数控车床主传动系统结构设计【机械毕业设计含11张CAD图+说明书，外文翻译开题报告】
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数控车床
传动系统
结构设计
机械
毕业设计
11
十一
cad
说明书
仿单
外文
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开题
报告
讲演
呈文
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[15000字，44页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat
主轴.dwg
主轴箱.dwg
垫板.dwg
定位块.dwg
开题报告.doc
设计说明书.doc[15000字，44页]
英文翻译
皮带轮.dwg
装配图.dwg
轴套.dwg
轴套1.dwg
轴承盖 (2).dwg
轴承盖.dwg
锁紧螺母.dwg
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
毕业设计说明书（论文）英文摘要
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
- 内容简介：
-
南京 工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目： 原 文 来 源： 0, 007 学 生 姓 名： 卫佳华 学 号： 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造 . . . 尼日利亚尼日尔 州 明 那市 联邦技术大学机械工程系 摘要 ： 叶轮叶片和制动盘 是利 用砂型铸造方法生产 的。 两 种 木 模以 必要 余量配合使用。借助环保技术 和成形 方法，并 利用当地现有的材料来 制造 模具 。 铝废料 也可以 作为铸造材料 。 利用 熔炉 熔化铝废料 ， 最后 将 熔融 的 金属浇注 到砂模内，便可 以获 得 叶轮和制动盘。 在铸件的清理工作完成之后，所得的 两个铸件 质量 良好。 根据 铸件 的 产量 统计，叶轮叶片和 制动盘 能够符合要求 ， 这表明这种铸造方法是可行的 。 关键词 ： 叶轮叶片 制动盘 环保 成型 熔炉 1 导言 制动盘与叶轮 制动 盘 是一种 可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动的装置。 一个完整的制动盘 通常由铸铁或 如 碳 、纤维或 硅胶 等 复合材料 制作成的 ， 它的用途 是连接车轮或轴。 在制动盘的工作过程中，是靠摩擦力来减慢 车轮 转速或让车轮停止转动。因此 刹车 皮（安装在 称之为 制动钳 上的 装置） 使用耐 摩擦 性能较好的 材料 制成。在 液压 、 气动或电磁 的作用下受到 机械 力的作用 ，并与 盘 面产生较大的摩擦力 。 在 摩擦 力 的 作用下可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动。 叶轮 一般安装在管状装置内 ， 可以 增加流体 的 压力和 提高流体的 流量。 水泵叶轮 可 旋转 的 叶轮是离心泵 的 组成部分，通常 是由铸 铁，钢，铝或塑 料等材料 制成的 。由 马达驱动 叶轮 旋转 ，将 流体 以 中心向外 以很高 的加速 度抛出 。叶轮 工作时的压力能转换为流体的动能 ， 但是只有在 泵套管 内才存在较大的压力，从而使流体获得较大的速度 。 一般来说，叶轮 由一个较短的 通孔 （称为眼）， 流体从一侧流入，从另一侧流出。 叶片 在 径向 方向上给流体 施加力 ， 并绕一个中心 轴 转动 。 模具 成型 模具 成型是 一种以与零件外形一致的模型模架为基础对工件进行 生产 的 过程 。 模具 有 一个中空 的型腔，在它的型腔内可以 充满液体 ，如熔融的 塑料 、 玻璃 、 金属 或 陶瓷 材 料。液体流入 模具内 并充满型腔 ， 得到零件的实际形状 。模具 与铸造的概念并不相同 。 铸造 铸造是指 将 熔融 的 金属 液体注 入 到 模具中 ， 冷却固 化后得到 理想形状 零件的成型方法 。当然， 主要的铸造方法包括：砂型铸造， 在砂型铸造中将 液体倒入一个 由金刚砂料制造的具有一定形状的 模 具 中；模具 铸件 ， 其中模腔 是由经过 加工 的 金属内块 组成；也可用如 离心铸造 等方法加工 。型砂有一个相当低 的 导热系数， 可以 使砂型 中的 液态金属凝固缓慢 ，这是由 型砂的 晶粒粗 细所决定的。 当然 ， 使 用 金属模具 也许更 合适， 可以使零件 获得 更 细 的 晶 体 结构。 金属铸件 是 现代化的机器和运输车辆 的 重要 组成部分 。 以 拖拉机 为例，通过 铸造 得到的金属零件 的 比重超过百分之九十 。在 汽车发动机 上，这一比例 超过 了 百分之五十。总之，铸造提供了一个改善 零件或部件 力学性能 的好的方法 。 以 铝 作为材料是 因为 铝在 铸造生产 有着良好的机械性能， 比 如 有着 良好的表面 粗糙 度 ， 重 量轻， 不易被 氧化， 塑性较好 ， 具有 耐腐蚀性 等其他优点 。 本篇论文 涉及 利用环保 砂 模 铸造制动盘和叶轮叶片， 其成本并 不是太昂贵，其 尺寸精度 也 并不 须 太 精确 。 由于熔融的 铝合金 具有 流动性和良好的物理特性 ，因此被广泛使用。 2 理论分析 砂 型 铸造 可以用于 有色金属和非有色金属合金 ，但 特别 适用于 大吨位的铸 件 。有色合金的铸造 中 包括铸铁和铸钢。一般非有色金属合金铸造 使用的是 铝 制的模架 ， 或由 铜镁基合金的模架 。合金的温度范围 控制在 450 至 680之间 。 在 熔炼和浇注 的 过程中 ，将 金属熔融 的 准备 工作是将材料在 熔炼炉 内在适当的 温度 下进行 的 ， 之后将 熔融 的 金属浇注 到加工好的 模具 中 。 在整个过程中， 熔化炉 的动作 包括 融炉的抬起与融化 炉 的 倾斜。 对于较特殊 的铸造合金 ， 浇注 时的 温度 要 高于其液体的温度。 超高温度的选 择 是根据对 金属 的 结构和力学性能 的 影响 决定的 ， 另外还有其他因素，如 铸 件 的厚度，铸造 金属 的壁厚等。影响 模具材料物理性能 有温度 和模具材料的初始温度， 及在 模具 中 搅拌铁水的 力等 其他因素。铝合金 的 浇注温度 一般 为 680 ， 对于 铜和黄铜 材料，温度一般是在 是 1000 ，镁合金是 在 700，钢是 1520 ， 铸铁 则 是 在1300。 3 材料和方法 材料的使用 直径 为 260厚度 为 15 制动盘和直径 为 146厚度 为 5 叶轮分别 使用 以下材料 的 铸 造 ： 模型 材料，模具材料，铝废料。 a) 模型 材料 利用先进的成型绘图方法可以完成木制模型的虚拟设计 。硬 制 木材（ 如 桃花心木） 可 用于生产叶轮 的模型 。该叶轮 模型 从木材最初的尺寸 200考虑到间隔 的空间 ， 每个模型的具体深度可以在绘图设计时根据实际情况修改 。 