数控铣床主轴箱课程设计说明书完整范本
铣床主轴箱设计方案说明书16
铣床主轴箱设计方案说明书1. 引言本文档旨在介绍铣床主轴箱设计方案，包括设计目标、技术要求、设计原理、结构设计和性能评估等内容。
该设计方案旨在满足铣床主轴箱的使用需求，并具备良好的可靠性和性能。
2. 设计目标铣床主轴箱的设计目标主要包括以下几个方面：1.提供稳定可靠的主轴转速和扭矩输出；2.实现精确的轴向和径向定位精度；3.具备良好的刚度和减震性能，保证加工精度；4.降低噪音和振动水平，提高操作舒适性；5.简化维护和保养流程，提高设备的可维护性。
3. 技术要求设计方案需要满足以下技术要求：1.主轴转速范围：1000-8000rpm；2.主轴最大扭矩：200Nm；3.轴向定位精度：0.01mm；4.径向定位精度：0.02mm；5.主轴箱结构刚度：足够抵抗加工过程中产生的剧烈振动；6.噪音水平（在标准工作负荷下）：不超过80dB；7.振动水平（在标准工作负荷下）：不超过5μm；8.维护保养周期：500小时。
4. 设计原理铣床主轴箱的设计原理主要包括以下几个方面：1.选用适当的主轴驱动方式，如直驱或带传动的方式，以达到所需的转速和扭矩输出；2.采用高精度轴承和传动组件，以实现精确的轴向和径向定位精度；3.结构设计中考虑刚度和减震性能，通过增加结构刚度或采用减震装置来减小振动；4.通过合理的隔音和减振材料使用，降低噪音和振动水平；5.设计易于拆卸和维护的结构，方便维修和保养。
5. 结构设计铣床主轴箱的结构设计应考虑以下几个方面：1.主轴箱外壳：选用高强度材料制造，结构紧凑，能够满足刚度要求和防护要求；2.主轴承支撑结构：采用高精度的轴承和稳定的支撑结构，以实现主轴的轴向和径向定位；3.主轴驱动系统：选用适当的驱动方式，如电机直接驱动或采用传动装置，并考虑到输出扭矩和转速要求；4.减震装置：在结构设计中考虑采用减震装置，以减小振动对工件加工的影响；5.隔音材料和结构：在外壳设计中应用隔音材料和合理的结构设计，降低噪音水平；6.维护保养设计：设计易于拆卸和维护的结构，方便维修和保养。
C616主轴箱课程设计说明书
太原科技大学华科学院课程设计说明书题目C616数控机床主轴变速箱设计人高鹏学号201122011009指导教师贾育秦系别机械电子工程系专业机械设计制造及其自动化（机电方向）班级机自112210H2015年4月3日太原科技大学华科学院数控技术课程设计任务书题目：C616数控机床主轴变速箱内容：1.机床展开图2.主轴零件图3.课程设计任务书4.课程设计说明书 原始资料：机床转速图一张;班 级 机自112210H 学 生 高鹏 指导 教 师 贾育秦min/45min/1980min max r n r n ==2015年4月3日目录1. 摘要和机床参数确定 (1)1.1机床运动参数的确定 (1)1.2机床动力参数的确定 (1)1. 3机床布局 (1)2. 主传动系统运动设计 (2)2.1确定变速组传动副数目 (2)2.2确定变速组的扩大顺序 (2)2.3绘制转速图 (3)2.4确定齿轮齿数 (3)2.5确定带轮直径 (3)2.6验算主轴转速误差 (4)2.7绘制传动系统图 (4)3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5)3.1确定传动转速 (5)3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6)3.3估算传动轴直径 (6)3.4估算传动齿轮模数 (6)3.5普通V带的选择和计算 (7)4．结构设计 (8)4.1带轮设计 (8)4.2齿轮块设计 (8)4.3轴承的选择 (9)4.4主轴组件 (9)4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9)4.6主轴箱体设计 (9)4.7主轴换向与制动结构设计 (9)5.传动件验算 (10)5.1齿轮的验算 (10)5.2传动轴的刚度验算 (12)5.3花键键侧压溃应力验算 (16)5.4滚动轴承的验算 (16)5.5主轴组件验算 (17)6. 主轴位置及传动示意图 (20)7.总结 (20)8.参考文献 (21)1.摘要机床课程设计，是在数控机床系统设计课程之后进行的实践性教学环节。
铣床主轴箱设计说明书.1资料.doc
铣床主轴箱设计说明书.1资料.doc目录1.概述 (1)1.1机床课程设计的目的 (1)1.2机床的规格系列和用处 (1)1.3 操作性能要求 (1)2.参数的拟定 (1)2.1 公比选择 (1)2.2 求出转速系列 (1)2.3 主电机选择 (2)3.传动设计 (2)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式､结构网的选择 (2)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (2)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式､结构网的拟定 (3)3.2.4 转速图的拟定 (4)4. 传动件的估算 (4)4.1 V型带传动 (4)4.1.1 确定计算功率 (4)4.1.2 选择三角胶带的型号 (5)4.1.3 确定带轮直径 (5)4.1.4 计算V带速度V (5)4.1.5 初定中心距A (5)4.1.6 计算V带的长度 (5)4.1.7 计算实际中心距A (6)4.1.8 确定定小带轮的包角a (6)4.1.9 确定V型带的根数Z (6)4.1.10 计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min (6)4.1.11 作用在支撑轴上的径向力 (7)4.2 传动轴的估算 (7)传动轴直径的估算 (7)4.2.2齿轮模数的计算 (8)4.2.3 齿宽的确定 (10)4.2.4 确定各轴的间距 (11)4.2.5 带轮结构设计 (11)5. 动力设计 (11)5.1主轴刚度验算 (11)5.2 齿轮校验 (13)6.主轴空间位置图 (15)7.主轴箱位置展开图 (16)8.结构设计及说明 (17)9.总结 (22)10.参考文献 (23)1.概述1.1机床课程设计的目的机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节｡其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计,使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中,得到设计构思,方案分析,结构工艺性,机械制图,零件计算,编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并培养学生具有初步的结构分析,结构设计和计算能力｡1.2机床的规格系列和用处普通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｡本次设计的是普通铣床主轴变速箱｡1.3 操作性能要求1)具有皮带轮卸荷装置2)主轴的变速由变速手柄和滑移齿轮完成2.参数的拟定2.1 公比选择已知最低转速n min =12.5rpm,最高转速n max =2120rpm,变速级数Z=12,转速调整范围:max min 2120169.612.5n n R n ===,1-=z n R ϕ 2.2求出转速系列根据最低转速n min =12.5rpm,最高转速n max =2120rpm,公比φ=1.58,按《机床课程设计指导书》(陈易新编)表5选出标准转速数列:2000 1250 800 500 315 200125 80 50 31.5 20 12.52.3 主电机选择合理的确定电机功率N,使机床既能充分发挥其使用性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素｡已知电动机的功率是4 KW,根据《机床设计手册》选Y132S-4,额定功率4 kw ,满载转速1440 min r ,最大额定转距2.3｡3.传动设计3.1 主传动方案拟定拟定传动方案,包括传动型式的选择以及开停､换向､制动､操纵等整个传动系统的确定｡传动型式则指传动和变速的元件､机构以及组成､安排不同特点的传动型式､变速类型｡