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CK6140数控车床的机械系统的设计与研究【CK6140纵向进给】【3张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】

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关键词：: ck6140 数控车床机械系统设计研究纵向进给 cad图纸毕业论文开题报告 CK6140数控车床的机械系统外文翻译任务书

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CK6140数控车床的机械系统的设计与研究【CK6140纵向进给】

41页 14000字数+论文说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】

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数控车床纵向进给装配图.gif

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数控车床纵向进给装配图.dwg

1 引言 1

1.1 CK6140的现状和发展 1

1.2 CK6140数控车床总体方案的拟定 1

2 主运动部分设计 3

2.1 参数的确定 3

2.2 传动设计 4

2.3 转速图的拟定 6

2.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 8

2.5 传动件的估算和验算 10

2.6 展开图设计 21

3 纵向进给运动设计 27

3.1 滚珠丝杆副的选择 27

3.2 驱动电机的选用 32

结论 36

致谢 37

参考文献 38

毕业设计说明书（论文）中文摘要

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床，它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，是其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的。课题以数控车床CK6140为原型进行设计，首先介绍了CK6140数控车床的拟定。在此基础上，主要讨论了主运动参数的确定、主运动传动设计、主运动转速图的拟定、主运动带轮直径和齿轮齿数的确定、主运动传动件的估算和验算、主运动展开图设计、纵向进给运动滚珠丝杆副的选择及运动驱动电机的选用。

关键词数控车床主运动设计

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design and research of CNC lathe mechanical system

Abstract

CNC lathe, also known as Digital Control lathe. it is an automatic machine tools developed in the early 20th century 50's. is one of a class of highly used form of machine. CNC lathe is based on the figures control.

The topics is designed from the ck6140 prototype. On this basis, first introduce the study of CK6140 lathe. On this basis, disscuss the determination of motion parameters, the main campaign drive design,

the main campaign map of speed, pulley diameter of the main movement and the number of teeth ,the estimation and transmission check of

pieces of the main movement, the design of main campaign .The sellection

of the ball screw vice of vertical feed motion and the sports motor

Keywords CNC lathe the main movement design

1 引言

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机、CNC、驱动装置、数控机床的辅助装置、编程机及其他一些附属设备所组成。

1.1 CK6140的现状和发展

自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数控系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统[1]。

1.2 CK6140数控车床总体方案的拟定

1.2.1 数控车床

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床，它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点：

（1）由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。

（2）为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小[3]。

（3）更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高，CNC装置这是数控车床的核心，用于实现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。

1.2.2 CK6140数控卧式车床总体方案的拟定

（1）CK6140数控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。

（2）根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，。

（3）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。

（4）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构[4]。

（5）采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。

拟订总体方案简图如图2 .1所示。

结束语

毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的ck6140数控车床的系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种设备的选用标准，各种安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。

提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。

顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但是我在设计上还是有有很大的不足的，这无疑是让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注数控车床方面的设计，并争取尽快的掌握这些先进的知识。

致谢

数控车床毕业设计是机械设工程及自动化专业的我，必须经历的一个重要环节，也是对我四年大学生活的一个总结，在本次设计中，从选题到设计过程直到最后完成设计，都是在教授的悉心指导下完成的。教授在繁忙的教学中，每天都挤出时间来询问设计进程，并为我讲解许多设计的专业知识，热忱鼓励，并提供了大量的设计资料。

教授对教学一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神令我敬佩不已。不仅教我们知识，而且教我们做人。虽历时几个月，却使我终生受益，黄教授的教导让我为四年的大学生活画上了一个圆满的句号。对黄教授的感激之情是无法用几句简单的言语来表达的。同时，感激我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间的纯真友谊，维持着寝室那份家的融洽。还有学习上面给予的种种帮助。

在设计即将完成之际，我的心情无法平静。从开始选择课题到设计的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。大学生活四年，我非常感谢我的母校，她给我提供了良好的学习和生活环境，让我渡过了绚丽的四年。

参考文献

[1] 毕承恩, 丁乃建, 杨惕新等. 现代数控机床(下册)[M]. 北京:机械工业出版社, 1993.

[2] 吴祖育, 秦鹏飞. 数控机床[M].上海：上海科学技术出版社，1992.

