z-1
且： z= 2a x 3b
18= 31 x 32 x 29 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=5.5kw
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 轴向尺寸 传动轴数目 操纵机构 二. 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：3x3x2，2x3x3，或 3x2x3 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Ⅰ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。 三. 传动系统的扩大顺序的安排 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［1］3［3］2［9］ 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。 四. 传动组的变速范围的极限植 齿轮传动副最小传动比 umin≥ 范围 rmax=umax/nmin≤8。 因此，要按照参考书中所给出的表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。 极限传动比及指数 x， x, 值为：
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要。 主轴的运动经过同步带轮 16 和 3 以及同步带 2 带动脉冲编码器 4， 使其与主轴同速运转。 脉冲编码器用螺钉 5 固定在主轴箱体 9 上。
图 2.2 主轴部件
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第三章
3.1 主运动设计
3.1.1 参数的确定
设计计算说明
一. 了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型 1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知 识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是 普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。 2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79） ： 最大的工件回转直径 D（mm）是 400；刀架上最大工件回转直径 D1 大于或等于 200；主 轴通孔直径 d 要大于或等于 36；主轴头号（JB2521-79）是 6；最大工件长度 L 是 750～2000； 主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量 mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw） 是 5.5～10。 二. 参数确定的步骤和方法 1. 极限切削速度 umax﹑umin 根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。允许的切速极限参考值如《机床主轴变速箱设计指导书》 。然而，根据本次设计 的需要选取的值如下： 取 umax=300m/min； umin=30m/min。 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（0.1～0.2）D 和（0.45～0.5） D。由于 D=400mm，则主轴极限转速应为： nmax=
1000u max r/min ……………………………… 3.1 (0.1 ~ 0.2) D
=2000r/min ； nmin=
1000u min r/min (0.45 ~ 0.5) D
…………………………… 3.2
=40r/min ；
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由于转速范围
R = = 50 ；
n max n min
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第二章
2.1 总体方案的论证
总体方案论证与拟定
数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下 特点： 1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，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．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC 装置是数控车床的核心，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。
=
2000r / min 40r / min
…………………………… 3.3
因为级数 Z 已知： Z=18 级 。 现以Φ =1.26 和Φ =1.41 代入 R=Ф z 1 得 R=50 和 355 ，因此取Φ =1.26 更为合适。 各级转速数列可直接从标准数列表中查出。标准数列表给出了以Φ =1.06 的从 1～ 10000 的数值，因Φ =1.26= 1.06 4 ，从表中找到 nmax=2000r/min，就可以每隔 3 个数值取一个 数，得：2000，1600，1250，1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100， 80，63，50，40。 3. 主轴转速级数 z 和公比￠ n max 已知 : =Rn n min Rn=Ф
3.1.2
传动设计
一. 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。
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确定传动组及各传动组中传动副的数目： 级数为 Z 的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 Z1、Z2、Z3…个传动 副。即 Z=Z1 Z2 Z3 ……………………………… 3.4 传动副数由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子: Z= 2a x3b ……………………………… 3.5
2.3 主传动系统总体方案图及传动原理 1. 数控车床主传动系统图
数控车床的主传动系统见图 2.1。 整个主传动系统主要由主运动传动链和纵向进给传动链 组成。
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图 2.1 总的传动系统图
2. 传动原理
主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，结构如图 2.2 所示，其工作原理如下： 交流主轴电动机通过带轮 15 把运动传给主轴 7。主轴有前后 2 个支承。前支承由一个圆 锥孔双列圆柱滚子轴承 11 和一对角接触球轴承 10 组成，轴承 11 用来承受径向载荷，两个角 接触球轴承一个大口向外（朝向主轴前端），另一个大口向里（朝向主轴后端），用来承受 双向的轴向载荷和径向载荷。 前支承轴的间隙用螺母 8 来支撑。 螺钉 12 用来防止螺母 8 回松。 主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承 14，轴承间隙由螺母 1 和 6 来调整。螺钉 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承 所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触球轴承 能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜低速大载荷的需
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nd=1500r/min 这个选择是根据电机的转速与主轴最高转速 nmax 和Ⅰ轴的转速相近或相宜， 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发 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：
参考文献 ······························· 50
Ⅰ
第一章
引 言
当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益 加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加 工总量的 80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机 床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问 题，一种新型的机床——数字控制(Numerical control)机床的产生也就是必然的了。 此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设 计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
共 50 页 第7页பைடு நூலகம்
2x（3+3+2）+2x2+1=21 个 19b 6根 简单，两个三联滑移齿轮，一个双联滑移齿轮
1 ，最大传动比 umax≤2，决定了一个传动组的最大变速 4
极限传动比指数
1.26
x：umin=
1 1 = ￠x 4
6
值；umax=￠x =2 x’
’
3
x x （x+ x’ ）值：umin=￠ =8
’
9
五. 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=Z1［1］Z2［Z1］Z3［Z1Z2］ 即是： Z=18=3［1］3［3］2［9］
3.1.3 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图，使主运动逐步具体化。 一. 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： 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。 N=5.5kw 2. 电机转速 nd 异步电机的转速有：3000、1500、1000、750r/min 在此处选择的是：