传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关,和工作性能也有关系｡因此,确定传动方案和型式,要从结构､工艺､性能及经济等多方面统一考虑｡传动方案有多种,传动型式更是众多,比如:传动型式上有集中传动,分离传动;扩大变速范围可用增加传动组数,也可用背轮结构､分支传动等型式;变速箱上既可用多速电机,也可用交换齿轮､滑移齿轮､公用齿轮等｡显然,可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异｡此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱｡3.2 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｡3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有1Z ､2Z ､……传动副｡即 321Z Z Z Z =本设计中传动级数为Z=12｡传动副中由于结构的限制以2或3为合适,本课程设 选择方案: 12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×33.2.2 传动式的拟定12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构､装置和性能以及一个“前多后少”的原则｡故离电动机近的传动组的传动副个数最好高于后面的传动组的传动副数｡主轴对加工精度､表面粗糙度的影响很大,因此主轴上齿轮少些为好｡最后一个传动组的传动副常选用2｡综上所述,传动式为12=3×2×2｡3.2.3 结构式､结构网的拟定对于12=3×2×2传动式,有6种结构式和对应的结构网｡分别为:13612322=⨯⨯ 21612322=⨯⨯ 26112322=⨯⨯16312322=⨯⨯ 41212322=⨯⨯ 42112322=⨯⨯根据(1)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围(2)基本组扩大组的排列顺序,初选13612322=⨯⨯的方案｡图1､63122312⨯⨯=结构网3.2.4转速图的拟定上述所选定的结构式共有三个传动组,变速机构共需4轴,加上电动机共5轴,故转速图需5条竖线,如下图所示｡主轴共12速,电动机轴与主轴最高转速相近,故需12条横线｡中间各轴的转速可以从电动机轴往后推,也可以从主轴开始往前推｡通常以往前推比较方便,即先决定轴3的转速｡图2转速图4. 传动件的估算4.1 V 型带传动4.1.1 确定计算功率j Nca A P K P (KW)P ——主动带轮传动的功率P =4KWK A ——工作情况系数工作时间为 二班制 K A =1.1故P ca =1.1×4=4.4kw4.1.2 选择三角胶带的型号小带轮的转速:n 1=1440 r/min 选用A 型带4.1.3 确定带轮直径12,D D小轮直径D 1应满足条件: 1min D D ≥(mm)D min =75mm 查《机械设计》图8-11取1D =125mm 大轮直径D 2= D 1 2n 为大轮的转速2n =1250rpm ∴ D 2=×125=144mm,查表8-8圆整为150mm ｡4.1.4 计算V 带速度V V== =9.42m/s4.1.5 初定中心距A 0两带轮中心距应在0.7(D 1+D 2)<A 0<2(D 1+D 2)mm 则0.7×275< A 0<2×275,即192.5<A 0<550mm初定A 0=250mm4.1.6 计算V 带的长度0L22100120()2()24D D L A D D A π-=+++=2×250 + ×(125+150)+ = 932.38(mm)根据L 0由《机械设计》表8-2确定为1000mm,带长修正系数K L =0.894.1.7 计算实际中心距AA=A 0+=250+=284(mm)为了张紧和装拆胶带的需要,中心距的最小调整范围为:A min =A-0.015L=280-0.015×1000=265mm A max =A+0.03L=280+0.03×1000=310mm4.1.8 确定定小带轮的包角aa ≈180o -(D 2-D 1)×57.3o /A=180o -(150-125)×57.3o /284=174.96o4.1.9 确定V 型带的根数Z0100()jca a L N P Z N C P P K K ==+∆a K (包角系数)查《机械设计》表8-5a K =0.99L K (长度系数)查表8-2 L K =0.89 0P (单根V 带基本额定功率)由表8-4a 小带轮节圆直径1250P =1.91kw 0P ∆ 由表8-4b 传动比 i=1.15 P ∆=0.08ca P (计算功率)ca A P K P = A K (工作情况系数)A K =1.1 可得P ca =1.1×5.5=6.05kw,代入计算得 Z=4根｡4.1.10 计算单根V 带的初拉力的最小值(F 0)min (F 0)min =500+qv 2,其中由《机械设计》表8-3得A 型带的单位长度质量q=0.10kg/m,所以代入计算得(F 0)min =153.6N4.1.11 作用在支撑轴上的径向力为QQ=2Z (F 0)min =2×4×153.6×=1227.6N4.2 传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外,还应满足刚度的要求,强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏｡机床主传动系统精度要求较高,不允许有较大变形｡因此疲劳强度一般不失是主要矛盾,除了载荷很大的情况外,可以不必验算轴的强度｡刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形｡因此,必须保证传动轴有足够的刚度｡ 传动轴直径的估算1）.确定各变速齿轮传动副的齿数Ⅰ轴:111.58a i = 212a i = 313a i =取72Z S =,则从《金属切削机床》表8-1中查出小齿轮齿数分别为28,24,1812844a i =22448a i =31854a i =Ⅱ轴: 111b i =213b i =取80z S =从《金属切削机床》表8-1小齿轮齿数为40,2014040b i =22060b i =Ⅲ轴:12:1c i =21:4c i = 取 S z =90从《金属切削机床》表8-1查得小齿轮齿数为30,1816030c i =21872c i =1η为(V 带传动效率)=0.96 2η (滚子轴承)=0.98 3η (9级精度的齿轮)=0.964η为(十字滑块联轴器)=0.98Ⅰ轴:1250I n =Ⅱ轴:221235.50.960.980.96 4.87P P ηηη==⨯⨯⨯=ⅡKW 800II n =Ⅲ轴: 3232123 5.50.960.980.96 4.58P P ηηη==⨯⨯⨯=ⅢKW200n =ⅢⅣ轴:23 4.580.980.96 4.31P P ηη==⨯⨯=ⅣⅢKW 31.5IV n =445.1795510 3.95101250T =⨯⨯=⨯ⅠN·mm 444.8795510 5.8110800T =⨯⨯=⨯ⅡN·mm 454.5895510 2.1910200T =⨯⨯=⨯ⅢN·mm464.3195510 1.311031.5T =⨯⨯=⨯ⅣN·mm传动轴为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ轴, 一般传动轴ψ取0.5︒1.6423.76I d ===mm 取d=25 轴承302051.6426.02d ===Ⅱmm 取d=30 轴承302061.6436.25d ===Ⅲmm 取d=40 轴承302081.6456.7d ===Ⅳmm 取d=60 轴承30212轴承30205 30206 30208 30212T=15.25 T=17.25 T=19.75 T=23.75 C=12 C=14 C=16 C=19 D=52 D=62 D=80 D=110 d=25 d=30 d=40 d=60 B=15 B=16 B=18 B=22 4.2.2齿轮模数的计算 (1)I-Ⅱ齿轮弯曲疲劳的计算1.29m ≥==mm齿面点蚀的计算:37054.3A ≥==取A=55,由中心距A 及齿数计算出模数1222551.524824j A m Z Z ⨯===++所以取 2.5j m =(2)Ⅱ-Ⅲ齿轮弯曲疲劳的计算1.58m ≥=71.65A ≥=取A=751222751.346020j A m Z Z ⨯===++取m=2.5(3)Ⅲ-Ⅳ齿轮弯曲疲劳的计算321.9N =KW3.4j m ≥=177.01A ≥=取A=180 12221803.41872j A m Z Z ⨯===++ 取m=3.5(4)标准齿轮: 20α=︒,1a h *=,0.25c *=表14.2.3 齿宽的确定公式mB ψ=m (610mψ=,m 为模数)第一套啮合齿轮:(610) 2.51525I B =⨯=mm 第二套啮合齿轮:(610) 2.51525II B =⨯=mm 第三套啮合齿轮:(610) 3.52135III B =⨯=mm反转啮合齿轮:(610) 3.52135IV B =⨯=mm 118B =218B =325B =420B =520B = 625B=720B =818B =925B =1020B =1120B =1218B =1320B =1418B =4.2.4 确定各轴的间距a=2)(21Z Z m + a I-II =2.5(2844)2⨯+=90mma II-III =2.5(4040)2⨯+=100mma III-IV =3.5(6030)157.52⨯+=mm4.2.5 带轮结构设计当300d d ≤mm 时,采用腹板式,D 是轴承外径,采用圆锥滚子轴承由《机械设计》表8-10确定参数11.0d b =,2.75a h =,min 8.7f h =,e =15, f =9, 34ψ=︒带轮宽度:B=(1)2(41)152963z e f -+=-⨯+⨯= 分度圆直径:(1.82)36~40dd d == (d 为轴直径)21502 2.75155.5a d a d d h =+=+⨯=mmL=B=635. 动力设计5.1主轴刚度验算5.1.1 选定前端悬伸量C ,参考《机械装备设计》P121,根据主轴端部的结构,前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸,这里选定C=120mm.5.1.2 主轴支承跨距L 的确定根据《金属切削机床》表10-6前轴颈应为60~90mm ｡初步选取1d =90mm.后轴颈2d =(0.7~0.9)1d ,取2d =80mm.根据设计方案,选前轴承为30218型,后轴承为30216型｡根据结构,定悬伸长度a=120mm ｡ 5.1.3求轴承刚度主轴最大输出转矩(未考虑机械效率)T= 5.595509550420212.5P N m N m n =⨯•=• 切削力:4202350170.12C F N N ==背向力:0.50.53501717509N p c F F ==⨯=故总此作用力:F=22223510717509=39231N C p F F +=+ 此力主轴颈和后轴颈个承受一般,故主轴端受力为F/2=19616N ｡ 在估算时,先假设初值,l=3⨯120=360mm ｡前后支承的支反力A R 和B R :360120196162615523601201961665392360A B F l a R N N l F a R N Nl ++==⨯≈==⨯≈根据式(10-6)可求出前､后轴承的刚度:3081/A K N m μ= ;2388/B K N m μ=5.1.4 求最佳跨距3081 1.292388A B K K == 初步计算时,可假定主轴的当量外径e d 为前､后轴承颈的平均值,mm mm d e 852/)8090(=+=｡故惯性矩为:44841183360.05(0.850.048)234.5102.110234.5100.1716770.1210A I m EI K a η-=⨯-=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯ 查线图8.1/0≈a l ｡计算出的a l /0与原假定不符｡经过反复验算得a l /0仍接近1.8｡可以看出,这是一个迭代过程,a l /0很快收敛于正确值｡最佳跨距0120 1.8216l mm ≥⨯=｡ 5.2 齿轮校验齿轮校核:应选模数相同,齿数最小的齿轮 验算齿轮3,齿轮9,齿轮13 5.2.1齿根弯曲强度的计算: 齿轮3的齿数z=24,模数m=20t Fa SaF F Sa KFY Y Y bmσσ==Sa Y (应力校正系数)=1.58 Fa Y (齿形系数)=2.65K (载荷系数)=Av KK K K αβA K (使用系数)=1.25v K (动载系数)=1.4K α(齿间载荷分配系数)=1.0K β(齿向载荷分布系数)=1.1 K=1.93 b=25 m=2.541122 2.1610617.1470t T F d ⨯⨯∴===1.93617.142.16 1.58=65.04[]25 2.5F F σσ⨯⨯⨯=≤⨯ 合金调质(250HBS)齿轮9的齿数z=20,模数m=2.5 齿根弯曲强度计算0t Fa SaF F Sa KFY Y Y bmσσ==Fa Y =2.72SaY =1.57 K 1.93= 25b = m 2=.542222 3.1710126850t T F d ⨯⨯===N1.9312682.72 1.57167.2[]25 2.5F F σσ⨯⨯⨯==≤⨯齿轮13的齿数z=18,模数m=3.50t Sa FaF F Sa KFY YY bmσσ==Fa Y =2.91SaY =1.53 1.93K = 20b = 3.54332211.93103787.3N18 3.5t T F d ⨯⨯===⨯1.933787.32.91 1.53465[]20 3.5F F σσ⨯⨯⨯==≤⨯小齿轮选用2024r i C N (渗碳后淬火)Bσ(强度极限)=1200S σ(屈服极限)=1100 5.2.2轴的校核45#钢 调质 毛土坯直径200≤ 硬度217255抗拉强度极限640Bσ= []2545tτ=屈服强度极限355s σ= 弯曲疲劳极限1275σ-= 剪切疲劳极限1155τ-=许用弯曲应力1[]60σ-= 按扭转强度校验439551041.6[]0.2T t Pn dττ⨯==< n=12.5 P=2.35KW d=60mm故轴符合,轴选用45#钢调质处理｡6.主轴空间位置图7.主轴箱位置展开图8.结构设计及说明8.1 结构设计的内容､技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件(传动轴､轴承､带轮､齿轮､离合器和制动器等)､主轴组件､操纵机构､润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置,用一张展开图和若干张横截面图表示｡课程设计由于时间的限制,一般只画展开图｡主轴变速箱是机床的重要部件｡设计时除考虑一般机械传动的有关要求外,着重考虑以下几个方面的问题｡精度方面的要求,刚度和抗震性的要求,传动效率要求,主轴前轴承处温度和温升的控制,结构工艺性,操作方便､安全､可靠原则,遵循标准化和通用化的原则｡主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点,由于结构复杂,设计中不可避免要经过反复思考和多次修改｡在正式画图前应该先画草图｡目的是:2）布置传动件及选择结构方案｡3）检验传动设计的结果中有无干涉､碰撞或其他不合理的情况,以便及时改正｡4）确定传动轴的支承跨距､齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置,以确定各轴的受力点和受力方向,为轴和轴承的验算提供必要的数据｡8.2 展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序,假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上｡I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮｡有两种布置方案,一是将两级变速齿轮和离合器做成一体｡齿轮的直径受到离合器内径的约束,齿根圆的直径必须大于离合器的外径,负责齿轮无法加工｡这样轴的间距加大｡