对于 叶轮片 盘， 用 两个 3232方， 每 个 厚 度在 2 胶合板 钉 起来并 粘和在一起。 以 胶合板边 为 对角线 ，在其中间 开 一个 半径 为 140 一个圆 孔 。硬木的 尺寸为161度为 3将它们以 胶合板 为 中心粘钉在 一起， 并 在距离 钻 一个圆 孔。 油灰可以被 用来填补所有 模型的缺陷之处 ， 可修补 粗糙 的 边缘， 在修补工作完成 后，将 木材 刷上漆 。 b) 模具材料 该模具 为环保 砂 模 ， 其中 所 使 用 的 材料 如下 ：石英砂， 黏 土和水。 组成石英砂的 化合物是 二氧化硅，也称为硅，是一种硅 元素的 氧化 物，其 化学公式 是 们 自古以来 就 已经知道 它有着很高的 硬度 。 硅最常 见的存在形式是 砂或石英，以及硅藻 的 细胞壁 中 。大多数的玻璃和如混凝土这 样的材料的 主要组成 元素就是硅 。二氧化硅是地壳中最丰富的 化学物质之一 。 所 使用的 砂模工作场合要求 是 这样的：在熔融的 金属 液注 入 模具后， 型砂仍然 要保持 潮湿。石英砂 的 筛选 是要 获得 晶体颗粒较细的 沙子 并去 除 其他夹杂在沙中的异物 。 将一定 量 的沙子与作 为粘结剂 的黏土 混合。 在 已经混合的混合物 中 加入水，然后 用 手彻底地 将混合物 混合在一起， 为制 模 作好 准备。 铝 铝是一种银白色和具有韧性的一种化学元素。铝的符号是 其原子序数 是 13。在正常情况下铝不溶于水。铝是地球地壳中最丰富的金属元素之一，排在第三，在它之前的分别是氧和硅。铝在地壳中的含量大是地球固体表面重量的 8。铝的化学性质相对大自然中的其它金属较为活跃。因此，目前以发现超过 270 种不同的矿物中含有铝。铝的主要来源是铝土矿。 铝显着的化学性能是它的耐腐蚀性（这是由于钝化现象所致）和它的低密度。铝及其合金在航空航天工业和运输建设等其他领域发挥了极其重要的作用。铝的化学性质使它可作为催化剂或其它化学添加剂，可运用在硝酸铵炸药的制造上，以曾加硝酸铵炸药的威力。 熔 炉 是 用于熔化 铝废料 的熔 炉 又称摩根炉 ， 这是一种 使用柴油 进行 燃烧 的炉具 。 法 铝 在熔 炉 中 融化， 熔炉是 一个古老 而又 简单的熔化设备。 在金属融化后倒入其中 。 在未进行 熔化处理之前 是不能 进行浇 注 作业 的 。在浇注和凝 料 完成 之 后，这两个模 型将 被拆除，清理和 进行 缺陷检查。 算 叶轮 ： 叶轮实际直径 ， 使用 的 收缩 率 13 ，加工余量为 根据 收缩率 得到的模型 直径 叶轮直径 （收缩 率 ） （叶轮直径） 898146)1000/14613(146 因此， 再加上 加工余量，这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量 根据 收缩率 得到的模型 直径 制动盘 ： 实际 叶轮 片盘直径 ，收缩 率 13 ，加工余量 。 根据 收缩率 得到的模型 直径 圆盘直径 （收缩 率 ） （制动盘直径 ） 3802601000/26013 ）（ 再加上 加工余量， 则 这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量根据 收缩率 得到的模型 直径 3 铸 件 产量 铸造可以 通过 铸 件 产量 来计算 ， 以此 确定铸造 中 使用金属的比 例。 铸 件 产量 )/( 其中： 件重量 ， 注重量， 口重量。 对于 叶轮 而言 ，铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 。 铸 件 产量 % ）（ 对于制动盘 来说， 铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 铸 件 产量 %) 4 结果和讨论 对 模 型进行优化 设计 时一些缺陷是可以避免的，当然， 模具 应当充分的 准备 并且在 熔炼和浇注 的 过程 中 正确地 操作 。在这项工作中 ， 由于错误 是 不可避免的， 因此在 叶轮叶片和制动盘 的铸件上会 发现 了 一些缺陷。无论是 在铸件的 外部 还是 内部 ，其表面都 相对比较粗糙。然而， 对 外部表面 进行 加工， 可以 获得更高的 表面粗糙度 ， 就 内部表面 而言， 这样做以改善表面质量 几乎 是不可能的 。在叶轮 铸件中 ，边缘 一般较 粗糙。 可以 使用 填 补 边缘 的方法 完善它。 5 结论 在这项工作中， 利用 当地 的 铝废料 来 生产叶轮和制动盘，并确保它们符合规范要求。 利用 砂 模制造 了两个表面粗糙的铸件，这 也 可能是由于没有添加 一些合理的成分， 或 制造成分比例使用 不当造成的 。两个铸造 上所 发现的缺陷可能是由于 混入 空气 或 模具表面光洁度 不足 ， 虽然 缺陷 较小 。量叶轮和制动盘的 铸件 产 量 表明， 已达到了 良好铸造 效果 。 参考文献 1 金属铸造第一版 . 莫斯科 ： 版社 , 1989. 2 金属手册 . 美国 ： 美国金属学 会， 1992. 南京 工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目： 原 文 来 源： 0, 007 学 生 姓 名： 卫佳华 学 号： 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造 . . . 尼日利亚尼日尔 州 明 那市 联邦技术大学机械工程系 摘要 ： 叶轮叶片和制动盘 是利 用砂型铸造方法生产 的。 两 种 木 模以 必要 余量配合使用。借助环保技术 和成形 方法，并 利用当地现有的材料来 制造 模具 。 铝废料 也可以 作为铸造材料 。 利用 熔炉 熔化铝废料 ， 最后 将 熔融 的 金属浇注 到砂模内，便可 以获 得 叶轮和制动盘。 在铸件的清理工作完成之后，所得的 两个铸件 质量 良好。 根据 铸件 的 产量 统计，叶轮叶片和 制动盘 能够符合要求 ， 这表明这种铸造方法是可行的 。 关键词 ： 叶轮叶片 制动盘 环保 成型 熔炉 1 导言 制动盘与叶轮 制动 盘 是一种 可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动的装置。 一个完整的制动盘 通常由铸铁或 如 碳 、纤维或 硅胶 等 复合材料 制作成的 ， 它的用途 是连接车轮或轴。 在制动盘的工作过程中，是靠摩擦力来减慢 车轮 转速或让车轮停止转动。因此 刹车皮（安装在 称之为 制动钳 上的 装置） 使用耐 摩擦 性能较好的 材料 制成。在 液压 、 气动或电磁 的作用下受到 机械 力的作用 ，并与 盘 面产生较大的摩擦力 。 在 摩擦 力 的 作用下可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动。 叶轮 一般安装在管状装置内 ， 可以 增加流体 的 压力和 提高流体的 流量。 水泵叶轮 可 旋转 的 叶轮是离心泵 的 组成部分，通常 是由铸 铁，钢，铝或塑 料等材料 制成的 。