数控车床的主传动系统设计
CK6150数控车床主传动系统设计
CK6150数控车床主传动系统设计辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150数控车床主传动系统设计摘要机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强。
而机床在机械制造业中扮演着举足轻重的角色,今天,普通机床已经满足不了加工的需求,从而出现了数控机床。
本设计的题目是设计CK6150主传动系统。
其主要对机床技术参数进行拟定,齿轮模数进行估算和验算,带轮尺寸和v带根数进行设计,根据需要选取适当的电机和轴承,并对轴承进行使用寿命验算,对传动轴进行刚度校核。
CK6150采用电动机的无级变速和机械齿轮的分级变速相结合的方式进行变速,可以在不停车的情况下得到转速范围内的任意转速,减少了速度损失和辅助加工时间,从而提高生产率。
设计过程中尽量使用标准件,使制造和装配更加方便。
设计过程中考虑了各零部件的空间尺寸和拆卸顺序,以保证结构尺寸设计的合理性。
关键词:数控机床,主传动系统,无级变速,机械制造业辽宁科技大学本科生毕业设计CK6150 CNC lathes Main Transmission SystemABSTRACTMachinery manufacturing industry is the basic industry of the national economy, and its development directly affects the development of various sectors of the national economy, but also affects the strengthening of the national economy and national defense forces. Themachine plays a pivotal role in the machinery manufacturing industry, today, general machine tools has failed to meet processing demands, which appeared in CNC machine tools. The design of the subject is to design CK6150 main drive system. The main technical parameters of the machine preparation, gear modulus estimate and checking, v belt pulley size and the number of the design, according to the need to select a suitable motor and bearings, and bearing life checking, carried on the shaft stiffness check. CK6150 uses the electric motor and a continuously variable mechanical gear shift grading combination of variable speed, you can get any speed within the speed range without stopping, reducing the speed loss and auxiliary processing time, thus increasing productivity. The design process to make use of standard parts, the manufacturing and assembly easier. The design process to consider the spatial dimensions of the various components and disassembly sequence in order to ensure the reasonableness of the structure size design.Key word:CNC machine tools; main drive system; CVT; machinery manufacturing 辽宁科技大学本科生毕业设计目录1 绪论...................................................................... .. (1)1.1数控机床的特点 ........................................................................................................... 1 1.2国产数控机床的发展现状 ..................................................................... . (1)1.3国内数控机床的发展趋势 ..................................................................... . (3)1.3.1智能、高速、高精化 ..................................................................... .. (3)1.3.2设计、制造绿色化 ..................................................................... (3)1.3.3复合化于系统化 ..................................................................... . (3)2 机床技术参数的拟定 ..................................................................... (4)2.1 确定极限转速和转速范围 ..................................................................... (4)2.1.1 计算主轴最高转速 ..................................................................... .. (4)............................................................ 