(数控专业毕业设计)铣床主运动、进给系统及控制系统的设计

（20届）本科生毕业设计（论文）资料学院、系专业学生姓名班级学号指导教师姓名职称最终评定成绩二年月制目录第一部分过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书3二、本科毕业设计（论文）开题报告5三、本科毕业设计（论文）进展情况记录10四、本科毕业设计（论文）中期报告12五、毕业设计（论文）指导教师评阅表13六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表14七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表15第二部分设计说明书八、设计说明书16谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的WORD说明书和CAD图纸及外文翻译资料。下载后请留上你的邮箱号或QQ号或给我的QQ留言1459919609。我可以将压缩包送给你。欢迎朋友下次光临2007届本科生毕业设计（论文）资料第一部分过程管理资料20届毕业设计（论文）课题任务书院系专业指导教师学生姓名课题名称ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计内容及任务内容1调查分析原ZXK7532数控立式钻铣床的加工特点,确定新钻铣床的主要技术参数。2进行新数控立式钻铣床的总体方案和控制系统总体方案设计。3完成进给运动的机械结构设计。4完成控制系统硬件设计。任务1完成新设计数控立式钻铣床的总体设计。2设计说明书一份。3设计图纸齐全。4控制系统的设计。拟达到的要求或技术指标一、说明书1资料数据充分。2计算过程详细、完全。3公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。4内容条理清楚，按步骤书写。5说明书要求由计算机打印出来。二、设计图纸1根据总体设计方案，绘制ZXK7532数控立式钻铣床总图一张（A1图）。2进行主运动的运动、强度和动力计算，绘制主轴箱部件展开图一张（A0图）。3进行进给运动的运动强度动力计算，绘制纵向数控进给机构部装图一张（A0图）。4绘制数控钻铣床零件图一张A1图。5根据控制系统总体设计方案绘制控制系统电路图一张。（A0图）6科技译文（不少于3000汉字，原文可自选或由指导教师提供）7编写毕业设计说明书一套（不少于二万字，有英文摘要，全部用计算机打出）。8总图纸量不少于3张零号图面。起止日期工作内容201220200106完成毕业设计的选题和开题报告200107200226对设计的相关资料进行整理。200227200301进行设计的初期计算，绘制总图。200302200409设计钻铣床的主轴箱展开图。200410200509绘制零件图和电路图。200510200520对整个设计进行合理性检查200521200526设计说明书的输入以及毕业答辩的准备。进度安排200528200602毕业设计答辩。主要参考资料1机械设计手册，机械工业出版社。2实用机床设计手册，辽宁科技出版社。3机床设计图册，上海科技出版社。4TTL集成电路手册5存储器手册6机床主轴变速箱设计指导书，机械工业出版社。7机床数控系统设计指导书，中国科技出版社。8数控机床系统设计，化学工业出版社。9数控铣床设计，化学工业出版社。10机电综合设计指导书，中国人民大学出版社。11原ZJK7532数控钻铣床说明书一套。教研室意见签名年月日院系主管领导意见签名年月日本科毕业设计开题报告（2007届）学院、系机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师姓名职称20年01月06日题目ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计1结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写15002000字左右的文献综述一、数控技术的发展史我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。二、数控机床的应用数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比在现在是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。铣床是一种用途广泛的机床。它可以加工平面水平面、垂直面等、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。数控机床即数字程序控制机床，是自动化机床的一种。最早出现的是数控铣床。60年代以后，点位控制的机床迅速发展，出现了数控钻床、数控冲床和数控坐标镗床。这类机床不需要复杂的控制算法就可以实现加工。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。