由 马达驱动 叶轮 旋转 ，将 流体 以 中心向外 以很高 的加速 度抛出 。叶轮 工作时的压力能转换为流体的动能 ， 但是只有在 泵套管 内才存在较大的压力，从而使流体获得较大的速度 。 一般来说，叶轮 由一个较短的通孔 （称为眼）， 流体从一侧流入，从另一侧流出。 叶片 在 径向 方向上给流体 施加力 ， 并绕一个中心 轴 转动 。 模具 成型 模具 成型是 一种以与零件外形一致的模 型模架为基础对工件进行 生产 的 过程 。 模具 有 一个中空 的型腔，在它的型腔内可以 充满液体 ，如熔融的 塑料 、 玻璃 、 金属 或 陶瓷 材 料。液体流入 模具内 并充满型腔 ， 得到零件的实际形状 。模具 与铸造的概念并不相同 。 铸造 铸造是指 将 熔融 的 金属 液体注 入 到 模具中 ， 冷却固 化后得到 理想形状 零件的成型方法 。当然， 主要的铸造方法包括：砂型铸造， 在砂型铸造中将 液体倒入一个 由金刚砂料制造的具有一定形状的 模 具中；模具 铸件 ， 其中模腔 是由经过 加工 的 金属内块 组成；也可用如 离心铸造 等方法加工 。型砂有一个相当低 的 导热系数， 可以 使砂型 中的 液态金属凝固缓慢 ，这是 由 型砂的 晶粒粗 细所决定的。 当然 ， 使 用 金属模具 也许更 合适， 可以使零件 获得 更 细 的 晶 体 结构。 金属铸件 是 现代化的机器和运输车辆 的 重要 组成部分 。 以 拖拉机 为例，通过 铸造 得到的金属零件 的 比重超过百分之九十 。在 汽车发动机 上，这一比例 超过 了 百分之五十。总之，铸造提供了一个改善 零件或部件 力学性能 的好的方法 。 以 铝 作为材料是 因为 铝在 铸造生产 有着良好的机械性能， 比 如 有着 良好的表面 粗糙 度 ， 重量轻， 不易被 氧化， 塑性较好 ， 具有 耐腐蚀性 等其他优点 。 本篇论文 涉及 利用环保 砂 模 铸造制动盘和叶轮叶片， 其成本并 不是太昂贵，其 尺寸精度 也 并不 须 太 精确 。 由于熔融的 铝合金 具有 流动性和良好的物理特性 ，因此被广泛使用。 2 理论分析 砂 型 铸造 可以用于 有色金属和非有色金属合金 ，但 特别 适用于 大吨位的铸 件 。有色合金的铸造 中 包括铸铁和铸钢。一般非有色金属合金铸造 使用的是 铝 制的模架 ， 或由 铜镁基合金的模架 。合金的温度范围 控制在 450 至 680之间 。 在 熔炼和浇注 的 过程中 ，将 金属熔融 的 准备 工作是将材料在 熔炼炉 内在适当的 温度 下进行的 ， 之后将 熔融 的 金属浇注 到加工好的 模具 中 。 在整个过程中， 熔化炉 的动作 包括 融炉的抬起与融化 炉 的 倾斜。 对于较特殊 的铸造合金 ， 浇注 时的 温度 要 高于其液 体的温度。 超高温度的选 择 是根据对 金属 的 结构和力学性能 的 影响 决定的 ， 另外还有其他因素，如 铸 件 的厚度，铸造 金属 的壁厚等。影响 模具材料物理性能 有温度 和模具材料的初始温度， 及在 模具 中 搅拌铁水的 力等 其他因素。铝合金 的 浇注温度 一般 为 680 ， 对于 铜和黄铜 材料，温度一般是在 是 1000 ，镁合金是 在 700，钢是 1520 ， 铸铁 则 是 在1300。 3 材料和方法 材料的使用 直径 为 260厚度 为 15 制动盘和直径 为 146厚度 为 5 叶轮分别 使用 以下材料 的 铸 造 ： 模型 材料，模具材料，铝废料。 a) 模型 材料 利用先进的成型绘图方法可以完成木制模型的虚拟设计 。硬 制 木材（ 如 桃花心木） 可 用于生产叶轮 的模型 。该叶轮 模型 从木材最初的尺寸 200考虑到间隔 的空间 ， 每个模型的具体深度可以在绘图设计时根据实际情况修改 。 对于 叶轮片 盘， 用 两个 3232方， 每 个 厚 度在 2 胶合板 钉 起来并 粘和在一起。 以 胶合板边 为 对角线 ，在其中间 开 一个 半径 为 140 一个圆 孔 。硬木的 尺寸为16度为 3将它们以 胶合板 为 中心粘钉在 一起， 并 在距离 钻 一个圆 孔。 油灰可以被 用来填补所有 模型的缺陷之处 ， 可修补 粗糙 的 边缘， 在修补工作完成 后，将 木材 刷上漆 。 b) 模具材料 该模具 为环保 砂 模 ， 其中 所 使 用 的 材料 如下 ：石英砂， 黏 土和水。 组成石英砂的 化合物是 二氧化硅，也称为硅，是一种硅 元素的 氧化 物，其 化学公式 是 们 自古以来 就 已经知道 它有着很高的 硬度 。 硅最常 见的存在形式是 砂或石英，以及硅藻 的 细胞壁 中 。大多数的玻璃和如混凝土这 样的材料的 主要组成 元素就是硅 。二氧化硅是地壳中最丰富的 化学物质之一 。 所 使用的 砂模工作场合要求 是 这样的：在熔融的 金属 液注 入 模具后， 型砂仍然 要保持 潮湿。石英砂 的 筛选 是要 获得 晶体颗粒较细的 沙子 并去 除 其他夹杂在沙中的异物 。 将一定 量 的沙子与作 为粘结剂 的黏土 混合。 在 已经混合的混合物 中 加入水，然后 用 手彻底地 将混合物 混合在一起， 为制 模 作好 准备。 铝 铝是一种银白色和具有韧性的一种化学元素。铝的符号是 其原子序数是 13。在正常情况下铝不溶于水。铝是地球地壳中最丰富的金属元素之一，排在第三，在它之前的分别是氧和硅。铝在地壳中的含量大是地球固体表面重量 的 8。铝的化学性质相对大自然中的其它金属较为活跃。因此，目前以发现超过 270 种不同的矿物中含有铝。铝的主要来源是铝土矿。 铝显着的化学性能是它的耐腐蚀性（这是由于钝化现象所致）和它的低密度。铝及其合金在航空航天工业和运输建设等其他领域发挥了极其重要的作用。铝的化学性质使它可作为催化剂或其它化学添加剂，可运用在硝酸铵炸药的制造上，以曾加硝酸铵炸药的威力。 熔 炉 是 用于熔化铝废料 的熔 炉 又称摩根炉 ， 这是一种 使用柴油 进行 燃烧 的炉具 。 法 铝 在熔 炉 中 融化， 熔炉是 一个古老 而又 简单的熔化设备。 在金属融化后倒入其中 。 在未进行 熔化处理之前 是不能 进行浇 注 作业 的 。在浇注和凝 料 完成 之 后，这两个模 型将 被拆除，清理和 进行 缺陷检查。 算 叶轮 ： 叶轮实际直径 ， 使用 的 收缩 率 3 ，加工余量为 根据 收缩率 得到的模型 直径 叶轮直径 （收缩 率 ） （叶轮直径） 898146)1000/14613(146 因此， 再加上 加工余量，这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量 根据 收缩率 得到的模型 直径 制动盘 ： 实际 叶轮 片盘直径 ，收缩 率 3 ，加工余量 。 根据 收缩率 得到的模型 直径 圆盘直径 （收缩 率 ） （制动盘直径 ） 3802601000/26013 ）（ 再加上 加工余量， 则 这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量根据 收缩率 得到的模型 直径 铸 件 产量 铸造可以 通过 铸 件 产量 来计算 ， 以此 确定铸造 中 使用金属的比例。 铸 件 产量 )/( 其中： 件重量 ， 注重量， 口重量。 