商丘工學院畢業(yè)設計（繪圖）任務書（指導教師填表）填表時間： 2015 年 11 月 24日學生姓名 樊鵬濤專 業(yè)班 級 機械設計制造及 其自動化12 級 1 班指導教師 黃勝銀課 題類 型 工 程設 計設計題目 立式車床變速箱設計主要研究內(nèi)容立式車床是機械初加工的大型車床，是制造重型設備，如大型軋鋼機、汽輪機等不可缺少的工作母機，主要用來加工大型工件的各種平面、斜面和槽，在機加工行業(yè)應用非常廣泛,具有門式框架和臥式長床身的車床有級式變速器 齒輪變速箱是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉式變速器( 行星齒輪變速器)兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有 3-5 個前進檔和一個倒檔，在大型車床用的組合式變速器中，則有更多檔位。所謂變速器檔數(shù)即指其前進檔位數(shù)。改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉矩和轉速的變化范圍，以適應經(jīng)常變化的加工條件，同時使發(fā)動機在有利(功率較高而油耗較低)的工況下工作；C554 立式車床齒輪變速箱能實現(xiàn)手自一體化以達到在加工工件時能靈活運用并提高工作效率和加工質(zhì)量。主要方式有1．通過改變驅(qū)動輪的傳動比，使機床變速以適應經(jīng)常變化的行使條件，保證機床在功率變化的狀況下工作；2.在發(fā)動機旋轉方向不變的前提下，使齒輪箱能多級傳動；3.必要時中斷傳動，如在起動、怠速、換檔等情況下都需切斷發(fā)動機與驅(qū)動軸間的動力傳遞?？傊兯傧潴w式變速箱總成的主要零件，是典型的箱體類零件，其主要作用是支承各傳動軸。主要技術參數(shù)1.導軌面最大壓力 1.5 公斤/厘米 2.工作臺轉速 0.5—6 轉/分（分四級） 3 工作臺每轉走刀量 0.3—1.2毫米/轉（分三級）4.電動機功率及轉速刀架快速電動機 4.5 瓦，1440 轉/分橫梁升降電動機 7.5 瓦，960 轉/分 主要技術指標（或研究目標）根據(jù)設計課題的要求所完成的設計任務和需滿足的要求如下：1.要求： a. 布局合理，結構正確，圖面質(zhì)量好。b. 標注有關尺寸、配合及技術要求。2.任務：a.齒輪變速箱總裝圖一張，零號圖紙 b.齒輪變速箱設計圖一張，零號圖紙 c 三個傳動軸零件圖共三張，二號圖紙 d 倆個齒輪零件圖共倆張， 三號圖紙 e 倆個雙聯(lián)齒輪零件圖共倆張，四號圖紙 f.導鍵零件手工圖， 四號圖紙 g.軸承座零件手工圖，四號圖紙 h. 撰寫畢業(yè)設計正文，不少于 8000 字 進度計劃2015.12.11—2016.1.6 完成開題報告。2016.01.7—2016.03.20 進行課題研究或項目開發(fā)與設計，完成具體設計任務，并繪制相關設計圖紙，撰寫畢業(yè)論文。2016.03.21—2016.04.14 中期檢查，內(nèi)容包括：《選題表》、《任務書》、《開題報告》、《畢業(yè)論文（設計）進度表》、《文獻綜述》、《外文資料翻譯》和《畢業(yè)論文（設計）中期檢查表》。2016.04.16—2016.05.05 完成提交畢業(yè)設計。2016.05.06—2016.05.25 答辯。主要參考文獻[1] 孫桓．機械原理 [M]．高等教育出版社． 2013．[2] 濮良貴．機械設計 [M]．高等教育出版社，2013．[3] 劉昌祺．自動機械凸輪機構實用設計手冊[M]．科學出版社，2013．[4] 楊銘．機械制圖 [M]．機械工業(yè)出版社， 2011．[5] 尹成湖．機械制造技術基礎[M]．高等教育出版社，2008．[6] 鐘日銘．Pro/ENGINEER Wildfire5.0 從入門到精通.[M]．機械工業(yè)出版社，2010．[7] 朱曉春．數(shù)控技術 [M]．機械工業(yè)出版社，2014．教研室主任簽字： 年 月 日附表 3本科畢業(yè)論文(設計)開題報告學 院 專 業(yè) 班 級論文(設計)題目 立式車床變速箱設計學生姓名 學 號指導教師 職 稱課題類型 課題來源1.選題背景(含國內(nèi)外相關研究綜述及評價)與意義目前，我國車床的發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控銑床加工中心，CNC系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等。同時，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進國家有較大差距。要達到世界先進水平，迅速發(fā)展我國數(shù)控車床行業(yè)勢在必行。普通車床雖然可以進行單件、小批量生產(chǎn)。但解決多品種、特別是形狀復雜、精度要求高的零件。就顯得力不從心了。這時只能依賴高素質(zhì)的技術工人，但產(chǎn)量上不去。如果一般技術工人就能完成且要上數(shù)量，就必須借助數(shù)控車床。本設計為立式車床變速箱設計，它是數(shù)控車床機械傳動部分的核心。通過改造，大大改善了車床的加工性能：自動化程度提高，減輕操作者的勞動強度，改善了勞動條件；提高加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定；提高生產(chǎn)效率；易于建立計算機通訊網(wǎng)絡。國內(nèi)外相關研究綜述：數(shù)控車床代表著機械制造業(yè)現(xiàn)代科學技術發(fā)展的方向和水平。目前，我國數(shù)控車床的發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控銑床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等。同時，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進國家有較大差距。要達到世界先進水平，迅速發(fā)展我國數(shù)控車床行業(yè)勢在必行。經(jīng)濟型數(shù)控車床設計的必然性：數(shù)控車床能較好地解決形狀復雜、精密、小批多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，也具有適應性強、較高的加工精度。但是應用數(shù)控車床還受到其它條件的限制。價格昂貴，一次性投資巨大，對于中小企業(yè)心有余而力不足。目前各企業(yè)都有大量的通用車床，完全用數(shù)控車床代替根本不可能，而且替代下來的車床閑置起來，又會造成浪費。在國內(nèi)，訂購新數(shù)控車床的交貨期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需。通用數(shù)控車床對具體生產(chǎn)有多功能。要較好地解決上述問題，應走經(jīng)濟型數(shù)控車床設計之路.經(jīng)濟型車床設計的優(yōu)點：經(jīng)濟型數(shù)控車床設計一般指對普通車床其某些部位做一定的設計，配上數(shù)控裝置，從而使車床具有數(shù)控加工能力，其目的有以下幾點：從提高資本效率出發(fā)，改造閑置舊設備，發(fā)揮車床的原有功能和改造后的新增功能，提高車床的使用價值。所有這些目的都圍繞提高車床的性能價格比，用較少的價格，得到較高的車床性能。因此，經(jīng)濟型數(shù)控車床設計具有以下優(yōu)點：易于對現(xiàn)有車床實現(xiàn)自動化，而且專業(yè)性強，沒有多余功能；減少輔助加工時間，提高車床的生產(chǎn)效率；降低工人技術等級的要求；費用低，可充分利用原有車床設備；周期短，可滿足生產(chǎn)急需。2.選題的主要任務及目標 根據(jù)設計課題的要求所完成的設計任務和需滿足的要求如下：1.要求： a. 布局合理，結構正確，圖面質(zhì)量好。b. 標注有關尺寸、配合及技術要求。2.任務：a.齒輪變速箱總裝圖一張，零號圖紙 b.齒輪變速箱設計圖一張，零號圖紙 c 三個傳動軸零件圖共三張，二號圖紙 d 倆個齒輪零件圖共倆張， 三號圖紙 e 倆個雙聯(lián)齒輪零件圖共倆張，四號圖紙 f.導鍵零件手工圖， 四號圖紙 g.軸承座零件手工圖，四號圖紙 h. 撰寫畢業(yè)設計正文，不少于 8000 字 3.