三、国内数控机床的特点近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在800010000转/分以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等信息技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRP和电子商务。如，济南第二机床集团有限公司的CAD普及率达100，是国家级“CAD示范企业”，企业的MRP系统应用也非常成功，现代化管理水平较高。但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅30005000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。四、数控机床的发展趋势传统的机械加工设备,在当今日益多变的市场需求和激烈竞争中,已不能满足企业上水平、求发展的需要。现在,工业发达国家都是以数控机床为基础,向柔性加工自动化的方向FMC,FMS发展,并以对生产过程实行整个系统优化的计算机集成制造系统CIMS作为发展目标1、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，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将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。2、智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。3、基于CAD和CAM的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。4、发展可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的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，减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、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。因此，对数控机床研究成为现代机床设计重要课题。本次设计我选择ZXK7532数控立式钻铣床设计及控制系统设计。对ZXK7532数控立式铣床的主运动系统和进给系统的机械结构进行了设计和计算，并对其控制系统的硬件电路进行了设计。2选题依据、主要研究内容、研究思路及方案本课题研究的是ZXK7532数控立式钻铣床的主轴变速箱，进给系统及控制系统的设计。通过参考ZJK7532立式钻铣床，及各厂家生产同类型的数控铣床进行比较，对ZXK7532数控立式钻铣床参数进行确定。然后进行机械部分和硬件电路部分设计，这是本课题的难点，也是问题存在之处。在机械部分设计完成之后，把硬件电路设计和机械部分结合在一起，就可以实现ZXK7532数控立式钻铣床的数字控制。本文对主运动系统的设计与普通机床的设计方法一致，以锻炼自己对常规机床设计的能力，其主轴变速箱的设计由分析比较图册上同类型铣床的结构布局，进行机械部分的设计。画出结构草图，通过修改之后确定其结构。进给系统部分采用开环伺服系统，以步进电机作为伺服执行元件。数控装置发出的指令脉冲，输送到伺服系统中的环行分配器和功率放大器，使步进电机转过相应的角度，然后通过减速齿轮和丝杠螺母机构，带动工作台移动。数控系统由硬件和软件部分组成，其中硬件电路是用MCS51系列单片机组成的控制系统，系统采用8031作CPU。扩展了两片2764芯片，两片6264芯片，两片8255可编程并行I/O接口。再通过环型分配器驱动步进电机转动。3工作进度及具体安排。201220200106完成毕业设计的选题和开题报告。200107200226对设计的相关资料进行整理。200227200301进行设计的初期计算。200302200409设计钻铣床的主轴箱展开图。200410200509绘制零件图和电路图。200510200520对整个设计进行合理性检查。200521200526设计说明书的输入以及毕业答辩的准备。200528200602毕业设计答辩。4指导教师意见。指导教师年月日说明开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。本科毕业设计（论文）进展情况记录毕业设计（论文）题目ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给及控制系统设计班级_学号_学生指导教师时间任务完成情况指导教师意见第周至第周指导教师签名年月日第周至第周指导教师签名年月日第周至第周指导教师签名年月日注教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。第周至第周指导教师签名年月日第周至第周指导教师签名年月日第周至第周指导教师签名年月日注教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。