5 2.1.2 计算主轴最小转速 ................................2.2 确定动力参数 ..................................................................... .. (5)2.2.1计算切削力...................................................................... . (5)2.2.2计算切削功率 ..................................................................... . (6)2.2.3估算电动机功率...................................................................... (6)3 传动部分设计...................................................................... .. (8)3.1 画机床转速图 ..................................................................... ......................................... 8 3.2 计算各轴输出功率和输出转矩 ..................................................................... ........... 10 3.3 带轮的设计 ..................................................................... . (10)3.3.1确定计算功率 ..................................................................... (10)V3.3.2选择带带型 ..................................................................... (11)3.3.3 确定带轮基准直径并验算带速 ......................................................................11v3.3.4确定带中心距和基准长度 ..................................................................... . (12)3.3.5验算小带轮上的包角 ..................................................................... (12)3.3.6计算带的根数 ..................................................................... ........................... 13 z辽宁科技大学本科生毕业设计3.4 齿轮设计 ..................................................................... .. (13)3.4.1 确定各齿轮齿数 ..................................................................... . (14)3.4.2 估算齿轮模数 ..................................................................... .. (14)3.4.3 验算齿轮模数 ..................................................................... .. (18)284 轴的校核 ..................................................................... .............................4.1 ?轴的受力分析 ..................................................................... .................................... 28 4.2 按弯扭合成应力校核轴强度 ..................................................................... (30).................................................................... ........ 31 4.3 轴的刚度校核 ................................4.4轴载荷点的挠度计算 ..................................................................... . (32)4.5轴的支撑点的倾角校核 ..................................................................... (33)4.5.1水平面倾角校核 ..................................................................... .. (33)4.5.2垂直面倾角校核 ..................................................................... .. (34)36 5 滚动轴承的验算 ..................................................................... .................. 结论...................................................................... (38)致谢...................................................................... (39)参考文献 ..................................................................... (40)第 1 页辽宁科技大学本科生毕业设计1 绪论1.1数控机床的特点数控机床通常由伺服系统、控制系统、机械传动系统、检测系统系统及其他辅助系统组成。
CK6140数控车床主传动系统设计
CK6140数控车床主传动系统设计数控车床的主传动系统是整个机床的核心组成部分，它主要由主轴、主轴驱动装置和主动工具头等组成。
设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统，需要考虑诸多因素，如主轴精度、刚度、转速范围、加工能力等。
首先，主轴是数控车床主传动系统的核心部件，其精度和刚度直接影响到整个机床的加工质量。
主轴通常由高强度、高刚性的合金钢材料制成，并通过精密加工和热处理工艺提高其表面质量和硬度。
主轴的设计应考虑转动稳定性、轴向和径向刚度等因素，以确保在高速运转和大负载下能保持较小的振动和变形。
其次，主轴驱动装置主要是通过电机将动力传递给主轴，实现车床的加工运行。
常见的主轴驱动装置包括皮带传动、齿轮传动、液压传动等。
不同的传动方式具有不同的特点，需要根据数控车床的具体要求进行选择。