[3] 吴敏镜. 现代数控机床的特点和发展趋势[J]. 新技术新工艺，1997，03.

[4] 姜家吉, 周学才. 数控技术的发展趋势[J]. 深圳信息职业技术学院学报，2003，02.

[5] 张新义. 经济型数控机床系统设计[M]. 机械工业出版社，1993.

[6] 王爱玲. 现代数控机床[M]. 北京：化学工业出版社，2003.

[7] 关颖. 数控车床[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2005.

[8] 周自强. 机床数控系统的发展趋势[J]. 丹东师专学报，1997.

[9] 李佳. 数控机床及应用[M]. 北京：清华大学出版社，2001.

[10] 赵松年，张奇鹏. 机电一体化机械系统设计[M]. 北京：北京机械工业出版社，1997.

[11] 蔡春源. 机械零件设计手册[M]. 北京：冶金工业出版社，1994.

[12] 孙恒，陈作模. 机械原理[M]. 高等教育出版，2007.

[13] 陈宏钧. 典型零件机械加工生产实例[M]. 北京：机械工业出版社，2004.

[14] 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[15] 荣维芝. 数控原理与维修技术[M]. 北京：机械工业出版社，2004.

内容简介：: 毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计 (论文 )题目：数控车床的机械系统的设计与研究指导教师 : 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要数控车床又称数字控制（称床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。关键词数控机床结构发展趋势 1 数控车床的结构特点数控车床又称数字控制（称床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控车床是数控机床的一个分支，具有品种繁多、适用面广的特点。主传动系统实现工件的旋转主运动，特点是速度较高，消耗动力较大。目前数控车床的主运动通常有以下几种类型：机械有级手动变速型：它与普通车床基本相同。要变换工件的转速，必须先停车，再手动选速，然后再启动。这种型式结构复杂、性能低下，主要用于简易数控车床。机械有级半自动变速型：它是在普通车床的基础上，采有电磁离合器，利用速度编程代码，可以自动实现主轴转速的有级变换。主轴变速实现分级自动化，可相对提高加工效率。这种型式价格较低，在简易数控车床中广泛应用。变频无级自动变速型：利用变频调速技术，通过控制信号，可使变频电机实现连续无级自动变速，简化机械结构；用户可按加工状态，选择最合理的主轴转速。这种型式价格适中，缺点是低速时主轴输出扭矩较小，不适于低速重负荷切削。交流主轴伺服无级自动变速型：利用主轴高速响应矢量控制技术，可实现电机连续无级自动变速。同变频调速相比，其低速特性好，恒功率范围广，但价格较高。这种型式是数控车床最理想的配置。进给传动系统主要实现刀具的纵横向进给运动，特点是速度较低，消耗动力较小。数控车床的进给传动系统主要由驱动电机和滚珠丝杠副组成。驱动电机有步进电机和伺服电机两种。伺服电机可分直流伺服电机和交流伺服电机，目前多用交流伺服电机。步进电机不带编码器，为开环控制系统；伺服电机带编码器，为半闭环控制系统。二者相比，伺服电机具有过载能力大和控制精度高的特点；而步进机具有价格低的优势。滚珠丝杠副按回珠方式和螺母予紧方式有多种结构，目前最常用内循环双螺母垫片予紧型，可使机床达到较好的定位精度刀架系统主要实现刀盘的自动转换、定位及刀具的装夹，通常是数控车床的核心配套件，需要保证工件一次装夹后能够自动完成车削外圆、端面、圆弧、螺纹、镗孔、切槽、切断等加工工序。刀架系统按实现刀盘的松开、分度转位及夹紧定位的驱动方式分有液压和电动两种，目前后者用得较广，是因无需配套液压系统，结构也较紧凑。按刀架的功能分为全功能型和普通型，根本差异在于是否具有双向回转和任意刀位就近选刀功能，决定着刀架换刀的时间长短，从而影响着数控车床的加工效率。按刀架的分度定位元件分为双齿盘和三齿盘两种。三齿盘结构实现刀架转位时，刀盘无需抬起即可实现转位刹紧，刀架自身的防护性能也较好。目前三齿盘式（不抬起式）刀架趋向为首选结构工件装夹系统主要实现工件的装夹，通常由卡盘及尾座组成，决定着上下工件是否方便和省力。目前，卡盘有手动、电动、液压三种；尾座多为手动和液压两种。液压结构复杂，价格稍高，但是装夹效率高，省力方便，还易实现安全保护功能。电动卡盘，因夹紧力难以控制，应用范围较小。手动卡盘价格低廉，简易数控车床中应用较广。床身和防护系统它们决定着数控车床的整体布局和外观造型。目前的数控车床有两大类型。（ 1）简易数控车床：整体布局由普通车床演变而来，多为平床身平拖板结构，刀架前置，切削区为半封闭或全封闭布局。因其构造同普通车床有很大的继承性，加工制造容易，成本较低。（ 2）全功能数控车床：整体布局多为斜床身平拖板 (平床身斜拖板 )结构，刀架后置，切削区为全封闭；上下工件操作方便，排屑容易，易实现自动化；切削区与纵横导轨完全隔离，具有良好的防水防尘性能，但其成本较高。 