对于 叶轮 而言 ，铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 。 铸 件 产量 % ）（ 对于制动盘 来说， 铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 铸 件 产量 %) 4 结果和讨论 对 模 型 进行优化 设计 时一些缺陷是可以避免的，当然， 模具 应当充分的 准备 并且在 熔炼和浇注 的 过程 中 正确地 操作 。在这项工作中 ， 由于错误 是 不可避免的， 因此在 叶轮叶片和制动盘 的铸件上会 发现 了 一些缺陷。无论是 在铸件的 外部 还是 内部 ，其表面都 相对比较粗糙。然而， 对 外部表面 进行 加工， 可以 获得更高的 表面粗糙度 ， 就 内部表面 而言， 这样做以改善表面质量 几乎 是不可能的 。在叶轮 铸件中 ，边缘 一般较 粗糙。 可以 使用 填补 边缘 的方法 完善它。 5 结论 在这项工作中， 利用 当地 的 铝废料 来 生产叶轮和制动盘，并确保它们符合规范要求。 利用 砂 模制造 了两个表面粗糙 的铸件，这 也 可能是由于没有添加 一些合理的成分， 或 制造成分比例使用 不当造成的 。两个铸造 上所 发现的缺陷可能是由于 混入 空气 或 模具表面光洁度 不足 ， 虽然 缺陷 较小 。量叶轮和制动盘的 铸件 产 量 表明， 已达到了 良好铸造 效果 。 参考文献 1 金属铸造第一版 . 莫斯科 ： 版社 , 1989. 2 金属手册 . 美国 ： 美国金属学 会， 1992. 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 数控车床主传动系统结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： D 机加工 121 学 号： 231120332 学生姓名： 卫佳华 指导教师： 刘桂芝 2016 年 3 月 10 日 本科毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 卫佳华 学 号 231120332 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 刘桂芝 职 称 研究员级高工 所在院系 工业 中心 课题来源 D自拟课题 课题性质 A工程设计 课题名称 数控车床主传动系统结构设计 毕业设计的 内容和意义 采用 类比 法，进行数控车床主传动系统的设计。 该部件动力输出性能及机械性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。 毕业设计的具体内容： 1. 主轴箱的主要零件 2. 制主轴箱传动机构装配图 0 号 1 张 3. 制零件图纸 ,纸折合 0 号 （约 15 个零件） 4. 绘制主轴动平衡图 ,输出功率和扭矩图 5. 确定主轴切削扭矩 6. 主 轴受力分析及主轴最佳支承计算 7. 主轴前后轴承寿命计算 8. 技术经济分析 9. 撰写毕业设计说明书 本课题研究的意义： 本课题对 数控车床主传动系统 进行了设计 ，其意义如下： 1、 高速、高精是 数控车床 主传动系统的重要指标， 高速 、 高精加工技术可极大地提高效率 ， 提高产品的质量和档次 ， 缩短生产周期和提高市场竞争能力 。 2、 了解数控车床的工作原理，掌握数控车床主传动系统的设计过程和方法，提高对 数控车床主传动系统 的设计能力。 3、 通过运用所学知识及查阅相关资料，提高独立思考能力和解决问题的能力。 4、通过对 数控车床主传动系统 的设计，优 化了主传动系统，对数控车床的广泛应用和推广数控机床的改造有着深远的意义。 文献综述 随着电子信息技术的发展，世界制造业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从 20 世纪 80 年代开始起步，仍处于发展阶段。近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机 械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替 1。 国外工业发达国家对数控车床的研究时间较长，而且经验丰富，技术水平较高，其特点如下：（ 1）高速高精与多轴加工成为数控车床的主流 ， 纳米控制已经成为高速高效加工的潮流 。（ 2） 多任务 、 多轴加工数控车床越来越多地应用到航空航天 、 能源 、 汽车及船舶等行业 。（ 3） 智能化加工与监测功能不断扩充 ， 车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息 ， 分析相关数据 ， 预测机床的状态 ， 提前进行相关的维护 ， 避免事故的发生 ， 减少机床的故障率 ， 提高机床的利用率 。（ 4） 机床误差检测 与补偿功能越来越强大 ， 能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量 。 与传统的激光干涉仪相比 ， 对机床误差的补偿精度能够提高 3 4 倍 ， 同时效率得到大幅度提升 。（ 5） 最新的 术为多轴 、多任务数控车床提供了强有力的支持 ， 可以大幅度提高加工效率 2。 数控车床的高精度和高速度都要靠主传动系统来保证。 主传动系统是用来实现机床主运动的 , 它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度 。 为适应各种不同的加工及各种不同的加工方法数控机床的主传动系统应具有较大的调速范围以保证加工时能选用合理 的切削用量同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可能降低噪声 , 从而获得最佳的生产率 、 加工精度和表面质量 3。 在设计机床的主传动常规变速系统时 , 当机床的运动参数如转速范围 、 电动机功率 、公比基本确定以后 , 通常采用图解的方法来设计传动系统 , 即使用转速图直观地表达出传动系统中各轴的变化规律和传动副的速比关系 。 按照传统的设计方法 , 只能对有限的几种方案进行计算和比较 , 要想取得一个最优方案相当困难 。 将 计方法和优化设计的思想引入主传动系统设计中 , 可以在满足一定的约束条件下 , 获得最优方案 4。 影响主轴系统动静刚度的因素有主轴轴承的配置、预加载荷、主轴前后轴承的支承距、主轴组的动平衡以及主轴系统的动态性能等，必须根据具体的产品进行分析计算，并制定相应的工艺，保证达到各项性能指标。轴承可以通过不同的组合来满足各种机床的要求。在进行机床设计时，根据机床的结构、精度、主轴的转速、负载等要求，确定机床主轴轴承的配置形式，并根据承载情况确定合适载荷的轴承 5。 数控车床的主轴回转时受各种因素的影响，瞬时回转轴线的位置是经常变化的。根据相对运动的原理，在任何瞬时，一方面主轴绕自己的瞬时回转轴线旋转。另一 方面，该瞬时回转轴线还相对理想回转轴线作轴向的、径向的和倾角的运动。