =k+(+W)式中、切削分力； W移动部件的重力(800N)； k考虑颠覆力矩影响的系数，k=1.15；导轨上的因数，=0.150.18，取=0.16。则 =1.15921.6+0.16(184302+800)N=1482.752N 当机床以线速度v=100m/min,进给量=0.3mm/r,车削直径D=80mm的外圆时，丝杠的转速 n=r/min则G=万转=17.91万转根工作负载、寿命G，取=12，=1，计算出滚珠丝杆副承受的最大动负荷 =1.211482.752N=4655.3N由F查滚珠丝杠的产品样本或机床设计手册,选择丝杠的型号.现在我们参照江苏天安机械有限公司的滚珠丝杠的产品样本,选择滚珠丝杠的直径为32mm，型号为CDM3206-2.5-P3，其额定动载荷是14022N，强度足够用。参数技术:2）效率计算：根据机械原理，丝杠螺母副的传动效率为式中螺纹的螺旋升角，该丝杠为325 摩擦角，约等于。则=0.9533)刚度验算：滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用，将引起基本导程L的变化，因滚珠丝杠扭时引起的导程变化量很小，可忽略不计，故工作负载引起的导程变化量L为 L= 式中 E弹性模量，对于钢，E=20.610N/c； S滚珠丝杠截面积（按丝杠螺纹底径确定d，若d=2.77cm），则S=6.03c。其中，“+”用于拉伸时，“”用于压缩时。则L=丝杠1m长度上导程变形总量误差为 =11.78因3级精度丝杠允许的螺距误差为15，故此丝杠的精度足够。5.4 同步带传动计算设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：式中需要传递的名义功率工作情况系数，按表2工作情况系数选取=1.7；表5-3.工作情况系数确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。表5-4选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm选择小带轮齿数z1，z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=34故大带轮齿数为：z2=iz1=1z1=34。故z1=34，z2=34。确定带轮的节圆直径d1，d2小带轮节圆直径d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.53mm大带轮节圆直径d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.53mm验证带速v 由公式v=d1n1/60000计算得， svmax=40m/s，确定带长和中心矩根据机械设计基础得所以有：现在选取轴间间距为取224mm10、同步带带长及其齿数确定=() = =719.7mm11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=17。12、基本额定功率的计算查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。所以同步带的基准额定功率为=0.21KW表3-5 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力=5.5 伺服电机的选择1）负载传动惯量估算折算到伺服电机轴上的传动惯量可按下式估算式中 -折算到电动机轴上的转动惯量（齿轮的转动惯量（）齿轮的转动惯量（）丝杠的转动惯量（）估算参数。对于材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下式估算式中 D圆柱零件的直径（cm） L-_零件轴向长度（cm）所以，负载转动惯量 2）负载转矩计算及最大静转矩选择根据能量守恒定律，电动机等效负载转矩若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩取安全系数为0.3，则因为数控机床对动态性能要求较高，确定电动机最大静转矩时应满足快速空载起动时所需转矩T的要求。式中空载快速起动时所需的转矩（N;克服摩擦所需转矩（）;-丝杠预紧所引起的折算到电动机轴上的附加转矩（）。当工作台快速移动时，电动机的转速由动力学可知 T=J式中 -角加速度，计算公式为=。则 T= J=8.68710=1.516=0.0175T=0.406式中 F-预加载荷, 一般为最大轴向载荷的1/3,即F/3则T= T+ T=(1.516+0.0175+0.406) =1.9403)伺服电机的最高工作频率 Hz=55.56Hz根据计算综合考虑,查表选用Star系列130ST-M06025H型伺服电机。第6章数控系统的选择6.1数控系统基本硬件组成任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成，硬件是数控机床的基础，其性能的好坏，直接影响整个系统的工作性能，有了硬件，软件就能发挥作用。