2 数控车床的发展趋势目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。目前，陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得到应用。多功能化配有自动换刀机构 (刀库容量可达 100把以上 )的各类加工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通信，也可以直接对多台数控机床进行控制。智能化现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求，其发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。数控编程自动化随着计算机应用技术的发展，目前数控技术发展的新趋势。它是利用加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成实现着前又出现了与接从系统内的可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障；利用容错技术，对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复；利用各种测试、监控技术，当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。控制系统小型化数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板，采用三维安装方法，使电子元器件得以高密度安装，较大规模缩小系统的占有空间。这样可以方便地将它安装在机床设备上，更便于对数控机床的操作使用。参考文献 1 毕承恩 , 丁乃建 , 杨惕新等 . 现代数控机床 (下册 )M. 北京 :机械工业出版社 , 1993. 2 吴祖育 , 秦鹏飞 . 数控机床 M上海科学技术出版社， 1992. 3 吴敏镜 . 现代数控机床的特点和发展趋势 J. 新技术新工艺， 1997， 03. 4 姜家吉 , 周学才 . 数控技术的发展趋势 J. 深圳信息职业技术学院学报， 2003，02. 5 张新义 . 经济型数控机床系统设计 M. 机械工业出版社， 1993. 6 王爱玲 . 现代数控机床 M. 北京：化学工业出版社， 2003. 7 关颖 . 数控车床 M. 沈阳：辽宁科学技术出版社， 2005. 8 周自强 . 机床数控系统的发展趋势 J. 丹东师专学报， 1997. 9 李佳 . 数控机床及应用 M. 北京：清华大学出版社， 2001. 10 赵松年，张奇鹏 . 机电一体化机械系统设计 M. 北京：北京机械工业出版社，1997. 11 蔡春源 . 机械零件设计手册 M. 北京：冶金工业出版社， 1994. 12 孙恒，陈作模 . 机械原理 M. 高等教育出版， 2007. 13 陈宏钧 . 典型零件机械加工生产实例 M. 北京：机械工业出版社， 2004. 14 吴宗泽，罗圣国 . 机械设计课程设计手册 M. 北京：高等教育出版社， 2006. 15 荣维芝 . 数控原理与维修技术 M. 北京：机械工业出版社， 2004. 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1 本课题要研究或解决的问题本课题以数控车床原型进行设计，主要设计任务为：（ 1）总体方案的拟订（ 2）主运动参数的确定；（ 3）主运动传动设计；（ 4）主运动转速图的拟定；（ 5）主运动带轮直径和齿轮齿数的确定；（ 6）主运动传动件的估算和验算；（ 7）主运动展开图设计；（ 8）纵向进给运动滚珠丝杆副的选择及运动驱动电机的选用。 2 本课题拟采用的研究手段（ 1）在学校图书馆查阅相关资料。（ 2）通过老师的指导。（ 3）通过浏览因特网上的相关资料。（ 4）通过对相关资料和数据的理论计算和分析。（ 5）到生产该机床的产家的技术部门进行调研。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语：该生的文献综述结合所要研究地课题比较紧密，从文中可以看出该生对所要做地工作进行了较深入地学习。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题深度、广度及工作量符合本科毕业设计地要求。预测：该生能顺利并很好地完成该课题。指导教师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日本科毕业设计说明书（论文）第 I 页共 I 页目录 1 引言 . 2 现状和发展 . 2 控车床总体方案的拟定 . 2 2 主运动部分设计 . 4 参数的确定 . 4 传动设计 . 5 转速图的拟定 . 7 带轮直径和齿轮齿数的确定 . 9 传动件的估算和验算 . 11 展开图设计 . 22 3 纵向进给运动设计 . 28 滚珠丝杆副的选择 . 28 驱动电机的选用 . 