CK6136数控车床变速箱设计讲课讲稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CK6136数控车床变速箱设计图书分类号：密级：毕业设计(论文)CK6136数控车床变速箱设计DesignofCK6136NClathegearbox学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关

2、于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要本次设计课题选择的是CK6136数控车床主轴箱的设计，CK6136数控车床是基于普通车床的基础上，为适应现代化生产发展是需要，对普通车床进行的数控化改造的产物。这种机床的特点是与现有的多功能数控机床相比，价格低

3、廉，但工作性能方面可以达到现代化生产的要求，适合那些中小企业的生产。本次设计内容涉及到电机的选择，传动方案是选择，以及传动比的确定，在解决以上问题后，进一步是设计各个轴的参数，各个轴上的齿轮参数以及传动部件的参数，这是本次设计的主要思路关键词主轴箱，传动方案，齿轮参数AbstractThisdesigntopicselectionisCK6136nclathespindleboxdesign,CK6136nclatheisbasedonthebasisofordinarylathe,inordertomeettheneedofmodernproductiondevelopmentis,thep

4、roductofthenumericalcontroltransformationofordinarylathe.Thecharacteristicsofthiskindofmachineiscomparedwiththeexistingmulti-functionncmachine,thepriceislow,buttheworkperformancecanmeettherequirementsofmodernproduction,suitablefortheproductionofsmallandmedium-sizedenterprises.Thedesigncontentinvolve

5、sthechoiceofmotor,transmissionschemeisselected,andthedecisionoftransmissionratio,aftersolvingtheaboveproblems,andfurtheristodesigntheparametersofeachaxis,theaxisofgearparametersandtheparametersofthedrivingpart,thisisthemainideaofthisdesignKeywords：Thespindleboxtransmissionschemegearparameters目录TOCo1

6、-3huHYPERLINKl_Toc13824摘要PAGEREF_Toc13824IHYPERLINKl_Toc21134AbstractPAGEREF_Toc21134IIHYPERLINKl_Toc16951绪论PAGEREF_Toc16951HYPERLINKl_Toc9411.1目前数控车床现状简介PAGEREF_Toc9411HYPERLINKl_Toc239251.2本次设计的整体构思PAGEREF_Toc239251HYPERLINKl_Toc182302变速方案拟定PAGEREF_Toc182302HYPERLINKl_Toc99392.1数控车床主传动总体方案选择PAGERE

7、F_Toc99392HYPERLINKl_Toc273432.2变速方式选择PAGEREF_Toc273433HYPERLINKl_Toc25822.3调速电动机的功率和转矩特性PAGEREF_Toc25824HYPERLINKl_Toc285382.4主电动机的选择PAGEREF_Toc285384HYPERLINKl_Toc99352.5传动比的选择PAGEREF_Toc99355HYPERLINKl_Toc303992.6主轴箱传动机构简图PAGEREF_Toc303996HYPERLINKl_Toc245302.7转速图拟定PAGEREF_Toc245307HYPERLINKl_Toc

8、107193结构设计PAGEREF_Toc107198HYPERLINKl_Toc194783.1结构设计的内容与技术要求PAGEREF_Toc194788HYPERLINKl_Toc296433.2展开图的布置PAGEREF_Toc296438HYPERLINKl_Toc254263.3.1I轴的设计PAGEREF_Toc254268HYPERLINKl_Toc275803.4齿轮快的设计PAGEREF_Toc275809HYPERLINKl_Toc278273.5传动轴的设计PAGEREF_Toc278279HYPERLINKl_Toc321543.6主轴部件的标准PAGEREF_Toc3

9、215410HYPERLINKl_Toc102833.6.1重要尺寸PAGEREF_Toc1028310HYPERLINKl_Toc120543.6.2主轴材料和热处理PAGEREF_Toc1205410HYPERLINKl_Toc40213.6.3主轴轴承PAGEREF_Toc402111HYPERLINKl_Toc121193.6.4润滑与密封PAGEREF_Toc1211912HYPERLINKl_Toc25344.1主轴的基本尺寸确定PAGEREF_Toc253413HYPERLINKl_Toc188664.1.1外径尺寸D确定PAGEREF_Toc1886613HYPERLINKl_