另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上,左边部分接通,得到一级反向转动,右边接通得到三级反向转动｡这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大｡我们采用第一种方案,通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构｡总布置时需要考虑制动器的位置｡制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上｡制动器不要放在转速太低轴上,以免制动扭矩太大,是制动尺寸增大｡齿轮在轴上布置很重要,关系到变速箱的轴向尺寸,减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积｡8.3 I轴(输入轴)的设计将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端,轴变形较大,结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带的拉力(采用卸荷装置)｡I轴上装有摩擦离合器,由于组成离合器的零件很多,装配很不方便,一般都是在箱外组装好I轴在整体装入箱内｡我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上,通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上｡离合器及其压紧装置中有三点值得注意:5）摩擦片的轴向定位:由两个带花键孔的圆盘实现｡其中一个圆盘装在花键上,另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里,并转过一个花键齿,和轴上的花键对正,然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起｡这样就限制了轴向和周向德两个自由度,起了定位作用｡6）摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现,在轴系上形成了弹性力的封闭系统,不增加轴承轴向复合｡7）结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的,即操纵力撤消后,有自锁作用｡I轴上装有摩擦离合器,两端的齿轮是空套在轴上,当离合器接通时才和轴一起转动｡但脱开的另一端齿轮,与轴回转方向是相反的,二者的相对转速很高(约为两倍左右)｡结构设计时应考虑这点｡齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承｡滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承,但它的径向尺寸小｡空套齿轮需要有轴向定位,轴承需要润滑｡8.4 齿轮块设计齿轮是变速箱中的重要元件｡齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的｡也就是说,作用在一个齿轮上的载荷是变化的｡同时由于齿轮制造及安装误差等,不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音,常成为变速箱的主要噪声源,并影响主轴回转均匀性｡在齿轮块设计时,应充分考虑这些问题｡齿轮块的结构形式很多,取决于下列有关因素:8）是固定齿轮还是滑移齿轮;2)移动滑移齿轮的方法;3)齿轮精度和加工方法;变速箱中齿轮用于传递动力和运动｡它的精度选择主要取决于圆周速度｡采用同一精度时,圆周速度越高,振动和噪声越大,根据实际结果得知,圆周速度会增加一倍,噪声约增大6dB｡工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大,所以这两项精度应选高一级｡为了控制噪声,机床上主传动齿轮都要选用较高的精度｡大都是用7—6—6,圆周速度很低的,才选8—7—7｡如果噪声要求很严,或一些关键齿轮,就应选6—5—5｡当精度从7—6—6提高到6—5—5时,制造费用将显著提高｡不同精度等级的齿轮,要采用不同的加工方法,对结构要求也有所不同｡8级精度齿轮,一般滚齿或插齿就可以达到｡7级精度齿轮,用较高精度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(插)后要剃齿,使精度高于7,或者淬火后在衍齿｡6级精度的齿轮,用精密滚齿机可以达到｡淬火齿轮,必须磨齿才能达到6级｡机床主轴变速箱中齿轮齿部一般都需要淬火｡8.5 传动轴的设计机床传动轴,广泛采用滚动轴承作支撑｡轴上要安装齿轮､离合器和制动器等｡传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作｡首先传动轴应有足够的强度､刚度｡如挠度和倾角过大,将使齿轮啮合不良,轴承工作条件恶化,使振动､噪声､空载功率､磨损和发热增大;两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题｡传动轴可以是光轴也可以是花键轴｡成批生产中,有专门加工花键的铣床和磨床,工艺上并无困难｡所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴,不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴｡花键轴承载能力高,加工和装配也比带单键的光轴方便｡轴的部分长度上的花键,在终端有一段不是全高,不能和花键空配合｡这是加工时的过D为65~85mm｡滤部分｡一般尺寸花键的滚刀直径刀机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承｡在温升､空载功率和噪声等方面,球轴承都比滚锥轴承优越｡而且滚锥轴承对轴的刚度､支撑孔的加工精度要求都比较高｡因此球轴承用的更多｡但是滚锥轴承内外圈可以分开,装配方便,间隙容易调整｡所以有时在没有轴向力时,也常采用这种轴承｡选择轴承的型号和尺寸,首先取决于承载能力,但也要考虑其他结构条件｡同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺｡成批生产中,广泛采用定径镗刀和可调镗刀头｡在箱外调整好镗刀尺寸,可以提高生产率和加工精度｡还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺｡下面分析几种镗孔方式:对于支撑跨距长的箱体孔,要从两边同时进行加工;支撑跨距比较短的,可以从一边(丛大孔方面进刀)伸进镗杆,同时加工各孔;对中间孔径比两端大的箱体,镗中间孔必须在箱内调刀,设计时应尽可能避免｡既要满足承载能力的要求,又要符合孔加工工艺,可以用轻､中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求｡两孔间的最小壁厚,不得小于5~10mm,以免加工时孔变形｡花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径｡一般传动轴上轴承选用G级精度｡传动轴必须在箱体内保持准确位置,才能保证装在轴上各传动件的位置正确性,不论轴是否转动,是否受轴向力,都必须有轴向定位｡对受轴向力的轴,其轴向定位就更重要｡回转的轴向定位(包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位)在选择定位方式时应注意: 9）轴的长度｡长轴要考虑热伸长的问题,宜由一端定位｡10）轴承的间隙是否需要调整｡11）整个轴的轴向位置是否需要调整｡12）在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈｡13）加工和装配的工艺性等｡8.6 主轴组件设计主轴组件结构复杂,技术要求高｡安装工件(车床)或者刀具(铣床､钻床等)的主轴参予切削成形运动,因此它的精度和性能直接影响加工质量(加工精度和表面粗糙度),设计时主要围绕着保证精度､刚度和抗振性,减少温升和热变形等几个方面考虑｡8.6.1 各部分尺寸的选择主轴形状与各部分尺寸不仅和强度､刚度有关,而且涉及多方面的因素｡