33 结论 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 本科毕业设计说明书（论文）第 2 页共 2 页毕业设计说明书（论文）中文摘要数控车床又称数字控制（称床，它是 20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，是其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的。课题以数控车床先介绍了此基础上，主要讨论了主运动参数的确定、主运动传动设计、主运动转速图的拟定、主运动带轮直径和齿轮齿数的确定、主运动传动件的估算和验算、主运动展开图设计、纵向进给运动滚珠丝杆副的选择及运动驱动电机的选用。关键词数控车床主运动设计本科毕业设计说明书（论文）第 1 页共 38 页毕业设计说明书（论文）外文摘要 NC NC it is an in 0th 0s. is of a of of is on is On On of of of of of of of of of 本科毕业设计说明书（论文）第 2 页共 38 页 1 引言数控车床又称数字控制（称床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机、动装置、数控机床的辅助装置、编程机及其他一些附属设备所组成。现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为段；第二个阶段为 1974 年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数控系统。在近 20 多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从 20 世纪 90 年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于机的数控系统，即统，它被划入为所谓的第六代数控系统 1。控车床总体方案的拟定数控车床数控车床又称数字控制（称床，它是 20 世纪 50 年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点：（ 1）由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。（ 2）为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小 3。（ 3）更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高，置这是数控车床的核心，用于实现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。控卧式车床总体方案的拟定本科毕业设计说明书（论文）第 3 页共 38 页（ 1）控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。（ 2）根据设计所给出的条件，主运动部分 z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是 2000r/低转速是 40r/ 。（ 3）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。（ 4）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构 4。（ 5）采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。拟订总体方案简图如图 2 示。图体方案简图本科毕业设计说明书（论文）第 4 页共 38 页 2 主运动部分设计参数的确定了解车床的基本情况和特点车床的规格系列和类型车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（ 143最大的工件回转直径 00 架上最大工件回转直径 00 轴通孔直径 d 要大于或等于 36 轴头号（ 6；最大工件长度 L 是 750000轴转速范围是： 32 r/1600r/数范围是： 18；r 2.5 mm/r；主电机功率是 5.5 10 参数确定的步骤和方法 (1）极限切削速度据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类工艺要求刀具和工件材料等因素。允许的切削速度极限参考值根据本次设计的需要选取的值如下：取 00m/ 0m/ (2)主轴的极限转速计算车床主轴的极限转速时的加工直径，按经验分别取（ D。由于 D=400主轴极限转速应为： 000 m a xm a x r/ (把已知条件带入公式得000r/ m 0 0 u D r/0r/ 由于转速范围 R = 2000 / 50 因为级数 Z=18级现以 = = 1z 得 R=50和 355 ，取 =为合适。 (3)主轴转速级数本科毕业设计说明书（论文）第 5 页共 38 页已知 : n= ： 2 ,18=3 3 2 (4)主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率 N，使用的功率实际情况既能充分的发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。