10、Toc223914.1.2主轴内孔径d的确定PAGEREF_Toc2239113HYPERLINKl_Toc169274.1.3主轴悬伸量aPAGEREF_Toc1692714HYPERLINKl_Toc51054.1.4支撑跨距LPAGEREF_Toc510514HYPERLINKl_Toc163994.1.5主轴最佳跨距的确定PAGEREF_Toc1639915HYPERLINKl_Toc46464.2主轴刚度验算PAGEREF_Toc464615HYPERLINKl_Toc99814.2.1主轴前支撑挠度的验算；PAGEREF_Toc998116HYPERLINKl_Toc235045传

11、动件的设计PAGEREF_Toc2350421HYPERLINKl_Toc259215.1带轮传动设计PAGEREF_Toc2592121HYPERLINKl_Toc29145.1.1三角带传动的计算PAGEREF_Toc291421HYPERLINKl_Toc253585.1.2带轮结构设计PAGEREF_Toc2535822HYPERLINKl_Toc24445.2传动轴的设计PAGEREF_Toc244423HYPERLINKl_Toc108755.2.1传动轴的直径估算PAGEREF_Toc1087523HYPERLINKl_Toc231915.2.2传动轴刚度的验算PAGEREF_T

12、oc2319124HYPERLINKl_Toc106835.3齿轮的设计PAGEREF_Toc1068325HYPERLINKl_Toc179245.3.1齿轮模数的计算PAGEREF_Toc1792425HYPERLINKl_Toc152305.3.2齿轮结构的设计PAGEREF_Toc1523027HYPERLINKl_Toc14675.3.3齿轮校验PAGEREF_Toc146728HYPERLINKl_Toc189295.4键的选择与校核PAGEREF_Toc1892929HYPERLINKl_Toc69935.5轴承的选用与校核PAGEREF_Toc699329HYPERLINKl_

13、Toc282595.5.1各轴轴承的选用PAGEREF_Toc2825929HYPERLINKl_Toc158855.5.2各轴轴承的校核PAGEREF_Toc1588530HYPERLINKl_Toc29149结论PAGEREF_Toc2914932HYPERLINKl_Toc13747致谢PAGEREF_Toc1374733HYPERLINKl_Toc13648参考文献PAGEREF_Toc13648341绪论1.1目前数控车床现状简介数控机床是通过微机程序控制机床，使机床完成一系列规定动作，使零件被加工成预想效果，有了数控机床之后，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，通过专业的编

14、程和操作也可以达到预期的加工要求。我国目前属于世界上制造大国之一，为满足国内外客户的供货要求，生产过程中就对我国企业的生产效率提出来很高的要求，此时数控机床的出现就能很好的解决这一问题。但在我国，当前大多数中小企业，各类中小型层出不穷的制造企业，与大型制造企业相比，这些中小企业很难有购买现有的专业数控机床的能力，为解决中小企业面临的这一尴尬现状，对普通机床的数控化改造就渐渐地出现在人们的视野当中，CK6136数控车床就是此时通过对普通车床数控化改造出现的，适用于我国中小企业生产要求的，廉价的现代化数控车床。我国为解决国外数控行业的技术封锁和我国制造行业需求制定多个五年计划，培养出一大批数控机床