通过对数控机床主轴回转精度的研究，可以合理确定主轴回转精度的各项评定指标，综合考虑尺寸误差、形状和位置误差的影响，确定数控车床主轴的误差范围，为界定数控机床的加工精度范围提供了 一种新的途径 6。 轴的材料是决定其承载能力的重要因素，制造轴的主要材料是碳素钢及合金钢。为了保证轴的正常工作，对于一般机器的轴，应进行刚度校核，防止因轴的强度不够而断裂；对于有刚度要求的轴（如机床主轴、跨度大的蜗杆轴等），还需进行刚度校核，防止轴工作中产生过大的变形 7。 主轴轴承的润滑与密封对机床使用和维护过程中值得重视的两个问题。良好的润滑效果可以降低轴承的工作温度和和延长使用寿命。密封不仅要防止灰尘屑末和切削液进入，还要防止润滑油的泄漏。 在数控 机床上，主轴轴承润滑方式有：油脂润滑、油液循环润滑、油雾润滑，油气润滑等方 式 8。 带传动可分为摩擦传动和啮合传动两类，带传动中，带为中间挠性件并靠摩擦力工作，所以能缓冲和吸振；运行平稳无噪声；过载时带在带轮上打滑，因而可防止其它零件的损坏；可增加带长以适应中心距较大的工作条件 9。 同步齿形带传动是一种新型的带传动。它利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次啮合传递运动和动力 , 因而兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点 , 且无相对滑动 , 平均传动比较准确 , 传动精度高 , 而且齿形带的强度高、厚度小、重量轻 , 故可用于高速传动 10。 以上各个组成部分都是数控车床主传动系统中必不可少的 ，只有这些都满足设计要求，才能使主传动系统具有更高的精度和刚度， 从而获得最佳的生产率 、 加工精度和表面质量。 参考文献： 1、 冯银兰 . 数控设备的发展及人才状况 . 科学之友， 2008,5： 136、 江崇民 . 数控车床技术发展现状及趋势 . 机械工程师 ， 2012,4： 98、 刘锁 . 数控机床主传动系统设计 . 民营科技， 2013,8： 37 4、 潘越 . 机床主传动系统优化设计 . 煤矿机械 , 2005,4:18、 刘桂芝 . 影响机床主轴系统加工精度的分析 . 机械制造 与自动化 ,2004,4:57、 张丽萍 . 影响数控车床主轴精度因素的研究 . 机械设计与制造， 2007,12:127、董刚 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 1998:233、王爱玲 . 现代数控机床 . 北京：国防工业出版社， 2003:186、杨景蕙 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 1992:1470、 赵军华 曹和平 . 对数控机床主传动、进给传动的探讨 2007,9: 56 研究内容 1、 确定主轴切削扭矩 机床主轴作 为机床 上一个重要的部件起着非常重要的作用，其设计直接决定着车床的加工能力 。 2、 主轴受力分析及主轴最佳支承计算 主轴部件的刚度对机床的工作性能有重大影响。影响主轴部件刚度的因素很多，其中支承跨距对其刚度的影响 巨大 ，设计过大、过小都会使其刚度降低，从而影响传动件的工作状态和机床的加工效率和精 度。 3、 主轴前后轴承寿命计算 计算 轴承的受力情况与转速，选择合适的轴承，并且对轴承进行预紧，再通过润滑与密封， 保证轴承的寿命。 研究计划 研究周期与时间安排 毕业设计起止日期： 一周 第十五周） 第 1 周 (收集资料，学习有关书籍文献。 第 2 周 (搜集设计过程中所要遵照的有关国家标准并进行学习，提出初步设计所采用的方案； 第 3 周 (成开题报告及外文材料翻译； 第 4 周 (成试验机的三维草图设计及摩擦系数的计算； 第 5 周 (成装配图草图设计； 第 6 周 (行各零部件设计，进行机械制图工作 第 7 周 (业设计中期检查 第 8 周 (行 制零件 图 第 9 周 (成零件图绘制，同期准备论文的撰写 第 10 周 (成装配图、零件图的绘制 第 11 周 (交论文初稿 第 12 周 (改论文并定稿 第 13 周 (文评审 第 14 周 (辩资格确定 第 15 周 (业设计（论文）答辩 第 16 周（ 理资料存档 特色与创新 本论文特色与创新如下： 1、 通过对主轴扭矩的研究， 提高了主轴的加工能力 。 2、 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。 3、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。 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 分中心 意见 中心 意见 分中心 主任签名： 年 月 日 教学主任签名： 年 月 日 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文） 题 目 ： 数控车床主传动系统结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： D 机加工 121 学 号： 231120332 学生姓名： 卫佳华 指导教师： 刘桂芝 起迄日期： 设计地点： 工程中心 5 号楼 206 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 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 业设计说明书（论文）英文摘要 NC NC of of to of In of of of of of a By of it a on of 京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） I 目 录 前 言 . 1 第 1 章 绪论 . 2 控机床国内外研究现状及发展局势 . 2 控机床国内外研究现状 . 2 控机床国内外发展趋势 . 3 控机床的组成 . 3 控车床的功能和特点 . 4 控车床的功能 . 4 控车床的分类和特点 . 5 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 传动系统的设计要求 . 6 传动的结构特点和传动方式 . 6 传动的结构特点 . 6 动方式的分类及特点 . 6 机的选择及同步带的计 算 . 8 机型号的选择 . 8 步带参数的计算 . 9 第 3 章 主轴组件的设计 . 12 轴组件的基本要求 . 12 轴的功用、类型及结构设计 . 13 轴的功用 . 13 轴的结构设计 . 13 轴主要参数的确定 . 14 后轴承型号的选择 . 14 轴参数的确定 . 14 轴受力分析 . 14 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 轴材料的选择及热处理 . 19 第 4 章 轴承的选择 . 20 承的选择及寿命计算 . 