机床数控机床的硬件电路概括起来又以下四部分组成：（1）中央处理单元CPU。CPU是数控系统的核心。（2）总线。包括数据总线（DB）地址总线（AB）和控制总线（CB）。（3）存储器。包括只读可编程存储器和随机读写存储器。（4） I/O输入输出接口电路。由于8031只有P1口和P3口部分能提供用户作为I/O口使用，不能满足输入输出口的需要，因而系统必须扩展输入输出接口电路。从附录H图H2可以看出，系统扩展了一片8155和一片8255可编程I/O接口芯片。8155的片选信号CE接74LS138的Y0，8255芯片片选信号CS接到74LS138的Y2端。74LS138三八译码器有三个输入A、B、C分别接到8031的P2。5，P2。6、P2。7，输出Y0Y7 8个输出，低电平有效。Y0Y7对应输入A、B、C的000至111的8种组合，其中Y0对应A、B、C为000，Y7对应A、B、C为111。74LS138还有三个使能端，其中2个（GA和GB）为低电平使能，另一个G1为高电平使能。吸有当使能端均处于有效电平时，输出才能产生，否则输出处于高电平无效状态。I/O接口芯片与外设的连接是这样安排的：8155芯片PA0PA7作为显示器段选信号输出，PB0PB7是显示器的位选信号输出，PC0PC4 5根线是键盘扫描输入。8155芯片的IO/M引脚接8031芯片的P2。0，因为使用8155的I/O口故P2。0高电平。8255芯片PA0PA6接X向、Y向和Z向步进电机硬件环形分配器，为输出，PB0PB7为三个方向的点动及回零输入，PC0PC5为面板上的选择开头是输入，设有编辑、单步运行、单段运行、自动、手动I、手动II等方式。系统各芯片采用全地址译码，各存储器及I/O接口芯片的地址编码如表419所示：X向，Y向步进电机硬件环形分配器采用YB015，32相通电五相十拍方式工作，故A0，A1引脚均接+5V，Z向步进电机配件环形分配采用YB014，是以23相通电四相八拍方式工作。A0、A1接高电平。三个芯片的选通输出控制E0分别接8255的PA0、PA3、PA5，清零R接8255的PA1，正、反转控制端分别接8255的PA2、PA4、PA6，时钟输入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以决定脉冲分配器输出脉冲分配器输出脉冲的频率。为实现插补时不同的进给速度，可给8155芯片的定时/计数器中设置不同的时间常数。表5芯片接74LS138引脚地址选择线片内地址单元（B）地址编码2764（1）000xxxxxxxxxxxxx8K0000H1FFFH2764 (2 )001xxxxxxxxxxxxx8K2000H3FFFH6264010xxxxxxxxxxxxx8K4000H5FFFH8155RAM10011110xxxxxxxx661009EFFHI/O1001111111111xxx69FF8H9FFDH825501011111111111xx45FFCH5FFFH 作用是进行数据运算处理和控制各部分电路协调工作，存储器用于存放系统软件，应用程序和运行中所需要的各种数据，I/0输入输出接口是系统与外界进行交换的桥梁。总线则是CPU与存储器，接口以及其它转换的纽带，是CPU与部分电路进行交换和通讯的必由之路。数控系统的硬件框图为：图5-16.2 单片机控制系统的设计1 向和X向进给伺服系统运动2 键盘显示3 自动转位刀架控制4 螺纹加工控制5 面板控制6 行程控制7其他功能报警电路、急停电路、复位电路、光隔离电路、功能电路等。采用MCS-5系列单片机组成的控制系统硬件电路原理图。电路的组成如下：a) 采用8031作CPUb) 扩展了两片2764芯片、一片6264芯片c) 两片8155可编程并行I/O接口。d) CPU、存储器及I/O接口CPU采用8031芯片，选用6MHz晶体振荡器。它的作为数据总线和地址共用。16位地址线由经地址锁存器74LS373提供8位地址，高8位地址由8031的口直接提供。ALE为地址锁存允许。为低电平时选通外部存储器（EPROM），相应的指令字节出现在EPROM的数据线（）上，输入到口，8031将指令读入。RESET为复位控制，当RESET输入端出现高电平时，8031被初始化复位，在复位有效期向ALE、PSEN也输出高电平。当RESET输入端返回低电平后，CPU从O地址开始执行程序。（故设计中一定有一片2764芯片连到74LS138的）设计中采用上电复位和开关复位。另外，两片8155的RESET也与8031的RESET管脚相连，它们可同时复位。8031的是片内的定时器/计数器溢出中断申请，由主轴后面的光电编码器输入。当车床车螺纹时，主轴光电编码器向8031发出进给脉冲

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。