選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問題課題主要內(nèi)容：（1）運動設計根據(jù)車床的規(guī)格、用途和典型的工藝切削用量以及對同類型車床的分析比較，確定立式數(shù)控車床的極限轉速、轉速數(shù)列的公比，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖；確定傳動副的傳動比以及齒輪的齒數(shù)并計算轉速誤差。（2）動力設計確定電動機的功率；計算傳動件的計算載荷及其尺寸，驗算主要傳動件的應力、變形或壽命是否在允許范圍內(nèi)。（3）結構設計傳動軸系、變速機構、主軸組件、箱體、操作機構、制動裝置、潤滑裝置等的布置和結構設計。以上三方面內(nèi)容要具體地體現(xiàn)在設計圖紙和設計說明書上。擬解決的主要問題:據(jù)使用條件，由于傳動箱是閉式，因此在選擇傳動齒輪時，考慮用軟齒面。為滿足同一工作機機械性能要求，往往可采用不同的傳動機構，當工作機與原動機之間的速比不大時，采用單級傳動機械裝置即可滿足要求；但當原動機的輸出速度與工作機的輸入轉速相差較大時，在它們之間就應采用多級傳動機構來變速，這就要求合理的布置多級傳動機構，恰當?shù)牟捎酶鞣N不同的基本傳動形式，正確地安排它們在傳動鏈中的順序排列，以便充分的發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢。 （1）機械系統(tǒng)的方案設計。設計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設計參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)運動設計和計算,對車床的用途、主要參數(shù)、傳動機構、零部件機構設計等進行分析研究。在分析比較現(xiàn)有車床的基礎上考慮設計方案，力求做到有的改進和創(chuàng)新。（3）根據(jù)設計方案和零部件選擇情況，進行有關動力計算和校核。4.主要參考文獻(須包括書名、作者、出版年和出版社名稱等)[1]金屬切削車床設計指導 上海交通大學編 上海：上海交通大學出版社 2006[2]車床設計手冊 上/下冊 車床設計手冊編寫組 北京：機械工業(yè)出版社 2006[3]機械設計圖冊 華東紡織工學院、哈爾濱工業(yè)大學、天津大學主編 上海：上?？茖W技術出版社 1979[4]金屬切削車床設計 大連工學院 戴曙主編 北京：機械工業(yè)出版社 2009[5]金屬切削車床設計 吉林工業(yè)大學 吉林工學院 東北工學院主編 上海：上?？茖W技術出版社 2009[6]金屬切削車床構造與設計 韋彥成 北京：國防工業(yè)出版社 2011[7]金屬切削車床 李鐵堯主編 北京：機械工業(yè)出版社 2010[8]金屬切削車床 鄧懷德主編 北京：機械工業(yè)出版社 2007[9]切削用量手冊 艾興、肖詩綱編 北京：機械工業(yè)出版社 2005[10]金屬切削車床 顧維邦編 北京：機械工業(yè)出版社 2007[11]機械設計師手冊.中冊∕王少懷主編. —北京：電子工業(yè)出版社，2006.7[12]機械設計課程設計∕叢曉霞主編. —北京：高等教育出版社，2010.8[13]機械原理（第七版）∕孫桓 葛文杰 陳作模主編；西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編著. —北京：高等教育出版社，2006.5[14]機械制造裝備設計∕陳立德，趙海霞編著. —北京：國防工業(yè)出版社，2010.6[15]數(shù)控車床系統(tǒng)設計∕文懷興，夏田編著. —北京：化學工業(yè)出版社，2005.5[16]數(shù)控車床設計∕陳嬋娟主編. —北京：化學工業(yè)出版社，2006.25.在規(guī)定時間段內(nèi),論文(設計)內(nèi)容進度計劃日程安排：1.準備工作（2016.2.20-2016.3.5）接到設計任務書后，搜集必要的圖書、雜志、圖冊、手冊、同類車床說明書和產(chǎn)品圖紙、其他有關設計參考資料、專業(yè)標準等，以便設計時參考應用。2.擬定設計方案（2016.03.06-2016.03.15）（1）閱讀同類車床的有關資料（如：車床說明書、裝配圖、樣本、車床水平分析等）。（2）對車床的用途、主要參數(shù)、傳動機構、零部件機構設計等進行分析研究。在分析比較現(xiàn)有車床的基礎上考慮設計方案，力求做到有的改進和創(chuàng)新。擬定方案的步驟是：1）擬定運動參數(shù) 結合參考資料和同類車床的運動參數(shù)作出分析比較，對設計任務書中未給出的運動參數(shù)，根據(jù)任務書中規(guī)定的要求條件來確定。2）進行運動設計 根據(jù)已定參數(shù)進行運動設計，同時考慮某些結構方面的問題。動力計算及傳動零件的計算（2016.03.16-2016.03.25）確定車床功率，傳動帶的計算和選定，傳動軸徑的計算，齒輪模數(shù)的初算，主軸組件結構參數(shù)的優(yōu)化設計。4.技術設計（2016.03.26-2016.03.31）繪制部件裝配圖和進行零件的計算和核算。備注: 1.課題類型分為論文、設計。2.課題來源分為自擬、指導教師命題、教育廳項目等等。5.零件工作圖設計(2016.04.01-2016.04.15)設計及繪制出正確的零件工作圖。6.編寫設計計算說明書（2016.04.16-2016.04.20）分三稿完成.7.整理設計計算說明書（2016.04.21-2016.05.04）在前三稿修改的基礎上全面整理設計計算說明書，完成所有的圖紙校核工作，準備畢業(yè)答辯。指導教師意見指導教師簽字: 年 月 日教研室意見教研室主任簽字: 年 月 日 本科畢業(yè)論文（設計）立式車床變速箱設計 學 院 小三號黑體居中（下同）專 業(yè)學 號學生姓名指導教師提交日期 年 月 日誠 信 承 諾 書本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學校有關規(guī)定,恪守學術規(guī)范,此畢業(yè)論文(設計)中均系本人在指導教師指導下獨立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學術觀點、思想和成果,沒有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔一切責任,接受學校的處理,并承擔相應的法律責任。畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 年 月 日 摘 要C554 立式車床變速箱設計主要，主要包括三方面的設計，即：根據(jù)設計題目所給定的車床用途、規(guī)格、主軸極限轉速、轉速數(shù)列公比或級數(shù)，確定其他有關運動參數(shù)，選定主軸各級轉速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬定結構式或結構網(wǎng)，擬定轉速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)車床類型和電動機功率，確定主軸及各傳動件的計算轉速，初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的剛度、強度或壽命。最后，完成運動設計和動力設計后，要將主傳動方案“結構化” ，設計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設計。