15、制造人才。经过多个五年计划后，奠定了我国数控行业的坚实基础，是我国经过多年的努力掌握了数控机床制造技术，专用机床制造技术，解决了我国数控行业不足的难题。也逐渐的在全国各地建立起多个数控产业中心，创建了一支支数控行业专业团队。但我国仍面临许多挑战，不如，我国数控行业的技术还不共够成熟，与世界先进水平之间还存在着数年的差距；在世界的行业占有份额少，未能形成产业化生产，这是由于我国制造的机床在可靠性、外观性能、功能部件的生产方面存在着不足。1.2本次设计的整体构思数控车床的主轴箱是由电机、传动系统、主轴、传动轴、齿轮以及轴承等部件组成，本次设计内容就是对这些部件的计算、校验来完成主轴箱的整体设计。电

16、机部分主要涉及到电机功率和转速的确定；传动系统涉及到传动带的选择，传动带轮的计算；主轴与传动轴部分涉及到主轴的材料和尺寸的计算；齿轮部分的设计主要是对齿轮的结构和齿轮的模数进行详细的计算与校对；当然轴承的选择也是本次设计中不可缺少的设计部分，轴承可以提高主轴的刚度和加工的精度。数控车床主轴箱的设计就是通过完成对这些部件的设计计算之后，将其合理的组合在一起，最后完成主轴箱的整体设计。2变速方案拟定2.1数控车床主传动总体方案选择数控车床是是由微机控制调速，微机是由提前设定好的程序来控制主轴转速的。与普通机床相比，数控机床的加工工艺局限性比较小，工艺能力更强，因此要求其输出端的调速范围要交宽广。无

17、级变速器（CVT）是现代数控车床主传动，传动和无级变速传动方式，有的机床还采用无级变速器与无级变速器的共存，根据不同的传输模式。如今数控机床经常使用的调速方式如下：（1）齿轮传动如图2-1所示（一），带传动是一种无级调速，其特点是传动比和传动传动效率比较大。往往被作为机床的主轴主要的变速传动。（2）带传动如图2-1（b）所示，带传动主要是将电动机动力，通过皮带与皮带轮的接触摩擦直接传递到机床的传动轴上，带传动与齿轮传动相比传动比不固定，而且传动效率较低。但由于带传动的整体结构简单，都被选择作为电动机与变速箱之间的动力传动。（3）用两个电动机分别驱动主轴如图2-1（c）所示，这种传动方式是同时在

18、机床上采用带传动与齿轮传动两中方式对机床主轴进行动力传递，这种传动方式是根据机床对加工转速有高低要求时，可以选择不同的传动方式进行传动。这样做的好处是可以合理的分配电动机的功率，节约资源。（4）内装电动机主轴传动结构如图2-1所示（D），变速器直接对主轴与电机连接，是一种无级变速器是由电流的频率从直流电动机获得改变主轴转速的目的改变。这种传动方式的结构是最简单的，但由于中间没有变速机构，所以机床在加工过程中，电动机所受的外力扭矩最大，对电动机的要求比较高，同时，电动机的发热情况也最为突出。具体的表现形式可以参看图2-1所示。图2-1数控车床主传动的四种配置方式2.2变速方式选择方案一、无级变速

19、机械无级变速器可以保证在电动机为机床输出轴提供转动动力的前提下，机械无级变速器可以保证电机能够提供可变的速度在一定范围内连续变化时。无级变速可以保证机床在加工零件的过程中具有稳定的转速，恒定的功率，且动力的传动效率相对较高；但由于大多数无级变速都是靠摩擦传动来传递效率的，所以，对无级变速而言，其自身承受过载可冲击能力差，且不具有稳定的传动比值。方案一：有级变速有级变速的传动比只能按既定的设计要求通过操纵机构分级进行改变。（1）塔轮变速器这种变速器角度采用平带传动，也可以用V带传动。其特点是传动平稳，结构简单，但尺寸较大，变速不方便。（2）滑动齿轮变速器这种变速器变速方便，结构紧凑，传动效率高，