目前，确定机床电机功率的常用方法很多，而本次设计中采用的是：估算法，它是一种按典型加工条件（工艺种类、加工材料、刀具、切削用量）进行估算。根据此方法，中型车床典型重切削条件下的用量：根据设计书表中推荐的数值：取 P=传动设计传动结构式、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传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考一下这个方案。确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为传动组分别有 Z=2 动副数由于结构的限制以 2或 3为合适，即变速级数和 3的因子 : 2 可以有几种方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已经选定了的和本次设计所须的正确的方案列出，具体的内容如下：传动齿轮数目： 2（ 3+3+2） +2 2+1=21 个轴向尺寸： 196 传动轴数目： 6根操纵机构：两个三联滑移齿轮，一个双联滑移齿轮总的传动系统如图本科毕业设计说明书（论文）第 6 页共 38 页图的传动系统组传动顺序的安排 18级转速传动系统的传动组，可以安排成： 233 ， 232 ， 332 。选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴上摩擦离合器时，应减小轴向尺寸，第一传动组的传动副不能多，以 2为宜，本次设计中就是采用的 2，一对是传向正传运动的，另一个是传向反向运动的。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的传动副选用 2，或者用一个定比传动副。传动系统的扩大顺序的安排本科毕业设计说明书（论文）第 7 页共 38 页对于 18 级的传动可以有三种方案，准确的说应该不只有这三个方案，可为了使结构和其他方面不复杂，同时为了满足设计的需要，选择的设计方案是： 18=3 3 2 传动方案的扩大顺序与传动顺序可以一致也可以不一致，在此设计中，扩大顺序和传动顺序就是一致的。这种扩大顺序和传动顺序一致，称为顺序扩大传动。传动组的变速范围的极限植齿轮传动副最小传动比41，最大传动比 2，决定了一个传动组的最大变速范围 8m 。极限传动比及指数 x， ,x 值如表示：表限传动比及指数极限传动比指数 x：411 x6 x 值； 2/ x3 （ x+x ）值： 8/m 9 最后扩大传动组的选择正常连续的顺序扩大的传动（串联式）的传动结构式为： Z=是： Z=18=3 3 2 转速图的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转速图，使主运动逐步具体化。主电机的选定中型机床上，一般都采用三相交流异步电机为动力源，可以在系列中选用。在选择电机型号时，应按以下步骤进行：本科毕业设计说明书（论文）第 8 页共 38 页（ 1）电机功率 N 根据机床切削能力的要求确定电机功率。但电机产品的功率已经标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。（ 2）电机转速3000、 1500、 1000、 750r/在此处选择的是：500r/ 这个选择是根据电机的转速与主轴最高转速的转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。（ 3）双速和多速电机的应用根据本次设计机床的需要，所选用的是：双速电机。（ 4）电机的安装和外形根据电机不同的安装和使用的需要，有四种不同的外形结构，用的最多的有底座式和法兰式两种。本次设计的机床所需选用的是外行安装尺寸之一。具体的安装图可由手册查到。（ 5）常用电机的资料根据常用电机所提供的资料，选用：图图动机轴从电机得到运动，经传动系统化成主轴各级转速。电机转速和主轴最高转速应相接近。显然，从传动件在高速运转下恒功率工作时所受扭矩最小来考虑，轴转速不宜将电机转速下降得太低。选用： r/n 本科毕业设计说明书（论文）第 9 页共 38 页齿轮传动比的限制机床主传动系统中，齿轮副的极限传动比： 2（ 1）升速传动中，最大传动比 2。过大，容易引起震动和噪音。（ 2）降速传动中，最小传动比41。过小，则使主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。转速图如图示。图运动的转速图带轮直径和齿轮齿数的确定根据拟定的转速图上的各传动比，就可以确定带轮直径和齿轮的齿数。带轮直径确定的方法、步骤 (1)选择三角型号一般机床上的都采用三角带，应使传动带数为 3 5根为宜 5。本次设计中所选的带轮型号和带轮的根数如下：取 3根 (2）确定带轮的最小直径种型号胶带推荐了最小带轮直径，直接查表即可确定。根据皮带的型号，从教科书机械设计课程设计手册查表可取： 40 (3)计算大带轮直径 D 大根据要求的传动比大。当带轮为降速时：本科毕业设计说明书（论文）第 10 页共 38 页）（小大 11三角胶带的滑动率 =2%。三角传动中，在保证最小包角大于 120 度的条件下，传动比可取 1/7 u 3。