關鍵詞：車床；數(shù)控；傳動系統(tǒng)IAbstractC554 vertical lathe gearbox design major, mainly includes three aspects of the design, namely: the title given according to the design purpose lathe, specifications, spindle speed limit, the speed or the number of columns common ratio progression, identify other relevant motion parameters selected levels spindle speed value; analysis and comparison, selecting transmission scheme; prepare formula or network structure, develop speed; determining a gear and pulley diameter; transmission drawn map. Secondly, according to the type of lathe and motor power, determined that the calculated spindle speed and various transmission parts, an initial shaft diameter modulus gear, belt model and determine the number, size and number of friction plates; after the completion of assembly sketch to checking the transmission member (shaft, spindle, gear, bearing) stiffness, strength or lifetime. Finally, after the completion of design and dynamic design movement, to the main drive program “structured“ designed spindle gearbox assembly drawings and part drawings, conduct focus drive shaft assembly, spindle assembly, the transmission mechanism, housing, lubrication and sealing, transmission slip gear shaft and parts of the design.Key Words：lathe; CNC; TransmissionII目 錄1 緒 論11.1 選題背景(含國內(nèi)外相關研究綜述及評價)與意義 11.2 國內(nèi)外相關研究綜述.11.3 數(shù)控技術的應用與發(fā)展.21.3.1 數(shù)控車床與發(fā)展趨勢21.3.2 數(shù)控技術21.3.3 數(shù)控技術發(fā)展趨勢52 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計 72.1 參數(shù)的擬定.72. 2 傳動結構或結構網(wǎng)的選擇72.3 轉速圖擬定.82.4 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制.113 傳動件的估算與驗算153.1 傳動軸的估算和驗算.153.2 齒輪模數(shù)的估算與驗算.174 展開圖設計224.1 結構實際的內(nèi)容及技術要求.224.2 齒輪塊的設計.234.3 傳動軸設計.254.4 主軸組件設計.275 制動器設計326 截面圖設計346.1 軸的空間布置.346.2 潤滑.346.3 箱體設計的有關問題.35總結與展望36致 謝37參考文獻381 緒論01 緒 論1.1 選題背景(含國內(nèi)外相關研究綜述及評價) 與意義目前，我國車床的發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控車床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等。同時，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進國家有較大差距。要達到世界先進水平，迅速發(fā)展我國數(shù)控車床行業(yè)勢在必行。普通車床雖然可以進行單件、小批量生產(chǎn)。但解決多品種、特別是形狀復雜、精度要求高的零件。就顯得力不從心了。這時只能依賴高素質(zhì)的技術工人，但產(chǎn)量上不去。如果一般技術工人就能完成且要上數(shù)量，就必須借助數(shù)控車床。本設計為立式車床變速箱設計，它是數(shù)控車床機械傳動部分的核心。通過改造，大大改善了車床的加工性能：自動化程度提高，減輕操作者的勞動強度，改善了勞動條件；提高加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定；提高生產(chǎn)效率；易于建立計算機通訊網(wǎng)絡。1.2 國內(nèi)外相關研究綜述數(shù)控車床代表著機械制造業(yè)現(xiàn)代科學技術發(fā)展的方向和水平。目前，我國數(shù)控車床的發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控車床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等。同時，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車床的開發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進國家有較大差距。要達到世界先進水平，迅速發(fā)展我國數(shù)控車床行業(yè)勢在必行。經(jīng)濟型數(shù)控車床設計的必然性：數(shù)控車床能較好地解決形狀復雜、精密、小批多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，也具有適應性強、較高的加工精度。但是應用數(shù)控車床還受到其它條件的限制。價格昂貴，一次性投資巨大，對于中小企業(yè)心有余而力不足。目前各企業(yè)都有大量的通用車床，完全用數(shù)控車床代替根本不可能，而且替代下來的車床閑置起來，又會造成浪費。在國內(nèi)，訂購新數(shù)控車床的交貨期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需。通用數(shù)控車床對具體生產(chǎn)有多功能。要較好地解決上述問題，應走經(jīng)濟型數(shù)控車床設計之路.經(jīng)濟型車床設計的優(yōu)點：經(jīng)濟型數(shù)控車床設計一般指對普通車床其某些部位做一定的設計，配上數(shù)控裝置，從而使車床具有數(shù)控加工能力，其目的有以下幾點：從提高資本效率出發(fā)，改造閑置舊設備，發(fā)揮車床的原有功能和改造后的新增功能，提高車床的使用價值。所有這些目的都圍繞提高車床的性能價格比，用較少的價格，得到較高的車床性能。因此，經(jīng)濟型數(shù)控車床設計具有以下優(yōu)點：易于對現(xiàn)有車床實現(xiàn)自動化，而且專業(yè)性強，沒有多余功能；減少輔助加工時間，提高車床的生產(chǎn)效率；降低工人1 緒論1技術等級的要求；費用低，可充分利用原有車床設備；周期短，可滿足生產(chǎn)急需。1.3 數(shù)控技術的應用與發(fā)展1.3.1 數(shù)控車床與發(fā)展趨勢（1）數(shù)控車床：1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，它奠定了進入信息社會的人的基礎。六年后，在 1952 年，計算機技術在機床的應用，出生在美國的第一個數(shù)控車床。此后，普通車床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來，開發(fā)和數(shù)控 2 階段的六代。①數(shù)字控制（NC）階段（1952 1970）最初的計算機處理速度的科學計算，如果數(shù)據(jù)處理并不大，但低，你將不能夠滿足實時控制機床的要求。人，有必要使用電腦作為專用數(shù)控車床系統(tǒng)上的數(shù)字邏輯電路“搭” ，被稱為硬件連接數(shù)控（NC 硬） ，它是作為數(shù)控（ NC）簡稱。在組成部分，即三代在此階段，1952 年，第一代后的發(fā)展 - 和管，第二代的 1959 - 和晶體管，1965 年，第三代 - 小規(guī)模集成電路。②計算機數(shù)控（CNC ）階段（ 1970 年 - 至今）1970 年，通用汽車已經(jīng)出現(xiàn)了一個小型的計算機和大規(guī)模生產(chǎn)。因此， （必須是英文縮寫“通用”的話，電腦前）隨附作為核心部件的數(shù)控移植系統(tǒng)，它已經(jīng)進入了計算機數(shù)控（CNC ）的階段。