20、应用广泛。（3）离合式齿轮变速器这类变速器的最大特点为能够采用斜齿轮或人字齿轮，使机床的传动相对比较稳定。如果选择摩擦式离合器的方法，就能够实现在机床运转的过程中中完成变速。但这种变速方式存在着一定的弊端，齿轮通常处在一种常啮合的状态下，这使得齿轮磨损状况较为严重，离合器所占的空间也比较大。（4）拉键式变速器这类变速器的特征为，布局相对紧凑，但拉键的强度以及其刚度往往相对的低一些，所以实现不了较大转矩的传递。总结上述的变速方案，初步确定交流电动机无级变速串联齿轮有级变速的变速方案。2.3调速电动机的功率和转矩特性电动机的选择正确与否主要是看电动机的功率是否可以满足主轴功率的输出要求，电动机的分

21、类主要有交流变频电动机和直流变频电动机，电动机的输出功率通过传动装置传动到变速箱，通过变速箱的变速后输出到主轴，实现主轴变速，变速箱是机床的重要组成部分，变速箱可以充分的发挥电动机的功率，使机床完成各种转速要求的机械加工，变速箱的变速方式分为有级变速和无级变速两大类。电动机的变频调速与变速箱的调速相结合，最终实现机床的主轴调速，从而实现加工过程中对机床的加工功率要求。图2-2主轴功率与加工转速关系特性如图2-2所示，主轴的功率与主轴加工转速直接存在着一定的关系。以为界，在区间内，在输出功率恒定的情况下，主轴可以满足各个转速的加工要求，这一区间的加工，电动机的输出功率最大，通过变速箱来实现功输出

22、轴的转速要求；在区间中，电动机的功率未能达到额定功率，但通过变速箱的调速，可以实现机床的恒定转速加工，此时的机床通常可以达到最高转速。2.4主电动机的选择按供电电源不同，电动机有直流电机和交流电机两大类。电动机的容量（功率）选择合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。因此需选用合理的电动机功率。在机械加工过程中，以中碳钢最为常见，而45号钢又是中碳钢中使用最多的一类，因此设计就以45号钢为例进行设计，钢体已做正火处理，加工表面粗糙度设定为=3.0mm。选用的刀具类型为硬质合金外圆车刀，查表3-1得【14刀具的几何参数如下：o=15、r=75s=0b1=0.1mm。在确定车床的电动机的选择时，

23、要通过对车床的加工要求来计算出车床的输入功率从而选择出合适的电动机型号。机床主轴加工参数的设定如下：1背吃刀量和进给量f的选择，根机械制造基础1表3-1取=4mm，f=0.6。2切削速度，查表3-1，取V=1.7。由机床的背吃刀量、进给量以及切削速度计算出切削力现在计算切削力主要是用指数形式计算公式，计算步骤如下：F=9.81式（2.1）=9.8127040.920.95=3242（N）由切削力计算出切削功率，计算步骤如下：=32421.7=5.5（kW）式（2.2）机床的传动功率为0.750.85，取=0.8.=5.5/0.8=6.88(kW)式（2.3）采用交流变频电动机作为机床的动力来源

24、，MOTOR主电机选用Y系电动机，该电动机额定转速为nd=1440r/min,转速上限为。电动机的额定输出功率为7.5kw，电动机的调速范围为Rdp=ndmax/nd=3000/1440=2.08。由图2-2得，当电动机从额定功率到达电动机的最大功率时，机床的主轴转速输出处在区间内，当电动机的功率达到最大功率是，机床可以通过变速箱来调节主轴的转速，此时机床的主轴转速与电动机的功率关系处在区间内。2.5传动比的选择（1）传动比的计算电动机通过带传动将动力传动到轴，皮带轮的传动比去QUOTE=1.52，初设机床加工的零件为淬火钢，主轴输出的最低转速为10r/min，此时电动机的转速也是最低的为60r/min则传动比分配如下：，式（2.4）（2）参数确定电动机与变速箱之间的变速属于一级变速，是通过皮带轮来完成的，然后由变速箱完成其他变速，这是通过变速齿轮来完成的。变速箱中一级变速选变速比为的齿轮，齿轮副为二级变速选变速