20 承的功用及特点 . 20 承的配置 形式 . 21 承寿命计算 . 22 承的预紧 . 27 承预紧的意义 . 27 承预紧方式 . 27 承的润滑及密封 . 28 承的润滑 . 28 轴部件的密封 . 28 第 5 章 技术经济分析 . 31 术成本分析的目的与意义 . 31 本构成 . 31 标准件外购费用 . 31 准件外购费用 . 33 本计算依据 . 34 第 6 章 结 论 . 37 致 谢 . 38 参考文献 . 39 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 1 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 。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 2 第 1 章 绪论 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。 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，南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 3 这样可以极力的 避免发生 车床 事故，使车床更少的发生故障，提高机床的寿命 。（ 4） 机器自主 的检测和纠错能力， 变得 更强大，这在为了提高车床的精度，也能够完成的时间很短的时间在机床的校正测量 1。 仔细看看 我国 的 数控车床的 发展 史 ，虽然 这其中获得了不少的成绩，但是跟 国外 发达 的技术相比， 仍然有着天差地别的差距 。 其主要特点：（ 1）产品质量差，和高端产品 的生产技术不行。 （ 2）技术，尤其是科学技术非常薄弱，自我发展 能力不强 ，以及无法自主创新 （ 3）该产品 质量 不 太可靠 ，而且技术 有不 到家 的地方。 （ 4）功能部件发展 停止 滞后；（ 5） 严重 缺乏大型集 体 组织 、 在市场 上 的很难竞争过别人 2。 控机床国内外发展趋势 随着社会的不断发展， 络和信息技术的进步，以及 新型 数控系统，数控车床和自动化制造系统 将会 呈现以下发展趋势。 （ 1）高速度和高精度 高效率，高品质的 技术 是数控车床的主要指标 。 只有保证了 高速 度 、高精度 这两个要求 ，才能 提高 生产 效率，保证产品的质量，减少 产品的 生产周期。 （ 2）高智能、信息开放网络化 通过计算机通信网络的功能，并且 可以远程建立一个计算机 技术支持机来实现信息的发送 ， 可以通过这个装置进行 查询和显示，以及远程诊断 错误 。依靠 互联 网络连接，用户可以得到能够及时到后实时对用户的设备数据中的信息获取工具行业机床及机械制造商准确性支持机，诊断在线机器把 车床和监视开放的网络工具，还可以提高服务效率，使产品的质量有保障 。 （ 3）绿色化 在二十一 世纪 ，环保和节能是数控车床的首要指标 。 由 于环境约束和资源，绿色 制造，绿色资源， 最重要的是 最终 处理 环节 ，但我们的珍贵的 生态环境显得尤为突出。因此，最近几年 ， 不用或少用散热器，或半干式切削工具切削 数控车床正在不断开发节能。 绿色制造 能 使我国的节能环保 数控车床飞 速发展，占据 更多的 国际 市场。 控机 床的 组成 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 4 数控机床一般由输入 /输出设备、 操作面板、 可编程控制器 算机数控装置、电气回路、伺服单元、驱动装置 、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。 如图 1示： 图 1床的组成 控车 床的功能和特点 控车床的功能 不同 种类的数控车床功能也会略有 不同， 它们 各有 各优缺 点，但都应具备以下主要功能。 1、直线插补功能 将 刀具沿 着 直线 方向进行切削， 使用这种 功能 不仅 可 以加工圆柱面还能加工 圆锥面和倒角 部分 。 2、圆弧插补功能 将 刀具沿 着圆弧进行切削，使 用该功能可加工圆弧面和曲面 部分 。 3、固定循环功能 固定了机床的常用 功能， 比 如 ：粗加工、 螺纹、切槽、钻孔等，使用该功能 可以简化 编程 程序 。 4、恒线速度车削 使主轴保持切削点处的切削速度恒定，可以让 加工表面 处的精度相同 。 5、刀尖半径自动补偿功能 可以对 刀具 的 运动轨迹进行 半径补偿， 在编程时 不必 考虑刀具 的 半径，直南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 5 接按 照 零件 的 轮 廓进行编程， 可以 使编程变得 更加简洁明了 。 控车床的分类和特点 1、按车床主轴位置分类 （ 1）立式数控车床： 这种车床它的 主轴 和 水平面 之间 是 垂直的 ， 并且具有一个直径很大的圆形工作台，用这个圆台 来 装夹工件。 （ 2） 卧式数控机床：它 又分为数控水平导轨 和数控倾斜导轨 两种类型的卧式车床， 倾斜导轨 车床的 刚性 更大，排 屑 也更加方便 。 2、按加工零件的类型分类 （ 1）卡盘式数控机床 （ 2）顶尖式数控机床 3、按刀架数量分类 （ 1）单刀式数控机床 （ 2）双刀式数控机床 4 按功能分类 （ 1）经济型数控机床 （ 2）普 通数控机床 （ 3）车削加工中心 控车床主传动系统的简介 机床主传动是依靠主传动系统来实现 的 ,它将主电动机的 主动力转换成可供主轴上刀具切削加工的切削力和切削速度。 主传动系统应具有 较大的调速范围 ， 以此来保证 加工时能选用合适 的切削用量 ，只有这样才能配合不同种类的加工方式和不同种类的机床 。 同时主传动系统还需 具备 较高 的 精度 和 刚度 ， 并尽可能降低噪声 , 从而获得 更 佳的生产率、加工精度和表面质量 3。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 6 第 2 章 主轴箱总体方案设计 传动系统的设计要求 （ 1） 为了满足机床的运动要求， 主轴 必须 具 有 足够的 转速和变速范围 、转速级数， 并 能够 及时的实现机床的各种运动 。 （ 2）应该是主要的发动机功率，以满足所有部件的需求必须满足的强度和刚度要求，从而满足了设备的电力需求。 （ 3） 机床 的主要动力，特别是心轴组件具有足够高的 性能要求 ，耐冲击性，热变形和低噪音，高效率，和确保设备的 工作 要求。 （ 4）操作 要求 简单 而且 可靠， 使用 维修 的时候也要 方便， 并且具有良好的 润滑 和 完美 的密封 ， 这样才能 满足 设备的 基本 要求。 （ 5） 整体 结构紧凑 而且 简单， 机床的 技术 性 好， 并且要保证总体 成本低，以此来 保 证 整 个 机 床 的 各种各样的 要求。 传动的结构特点和传动方式 传动的结构特点 （ 1）高速和大功率。切削时能够进行高速和高能的 车床， 可以 保证良好的生产效率。 （ 2）调速范围广。