14） 内孔直径铣床床主轴由于要夹紧刀柄,安装自动卡紧机构及通过卸顶尖的顶杆,必须是空心轴｡为了扩大使用范围,加大可加工棒料直径,车床主轴内孔直径有增大的趋势｡15） 轴颈直径前支撑的直径是主轴上一主要的尺寸,设计时,一般先估算或拟定一个尺寸,结构确定后再进行核算｡16） 前锥孔直径前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄,要求能自锁,目前采用莫氏锥孔｡17） 支撑跨距及悬伸长度为了提高刚度,应尽量缩短主轴的外伸长度a ｡选择适当的支撑跨距L ,一般推荐取:a L =3~5,跨距L 小时,轴承变形对轴端变形的影响大｡所以,轴承刚度小时,a L 应选大值,轴刚度差时,则取小值｡跨距L 的大小,很大程度上受其他结构的限制,常常不能满足以上要求｡安排结构时力求接近上述要求｡8.6.2 主轴轴承1)轴承类型选择主轴前轴承有两种常用的类型:双列短圆柱滚子轴承｡承载能力大,可同时承受径向力和轴向力,结构比较简单,但允许的极限转速低一些｡与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种:600角双向推力向心球轴承｡是一种新型轴承,在近年生产的机床上广泛采用｡具有承载能力大,允许极限转速高的特点｡外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些｡在使用中,这种轴承不承受径向力｡推力球轴承｡承受轴向力的能力最高,但允许的极限转速低,容易发热｡向心推力球轴承｡允许的极限转速高,但承载能力低,主要用于高速轻载的机床｡2)轴承的配置大多数机床主轴采用两个支撑,结构简单,制造方便,但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了｡三支撑结构要求箱体上三支撑孔具有良好的同心度,否则温升和空载功率增大,效果不一定好｡三孔同心在工艺上难度较大,可以用两个支撑的主要支撑,第三个为辅助支撑｡辅助支撑轴承(中间支撑或后支撑)保持比较大的游隙(约0.03~0.07mm),只有在载荷比较大､轴产生弯曲变形时,辅助支撑轴承才起作用｡8.6.3 主轴与齿轮的连接齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键;轴做成圆柱体,或者锥面(锥度一般取1:15左右)｡锥面配合对中性好,但加工较难｡平键一般用一个或者两个(相隔180度布置),两国特键不但平衡较好,而且平键高度较低,避免因齿轮键槽太深导致小齿轮轮毂厚度不够的问题｡8.6.4 润滑与密封主轴转速高,必须保证充分润滑,一般常用单独的油管将油引到轴承处｡主轴是两端外伸的轴,防止漏油更为重要而困难｡防漏的措施有两种:1)堵——加密封装置防止油外流｡主轴转速高,多采用非接触式的密封装置,形式很多,一种轴与轴承盖之间留0.1~0.3mm的间隙(间隙越小,密封效果越好,但工艺困难)｡还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽(圆弧形或v形),效果比上一种好些｡在轴上增开了沟槽(矩形或锯齿形),效果又比前两种好｡在有大量切屑､灰尘和冷却液的环境中工作时,可采用曲路密封,曲路可做成轴向或径向｡径向式的轴承盖要做成剖分式,较为复杂｡2)疏导——在适当的地方做出回油路,使油能顺利地流回到油箱｡9.总结通过此次设计,我觉得能做类似的课程设计是十分有意义,而且是十分必要的｡它把过去所学的知识来一个全面性的总结,过去的三年时间里我们大多数接触的是专业基础课｡我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台｡在做本次设计的过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了｡为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的,同时也是必不可少的｡我们是在作设计一切都要有据可依,有理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计｡作为一名机械专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,这次也是检验我们用CAD制图软件的考察,以后我们还要好好掌握proe､UG等设计加工软件｡我在课程设计中不仅弥补了过去CAD 软件的空白处还大大提高了绘图的速度｡边学边用这样才会提高效率,这是我作本次课程设计的第二大收获｡但是由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正｡争取毕业设计做得更好｡10.参考文献[1] 戴曙主编.金属切削机床.机械工业出版社. 北京.1993.5[2] 陈易新主编. 金属切削机床课程设计手册.[3] 曹玉榜易锡麟.机床主轴箱设计指导. 机械工业出版社. 北京.1987.5.[4] 濮良贵纪名刚主编.机械设计.高等教育出版社.北京.2001[5] 黄鹤汀主编. 金属切削机床设计. 北京. 机械工业出版社,2005[6] 冯开平左宗义主编.画法几何与机械制图.华南理工出版社.2001.9[7] 唐金松主编.简明机械设计手册.上海科技技术出版社.上海.1992.06[8] 卢秉恒主编.机械制造技术基础.机械工业出版社.北京.2001[9] 孙恒陈作模主编.机械原理.高等教育出版社.北京.2001[10]曹金榜主编机床主轴/变速箱设计指导,北京.机械工业出版社.。
铣床主轴箱设计
目录1.题目要求及参数确定-------------------------------------------2 1.1设计要求--------------------------------------------------------------------2 1.2运动参数确定-------------------------------------------------------------21.3动力参数的确定------------------------------------------------------------22.运动设计------------------------------------------------------ 2 2.1传动组的传动副数的确定--------------------------------------2 2.2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3 2.3拟定转速图----------------------------------------------------4 2.4齿轮齿数确定--------------------------------------------------52.5传动系统图----------------------------------------------------53.传动零件的初步计算---------------------------------------------6 3.1传动轴直径初定------------------------------------------------63.2齿轮模数的初步计算-------------------------------------------74.主要零件的验算-------------------------------------------------8 4.1三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8 4.2圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10 4.3传动轴的验算、强度验算、弯曲刚度验算---------------------144.4 滚动轴承的验算----------------------------------------------165.总结-----------------------------------------------------------------------------176.参考文献-------------------------------------------------------181. 题目要求及参数确定1.1设计要求1）机床的类型、用途及主要参数铣床，工作时间：二班制，电动机功率： 1.5N KW =，主轴最高、最低转速如下： max 1250n rpm =，min 100n rpm =变速级数：z=12。