同时，主轴驱动装置还需要考虑电机的功率、转速调节范围、动态响应性能等因素，以满足不同加工工艺和加工材料的需求。
另外，主动工具头也是数控车床主传动系统的重要组成部分。
主动工具头一般由进给系统和切削工具组成，其主要功能是控制刀具的进给速度和刀具路径，实现工件的加工。
进给系统通常由伺服电机、滚珠丝杠等组成，将电机的旋转运动转化为刀具的直线运动。
切削工具的选择要根据不同的加工工件和加工要求进行，可以是转动刀具、切削刀具或磨削工具等。
除了上述部件，数控车床主传动系统的设计还需要考虑其控制方式和辅助装置。
传统的数控车床主传动系统采用闭环控制，通过编码器和反馈系统实现对主轴和主动工具头运动的精确控制。
辅助装置如冷却系统、润滑系统、自动换刀系统等，可以提高加工效率和工作环境的安全性。
总的来说，设计一个稳定可靠的数控车床主传动系统需要充分考虑主轴精度、刚度，主轴驱动装置的选择，主动工具头的设计以及控制方式和辅助装置的配置等因素。
只有在满足加工要求的前提下，才能实现高效、精确和安全的数控车床加工操作。
数控车床的主传动系统设计PPT
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
C618数控车床的主传动系统设计
第四章主传动部分改造与设计在改造设计之前，让我们先来看一下数控机床主传动与普通机床相比所具有的特点：1）采用调速电机驱动，以满足主轴根据数控指令进行自动变速的需要；2）传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构；3）转速高、功率大；数控机床的主传动系统除应满足普通机床传动要求外，还应满足如下要求：○1具有更大的调速范围，并实现无极调速。
数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率、加工精度和表面质量，必须有更高的转速和更多的调速范围。
为了适应各种工序和各种加工材质的要求，主运动的调速范围还应进一步扩大。
②具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。
数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。
为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用高精度轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴件的刚性。
③具有良好的抗振性和热稳定性。
数控机床上一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和或零件，使加工无法进行。
因此在主传动系统中的各主要零部件不但要求有一定的静刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力——抗振性。
抗震性用动刚度或动柔度来衡量。
如果把主轴组件视为一个等效的单自由度系统，则动刚k与动力参数的关系为：度dd k =22221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n k ωωξωω (4-1)式中: k —机床主轴结构系统的静刚度（m N μ/）；ω—外加激振力的激振频率（Hz ）； n ω—主轴组件的固有频率（n ω=mk ，m 为当量质量，k 为当量静刚度）； ξ—阻尼比（ξ=cγγ，γ是阻尼系数，c γ是临界阻尼系数，c γ=n m ω2）。
数控机床的主传动系统方式
数控机床的主传动系统方式
1、数控机床对其主传动系统要求：
机床原点、坐标系和参考点
1）调速功能
2）功率要求
3）精度要求
4）动态响应性能
2、主传动方式
主轴在数控机床机械结构中起了非常重要的地位，如图1所示。
图数控机床的主轴系统
数控机床的主传动方式主要有三种：
1）带有二级齿轮变速的主传动方式。
2）通过定比传动的主传动方式，如1所示，主轴电机经定比传动传递给主轴，定比传动采用齿轮传动或带传动。
3）由主轴电机直接驱动的主传动方式，如图2所示。
图2 同步齿形带主传动方式图3 电主轴（电机直接驱动的主传动方式）
3、主轴部件结构
数控机床的主轴部件包括主轴、主轴的支承轴承和安装在主轴上的传动零件等。
主轴部件是机床的重要部件，其结构的先进性已成为衡量机床水平的标志之一。
4、主轴部件的支承
机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。
数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。
5、主轴的准停装置
主轴的准停是指数控机床的主轴每次能准确停止在一个固定的位置上。
CK6163型数控车床主传动系统设计
最后综合地分析比较计算和调查所得的结果，对主轴的最高转速，计算结 果为 1010r/min，调查结果 900r/min，根据用户需要并留有发展余地，取所设 计机床的主轴最高转速为 1000r/min，最低转速为 32r/min。 1.2.2 主轴转速级数的确定 1.2.2.1 主轴转速数列公比φ CK6163 数控车床适中、小型通用机床，取φ =1.26 1.2.2.2 主轴转速的级数 ([2] P 39 )
n 1000 lg max lg nmin lg Rn 32 1 16 1 Z= = +1= lg 1.26 lgφ lgφ
1.3 动力参数 主电动机功率的确定： 1.3.1 计算法 负荷切削规范 规范名称 CK6163 数控 车床最大扭 矩试验 加工方法 车外圆 工作条件
([2] P 41 )
n min =
1000 Vmin 1000 7 =32 r/min ([2] P 35 ) d max 3.14 70
1
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
访问若干个使用Φ 630 数控车床的使用部门，了解并统计了这些机床的主 轴转速如下： 加工轴类零件 加工盘形零件 机修工作 车大导程螺纹
5
Ck6163 型数控车床主传动系统设计
离 器，可直接传动主轴，得到 4 级高速；若经背轮机构，可得到 4 级低速，它的 结构式为 8=Z 2 ³Z 1 ³Z 4 ， 背轮机构作为第二扩大组， 其得 8 级转速。 如前计算， 主轴转速为 16 级，故采用增加一个变速组传动系统来扩大变速范围和变速级 数。本题采用增加一个变速组的传动系统，传动数为 2，作为最后一个扩大组， 则 其 结 构 式 为 Z=16= Z 2 ³ Z1 ³ Z 4 ³ Z 8 。 最 后 扩 大 组 的 变 速 范 围
第3章数控机床主传动系统设计
3.3无级变速传动链的设计
数控机床的主运动广泛采用无级变速 。 无级变速优势： 在一定范围内，转速(或速度)能连续地变 换，从而获取最有利的切削速度。 数控机床一般都采用由直流或调速电动 机作为驱动源的电气无级调速。
(2)主要设计内容:
拟定结构式或结构网; 拟定转速图， 拟定各传动副的传动比; 确定带轮直径、齿轮齿数; 布置、排列齿轮，绘制传动系统图。
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 1转速图的概念