确保如何快速制造系统数控车床 ，使得 100，并确保 零 件的合理 工作量，和处理的处理速度，以达到更高的生产率和较高的机械精度以及 表面质量。 （ 3）转速快速和可靠。 转动速度 和由主轴马达 提供 的 主要 速度，不仅方便实现在 规定 的时间 内 来移动无级变速机，而且还降低了工艺的中间体转移的损失，从而提高了 整体的 可靠性和准确性 的 无级变速传输。 （ 4）主轴组件必须是正常的高 耐蚀性， 这样才能使传动系统具有较高的精确度。每当摩擦部件 工作时 ，如轴承，通孔等， 这样 我们 就 有足够的韧性，以及确保 轴承的润滑良好 4。 动方式的分类及特点 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 7 1、采用变速齿轮 的主 传动 ： 使用 齿轮 传动比来 进行降速， 然后再 通过 液压拨叉 来 使车床具有 自动变速 的功能。由于电机主轴 是 采用 无级变速 的 方法 ，这样 还能实现主轴的正反启动、停止和 制动 等一系列功能 。 使用 该 传动 方式 会使传动产生较大的扭矩， 以及 很大的噪声 ， 所以 一般 只用于 低速加工。 如图2a）所示。 2、通过带传动的主传动：该 传动方式 中 主轴箱和 主轴 的 结 构 比较简单，而且 主轴部件都具有较高的刚性 ； 带 传动 的 效率 很 高， 传动 过程中比较 平稳、传动时发出的 噪声 也 比较 小； 所以传动 不需润滑；但 是输出扭矩 会 小，在低速情况下性能不太好 ， 所以 我们 只 能把它用 在中档机床中 ，这样 有 较多 的应用 。如图 2b）所示。 3、用两个电动机分别驱动主轴： 通过齿轮传动和带传动这 两种方式的混合传动 方式 ，具有上述两种 传动方式的所有 性能。如图 2c）所示。 4、采用主轴电机直接驱动： 这种方式是 通过 主轴电机直接 来 驱动 主轴 转动 的 ， 而且电机和主轴是合在 一 起的 。 使用 这个传动方式 的话，我们 必须 要 弄好散热 和润滑 方式 ， 所以 这种传动方式， 一般 只能 应用于高速机床。 如图 2d）所示。 图 2动方式的分类 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 8 机的选择及同步带的计算 机型号的选择 1、选电机 时 考虑的问题 (1)选择电动机类型 的时候 ， 我们 要根据机床电动机的开始、停止、转动等方面的要求 来综合选择 。 （ 2） 考虑 车床 的 负荷， 以及 速度和启动等方面的需求，然后再考虑发动机的温度是 否合适 ， 是否会引起产能过剩。再根据 电 动 机的负载能力， 并 最终确定 冷却 方式 。 （ 3）选择电机时要考虑电机的电压和工作环境等方面的要求。 (4)选择电机时，应该 综 合 考虑节能环保 、 转动 、价格 、维修保养 方面的因素。 2、主电机功率的确定 首 先 假设以下的 切削条件： 选择 材料： 钢； 选择 热处理：正火； 选择 工件直径： 切削速度： 切削用量： (1)主切削力 (2(2)切削扭矩 (2(3)切削功率 (2因为 该 主传动 的总 效率为 (2南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 9 (4)因为本次设计要求机床 的变速范围比较大 ，还要求 主轴 具有较高的扭矩 ，而 且 机床 的定位也不 是太 高，所以 我 选用 型电机， 它的 额定功率为 ， 已知 该电机的 额定转速为 ， 而且其中 采用 降速 比以此来提高轴的 扭矩， 所以 我们可以得知 ，主轴转速以及 输出扭矩 为 ： (2(2步带参数的计算 根据 车床的 结构 设计 要求， 我们 选 择 ， 并 考虑 到 同步 带的滑动率 ，那么 大 带 轮直径 : (2根据上述公式 可以 得出： （ 1） 确定 带轮 的 中心距 ： (2首先 假设： 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 10 (2所以按照标准来取： 那么： （ 2） 小 带 轮 的 包角： (2（ 3） 带 轮 速 度 ： (2根据 上 面 的 计算 过程以及计算结果 ， 并且综合一下 考虑后 ， 我 最后 还是 选择使 用 A 型带， （ 4） 单根 V 型带的基本功率 根据 、 ，由机械设计手册第 3 册中的表查得（ A 型带）： 再 考虑到传动比的影响 ， 那么 额定功率的增量 由表 查得： （ 5） 带的根数： (2南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 11 取三根 A 型带 （ 6） 张紧力： (2（ 7） 径向载荷： （ 2 以上计算公式均取自 机械设计手册编委会 编写的 机械设计手册 这本书。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 12 第 3 章 主轴组件的设计 轴组件的基本要求 1、工作性能上的要求 回转精度 当主轴开始 做 旋转直线运动 的时候 ，速度为 0 的连接点 上的线速度被称为主轴旋转中心线。 它是 应该 被 改变 的 ， 旋转中心线的空间位置是固定的。但实际 上的 情况是，由于各种 各样的因素， 在每一个时刻的主轴组件中心的线转动的空间位置有变化，平均空间位置是理想的中场旋转中场转动。空间的瞬时旋转轴 转动 后，提供了完美的中场旋转 精度 ， 称为主轴旋转误差。 这是主轴的旋转精度。单纯从径向误差，角度误差和观点轴向的错误，他们并不单独存在。当径 向和角度误差存在 时 ，就变成了跳动，并且当轴向和角度误差 同时存在 时 则 成为 了 跳动。 刚度 是 由外力硬化单元主轴转动 期间抵抗变形的能力。 我们常常在 主 轴的前端 用所 施加的力的大小来表示的方向移动。当主轴组件的变形后获得 更大的刚性， 所以 主轴 的 受力 情况 也 比较良好。如果主轴的刚度比较差 ， 那么在外力的作用下，主轴会产生 很大的弹性变形， 如果主轴 长时间处于这样的状态下， 那么 将会使 工件的质量 变差，影响其它元件的正常工作， 并会 加快主轴部件的 磨损 程度 ， 同时 降低加工精度。具有较高的刚度的 主轴单元和配置轴承类型的支撑跨度的大小，类型 和位置的主轴结构的大小，轴承预压 等 ，心轴组件等。 抗振性 耐振动性是指主轴在加 工过程中，使该主轴保持无振动发生顺利工作的能力。如果主轴总是 在不佳的振动下工作 ，那么工作 过程中 将导致更大的振动，这样不仅降低了加工质量，也 会 降低了机器的生产效率，同时也 会 使刀具的耐用度降低。如果你仍然想提高主轴的抗振性， 那么 有必要增加主轴组件的刚性，所以我们必须使用前承载更大的阻尼比增加静态刚度，不得不在需要时安装阻尼器。此外，主轴必须比定频激振力的频率更高。 温升 操作期间主轴组件，温升过高会导致两个严重的不良后果 ：首先，将主轴的各个部分，并由于相对于中心的位置失真的热膨胀的壳体，南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 13 旋转中心线使主轴和机器部件将从移动，这将直接影响加工精度 ;第二，轴承和其它组件由于温度变化和间隙会破坏原有的良好的润滑条件下，影响轴承的正常运转。