数控车床主传动系统结构设计
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摘要：
本次论文对数控车床主传动系统进行了设计，主要采用了类比法。主传动的性能直接影响机床的加工精度和生产效率，对提高产品的质量和档次有重大意义。本论文主要研究了主轴的切削扭矩，计算了主轴的受力分析以及轴承支承，并计算了前后轴承的寿命。本论文的特色有：通过对主轴扭矩的研究，提高了主轴的加工能力。通过对主轴的受力情况和支承跨距的分析，使主轴具有更高的刚度。通过对轴承进行预紧，并合理的使用润滑与密封，提高了轴承的寿命。通过对主传动的设计，优化了主传动，对数控车床的发展和应用有深远的影响。
关键词：数控车床，主传动系统，主轴组件，主轴
Title CNC lathes Main Transmission System Design
Abstract：
The main thesis of CNC lathe drive system has been designed, the main use of analogy. Main drive performance directly affects the machining accuracy and productivity of the machine, to improve product quality and grades of great significance. In this thesis, the spindle cutting torque, stress analysis and calculation of the bearing spindle, and calculates the front and rear bearing life. Features of this paper are: the study of the spindle torque, the spindle increase processing capacity. Through analysis of the main shaft of the force and the support span, the spindle has a higher stiffness. By bearing preload and rational use of lubrication and sealing, improved bearing life. Through the main drive design, optimized for main drive, it has a profound influence on the development and application of numerical control lathes.
Key words: CNC lathes, the main drive system, the spindle assembly, spindle
目录
前 言 1
第1章 绪论 2
1.1数控机床国内外研究现状及发展局势 2
1.1.1数控机床国内外研究现状 2
1.1.2数控机床国内外发展趋势 3
1.2数控机床的组成 3
1.3数控车床的功能和特点 4
1.3.1数控车床的功能 4
1.3.2数控车床的分类和特点 5
1.4数控车床主传动系统的简介 5
第2章 主轴箱总体方案设计 6
2.1主传动系统的设计要求 6
2.2主传动的结构特点和传动方式 6
2.2.1主传动的结构特点 6
2.2.2传动方式的分类及特点 6
2.3电机的选择及同步带的计算 8
2.3.1电机型号的选择 8
2.3.2同步带参数的计算 9
第3章 主轴组件的设计 12
3.1主轴组件的基本要求 12
3.2主轴的功用、类型及结构设计 13
3.2.1主轴的功用 13
3.2.2主轴的结构设计 13
3.3主轴主要参数的确定 14
3.3.1前后轴承型号的选择 14
3.3.2主轴参数的确定 14
3.3.3主轴受力分析 14
3.4主轴材料的选择及热处理 19
第4章 轴承的选择 20
4.1轴承的选择及寿命计算 20
4.1.1轴承的功用及特点 20
4.1.2轴承的配置形式 21
4.1.3轴承寿命计算 22
4.2轴承的预紧 27
4.2.1轴承预紧的意义 27
4.2.2轴承预紧方式 27
4.3轴承的润滑及密封 28
4.3.1轴承的润滑 28
4.3.2主轴部件的密封 28
第5章 技术经济分析 31
5.1 技术成本分析的目的与意义 31
5.2 成本构成 31
5.2.1 非标准件外购费用 31
5.2.2 标准件外购费用 33
5.3成本计算依据 34
第6章 结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
前 言
由于现在市场上的产品的换代更新太快和对产品的质量的要求提高，普通的传统车床已经不能满足当今人们的生产要求了。而且数控车床由于其众多的优点，到现在已经成为机床发展的主流，数控车床的高速发展代表了国家的总体设计水平以及制造水平，应该受到人们的高度重视。
当代数控机床是信息化技术和自动化技术的代表产品，它集高效率、高精度、高柔性于一体，具有超高的加工精度、很高的生产效率、很高的自动化水平、很强的加工适应性等一系列特点。能否实现加工机床和生产过程的数控化，是当今制造业的发展方向。我们可以这么说，机械制造业的竞争，它的实质性目的就是数控技术的竞争。
本次课题的设计目的以及意义，就是让我们通过平时所学的基础课程的理论知识，和实践经验结合在一起，来达到加深我们的专业知识，巩固我们的基础能力。通过这次设计过程，然后再分析一些机床的结构类型，并进行选择和改造，能够独立的进行结构设计，计算参数，会进行设计步骤和计算方法。通过搜索相关的机械设计手册、机械设计标准的方式，以此来达到积攒知识和提高自身能力的目的。通过毕业设计，得到机械方面的基本技能的培训，提高自己的分析能力和解决机械设计问题的能力，并为我们以后进行其它机械产品的设计打好牢固的基础。
第1章 绪论
1.1数控机床国内外研究现状及发展局势