对中型通用机床，一般取 1 因此， D 大 343查表取： D 大 =212 确定齿轮齿数用计算法或查表法确定齿轮齿数，后者更为简单。根据要求的传动比 z，查表即可求出小齿轮齿数。在本次设计中采用的就是常用传动比的适用齿数（小齿轮）表就见教科书机械设计课程设计手册。不过在表中选取的时候应注意以下几个问题： (1)不产生根切。一般去 18 20。 (2)保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的壁厚 2般取 56.5+)同一传动组的各对齿轮副的中心距应该相等。若莫数相同时，则齿数和亦应相等。但由于传动比的要求，尤其是在传动中使用了公用齿轮后，常常满足比了上述要求。机床上可用修正齿轮，在一定范围内调整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齿数差不能超过 3 4个齿 2。 (4)防止各种碰撞和干涉三联滑移齿轮的相邻的齿数差应大于 4。应避免齿轮和轴相撞。 (5)在同时满足以上的条件下齿轮齿数的确定已经可以初步定出，具体的各个齿轮齿数可以见传动图上所标写的。 (6)确定轴间距轴间距是由齿轮齿数和后面计算并且经验算而确定的模数体的计算值如下（模数和齿轮的齿数而确定的轴间距必须满足以上的几个条件）：本科毕业设计说明书（论文）第 11 页共 38 页轴与轴之间的距离取 m=转速图而确定 5 齿轮 1与 2之间的中心距： 11 同理：轴与轴之间的距离：轴与轴之间的距离： 154轴轴之间的中心距离：轴到脉冲轴的中心距：轴到反转轴轴的中心距： 105传动件的估算和验算传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定个零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的直径、齿轮模数、离合器、制动器、带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，如轴的刚度、齿轮的疲劳强度等，必要时作结构和方案上的修改，重新验算，直到满足要求，最后画正式装配图 8。三角带传动的计算三角带传动中，轴间距于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。带传动结构简单，但尺寸，机床中多用于电机输出轴的定比传动。 (1)选择三角带的型号根据计算功率小带轮 r/图选择带的型号。计算功率中电机的额定功率；工作情况系数。车床的起动载荷轻，工作载荷稳定，二班制工作时，取：的型号是：本科毕业设计说明书（论文）第 12 页共 38 页 (2)确定带轮的计算直径 a）小带轮计算直径带轮的直径越小，带的弯曲应力就越大。为提高带的使用寿命，小带轮直径求大于许用最小带轮直径各型号带对应的最小带轮直径 40r/b）大带轮计算直径 111 11212=212r/中 : r/ r/ 一般取算后应将数字圆整为整数。 (3）确定三角带速度 u 具体的计算过程如下： 100060 11 = 100060 1440140 =s 对于 O、 A、 B、 5m/s u 25m/s。而 u=5m/s 10m/s 时最为经济耐用。此速度完全符合 (4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床总体布局初步选定，一般可以在下列范围内选取： 2）（ 2） 52（ 2） =704 04 过小，将降低带的寿命；中心距过大时，会引起带振动。中型车床电机轴至变速箱带轮的中心距一般为 750850 (5)确定三角带的计算长度 N。 2210 0 1 202 24 D D m 本科毕业设计说明书（论文）第 13 页共 38 页 = 2 1 2 1 4 02 7 0 4 1 4 0 2 1 22 4 7 0 4 =整到标准的计算长度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 (6)验算三角带的扰曲次数 u 000 40 次 /s （则合格）式中：加大 L（加大 A）或降低 u（减少解决。代入数据得 2033 u= /秒 40 次 /秒是合格的，不需做出任何修改。 (7)确定实际中心距 A 00 020 3370 4 (8)验算小带轮包角 1 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0 如果 1过小，应加大中心距或加张紧装置。代入数值如下： 21 =180 = 120 经校核合格。 (9)确定三角带根数 z 10i 10 式中： 1=180、特定长度、平稳工作情况下传递的功率值； 1=w= 本科毕业设计说明书（论文）第 14 页共 38 页带入数值得： 10i10 所以，传动带根数选 3根。此公式中所有的参数没有作特别说明的都是从机床主轴变速箱设计指导。传动轴的估算和验算传动轴除了应满足强度要求外，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，疲劳强度不是主要矛盾。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致产生过大的变形。