数控铣床电主轴系统设计说明书
目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。
机床课程设计 --铣床主轴箱设计
目录目录 (1)1. 机床参数确定： (1)2. 运动设计 (1)2.1 传动组、传动副的确定： (1)2.2 结构式、结构网的选择： (2)2.3 拟定转速图： (2)2.4 齿轮齿数确定 (4)2.5传动系统图如图四所示： (5)2.6轴、齿轮的计算转速： (5)2．7展开图简图 (7)3. 传动零件的初步计算： (7)3.1传动轴直径初定 (7)3.2 主轴轴颈直径的确定 (8)3.3 齿轮模数的初步计算 (8)4. 主要零件的验算 (9)4.1 V带传动的计算和选定 (9)4.2 圆柱齿轮的强度计算： (10)4.3主轴的验算 (12)4.4 滚动轴承的验算 (13)参考文献 (15)1. 机床参数确定：运动参数： 回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。
其数列的公比φ应选取标准的公比值，取公比φ=1.26。
主轴转速级数：12126.1lg 5.12lg 1lg lg =+=+=ϕn R z 式中Rn 为主轴变速范围：5.121001250min max ===n n R n 。
机床传动系统的变速组大多采用双联齿轮或三联齿轮，因此转速级数宜为2、3因子的乘积，即n m Z 23⋅=为宜，其中m 、n 为正整数。
动力参数：由任务书设定电动机功率：N=3KW 。
查表应选用Y 系列三相异步电动机Y100L2-4，转速1420 r/min ，效率82.5%。
功率因素cos φ=0.81，额定转矩2.2KNm 。
2. 运动设计2.1 传动组、传动副的确定：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： 1）12=3×4 2）12=4×3 3）12=3×2×2 4）12=2×3×2 5）12=2×2×3方案1）、2）可以省一根传动轴，但是其中一个传动组内有四个传动副，果增大了该轴的轴向尺寸这种方案不宜采用。
铣床主轴箱设计方案说明书16
铣床主轴箱设计方案说明书16设计方案说明书1.设计目标本设计方案旨在设计一台铣床主轴箱，以满足以下要求：- 能够实现高速旋转和稳定的工作状态- 具备较高的承载能力和刚性- 能够适应不同的铣削工艺要求- 结构紧凑、操作方便2.设计原理该铣床主轴箱采用直线导轨和滚珠螺杆副作为主要的运动轴承结构，通过电机驱动实现主轴的旋转运动。
为了提高主轴箱的刚性和稳定性，主轴箱的外壳采用高强度铝合金材料制造，并且采用了箱形结构设计。
主轴箱内部设置有主轴轴承和冷却系统，用于保证主轴的高速旋转和稳定工作。
主轴轴承选用高速轴承，具备高承载能力和高刚度，同时具备良好的自润滑性能。
冷却系统采用循环水冷却方式，通过冷却水循环流过主轴和轴承，以确保主轴的温度控制在合理范围内。
3.设计方案细节主轴箱的外形尺寸为500mm×500mm×500mm，采用箱形结构设计，既能满足刚性和稳定性要求，又易于安装和维修。
主轴轴承选用高速角接触轴承，具备良好的刚性和承载能力。
为了减少轴承的工作温度，轴承内部设置了自润滑装置，可以自行供润滑油，减少磨损和摩擦。
冷却系统采用循环水冷却方式，由一个水泵和一个散热器组成。
冷却水通过水泵流经主轴和轴承，达到冷却的目的，然后通过散热器散热，以保持冷却水的温度在合理范围内。
主轴箱内部还配备了润滑系统和润滑油箱，用于对主轴和轴承进行润滑。
润滑系统采用自动供油方式，通过一台润滑泵将润滑油供给到主轴和轴承的润滑部位，以减少磨损和摩擦。
4.总结通过以上设计方案，可以设计一台高性能的铣床主轴箱，满足高速旋转和稳定工作的要求。
该主轴箱具备较高的刚性和承载能力，能够适应不同的铣削工艺要求。
其结构紧凑、操作方便，易于安装和维修。
铣床主轴箱课程设计
铣床主轴箱设计说明书目录1、绪论 (2)金属切削机床在国民经济中的地位 (2)本课题研究目的 (2)2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3)原始数据与技术条件 (3)机床主传动系统运动设计 (3)传动零件的初步计算 (7)3、结构设计及说明 (15)结构设计的内容、技术要求和方案 (15)展开图及其布置 (16)轴（输入轴）的设计 (16)齿轮块设计 (17)传动轴的设计 (18)主轴组件设计 (19)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1、绪论金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。
在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
本课题研究目的课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。
通过本课题设计可以达到以下目的：1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。
2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。
3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。
4. 进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/Engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。
主轴箱课程设计说明书
《机械制造装备》课程设计任务书一、课程设计目的：通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链），动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。
二、课程设计内容：根据给定的设计条件，先进行动力参数计算、运动参数计算，然后进行结构设计，绘制传动系统展开图草图，再进行主要零件的强度或刚度计算，根据计算结果修改草图后，进行加深，最后编写设计计算说明书。
（1）电动机的选择根据机床类型和给定的主要技术参数及设计条件，计算主电动机的功率，选定电动机的型号和转速；（2）运动参数计算根据使用条件，确定主轴的极限转速，进而确定传动系统的变速组数、各变速组的传动副数，设计结构式，绘制转速图并计算皮带轮的计算直径，齿轮的齿数，最后绘制传动系统图；（3）动力参数计算根据电机功率以及确定的转速图和传动系统图，确定计算转速，计算传动轴的直径，齿轮的模数，选择支承轴承的类型等；（4）结构设计根据计算结果，进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、主要剖面图和主要零件工作图。
（5）主要零件的验算根据设计结构和载荷情况，验算最后一根传动轴的刚度和强度、最后一个传动组的齿轮模数、支承轴承的寿命（若系统比较复杂，此项内容可略去）。
（6）根据验算结果，对车床主轴箱的展开图和主要剖面图进行修改加深，完成车床主轴箱的图纸绘制；（7）编写设计计算说明书。
内容包括运动设计、动力设计和结构设计的计算和分析等三、课程设计任务：（1）每个学生在1.5周内必须完成对中等尺寸车床主传动系统的设计：（2）绘制车床主轴箱展开图和主要剖面图一张，图幅不得小于A1；绘制主轴零件工作图一张，图幅不小于A2；图纸要求按制图规范，包含标题栏、序号、明细表等。
（3）设计计算说明书一份，必须按照设计过程分章节编写，插图要规范，并且必须有较为详细的转速图和传动系统图，篇幅约8000~10000字（按版面约25页计算）。
数控铣床电主轴系统设计说明书
目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。
C616主轴箱课程设计说明书..