有时甚至发生“ 抱轴 ”。因此，一般的数控机床将恒温启闭来解决这个问题。 耐磨性 只有具有 了 足够的耐磨性，为了维持长期高精度主轴组件。主轴它是比较容易磨损和刀具和工件的工作部分的转轴安装部分。所以，如果我们要提高其耐磨性，它必须被硬化或在主轴氮化处理的至少一部分，以增加硬度。和主轴轴承应具有良好 的润滑性以提高主轴的耐磨性 5。 2、结构上的要求 （ 1）定位可靠 （ 2）长期运转 （ 3）标准设计 （ 4）工艺性好 轴的功用、类型及结构设计 轴的功用 它指的是工件主轴或刀具使机器上的旋转轴。通常由主轴，轴承和传动部件和其他部件主轴部件 组成 。主轴 主要用于支持传动零件，如齿轮，滑轮，传递运动和扭矩，如机床主轴 ;一些人装夹工件，如心轴。 轴的结构设计 在进行结构设计时，必须 考虑以下 的 几个方面： 主 轴上 的 零件要 具 有可靠的轴向固定 基准 ； 主 轴上 的 零件要有可靠的周向固定 基准； 零件 可拆 卸性更好和轴更加 方便 加工 ；能 提高 主 轴的强度和刚度， 并且能节约成本 和减轻重量。 轴的形状通常采用阶梯形状 ， 那是由于 阶 梯轴的强度比较高 ， 而且加工时比较 容易，再者 说 ， 轴上的零件能可靠地固定，装拆也 比较 方便。 在确定所述轴的直径在每个配合 时 要注意 ： 1、 与轴颈直径相配合 ，滚动轴承的内径需要满足标准系列的要求。 2、 轴上螺纹部分必须符合螺纹的标准。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 14 3、 轴上花键部分必须符合花键标准。 4、 其他配合直径也应采用圆整值。 轴主要参数的确定 后轴承型号的选择 选择主轴承类型载荷大小，是根据在负载方 向上的负荷的特性 来选择的 。 在选择轴承的时候，因为轴承中的主要元件都 是线接触 的形式， 大都 适用于重载荷。 球轴承 为点接触的形式， 可承受规定的负荷系数小的 载荷 ， 如此一来，在所受载荷较小的时候，我们应该优先选用球轴承 。 当我们按照遭遇选择与 该类型载体的方向，当推力轴承的情况下只使用下轴向负荷，通常我们在 纯轴向载荷推力球轴承 时选择推力球轴承，单纯 的轴向载荷可以选择承受更大的力量 的轴承 。 这种情况下， 它 仅受 纯径向载荷，我们通常使用深沟球轴承，圆柱滚子轴承和滚针轴承。这是当轴承的径向负荷，也有较小的轴向载荷承载，我们可以用 深沟球轴承，角接触球轴承和圆锥滚子轴承，当较大的轴向载荷，我们可以选择接触角越大角接触球轴承和圆锥滚子轴承也可以选择组合的径向和轴向 形式，它们可以分别在 径向和轴向负荷 中 使用。 轴参数的确定 主轴 可以使用自动变速模式 ， 能够实现无级变模式 ，速度范围20轴端部尺寸 997主轴直径 :前轴承处 70轴承处 65前轴承型号 : 后轴承型号 : 皮带轮降速比 轴受力分析 1、 由于 本次设计采用 了 轴， 所以我 通过 查阅资料 获得的数据，得出 取前支承直径 为 70结论 ， 并且考虑到最大直径 为 ， 所以最后南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 15 选 取后轴径 。 2、 求支承的径向刚度： 主轴的 扭矩：根据 扭矩转速图可查得： 在 若取 则 则 受力情况如图 3示 图 3具受力 情况 图 3轴受力情况 支承情况如图 3示 ， 我们可以 根据需要 取 ， 取 ，则 可以 根据力 的 平衡 定理 ， 再结合上面的计算 内容 和计算结果 ， 得 出 ： （ 3 在设计 过程 中， 我通过查阅资料 并请教老师 ， 最后 得出前后轴承分别选取南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 16 、 二个成 组 使用的 轴承和 二对 轴承，这样 可以 满足 所需 的转速要求。 由此可得 ， 轴承的 径向弹性位移量： (33： 设： 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 17 相对位移量 ： 查得： ， 由： 得 通过 查 阅 哈轴样本 ，得出 ： 、 轴承与箱体孔的装配过盈量： 由公式 代入式： (3京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 18 那么 轴承 、 与轴的装配过盈量： 再根据 公式 d ，得 出 ： 通过上面 的计算 式， 能够得出前轴承以及后轴承的 径向刚度： (3)求最佳跨距 当主轴当量外径 ，当量内径 时， （ 3 根据 曲线可查得 ： 则： 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 19 通过 上面的计算可得 ： 当 选 取 ，跨距 为 时， 就 能够 满足主轴的基本 要求。 以上计算公式均取自 机械设计手册编委会编写的 机械设计手册 这本书。 轴材料的选择及热处理 1. 根据主轴的强度，磨损 条件 和主轴大小来选择的热处理后变形阻力。 轴的具体 尺寸，主轴 材料 通过 弹性模量 E 来决定 主轴的刚度 。 材的 弹性模量 值一般都是 相同 的，并且 与热处理 没有太大 的 关系 。 钢材有 45 钢以及 60 钢，它们 的价 格一般都比较便宜 。 5. 通用的主轴将使用 45 号钢，它淬火到 220 250主轴锥孔的端部，将定心轴颈或定心锥形表面部使用局部品质 55 硬度 。 以使 用 滚动轴承，轴颈 的部位 可 以 不 用淬硬，但是有些主轴仍然采用淬硬，这是为了防止其它物体损伤了轴颈的配合面。 7. 如果 采用 滑动轴承，在必要的 时候用 高频轴颈硬化，从而保证轴承的耐磨损性。 8. 如果 轴承的负荷大，那么 为了提高轴承的耐疲劳性，我们可以选择的40 50材料 。 9. 当在需要更高的硬度以承受更大的冲击载荷的主轴， 我们可以使用20行渗碳 ， 使其 硬度达到 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 20 第 4 章 轴承的选择 承的选择及寿命计算 承的功用及特点 （一）、轴承的分类 轴承 一般 可以 分为滑动轴承和滚动轴承 这 两 个 大类。 根据 承受载荷的方向 不同 分为 ： 向心轴承和推力 轴承。 2、滚动轴承的分类 滚动轴承的主要分为： 调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力 球轴承、 角接触球轴承、圆柱滚子轴承 、深沟球轴承 和滚针轴承 （二）、轴承的功能介绍 1、滑动轴承的功能 轴承具有平滑和可靠的操作 和无噪音的优点。在 液体润滑条件和滑动面的情况下，从没有与产生不仅大大降低了摩擦损失和振动吸收表面可以穿油膜直接接触的润滑油分离。 2、滚动轴承的功能 不仅支持驱动轴和轴部分，还可以
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