如果刚度不足，轴上的零件如齿轮、轴承等将由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪声、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，先按扭转刚度估算轴的直径，画出草图之后，再根据受力情况、结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度 9。 (1)传动轴直径的估算传动轴直径按扭矩刚度用下列公式估算传动轴直径：其中： N 该传动轴的输入功率， N= 电机额定功率；每米长度上允许的扭转角（ m），可根据传动轴的要求选取。从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积（不计该轴轴承上的效率）。该传动轴的计算转速 r/ 计算转速为： 13 根据参考书中所给出的公式和本次设计所必须满足的条件，在传动过程中所有轴的直径的估算如下：） =z/3125 r/主轴 nj=25 r/ 轴 nj=60 r/ 轴 nj=00 r/ 轴 nj=00 r/ 轴 60 r/ 本科毕业设计说明书（论文）第 15 页共 38 页由式入数据得计算主轴和中间轴的直径主轴 4 轴 0 轴 0 轴 0 轴 0 （ 2）传动轴刚度的验算：（ a）轴的弯曲变形的条件和允许值机床主传动的弯曲刚度验算，主要验算轴上装齿轮和轴承处的绕度类轴的绕度 y 和装齿轮和轴承处倾角，应小于弯曲刚度的许用值 Y和值，即： y Y，（ b）轴的弯曲变形计算公式计算轴本身变形产生的绕度般常将轴简化为集中载荷下的简支梁，按参考书中的表中的有关公式进行计算 7。当轴的直径相差不大且计算精度要求不高时，可把轴看作等径轴，采用平均直径来进行计算。计算花键轴的刚度时可采用直径或当量直径。一般的计算公式为：圆轴：平均直径i16441惯性距矩形花键轴：平均直径21 当量直径42 64惯性距 64624 ：本次设计机床中常采用矩形花键轴的的数值和、 1 如表示。本科毕业设计说明书（论文）第 16 页共 38 页表矩形花键轴的的数值和、 1 花键轴尺寸（平均直径 1d ( 当量直径 2d ) 极惯性距 )4 惯性距 ( 4 626306 28 8976 29488 1035406 00058 100029 1658656 428706 714353 根据本次设计的情况，主轴的刚度要求必须进行校核，具体的刚度校核结果如下：（ a）首先，把主轴上的轴承所能承受的载荷在机械设计课程设计手册 14中查出，见下：深沟球轴承 : 2110055 其基本额定载荷为： r 。推力球轴承 : 169055 其基本额定载荷为：。双列圆锥滚子轴承，其基本额定载荷为： r 。（ b）计算轴上的载荷轴的结构图与弯矩扭矩图如图本科毕业设计说明书（论文）第 17 页共 38 页图的结构图与弯矩扭矩图本科毕业设计说明书（论文）第 18 页共 38 页主轴上齿轮在高速转动时所产生的载荷：齿轮 1： a a 齿轮 2： a a （ c）校核倾角和桡度经查表得：安装圆锥滚子轴承处；安装深沟球轴承安装推力球轴承处。计算主轴圆轴的平均直径和惯性矩： i 46441 7 8 0 8 264 62 0E M P a 倾角：对1 221166761 6 . 6 5 4 2 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 4 2 5 4 26 5 8 5 . 5 2 . 1 1 0 1 . 3 8 1 04 . 3 1 0AF b l I 本科毕业设计说明书（论文）第 19 页共 38 页 11158157261 6 . 6 7 5 5 1 0 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 0 . 51 . 0 2 1 04 . 2 1 01 . 0 2 1 04 . 1 2 1 0CF a b l I 2212214814764 5 . 5 4 5 1 0 . 5 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 07 . 7 1 09 . 4 2 1 00 . 8 2 1 0b l I 11147264 5 . 5 4 3 1 . 5 5 1 0 . 5 2 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 00 . 4 6 1 0a b l I 对2 22315767 . 0 1 5 1 7 . 5 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 1 7 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 02 . 7 1 0CF b l I 32157267 . 0 1 6 8 5 1 7 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 01 . 5 8 1 0AF a b l I 本科毕业设计说明书（论文）第 20 页共 38 页 2222214761 9 . 