太原科技大学华科学院课程设计说明书题目C616数控机床主轴变速箱设计人高鹏学号201122011009指导教师贾育秦系别机械电子工程系专业机械设计制造及其自动化（机电方向）班级机自112210H2015年4月3日太原科技大学华科学院数控技术课程设计任务书题目：C616数控机床主轴变速箱内容：1.机床展开图2.主轴零件图3.课程设计任务书4.课程设计说明书 原始资料：机床转速图一张;班 级 机自112210H 学 生 高鹏 指导 教 师 贾育秦2015年4月3日min/45min/1980min max r n r n ==目录1. 摘要和机床参数确定 (1)1.1机床运动参数的确定 (1)1.2机床动力参数的确定 (1)1. 3机床布局 (1)2. 主传动系统运动设计 (2)2.1确定变速组传动副数目 (2)2.2确定变速组的扩大顺序 (2)2.3绘制转速图 (3)2.4确定齿轮齿数 (3)2.5确定带轮直径 (3)2.6验算主轴转速误差 (4)2.7绘制传动系统图 (4)3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5)3.1确定传动转速 (5)3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6)3.3估算传动轴直径 (6)3.4估算传动齿轮模数 (6)3.5普通V带的选择和计算 (7)4．结构设计 (8)4.1带轮设计 (8)4.2齿轮块设计 (8)4.3轴承的选择 (9)4.4主轴组件 (9)4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9)4.6主轴箱体设计 (9)4.7主轴换向与制动结构设计 (9)5.传动件验算 (10)5.1齿轮的验算 (10)5.2传动轴的刚度验算 (12)5.3花键键侧压溃应力验算 (16)5.4滚动轴承的验算 (16)5.5主轴组件验算 (17)6. 主轴位置及传动示意图 (20)7.总结 (20)8.参考文献 (21)1.摘要机床课程设计，是在数控机床系统设计课程之后进行的实践性教学环节。
机床主轴箱课设说明书
目录1. 前言 (1)2．设计目的： (1)3．设计内容和要求： (1)3．1．运动设计 (1)3．2．动力计算： (2)3．3．结构设计 (2)3．4．编写设计说明书 (2)4．设计过程： (2)4．1机床主传动系统运动设计： (2)4．1．1确定极限转速 (2)4．1．2确定公比 (3)4．1．3确定结构网或结构式： (3)4．1．4绘制转速图: (4)4．1．5确定各变速组此轮传动副齿数: (5)4．1．6核算主轴转速误差 (5)4．1．7传动系统图 (5)5．主要零件的计算： (6)5．1三角胶带传动的计算和选定： (6)5．1．1确定计算功率： (6)5．1．2选择三角胶带的型号： (6)5．1．3确定带轮的直径1D、2D： (6)5．1．4计算胶带速度： (6)5．1．5计算胶带的长度0L： (6)5．1．6 计算实际中心矩A: (7)5．1．7定小带轮的包角1 ： (7)5．1．8确定三角胶带的根数： (7)5．1．9预紧力0F (7)5．1．10计算带传动作用在轴上力P F (7)5．2传动件的选择和计算： (8)5．2． 1传动轴的计算： (8)5．2．2主轴轴颈的确定： (8)5．2．3主轴轴承设计 (8)5．2．4齿轮模数的计算： (10)6．主轴零件的验算 (11)6．1齿轮的验算： (11)6．2轴的验算： (12)6．2．1花键轴侧挤压应力的验算 (12)7．润滑与密封 (13)1.前言金属切削机床是人类在改造自然的长期实践生产中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。
最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。
最初的加工对象是木料。
为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复回转的原始车床。
在原始加工阶段，人既是提供机床的动力，又是操纵者。
近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。
人不仅不需要提供动力，连操纵都交给及其了。
铣床主轴箱课程设计
铣床主轴箱设计说明书目录1、绪论 (2)金属切削机床在国民经济中的地位 (2)本课题研究目的 (2)2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3)原始数据与技术条件 (3)机床主传动系统运动设计 (3)传动零件的初步计算 (7)3、结构设计及说明 (15)结构设计的内容、技术要求和方案 (15)展开图及其布置 (16)轴（输入轴）的设计 (16)齿轮块设计 (17)传动轴的设计 (18)主轴组件设计 (19)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1、绪论金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。
在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
本课题研究目的课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。
通过本课题设计可以达到以下目的：1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。
2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。
3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。
4. 进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/Engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。
数控铣床的主轴箱结构设计任务书
毕业设计（论文）任务书
系：数控技术系专业：数控班级：数控50304
学生姓名
张士委
指导教师
姚明
职称
课题名称
数控铣床的主轴箱结构设计
课
题
工
作
内
容
数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨，把三坐标铣床主轴设计作为我的毕业设计，也是对我大专期间学习成果的一次全方位的检验。
(2)、《机械设计手册》第三版第五卷成大先主编化学工业出版社
(3)、《机械设计与制造简明手册》唐保宁主编同济大学出版社
(4)、《实用机床设计手册》李洪主编辽宁科学技术出版社
地
点
无锡技师学院
起止
日期
2008.03.17－2008.05.23
系主任：指导教师：
年月日年月日
说明：毕业设计（论文）任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经系部审核签字后生效。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
3）主轴电机功率1.85KW
4）主轴锥孔锥度7:24
5）主轴换刀方式：叠簧拉紧，液压松刀
6）电源220V/50HZ/5A
进
程
安
排
第1周准备资料,素材
第2－3周确定总体方案
第4周建立参数三维实体模型
第5－7周生成工程图
第8－9周写论文
第10周修改论文,准备答辩
主
要
参
与
文
献
(1)、《机械设计手册》第三版第二卷成大先主编化学工业出版社
XK715D数控床身铣床主轴箱说明书
摘要随着计算机技术和网络技术的飞跃发展，数控机床也得到了飞速的发展。
集机械制造、计算机、现代控制、传感检测、信息处理、光机电技术于一体，是现代机械制造技术的基础。
它的广泛应用，给机械制造业的生产方式及产品结构带来了深刻的变化。
通过这次对机床的设计，使我了解了数控机床的工作原理和数控铣床的结构及其功能。
本次课题设计的是XK715D数控铣床的主轴箱，主轴箱是数控机床的最主要的关键部件，它的功用是实现刀具的旋转，主要承受铣削和钻削时径向和轴向力。
机械部分主要包括传动机构和主轴回转结构、自动松夹刀结构、换挡变速机构、电机驱动、主轴转速检测主轴定位，导向和传动接口、齿轮润滑油路、刀具冷却。