本科毕业设计（论文）中期报告填表日期20年3月26日院（系）机械工程学院班级学生姓名课题名称ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计课题主要任务调查分析原ZXK7532数控立式钻铣床的加工特点、存在问题,进行新的数控立式钻铣床的总体方案和控制系统总体方案设计。1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果开题以来，认真查阅了一系列的参考文献和与设计相关的书籍，对课题有了初步的整体了解，并通过参考各种资料书中有关数控钻铣床的设计过程，对设计步骤和方法有了更深层次的了解。通过前段时间的设计计算和系统分析以及在颜竟成教授的认真指导下，数控钻铣床的控制系统的设计是此课题最为重要的，也是难点之处，所以这对下一步的工作有着深刻的意义。2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排1对系统进行进一步的分析，做出初步的系统方案。2在做出的初步方案上进行修改，使其进一步完善。3确立方案后，接下来就是绘图和说明书的整理。3、存在的具体问题个人对数控机床的了解深度有限，存在的主要问题是整个系统设计过程中，经常遇到一些的问题，需同学和老师的指导，在整个系统设计中还不完善，需进一步的修改和完善。4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名日期毕业设计（论文）指导教师评阅表院（系）机械工程学院学生姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名课题名称ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计评语（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩是否指导教师评定成绩分值指导教师签字年月日毕业设计（论文）评阅教师评阅表院、系机械工程学院学生姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化课题名称ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计评语（对论文学术评语，包括选题意义；文献利用能力；所用资料可靠性；创新成果及写作规范化和逻辑性）针对课题内容给设计者（作者）提出3个问题，作为答辩时参考。123评分是否同意参加答辩是否评阅人签名年月日毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表院、系（公章）说明最终评定成绩ABC，三个成绩的百分比由各院、系自己确定。学生姓名学号班级答辩日期课题名称ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计指导教师评定成绩评定分值教师1教师2教师3教师4教师5小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确、大、深入,知识面宽。70合计100答辩评分分值答辩小组长签名答辩成绩A指导教师评分分值指导教师评定成绩B评阅教师评分分值评阅教师评定成绩C最终评定成绩分数等级答辩委员会主任签名年月日20届本科生毕业设计（论文）资料第二部分设计说明书（或毕业论文）摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。本次设计通过对现有数控钻铣床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。这一点在论文会得以体现。本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。控制系统采用MCS51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O接口实现硬件电路的设计。论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。关键词数控技术滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展ABSTRACTTHENUMERICALCONTROLENGINEBEDISTHEDIGITALPROCESSCONTROLENGINEBED,ISONEKINDOFAUTOMATEDENGINEBED,THENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISTHECOREWHICHTHENUMERICALCONTROLENGINEBEDSTUDIES,ISTHEMANUFACTURINGINDUSTRYREALIZATIONAUTOMATION,THENETWORK,THEFLEXIBILITY,THEINTEGRATEDFOUNDATIONALONGWITHTHEMANUFACTURETECHNOLOGYDEVELOPMENT,THEMODERNNUMERICALCONTROLENGINEBEDWITHTHEAIDOFTHEMODERNDESIGNTECHNOLOGY,THEWORKINGPROCEDUREINTENSIFICATIONANDTHENEWFUNCTIONPARTCAUSEDTHEENGINEBEDTHEPROCESSINGSCOPE,THEDYNAMICPERFORMANCE,THEPROCESSINGPRECISIONANDTHERELIABILITYHADTHEENORMOUSENHANCEMENTTHISDESIGNTRIESANEWMETHODAFTERTHEANALYZEANDRESEARCHOFTHEEXITEDNUMERICALCONTROLBEDFORMILLANDBOREWITHTHEHIGHERAUTOMATIZATIONDEGREESANDTHESIMPLERCONFIGURATION,WHICHWILLBEEXPLAINEDINTHEPAPERINTHEMETHOD,ELECTROMAGNETISMCLUTCHISUSEDFORTHEREALIZATIONOFTHELEVELSHIFTINTHEHEADSTOCK,ANDINTHEMOTIONOF,WEALLADOPTBALLBEARINGTHREADHAULMFORTHEX、Y、ZDIRECTION,THEPOWEROFWHICHISSTEPBYSTEPELECTROMOTORTRANSFERREDBYGEARTHATUSEDFORADJUSTINGGAPSANDMORE,WEUSEDSINGLECHIPFORNUMERICALCONTROLTHECONTROLSYSTEMINTRODUCESMCS51SERIESSINGLECHIP,ANDTHEREALIZATIONOFHARDWARECIRCUITWASACCOMPLISHEDBYENLARGINGPROGRAMMEMORIZER、DATAMEMORIZERANDI/OMEETMEATUSALSO,THEPAPEREXPLAINEDTHEDESIGNFORSOFTWARESYSTEMKEYWORDSNUMERICALCONTROLTECHNOLOGY、BALLBEARINGTHREADHAULM、THESTEPBYSTEPELECTROMOTOR、THEENLARGEFORSCMSYSTEM目录第1章机床总体布局设计111机床总体尺寸参数的选定112机床主要部件及其运动方式的选定1121主运动的实现1122进给运动的实现1123数字控制的实现1124机床其它零部件的选择113机床总体布局的确定2第2章主运动的设计321议定转速图3211确定结构式和结构网式3212拟定转速图4213确定各齿轮的齿数5214传动系统图的拟定722主传动主要零件的强度计算8221电动机的选择8222齿轮传动的设计计算923轴的设计计算12231各传动轴轴径的估算12232各轴段长度值的确定14233轴的刚度与强度校核1424离合器的选用27第3章进给系统的设计计算2731垂直进给系统的设计计算27311脉冲当量和传动比的确定28312滚珠丝杠设计计算29313步进电机的选择33314滚珠丝杆副的预紧方式34315齿轮传动消隙3532横向进给系统的设计计算35321脉冲当量和传动比的确定35322滚珠丝杠设计计算37323步进电机的选择38第4章控制系统的设计3941控制系统总体方案的拟定3942总控制系统硬件电路设计40421单片机的设计40422系统的扩展43423键盘、显示器接口设计48424步进电机控制电路设计50425光电隔离电路设计53426其它接口电路的设计5443部分控制程序54431直线圆弧插补程序设计54432直线插补程序54433圆弧插补程序设计5544控制系统的软件设计59441步进电机控制程序设计59442LED动态显示接口程序设计61结论64致谢65参考文献66科技译文实习报告第1章机床总体布局设计11机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下工作台宽度长度4001600MM主轴锥孔724工作台最大纵向行程300MM工作台最大横向行程375MM主轴箱最大垂直行程400MM主轴转速级数12级主轴转速范围301500R/MINX、Y轴步进电机130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率40KW主轴电动机转速1440R/MIN机床外形尺寸（长宽高M机床净重500KG12机床主要部件及其运动方式的选定121主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。122进给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。123数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。124机床其它零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。13机床总体布局的确定根据以上参数及主要部件及其运动方式，则可拟定机床的总体布局图，详细图纸请参照1号A1图纸。