2 7 6 8 5 4 2 6 89 . 4 2 1 04 . 0 3 1 0b l 2147261 9 . 2 7 4 7 4 6 8 2 5 4 2 4 7 49 . 4 2 1 06 . 7 1 0a b l I 在点： 127774 . 1 2 1 0 2 . 7 1 01 . 4 2 1 0C y C y C y 77777 . 3 1 0 0 . 0 0 2 50 . 4 6 1 0 6 . 7 1 07 . 1 6 1 0a d r a d 22C Y C x 在点：在点：绕度：对1 本科毕业设计说明书（论文）第 21 页共 38 页 a a a 对2 a a a 本科毕业设计说明书（论文）第 22 页共 38 页根据表选用：由此可得在主轴上的刚度是完全合格的。展开图设计结构设计的内容，技术要求（ 1）设计的内容设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联接件的结构设计与布置，用一张展开图表示。（ 2）技术要求主轴变速箱是机床的主要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题（这是本次设计的中型车床的数据）。（ a）精度车床主轴部件要求比较高的精度。如：主轴的径向跳动主轴的横向窜动（ b）刚度和抗振性综合刚度（主轴与刀架之间的作用力与相对变形之比）： 3 4 0 0 3综合其中： D 最大回转直径在主轴与刀架之间的相对振幅的要求如表表轴与刀架之间的相对振幅等级振幅（ 1 2 3 本科毕业设计说明书（论文）第 23 页共 38 页（ c)传动效率要求如表表动效率要求等级效率 d）主轴前轴承处温度和温升应控制在以下范围，如表示表度和温升范围条件温度温升用滚动轴承 70 40 用滑动轴承 60 30 （ e）噪声要控制在以下范围，如表示表声范围等级 78 80 83 （ f）结构应尽可能简单、紧凑，加工和装备工艺性好，便于维修和调整。（ g）操作方便，安全可靠。（ h）遵循标准化和通用化的原则 10。传动轴设计（ 1）特点主轴，广泛采用滚动轴承作支承，轴上要安装齿轮、离合器、和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作。首先，传动轴应有足够的强度、刚度。如桡度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大，两中心线误差和轴心线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。（ 2）轴的结构传动轴可以是光轴也可以是花键轴，这些在轴加工中并无困难，所以装移齿轮的轴采用花键轴，不装滑移齿轮的轴也采用花键轴 11。花键轴承载能力高，加工和装配也比带单键的光轴方便。轴的部分长度上的花键，在终端上有一段不是全高，不能和花键孔配合。这是加本科毕业设计说明书（论文）第 24 页共 38 页工的过渡部分。一般的尺寸花键的滚刀直径 D 刀为 6585 （ 3）轴承的选择机床传动轴常用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升空载功率和噪声等方面，球轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支承孔的加工精度要求比较高。因此，球轴承用得更多。但滚锥轴承内外圈可以分开，装配方便，间隙容易调整。所以，在没有轴向力时，也常采用这种轴承。这种轴承的形式和尺寸的选择，取决于承载能力，但也要考虑其它结构条件。同一轴心线的箱体支承直径安排要充分考虑镗孔工艺。成批生产中，广泛采用定径镗刀和可调镗刀头。在箱外调整好镗刀尺寸，可以提高生产率和加工精度。还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔工艺。既要满足承载能力要求，又要符合孔加工工艺，可以用轻、中或重系列的轴承来达到支承孔直径的安排要求。两孔间的最小间隙壁厚，不得小于 510 免加工时孔变形。花键轴两端装轴承的轴径尺寸至少有一个应小于花键的内径。一般传动轴上轴承选用动轴承是外购标准件，可以简化画法，但类型必要表示清楚与其它零件的相关尺寸如：外径、内径和宽度必须按实际尺寸画。（ 4）轴的轴向定位传动轴必须在箱体内保持准确位置，才能保证装在轴上各传动件的位置的确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有周向定位。对受轴向力的轴其轴向定位就更加重要 13。回转轴的轴向定位（包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位）在选择定位方式时应注意：（ a）轴的长度。长轴要考虑热伸长的问题，宜由一端定位。（ b）轴承的间隙是否需要调整。（ c）整个轴的轴向定位是否需要调整。（ d）在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈。（ e）加工和装配的工艺性等。回转轴的轴向定位本次设计采用的是：两端均用轴承盖、调节螺钉定位。

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