在 1971 年在世界上首次，兩個 Intel Corporation在計算機的美國的核心部件 - 操作者和控制器，集成 LSI 技術在單一芯片上， （稱為微型處理器）微處理器，也稱為中央處理 CPU 被稱為一個單元（） 。1974 年微處理器在數(shù)控系統(tǒng)使用。此外小型計算機功能也一樣，因為你有作為的（它已被用于在同一時間控制多個車床，的群控） ，以控制微處理器經(jīng)濟合理性的能力，富有車床。然后，在微型計算機的可靠性不理想。但早期不夠高的速度和微處理器的功能，這是，它可以通過一個多處理器體系結構解決。微處理器，因為它是一個通用計算機的核心部件，它是靜止的，它被稱為計算機數(shù)控。1990 年， （PC 被用來指家用 PC 是）的 PC 機作為符合芯成分的要求的數(shù)字控制系統(tǒng)中，以高的速度階段被開發(fā)。數(shù)控基于 PC 的系統(tǒng)可以在現(xiàn)在階段被發(fā)現(xiàn)。總之，計算機數(shù)控階段經(jīng)歷了三代。 1970 年，第四代 - 小型機，1974 年，第五代 - 1990 年的微處理器和第六代 - （簡稱 PC 海外基于）基于 PC。雖然國家已經(jīng)改變數(shù)字控制（即 CNC）的計算機的名稱，中國仍應當注意，作為用于指數(shù)控（NC） 。因此，我們每天在本質(zhì)上，被稱為 “計算機數(shù)控” 。1.3.2 數(shù)控技術隨著計算機、微電子、信息、自動控制、精密檢測及機械制造技術的高速發(fā)展，商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）2車床數(shù)控技術有了長足的進步。近年來，有關的技術，如這些新的材料和工具，主軸伺服及進給伺服，不但超高速切割技術，機械產(chǎn)品的發(fā)展而發(fā)展的發(fā)展的一部分，將要求越來越高的質(zhì)量，它加快了數(shù)控車床的發(fā)展。目前數(shù)控車床，高速，高濃度的一步，可靠，已經(jīng)搬了復雜的發(fā)展方向。世界數(shù)控技術及其裝備發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。① 高速高效高精度高生產(chǎn)率。由于數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)功能的改進，主軸轉速和進給速度大大提高，減少了切削時間和非切削時間。加工中心的進給速度已達到80m/min～120m/min，進給加速度達 9.8m/s2～19.6m/s2，換刀時間小于 1s。高加工精度。以前汽車零件精度的數(shù)量級通常為 10 μm，對精密零件要求為 1 μm，隨著精密產(chǎn)品的出現(xiàn)，對精度要求提高到 0.1 μm，有些零件甚至已達到 0.01 μm，高精密零件要求提高車床加工精度，包括采用溫度補償?shù)?。微機電加工，其加工零件尺寸大小一般在 1mm 以下，表面粗糙度為納米數(shù)量級，要求數(shù)控系統(tǒng)能直接控制納米車床。②柔性化柔性化包括兩個方面的柔性：一是數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；二是 DNC 系統(tǒng)的柔性，同一 DNC系統(tǒng)能夠依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮 DNC 系統(tǒng)的效能。③工藝復合化和多軸化數(shù)控車床的工藝復合化，是指工件在一臺車床上裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或旋轉工作臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。已經(jīng)出現(xiàn)了集鉆、鏜、銑功能于一身的數(shù)控車床，可完成鉆、鏜、銑、擴孔、鉸孔、攻螺紋等多工序的復合數(shù)控加工中心，以及車削加工中心，鉆削、磨削加工中心，電火花加工中心等。此外數(shù)控技術的進步也提供了多軸控制和多軸聯(lián)動控制功能。④ 實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保任務在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能，則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)與人工智能已實現(xiàn)相互結合，人工智能正向著具有實時響應的更加復雜的應用領域發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展，如自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如，在數(shù)控系統(tǒng)中配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、1 緒論3動態(tài)前饋功能；在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。⑤ 結構新型化20 世紀 90 年代一種完全不同于原來數(shù)控車床結構的新型數(shù)控車床被開發(fā)成功。這種新型數(shù)控車床被稱為“6 條腿”的加工中心或稱虛擬軸車床(有的還稱為并聯(lián)車床) ，它能在沒有任何導軌和滑臺的情況下，采用能夠伸縮的“6 條腿”(伺服軸)支撐并聯(lián)，并與安裝主軸頭的上平臺和安裝工件的下平臺相連。它可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動加工，其控制系統(tǒng)結構復雜，加工精度、加工效率較普通加工中心高 2～10 倍。這種數(shù)控車床的出現(xiàn)將給數(shù)控車床技術帶來重大變革和創(chuàng)新。⑥ 編程技術自動化隨著數(shù)控加工技術的迅速發(fā)展，設備類型的增多，零件品種的增加以及零件形狀的日益復雜，迫切需要速度快、精度高的編程，以便于對加工過程的直觀檢查。為彌補手工編程和 NC 語言編程的不足，近年來開發(fā)出多種自動編程系統(tǒng)，如圖形交互式編程系統(tǒng)、數(shù)字化自動編程系統(tǒng)、會話式自動編程系統(tǒng)、語音數(shù)控編程系統(tǒng)等，其中圖形交互式編程系統(tǒng)的應用越來越廣泛。圖形交互式編程系統(tǒng)是以計算機輔助設計(CAD) 軟件為基礎，首先形成零件的圖形文件，然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，自動編制加工程序，同時可動態(tài)顯示刀具的加工軌跡。其特點是速度快、精度高、直觀性好、使用簡便，已成為國內(nèi)外先進的 CAD/CAM 軟件所采用的數(shù)控編程方法。目前常用的圖形交互式軟件有 Master CAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA、Solid Works 、CATIA 等。⑦ 集成化數(shù)控系統(tǒng)采用高度集成化芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟、硬件運行速度，應用平板顯示技術可提高顯示器性能。平板顯示器(FPD)具有科技含量高、質(zhì)量小、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大規(guī)模顯示，成為與 CRT 顯示器抗衡的新興顯示器，是 21 世紀顯示器主流。它應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融于一體,通過提高集成電路密度，減小互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格、改進性能、減小組件尺寸、提高系統(tǒng)的可靠性。