关键词：数控机床；结构设计；主轴；传动系统AbstractWith the computer technology and the rapid development of network technology, CNC machine tools have also been rapid development. Set machinery,computers, modern control, sensor detection, information processing, light mechanical and electrical technologies, modern machinery manufacturing technology. It's widely used for machinery manufacturing industry and product structure of production brought about profound changes. Through the design of the machine, so I understand the working principle of CNC machine tools and CNC milling machine structure and function.The design issue is the main axis CNC milling machine XK715D boxes, CNC machine tool spindle box is the most important key components, its function is to achieve the rotation of the tool, milling and drilling the main subject when the radial and axial force. Machinery, including some of the main spindle rotary drive mechanism and structure, automatic-song knife folder structure, shift speed change mechanism, motor drive, spindle speed detection of spindle positioning,orientation and drive interface, gear lubricants Road, tool cooling.Keywords: CNC machine tools；structural design；axis；drive system目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 数控机床的综述 (1)1.2 数控机床的发展趋势 (1)1.3 毕业设计的目的 (2)1.4 设计题目 (2)1.5 毕业设计概要 (4)第2章数控机床主传动设计计算 (5)2.1 参数选择 (5)2.2 切削力的计算 (5)2.3 电机的选择 (6)2.4 传动路线图： (7)第3章齿轮的设计 (8)3.1 高速轴上齿轮传动设计 (8)3.2 低速轴上齿轮传动设计 (12)第4章轴的结构设计和计算 (16)4.1 高速轴的选择与结构 (16)4.2 中间轴选择与结构 (16)4.3 主轴的选择与结构 (17)4.4 轴的校核 (17)第5章键联接的选择及计算 (27)5.1 键的选择 (27)5.2 键的校核 (27)第6章滚动轴承的选择及计算 (29)6.1 轴承的选择与结构 (29)6.2 轴承的校核 (29)第7章主轴刀具拉紧机构 (31)7.1 碟簧的选择 (31)7.2 碟形弹簧的设计计算 (31)第8章润滑和密封方式的选择 (34)第9章其他部件 (36)9.1 箱体 (36)9.2 轴承盖 (36)设计小结 (37)参考文献 (39)致谢 (40)第1章绪论1.1 数控机床的综述数字控制（Numerical Control）是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行制的一种方法，简称数控（NC）。
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数控铣床主轴箱课程设计说明书完整
目录
第一章机床的用途及主要技术参数 ..................................... 错误!未定义书签。
第二章方案设计 .................................................................... 错误!未定义书签。
第三章主传动设计 ................................................................ 错误!未定义书签。
3.1 驱动源的选择 .................................................................... 错误!未定义书签。
3.2 转速图的拟定 .................................................................... 错误!未定义书签。
3.3传动轴的估算 .................................................................... 错误!未定义书签。
3.4齿轮模数的估算 ................................................................ 错误!未定义书签。
第四章主轴箱展开图的设计.................................................. 错误!未定义书签。
4.1设计的内容和步骤 ............................................................ 错误!未定义书签。
4.2 有关零部件结构和尺寸的确定......................................... 错误!未定义书签。
4.3 各轴结构的设计 ................................................................ 错误!未定义书签。
4.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算： ............................. 错误!未定义书签。
第五章零件的校核 ................................................................ 错误!未定义书签。
5.1齿轮强度校核 .................................................................... 错误!未定义书签。
5.2传动轴挠度的验算： ........................................................ 错误!未定义书签。
第六章心得体会 .................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献.................................................................................. 错误!未定义书签。
数控机床课程设计
第一章机床的用途及主要技术参数
常见数控铣床可分为线轨数控铣床、硬轨数控铣床等。
数控铣床(线轨)具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。
工件一次装夹能够完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。
是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。
数控铣床(硬轨) 具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。
工件一次装夹能够完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。
是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。
表1-1
第二章方案设计
本次设计的数控铣床主轴箱是串联在交流调频主轴电机后的无级变速箱，属于机械无级变速装置。
它是利用摩擦力来传递转矩，经过连续改变摩擦传动副工作半径来实现无级变速。
由于它的变速范围小，是恒转矩传动，适合
铣床的传动。
第三章主传动设计
3.1 驱动源的选择
机床上常见的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。
由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，因此在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。
根据主轴要求的最高转速4500r/min，最大切削功率 5.5KW,选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500 r/min。
3.2 转速图的拟定
根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速能够求得交流主轴电动机的恒功率转速范围
Rdp=nmax/nd=4500/1500=3 （3-1）
而主轴要求的恒功率转速范围Rnp= nmax/nd=4500/150=30 ,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围，因此必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。
设计变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取
变速箱的公比Фf等于交流主轴电动机的恒功率调速范围Rdp，即Фf=Rdp=3，功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。
变速箱的变速级数
Z=lg Rnp/lg Rdp=lg30/ lg 3=3.10 (3-2)
取 Z=3
确定各齿轮副的齿数：
取S=114
由u=2 得Z1=38 Z1′=76
由u=0.67 得Z2=68 Z2′=46
由u=0.22 得Z3=94 Z3′=20
如取总效率η=0.75，则电动机功率P=5.5/0.75=7.3kw。
可选用北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，连续额定输出功率为7.5kw。
由此拟定主传动系统图、转速图以及主轴功率特性图分别如图3-1、图3-2、图3-3。