第2章主传动的设计21议定转速图211确定结构式和结构网式1主传动的确定，和公比的确定NMAXIN根据ZJK7532的使用说明书，初步定主轴转速范围为951600RMIN，则129211ZNR1MINAXZ19560由设计手册取标准值得126。令，则22I/60MAXRMIN/912561MAXINRZ则取。I/60I,/125AXINR2确定变速组和传动副数目大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮，因此主轴转速为12级的变速系统，总共需要三个变速组。3确定传动顺序方案按着传动顺序，各变速组排列方案有123221223212223从电机到主轴，一般为降速传动。接近电机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电机处，则可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，这样就节省省材料，经济上就占优势，且这也符合“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取18332的方案为好，本次设计即采用此方案。4确定扩大顺序方案传动顺序方案确定以后，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求，根据“前密后疏”的原则，应使扩大顺序和传动顺序一致，通常能得到最佳的结构式方案，故选用12结构式方案。1326检查最后扩大组的变速范围R10804261123故合符要求。5结构网图212拟定转速图根据已确定的结构式或结构网议定转速图时，应注意解决定比传动和分配传动比，合理确定传动轴的转速。定比传动在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面的要求，以及满足不同用户的使用要求。在钻铣床的设计中，总降速比为U125/14400087。若每一个变速组的最小降速比均取1/4。则三个变速组的总降速可达。故无需要增加降速传动，但为了使中间两个01641变速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便，在轴间增加一对降速传动齿轮（），同时，也有利于设计变型机床，因342为只要改变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主轴的12种转速同时提高或降低，以便满足不同用户的要求。分配降速比前面已确定，12322共需三个变速组，并在轴间增加一对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴上标出12级转速1251600R/MIN,在第轴上用A点代表电动机转速，最低转速用E点标出，因此MIN/140RA,E两点相距约11格，即代表总降速传动比为。1UT定出各变速组的最小传动比根据降速前慢后快的原则，在轴间变速组取，在轴间4U变速组取，在轴间变速组取，则31U21UN16023N97586310N97531420N981572140根据结构式可知轴间变速组的级比指数分别为1，3，6。传动副为3，2，2。则画出上图的转速图。213确定各齿轮的齿数在确定齿轮齿数时应注意齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大噪声，所以在设计时要把齿数和控制在；为了控制每组啮合齿轮不120SZ产生根切现象，使最小齿数，因而齿轮的齿数和不应过小。18MIN在轴间5927U548U则可查表158和251两行又而最小齿轮的齿数是在的齿轮副中，令1MINZ820MINZ则等，在高速轴中尽量使齿轮的几何尺寸小一点以78,30,64SZ减小主轴的尺寸，所以可取6SZ可查出，1954819，24273同理且查得1US674,2603SZ取则查得，3Z21Z12，3936012U261359124U查得70,542SZ三联滑移齿轮中的最大齿数与次大齿数之差必须要大于或等于4，则必需有MIN2Z又前传动轴的转速高，扭矩小，一般传动件的尺寸要小一些，因而齿数和可取比前一级变速组小用计算法取，则23MIN7Z375912478UZ则60372SZ27601135UZ32760Z0323SZ4取6901421则3412UZ滑移齿轮齿数的验算在三联滑移齿轮中，为了确保其左右移动Z753,时能顺利通过，不致相碰，则必须保证三联滑移齿轮的次大齿轮与最大齿轮5的配对齿轮不相碰（最大齿轮布置在中间），即Z4AMZ212145又3A则必须保证5从上面计算可知03Z275则这与要求不符。427053Z但是与都采用了离合器，使齿轮和的距离拉大了，因而在滑Z48移齿轮在移动过程中不存在相碰的情况，三联滑移齿轮在这个设计里是可以实现的。