⑧ 開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成的總線式、模塊化、開放、嵌入式體系結構，便于裁減、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包括諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。在加工過商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）4程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、多媒體技術、網(wǎng)絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。1.3.3 數(shù)控技術發(fā)展趨勢（1）數(shù)控技術裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術及其產(chǎn)業(yè)、生物技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)” 。制造技術和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域:(1)機械制造技術;(2) 信息處理、加工、傳輸技術;(3) 自動控制技術 ;(4)伺服驅(qū)動技術 :(5)傳感器技術:(6)軟件技術等。（2）數(shù)控技術的發(fā)展趨勢數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。①高速、高精加工技術是裝備的新趨勢效率、質(zhì)量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產(chǎn)工程學會(CIRP) 將其確定 21 世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一;在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄1 緒論5壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。目前高速加工中心進給速度可達 80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合車床。美國 CINCINNAT 工公司的HyperMach 車床進給速度最大達 60m/min，快速為 100m/min，加速度達 2g，主軸轉速已達 60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速車床加工需 3h，在普通車床加工需 8h;德國 DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達 12000r/mm在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控車床的加工精度已由 l0um 提高到 5} m，精密級加工中心則從 3}5um，提高到 1 一 1.5}m，并且超精密加工精度已開始進入納米級。在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值己達 6000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。②智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21 世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成;為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。③數(shù)控設備更注重安全性、操作性數(shù)控設備是集機電一體化的產(chǎn)品，由于其自動化程度高，所以對其安全性和可操作性有了更高的要求。2 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計62 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計2.1 參數(shù)的擬定選定公比，確定各級傳送車床常用的公比 為 1.26 或 1.41，考慮適當減少相對速度損失，這里取公比為 =1.26，根據(jù)給出的條件：主運動部分 Z=18 級，根據(jù)標準數(shù)列表，確定各級轉速為：（30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500R/min）.2. 2 傳動結構或結構網(wǎng)的選擇1，確定變數(shù)組數(shù)目和各變數(shù)組中傳動副的數(shù)目該車床的變數(shù)范圍較大，必須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電機的轉速降到主軸所需的轉速。級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)由若干個傳動副組成，各傳動組分別有 . .1z2`````````個傳動副，即 Z= ```````。傳動副數(shù)由于結構的限制，通常采用 P=23z123z或 3，即變速 Z 應為 2 或 3 的因子：Z= xa2b因此，這里 18=3x3x2，共需三個變速組。2，傳動組傳動順序的安排18 級轉速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以排成：3x3x2，或 3x2x3。選擇傳動組安排方式時，要考慮到車床主軸變速率的具體結構，裝置和性能。I 軸如果安置制動的電磁離和器時，為減少軸向尺寸。第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以 2 為宜，有時甚至用一個定比傳動副；主軸對加工精度，表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2 ，或一個定比傳動副。這里，根據(jù)前多后少的原則，選擇 18=3x3x2 方案。3，傳動系統(tǒng)的擴大順序安排對于 18=3x3x2 的傳動，有 3！=6 種可能安排，亦即有 6 種機構副和對應的結構網(wǎng)，傳動方案中，擴大順序與傳動順序可以一致， ，結構式 18= x x 的傳動1392中，擴大順序與傳動順序一致，稱為順序擴大傳動，而，18= x x 的傳動順序不一致，根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇 18= x x 的結構式。13924 驗算變速組的變速范圍齒輪的最小傳動 1/4，最大傳動比 2，決定了一個傳動組的最大變minU?maxU?速范圍 = /maxY因此，可按下表，確定傳動方案：根據(jù)傳動比及指數(shù) x, 的值'x公比極限值傳動比指數(shù)1.262 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計7x 值: =1/ =1/4minUx?6值: = =2'a' 3（x+ ） 值： = =8' inr'x?9因此，可選擇 18= x x 的傳動方案。13925、最后擴大傳動組的選擇：正常連續(xù)順序擴大傳動（串聯(lián)式）的傳動式為：Z= *1z??21z3??2最后擴大傳動組的變速范圍為：r= =123()z??(/)z按 原則，導出系統(tǒng)的最大收效 Z 和變速范圍為：8r??3z2 31.26 Z=18 R=50 Z=12 R=12.7因此，傳動方案 18=3*3*2 符合上述條件，其結構網(wǎng)如下圖 2.1：圖 1.1 結構網(wǎng)圖2.3 轉速圖擬定運動參數(shù)確定后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定電機功率。在此基礎上，選擇電機的型號，分配個變速組的最小傳動比；擬定轉速圖，確定各中間軸的轉速。1，主電機的選擇中型車床上，一般都采用交流異步電動機為動力源，可在下列中選用，在選擇電機型號時，應注意：（1）電機的 N：商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）8根據(jù)車床切削能力的要求確定電機功率，但電機產(chǎn)品的功率已標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。