当今世上，机床业较为发达的国家对机床这一产品十分的重视，都在加快发展机电一体化技术和技术先进的数控机床，以此来加快发展工业水平和国民经济，并为社会作出贡献。现如今国内数控机床行业发展十分迅速，每年的产量正在逐渐上升，但是所生产的数控机床的精度等方面有些达不到要求。这样的情况一直持续到现在，然后几大强国就在国际市场上发起了激烈的行业之间的竞争，并始终保持着相互竞争相互发展的关系，尤其是因为电子技术和计算机技术的飞速发展，使得数控机床在1980年后也开始了超速发展。为了满足各种用户的不同需求，也为了吸引全世界人民的眼球，引起更多的关注，各国的机床制造商们纷纷展现出自己的机床水平，改造性能更加好的机床。
全力加快发展装备制造业是当今社会的共识，但绝大多数的机械制造装备的数字化控制系统却不是中国独家制造的。尤其是关系到国家的地位和体现国家综合实力的高档数控机床，它的系统和重要零件却都要从国外引进。许多专家纷纷表示，以数控机床为代表的“中国制造”不能没有自主创造，开发具有自主知识产权的数控操作系统已迫在眉睫。
1.1.1数控机床国内外研究现状
虽然我国数控车床技术还比较落后，但是经过了30多年的发展，我国自主研发生产的，卧式数控车床不仅价格比较便宜，设备费用的投入比较少，一些企业所需要的车床不要太高级，所以这种车床就能满足要求了，现在特别受欢迎，目前这种数控车床在我国仍然十分流行，并且一直在使用中。
国外的一些比较发达的国家对数控车床这方面的研究很多，他们的技术水平很高，科技水平比较发达，他们研发的数控车床具有特点如下：（1）数控车床的主流是高速高精并且具有多轴加工，数控车床的潮流是纳米控制。（2）越来越多的多轴加工数控车床被用到其它行业中，并且十分受欢迎。（3）随着计算机监测功能的发展，工厂里的监测系统与管理系统更加方便简单，它能及时分析当前的相关情形，并能够及时预测车床的运行状态，能及时的进行维护通过对上述材料的成本进行计算，我们就可以进行不同的选择了，因为各种材料的价格不同，工艺性能也各不相同，所以最后算出来的成本都是不同的。要想降低成本，并且提高经济效益，那就得靠我们合理地选择材料并想好如何处理这些材料。通常一个合理的成本分析，能为我们带来巨大的最终收益，所以，在进行产品的生产之前，做好成本分析，是十分重要十分必要的一件事。
第6章 结 论
本次毕业设计是我大学四年最后一次理论与实践相结合的学习机会，这次设计过程中，虽然我遭遇了许多困难，但最终还是被我克服了，所以我获得了许多宝贵的经验。当我有困难时，我没有独自一人冥思苦想，而是和同学一起探讨问题，最终再请教老师，得出问题的答案，这使得我对这个问题记忆犹新。这次设计不仅提高了我的综合能力水平，还提升了我的意志力和耐力。我认为这就是我们进行毕业设计的终极目标。
这次我设计的课题是数控车床主传动系统，其中包括：数控车床的主运动传动方式的选择、轴承的选用、轴承的润滑及密封、主轴刚度的校核等。主轴采用无极变速，可达到最佳切削用量，有效的降低切削加工时间。而且本机床主传动是通过电动机将主动力传递给同步带，再由带轮带动，传递给主轴，整体结构十分简单，而且传动过程平稳无噪音，并且传动过程中的能量损耗也十分低。总之，我设计的主传动系统比较简单明了，十分适合一些中小型机床的主轴箱去使用，这样不仅维修简单，而且成本也不高。主轴箱密封良好，润滑方式是脂润滑，比较适合这种主传动。最后我想说，我的设计之中可能还存在一些问题，也有许多值得改进的地方，比如如何使车床的传动精度更上一层楼，等等，我希望在以后的学习过程中，我能解决这些问题，再找到一些新的问题，并继续攻克它们，这样才是我学习的动力，我的学习能力才能得到提高
工艺设计、数值计算及画图的整个过程，虽然任务比较繁重，但在设计过程中不断的学习，尤其是自主学习和实践，我克服了许多的难题，我感到十分的高兴，这种挑战是很难遇到的，只有攻克了它们，才能更进一步，这对我以后的工作学习有很大的帮助。希望我以后还能有这种学习的机会，以此来不断提高自己，挑战自己。
致 谢
大学四年匆匆而过，转眼间我们就要离开学校了，回想起自己十多年的求学生涯，不禁感慨万分。这么多年，其中有欢笑，有流泪，但是也有收获，多亏了从小打起的基础知识，我才能在求学的过程中一帆风顺。所以我在这毕业设计即将完成之际向所有关心过我，帮助过我的人献出最真诚的谢意以及最美好的祝福。
毕业设计即将结束，我的任务也要完成了，在这里我想要感谢很多人的帮助和指点，多亏了他们的帮助，我才能一帆风顺的进行下去，要是没有他们的帮助，我将会陷入迷茫中，我可能完不成这次毕业设计。
首先我要感谢带我们做毕业设计的刘老师，从开始做毕业设计，到最终完成毕业设计，一路上多亏她的细心指导及耐心讲解，我才能顺利的进行毕业设计，不然我可能还在原地踏步，完全无法按照要求去做毕业设计。
在毕业设计期间，我的舍友们也给我提供了许多帮助，给我提供了一些建议，在此感谢他们。同时我也要感谢我的父母，谢谢你们的鼓励。
本次设计虽然时间不长，但是我从中获得了许多知识，我的能力也得到了提高，所以我再次感谢给与我帮助的老师和同学们。
参考文献
1、 董刚 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社，1998
2、 王爱玲 . 现代数控机床. 北京：国防工业出版社，2003
3、 杨景蕙 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社，1992
4、 李益民.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨工业大学出版社，1998
5、 王爱玲，白恩远.现代数控机床[M].北京：国防工业出版社，2003
6、 机床设计手册编写组主编 .机床设计手册.第三卷部件机构及总体设计.北京:机械工业出版社,1992.1
7、 机械设计手册编委会，机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004
8、 戴曙主编.机床滚动轴承应用手册.北京：机械工业出版社 1992.1
9、 张曙．数控机床发展的新趋势．机电产品开发与创新，2005
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