214传动系统图的拟定根据以上分析及计算，拟定如下传动系统图2648411943323723023303424主22主传动主要零件的强度计算221电动机的选择1电动机的功率计算钻头材料选用W18CR4V,毫米公斤/80B根据加工要求选用钻头直径D25MM，则查表得进给量S039047MM，根据钻孔切削用量表查得N377R/MIN，M8580NM则KW326172085361720MNN232电动机参数的选择在选择电动机时，必须使得PP，根据这个原则，查机械设计手额定总册选取Y112M4型电动机，其基本参数如下（单位为MM）A190B140C70D28E60F8G24H112K12AB245AC230AD190HD265BB180L400222齿轮传动的设计计算由于直齿圆柱齿轮具有加工和安装方便、生产效率高、生产成本低等优点，而且直齿圆柱齿轮传动也能满足设计要求，所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动；主轴箱中的齿轮用于传递动力和运动，它的精度直接与工作的平稳性、接触误差及噪声有关。为了控制噪声，机床上主传动齿轮都选用较高的精度，但考虑到制造成本，本次设计都选用766的精度。具体设计步骤如下1、模数的估算按接触疲劳和弯曲疲劳计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知道后方可确定，所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。齿轮弯曲疲劳的估算公式MM（式中即为齿轮所传递的功率）WM32JZNNN（24）齿面点蚀的估算公式MM（式中即为齿轮所传递的功率）A32JNNN（25）其中为大齿轮的计算转速，为齿轮中心距。JA由中心距及齿数求出模数A21,ZMM2621MJ根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。WJ前面已求得各轴所传递的功率，各轴上齿轮模数估算如下第一对齿轮副MIN/140RNJMMW51293MMA48043MM152JM所以，第一对齿轮副传动的齿轮模数应为MM150WM第二对齿轮副IN/0RNJMMWM7610239842MMA13MM067298J所以，第二对齿轮副传动的齿轮模数应为MM06WM第三对齿轮副IN/31RNJMMWM062631298043MMA753MM1042785J所以，第三对齿轮副传动的齿轮模数应为MM75WM第四对齿轮副IN/315RNJMMWM71231598042334MMA34MM2048197JM所以，第四对齿轮副传动的齿轮模数应为MM20WM综上所述，为了降低成本，机床中各齿轮模数值应尽可能取相同，但因为轴的转速比较小，扭矩比较大，为了增加其强度和在主轴上能起到飞轮的作用，需增加轴齿轮的几何尺寸。所以，本次设计中在间各个齿轮模数均为25MM，在轴上就取。1MM322、齿轮分度圆直径的计算根据渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径计算公式可得各个传动副中齿轮的分度圆直径为605241D852342D75230D736758679892510D521D1052412D343783647358163、齿轮宽度B的确定齿宽影响齿的强度，但如果太宽，由于齿轮制造误差和轴的变形，可能接触不均匀，反儿容易引起振动和噪声。一般取B（610）M。本次设计中，取主动齿轮宽度B8M82520MM在最后一对齿轮啮合取也取B7M20，则与其啮合的从动齿轮的宽度一致。而取多联齿轮的宽度B8M82520MM，为了使啮合更容易和平稳，则与其啮合的从动齿轮的宽度要小一点，取B6M62515MM。4、齿轮其他参数的计算根据机械原理中关于渐开线圆柱齿轮参数的计算公式及相关参数的规定，齿轮的其它参数都可以由以上计算所得的参数计算出来，本次设计中，这些参数在此不在一一计算。5、齿轮结构的设计不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构的要求也不同，7级精度的齿轮，用较高精度的滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因此，需要淬火的7级齿轮一般滚或插后要剃齿，使精度高于7级，或者淬火后再珩齿。6级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须才能达到6级。机床主轴箱中的齿轮齿部一般都需要淬火。6、齿轮的校核（接触疲劳强度）计算齿轮强度用的载荷系数K，包括使用系数,动载荷系数,齿AKV间载荷分配系数及齿向载荷分布系数，即KVA1251071111216527查表得088251898ZHEZ28HEUBDK21将数据代入得1100MPA齿轮接触疲劳强度满足，因此接触的应力小于许用的接触应力。其它齿轮也符合要求，故其余齿轮不在验算，在此略去。23轴的设计计算231各传动轴轴径的估算滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的设计是在初步计算轴径的基础上进行的，因此先要初算轴径。轴的直径可按扭转强度法用下列公式进行估算。2930NPADM对于空心轴，则340N1PAD210式中，轴传递的功率，KW；轴的计算转速，R/MIN；N其经验值见表153；0A取的值为05。