（2）電機的轉速 dn異步電動機的轉速有：3000，1500，1000，750，r/min,這取決于電動機的極對數(shù) P=60f/p=60x50/p ( r/min)d車床中最常用的是 1500 r/min 和 3000r/min 兩種，選用是要使電機轉速與主軸最高速度 和工軸轉速相近為宜，以免采用過大或過小的降速傳動。maxn根據(jù)以上要求，我們選擇功率為 7.5KW，轉速為 1500r/min 的電機，查表，其型號為 Y132M-4，其主要性能如下表電機型號 額定功率KW 荷載轉速 r/min 同步轉速 r/minY132M-4 7.5KW 1440 15002、分配最小傳動比，擬定轉速圖（1） 軸的轉速：?軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉化為主軸各級轉速，電機轉速和主軸最小轉速應相近，顯然，從動件在高速運轉下功率工作時所受扭矩最小來考慮，軸轉速不宜將電機轉速降得太低。弱軸上裝有離合器等零件時，高速下摩檫損耗，發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此， 軸轉速也不宜也太高， 軸轉速一般??取 700~1000r/min 左右較合適。因此，使中間變速組降速緩慢。以減少結構的徑向尺寸，在電機軸 I 到主傳動系統(tǒng)前端軸 增加一對 26/54 的降速齒輪副，這樣，也有利于變型車床的設計，?改變降速齒輪傳動副的傳動比，就可以將主軸 18 級轉速一起提高或降低。（2）中間軸的轉速對于中間傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小和噪音，振動等性能要求之間的矛盾。中間傳動軸轉速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些： d , m 從而可使結構緊湊。但這樣引起空載功率 和噪音加大：?4M3 pL=1/ (3.5 +c n)KWN空 610n?da主式中：C ——系數(shù)，兩支承滾動軸承和滑動軸承 C=8.5，三支承滾動軸承 C=10；——所有中間軸軸徑的平均值；da2 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計9——主軸前后軸徑的平均值d主——中間傳動軸的轉速之和n?n——主軸轉速（r/min）=20lg -KpL610lg()4.5(1tan)(ancmzqmz??? ???? ?主 主式中：（ ——所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值 mm;()amz——主軸上齒輪分度圓直徑的平均值 mm;主q——傳到主軸上所經(jīng)過的齒輪對數(shù)——主軸齒輪螺旋角?,K——系數(shù)，根據(jù)車床類型及制造水平選取，我國中型車床，車床1c=3.5，車床 K=50.51從上述經(jīng)驗公式可知，主軸 n 和中間傳動軸的轉速和 對車床噪音和發(fā)熱的關系，確定中間軸轉速時，應結合實際情況做相應的修正。a，對高速輕載或精密車床，中間軸轉速宜取低些b,控制齒輪圓周速度 v8m/s(可用７級齒輪精度)，在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。（3） ，齒輪傳動比的限制車床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比：a, 升速傳動中，最大傳動比 2 ，過大，容易引起振動的噪音。maxU?b, 降速傳動中，最小傳動比 1/4。過小，則主動齒輪與被動齒輪的直徑相in?差太大將導致結構龐大。（4）分配最小傳動比a,決定軸 V-VI 和 VI- 的傳動比，根據(jù)臺式車床的結構特點，及對同類車床的V?比較，為使傳動平穩(wěn)取其傳動比為 1，b,決定各變速組的傳動比；由前面 2 軸的轉速及中間軸轉速的分析，及齒輪傳動比的現(xiàn)在，根據(jù)“前緩后急”的原則，取軸 IV-V 的最小降速比為極限值的 1/4， =1.26， =4，軸 III-IV 和?61.2軸 II-III 均取 =1/minU4?（5）擬定轉速圖：根據(jù)結構圖及結構網(wǎng)圖及傳動比的分配，擬定轉速圖，如下圖 2.2 所示：商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）10圖 1.2 傳動系統(tǒng)圖2.4 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制1，齒輪齒數(shù)的確定的要求：可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動比 u 和初步定出的傳動副齒數(shù)和 ，查表即可求出小齒輪齒數(shù)：ZS選擇是應考慮：a,傳動組小齒輪不應小于允許的最小齒數(shù)，即： ??miniZ?推薦：對軸齒輪 =12，特殊情況下 =11，??minZ??minZ對套裝在軸上的齒輪， =16，特殊情況下 =14，in??min對套裝在滾動軸承上的空套齒輪， =20；in當齒數(shù)少于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)時（壓力角 a=20 的直齒標準， =17） ，一minZ般需對齒輪進行正變位修正。b,保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 ，一般取2??則 ，如圖 2.3 所示。5m??in26.5Tz??c、同一傳動組的個齒輪副的中心矩應相等。若摸數(shù)相等時，則齒數(shù)和亦相等，但由于傳動比要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求，車床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心矩使其相等但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能夠超過 3~4 個齒。2 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計112，變速傳動組中齒輪齒數(shù)的確定為了減少齒輪數(shù)目和縮短變速箱的軸向尺寸，這里采用了公用齒輪。但由于公用齒輪的采用，使兩個傳動組間的傳動比互相牽制，不能獨立地按照最緊湊的原則決定傳動件的尺寸，因此，徑向尺寸一般較大，此外，公用齒輪的兩側齒面同時嚙合會影響其磨損和壽命。這里我們采用查表法來確定齒輪的齒數(shù)。查《車床設計手冊》確定個齒輪齒數(shù)如下：軸 II-III 間變速齒輪齒數(shù)的確定：由于公比 =1.26，傳動比為 =1/ = ， =1/ = ， =1/?1U4?4.26?2U3?31.6?U21.6?設：傳動組中最小齒輪齒數(shù) =16，查《車床設計手冊》表 7.3-14Z可查得： =16/39 （0.1%） ， =19/36 （0.9%） ， =22/33 （-0.3% ）1U2 3齒數(shù)和為 =55zS公用齒輪選為 =39'1Z軸 III-IV 間變速組齒輪齒數(shù)的確定：傳動比為 =1/ =1/ =14?23U2?根據(jù) = ，主動輪齒數(shù)為 39，從表 7.3-14 可查得： =18/47 （-0.1%） ，3U2.6 1U=28/37 （0.9%） ， =39/26 （-0.3% ）23齒數(shù)和為： =65zS軸 IV-V 間變速組齒輪齒數(shù)的確定：由于變數(shù)組齒輪傳動比和各傳動副上受力差別較大齒輪副的速度變化，受力差別較大，為了得到合理的結構尺寸，可采用不同模數(shù)的齒輪副。軸 IV-V 間的兩對齒輪，其傳動比為 =1/4, =2 分別取 ＝４， ＝３則1U21m2／ ＝ ／ ＝3／41ZS2e1?。耍?0， ＝30x3=90, =30x4=120Z2ZS按傳動比將齒數(shù)分配如下：=1/4=18/72 19/71 ， =2=80/40 82/38 軸 V-VI 及 VI-VII 間齒數(shù)確定，由1U?2?于這兩個傳動組只是改變傳動方向，不起便速度作用，只需考慮其結構尺寸及磨損商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）12振動和噪音等因素。 ，取 V-VI 軸間錐材料齒輪齒數(shù)為 29，ＶI-VII 軸間齒輪齒數(shù)為67。3、主軸轉速系列的驗算：主軸轉速在使用上并要求十分準確，轉速稍高或稍低并無太大影響，但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉速相差太大。由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉速與傳動設計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不得超過 即10%???（ ）%n??理 論實 際 理 論 ?1（ ）主軸的各級實際轉速分別為：29.4，37.8，47.7，58，74.6，94.3，115，148，187，236.7，304.5，384.6，468，602，760，927，1192.6，1526.5 r/min= =2%n???理 論實 際 理 論 29.430而 %=2.6%故符合條件10??（ ）同理：經(jīng)驗算，其他各級轉速也滿足要求。4、傳動系統(tǒng)圖的繪制轉速圖和齒輪齒數(shù)確定后，變速箱的結構復雜程度也基本確定了（如齒輪個數(shù)，軸數(shù)，支承軸，為使變速箱的結構緊湊，合理布置齒輪是一個重要的問題，因為它直接影響變速箱的尺寸，變速操作的方便性和結構實現(xiàn)的可行性問題，在考慮主軸適當?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般應盡可能減少變速箱尺寸。這里為使變速操作的方便，提高效率采用電磁離合器操縱方式。根據(jù)計算結果，繪制出傳動系統(tǒng)圖，如圖 2.4 所示：2 C554 立式車床變速箱主運動系統(tǒng)設計13圖 1.4 主傳動系統(tǒng)圖主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下：電動機 I— —II— —III— —IV— =V— —VI— —VIII（主軸）2651393????????1847296????????19238??????673 傳動件的估算與驗算143 傳動件的估算與驗算3.1 傳動軸的估算和驗算傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。車床主傳動系統(tǒng)精度要求高，不允許有較大的變形因此，疲勞強度一般不是主要矛盾，除載荷很大的情況下，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉角） 。若剛度不足，軸上的零件如齒輪，軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或產(chǎn)生振動和噪聲，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。可以先扭轉剛度估算軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結構布置和有關尺寸，驗算彎曲剛度。1，傳動軸直徑的估算傳動軸直徑按扭轉剛度用下列公式估算傳動軸直徑：d=91 mm??4jNn?式中：N——該傳動軸的輸入功率N= KWy?——電機額定功率?——從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的y效率） ?！搨鲃虞S的計算轉速；jn計算轉速 是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速，各傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按主軸的計算轉速和相應的傳動關系而確定，而中型車，車床主軸的計算轉速為：（主）=jn213min??——每米長度上允許的扭轉角（deg/m）;可根據(jù)傳動軸的要求選取。???對傳動軸剛度要求允許扭轉角 主軸 一般傳動軸 較低的軸（deg/m）???0.5-1 1-1.5 1.5-2估算時應注意：（1） 值為每米長度上允許的扭轉角，而估算的傳動軸的長度往往不足 1m，因此，在計算 時應按軸的實際長度計算和修正，如軸為 500mm，取 =1deg/m 則? ???3 傳動件的估算與驗算15d=91 mm4105jNn?（2）效率 y 對估算軸徑 d 影響不大，可以忽略（3）如使用花鍵是可根據(jù)估算的軸徑 d 選取相近的標準花鍵軸的規(guī)格，主軸總軸徑可參考統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定；1.5-2.8 2.8-4 4.5-7.5 5.5-7.5 7.5-11車床 60-80 70-90 70-105 95-130 110-145升降臺車床 50-90 60-90 60-95 75-100 90-105各軸的計算轉速：=95 r/min813min6vjjjn????從主=118 m/min =300 r/minIVj Ij=750 r./min =1450 r/minIj Ij軸徑的估算：=91x =24.4Id47.510?=91x =28.78 =91x =36.18I4. Id47.5301?=91x =45.69 =91x =48.24IVd47.518?V4.92、傳動軸剛度的驗算（1）軸的彎曲變形的條件和允許值車床的主傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承出的撓度 y 和傾角 。?各類軸的撓度 y，裝齒輪和軸承處的傾角 ，應小于彎曲剛度的許用值 和 ，???即 ??y?軸的彎曲變形的允許值：軸的類型 允許撓度 變形部位 允許傾角一般傳動軸 （0.0003~0.0005 ） 裝軸承處，裝齒輪處0.0025 0.0001剛度要求較高的 0.00021 裝單列圓錐磙子 0.0006商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）16軸 軸承安裝齒輪的軸 （0.01~0.03） 裝滑動軸承處 0.001安裝蝸輪的軸 （0.02~0.05） 裝單列徑向圓錐磙子軸承處0.001（2）軸的彎曲復形計算公式：計算花鍵軸的剛度時可采用平均直徑 或當量直徑1d2d計算公式：矩形花鍵軸：平均直徑 =（D+d ）/2當量直徑 =246I?慣性矩： I=2()dzDd???3.2 齒輪模數(shù)的估算與驗算1、 估算：按接觸疲勞和彎曲強度計算次論模數(shù)比較復雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知的情況先才能確定，所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞強度的估算：mmwm?32njNZ齒面點蝕的估算：A mm370jn其中 為大齒輪的計算轉速，A 為齒輪中心矩，由中心矩 A 及齒數(shù) ， 求出模jn 1z2數(shù)=2A/ mmjm12()z?根據(jù)估算所得 和 中較大的值，選擇相近的標準模數(shù)，wj各齒輪的計算轉數(shù)為：=1450r/min =695r/min =300r/min 235r/min 26zjn2zjn18zjn38zjn=95r/min =273r/min =235r/min =695r/min 71 363754zj=475r/min 3zj=118r/min =695r/min =695r/min =300r/min 47 19zj 16zj 39zj3 傳動件的估算與驗算17=300r/min =118r/min28zjn82zjn軸 I—II 間傳動組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32 =1.87wm?3njNZ37.5469?齒輪點蝕的估算：A =370x =81.76 mm370jn37.569=2A/ =2x81.76/(26+54)=2.04 mmjm12()z?所以模數(shù)為 m=3.軸 II—III 傳動組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32 =2.759wm?32njNZ37.590?齒面點蝕估算：A =370x =108.18370jn37.50=2A/ =2x108.18/(16+39)=3.93 mmjm12()z?