（1）、计算各传动轴传递的功率P根据电动机的计算选择可知，本次设计所选用的电动机额定功率各传动轴传递的功率可按下式计算KWND04211DN电机到传动轴之间传动效率；由传动系统图可以看出，本次设计中采用了联轴器和齿轮传动，则各轴传递的功率为096，093，090408771234所以，各传动轴传递的功率分别为KWNPD8429004117382322K61733509906144P2估算各轴的最小直径本次设计中，考虑到主轴的强度与刚度以及制造成本的经济性，初步选择主轴的材料为40CR，其它各轴的材料均选择45钢，取A0值为115，各轴的计算转速由转速图得出N1J1002R/MIN,N2J631R/MIN,N3J315R/MIN,N4J250R/MIN,所以各轴的最小直径为MD816024315732MD925165337034在以上各轴中，每根轴都开有平键或花键，所以为了使键槽不影响轴的强度，应将轴的最小直径增大5，将增大后的直径圆整后分别取各轴的最小直径为18,23,34,46MINDMINDMINDMIND232各轴段长度值的确定各轴段的长度值，应根据主轴箱的具体结构而定，且必须满足以下的原则（1）、应满足轴承及齿轮的定位要求；（2）、应满足滑移齿轮安全滑移的要求；233轴的刚度与强度校核根据本次设计的要求，需选择除主轴外的一根轴进行强度校核，而主轴必须进行刚度校核。在此选择第根轴进行强度校核。（1）、第三根轴的强度校核1、轴的受力分析及受力简图由主轴箱的展开图可知，该轴的动力源由电动机通过齿轮传递过来，而后通过一个三联齿轮将动力传递到下一根轴。其两端通过一对角接触球轴承将力转移到箱体上去。由于传递的齿轮采用的直齿圆柱齿轮，因此其轴向力可以忽略不计。所以只要校核其在XZ平面及YZ平面的受力。轴所受载荷是从轴上零件传来的，计算是，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当作铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。其受力简图如下在XZ平面内R2FTFT1RDCBAB5L450A0在YZ平面内T2T1A0L450B5ABCDRFRFRR2）、作出轴的弯矩图根据上述简图，分别按XZ平面及YZ平面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出两个平面的上的弯矩图。在XZ平面内，根据力的平衡原理可得R1R2FT2FT1212将各个力对R1取矩可得FT1AFT2（LB）R2L213FT12/D7214PFT22/D11215由以上两式可解出R1FT1（LA）/LFT2B/L216R2FT1A/LF2XZFT2B/L217由于有多个力的存在，弯矩无法用一个方程来表示，用X来表示所选截面距R1的距离，则每段的弯矩方程为在AB段MR1X（AX0）在BC段MR1（AX）FT1X（LBXA）在CD段MR2（LX）（LXLB）则该轴在XZ平面内的弯矩图为DCBAXM同理可得在YZ平面内的弯矩图为MXABCD3、作出轴的扭矩图由受力分析及受力简图可知，该轴只在YZ平面内存在扭矩。其扭矩大小为T1FT1R7T2FT2R11218则扭矩图为XT4）、作出总的弯矩图由以上求得的在XZ、YZ平面的弯矩图，根据M可得总的弯2YZXZM矩图为DCBAXM5）、作出计算弯矩图根据已作出的总弯矩图和扭矩图，则可由公式MCA求出计算22T弯矩，其中是考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力的循环特性差异的系数，因通常由弯矩产生的弯曲应力是对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环的变应力，故在求计算弯矩时，必须计及这种循环特性差异的影响。即当扭转切应力为静应力时，取03；扭转切应力为脉动循环变应力时，取06；若扭转切应力也为对称循环变应力时，则取1。应本次设计中扭转切应力为静应力，所以取03，则计算弯矩图为MXABCD6）、校核轴的强度选择轴的材料为45钢，并经过调质处理。由机械设计手册查得其许用弯曲应力为60MP，由计算弯矩图可知，该轴的危险截面在B的作用点上，由于该作用点上安装滑移齿轮，开有花键，由机械设计可查得其截面的惯性矩为WD4（DD）（DD）2ZB/32D219其中Z为花键的数目，在本次设计中，Z6，D28MM，D23MM，B6MM所以其截面的惯性矩为W52438MM3根据标准直齿圆柱齿轮受力计算公式可得圆周力与径向力FT2T1/D1FRFTTG220其中T1为小齿轮传递的扭矩，NMM；为啮合角，对标准齿轮，取20；而FT与FR分别对应与XZ平面及YZ平面的力。各段轴的长度可从2号A0图中得出，则根据前面的公式可得出该轴危险截面的计算弯矩为MCA2501422NM，则该轴危险截面所受的弯曲应力为CA2501422/52438477MP60MP，所以该轴的强度满足要求。（2）、主轴的刚度校核1）、主轴材料的选择考虑到主轴的刚度和强度，选择主轴的材料为40CR，并经过调质处理；2）、主轴结构的确定主轴直径的选择根据机床主电机功率来确定参考金属切削机床