取標準模數(shù) m=4軸 III—IV 間傳動組齒輪模數(shù)的估算齒輪彎曲疲勞估算：=32x =3.046wm?32njNZ37.52?齒面點蝕估算：A =370x =117.3370jn37.52=2A/ =2x147.3/(28+37)=3.61jm12()z?所以取標準模數(shù) m=4mm。軸 V—VI 間傳動組齒輪模數(shù)的估算：齒輪彎曲疲勞計算，商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）184.4632wnjNMZ??37.529??齒面點蝕估算：A x =153.4370jn37.5089=2A/ =2x153.4/(29+29)=5.29jm12()z?取標準模數(shù)值 m=5,軸 VI—VII 間齒輪模數(shù)的確定：齒輪彎曲疲勞強度計算： 32wnjNMZ??37.5.69?齒面點蝕估算：A x =158.7370jn37.59=2A/ =2x158.7/(67+67)=2.37jm12()z?取模數(shù)值為 m=4。2、計算（驗算）結構確定后，齒輪的工作條件：空間安排，材料和精度等級都已經(jīng)確定，才可以核驗齒輪的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度值是否滿足要求。根據(jù)接觸疲勞強度計算齒輪模數(shù)的公式：= mmjm??1233()sjikNZn???根據(jù)彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)，公式：= mmw??1233smjwkYn?式中：N——計算齒輪傳遞的額定功率 N= KW?dN——計算齒輪的計算轉速 r/minjn——齒寬系數(shù) =b/m, 常取 6-10；m?m?——大齒輪與小齒輪齒數(shù)，一般取傳動中最小齒輪的齒數(shù)1Zi——大齒輪與小齒輪的傳動比， i= / 1; “+”用于外嚙合， “-”用于2Z1?內(nèi)嚙合——壽命系數(shù)， = ，skskrnq3 傳動件的估算與驗算19——工作期限系數(shù)， =tktk06mntC齒輪等傳動件在接觸和彎曲交變載荷下的指數(shù) m 和基準循環(huán)次數(shù) 0Cn——齒輪的最低轉速 r/minT——預先的齒輪工作期限，中型車床推薦：T=15000~20000h;——轉速變化系數(shù)nk——功率利用系數(shù)——材料強化系數(shù)，幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強化，q起阻止疲勞的刃縫擴大的作用——工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動， =1.2~1.6；1k 1k——動載荷系數(shù)2——齒向載荷分布系數(shù)3——齒形系數(shù)Y——許用彎曲，接觸應力 MPa;??w?j????1、軸 I-II 間齒輪模數(shù)的計算 (驗算)(1)按接觸疲勞計算齒輪模數(shù):N=y =0.98 7.5=7.35W?Nd?min/1450rnJ?=8?261Z079.541?iqNnTsK查表: 取 ,9.0?nK,58.0N64.18.5106370 ???mTC則 9.64.589.15??qNnTS取 ,4.1K線速度 smmzV /83.1032606023 ???????查表: 取 4.12?商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）203076.8211???mdz?查表 取 13K查表取 .MPa650][??因此: 76.31450679.28.41)(3 2??????jm(2) 根據(jù)彎曲疲勞計算 ][45132wjswmnYZNK??查表取 : ,4.1?K,.2,3 .qNnTs?而 82.102656068?mTCn查表取 .,7.,9.??qNnKKY=0.43, MPaw275][??91.08.09.38.1??s因此: 。6.2754.026375??wm由以上計算結果知，齒輪模數(shù)合格。2、其它齒輪模數(shù)的驗算其它齒輪的驗算過程與上面相同，將有關數(shù)值代入上式，經(jīng)計算均滿足要求；4 展開圖設計214 展開圖設計4.1 結構實際的內(nèi)容及技術要求1．設計內(nèi)容：設計主軸變速箱的結構包括傳動件（傳動軸，軸承，齒輪，離合器和制動器等） ，主軸組件，操縱機構，潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其連接件的結構設計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。2．技術要求主軸變速箱是指車床的主要部分，設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外，著重考慮以下幾個方面的問題：（1）精度立式車床主軸部分要求比較高的精度主軸的徑向跳動， 〈0.01mm；主軸軸向串動〈0.01mm。（2）剛度和抗振性綜合剛度（主軸刀架之間的力與相對變形之比） ；綜合〉3400 N/m3D主軸與刀架之間的相對振幅的要求等級 I II III振幅（0.001mm） 1?2?3?(3)，傳動效率要求等級 I II III效率 0.85?0.8?0.75（4）主軸總軸承處溫升和溫升應控制在以下范圍：條件 溫度 溫升用滾動軸承 70?C?40?C?用滑動軸承 60 30 噪聲要控制在以下范圍：等級 I II IIIdB 78?80?83?噪音 pL=20logp1()4.5(1tan()ancmzqmzk??? ????? ?主 主式中： ——所有中間傳動齒輪分度圓直徑的平均值 mm()az——主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值 mm主——傳到主軸所經(jīng)過的齒輪對數(shù)q商丘工學院本科畢業(yè)設計（論文）22,k——系數(shù)，根據(jù)個類型及制造水平選取。我國中型車床，車床1c=3.5，車床 K50.51（5）結構簡單，緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整（6）操作方便，安全可靠（7）遵循標準化和通用化的原則4.2 齒輪塊的設計1，特點齒輪是變速箱中的重要元件，齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的，也就是說，作用在一個齒上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉均勻性，在設計齒輪時，應充分考慮這些問題。2，精度等級的選擇變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于周圍速度。采用同一精度時，周圍速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實驗結果，周圍速度增加一倍，噪音約增加 6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪音的影響比運動誤差更大。所以這兩項精度應選高一級，為了控制噪音，車床上主傳動齒輪都選用較高的精度，大都用 7-6-6,這里主運動齒輪的精度選為 7-6-6。3、結構與加工方法不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結構要求也有不同。8 級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達到。7 級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。但淬火后，由于變形，精度下降，因此，需淬火的 7 級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于 7 級或淬火和衍齒才能達到 6 級。車床主軸變速箱中齒輪一般都需要淬火。多聯(lián)齒輪塊的結構形式如下圖 2.5 所示，各部分的尺寸推薦如下：（1） 、空刀槽 ，kb插齒時： 模數(shù) 1 2mm， 5mm;:kb?模數(shù) 2.5 4mm, 6mm。剃齒時： 采用公式：=4.5+k(1.1+0.038 -0.03 )mm 及計算。kb1d2