转速图由“三线一点”组成，即传动轴线、转速 线、传动线和转速点。
3. 2 分级变速主传动系统设计
由Z, φ, n1可知主轴的各级转速应为: 31.5, 45, 63, 90, 125, 180, 250，500、710、 1000、1400。
2)变速组和传动副数的确定 :
变速组和传动副数可能的方案有: 12=4×3 12=3×4 12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3
3. 2 分级变速主传动系统设计
②绘制转速图: A、 本例所选定的结构式共有三个变速 组，变速机构共需4根轴，加上电动机轴 共5根轴，(电动机到I轴为定比带传动)故 转速图需5条竖线。主轴共12级转速，电 动机轴转速与主轴最高转速相近，故需 12条横线。然后，标注主轴的各级转速 及电动机轴的转速。
3. 1 主传动系统设计概述
（2)按传动装置类型 可分为机械传动装置 液压传动装置 电气传动装置 以及它们的组合
3. 1 主传动系统设计概述
(3)按变速的连续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动是在一定的变速范围内均 匀、离散地分布着有限级数的转速，变 速级数一般不超过20~30级。 分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交 换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、牙嵌 式、齿轮式离合器)变速。
题目一：CK6136数控车床主传动系统设计
机床与数控机床实验指导书题目一：CK6136数控车床主传动系统设计机床类型：数控车床 主传动设计要求：满载功率5.5KW ，最高转速3000rpm,最低转速75rpm 变速要求：无级变速传动方案1.电动机容量的选择选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。
决定电动机功率时要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件而定。
电动机发热与其工作情况有关。
但对于载荷不变或变化不大，且在常温下连续运转的电动机（如本课题中的电动机），只要其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算，本设计中电机容量按以下步骤确定：（1）确定电机输出动率Pd （错误!未找到引用源。
）错误!未找到引用源。
传动装置的总效率 1213ηηηηη=(2.2)其中，1η―V 带轮传动效率，由资料[1]，表2－2查得1η＝0.96；2η―滚动轴承效率，由资料[1]，表2－2查得2η＝0.99；3η―圆柱齿轮传动效率，由资料[1]，表2－2查得3η＝98；由此，88.098.099.096.024=⨯⨯=η所以Kw P d 55.488.04==（3）选择电动机额定功率ed P如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9，所以电动机额定功率选取为 5.5Kw（4）电动机电压和转速的选择小功率电动机一般选为380V 电压。
所以本电机的电压可选为380V 。
同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。
一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。
选用转速低的电动机则情况相反。
要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。
本课题中数控机床的主轴的转速范围要求为75r/min~3000r/min 。
由于只有一根中间 传动轴，传动链较短，因此变速级数较少，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。
V 带传动比确定为121=i ；I 轴上齿轮传动比确定为122=i ；II 轴上两对直齿轮的传动比分别为213=i ，124=i 。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计.
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速................................... 错误！未定义书签。
数控加工中心—主传动系统设计
数控加工中心—主传动系统设计数控加工中心是一种高效精密的机械加工设备，主要用于加工具有一定形状和尺寸要求的工件。
主传动系统作为数控加工中心的核心部件之一，在数控加工中心的运行中起着至关重要的作用。
本文将从主传动系统设计的角度，详细介绍数控加工中心主传动系统的设计方法和要点。
在确定主传动系统的结构形式后，设计者还需要考虑传动方式。
数控加工中心主传动系统的传动方式主要有齿轮传动、同步带传动和链条传动等。
齿轮传动是最常见的传动方式，其传动效率高、传动精度高，但噪音大；同步带传动具有传动平稳、噪音低、维护方便等优点；链条传动则适用于大功率、大转矩传动。
在进行传动方式选择后，设计者还需要根据加工中心的实际工作要求和性能需求，确定主传动系统的传动比，即主轴转速与驱动电机转速之间的比值。
传动比的大小直接影响到主轴的转速范围和加工中心的加工能力。
一般情况下，数控加工中心的主轴转速范围为几百转/分钟到几万转/分钟不等。
另外，主传动系统的传动精度也是设计中需要关注的重点。
传动精度是指传动系统中输出轴的转速与输入轴的转速之间的误差大小。
由于主传动系统的传动精度直接影响到加工中心的加工精度，所以设计者需要根据加工要求和机械精度标准，选择适当的传动精度要求，并通过选用合适的传动装置和特殊的配合方式，来提高主传动系统的传动精度。
此外，设计者还需要注意主传动系统的可靠性和稳定性。
在设计过程中，应遵循可靠性设计原则，选用具有高可靠性的主传动装置和零部件，并合理安排主传动系统的结构形式和传动方式，以提高主传动系统的工作稳定性和使用寿命。
综上所述，数控加工中心主传动系统的设计是一项复杂而重要的工作，设计者需要根据具体的情况选择最合适的结构形式和传动方式，并合理确定主传动系统的传动比、传动精度等参数，以提高数控加工中心的加工能力和加工精度。
同时，设计者还要注重主传动系统的可靠性和稳定性，以确保数控加工中心的正常运行。
经济型数控车床主传动系统设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)经济型数控车床主传动系统设计ECONOMICOL NC LATHE MAINTRANCMISSION SYSTEMDESIGN学生姓名班级学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师2013年5月22日徐州工程学院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：徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、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徐州工程学院所拥有。
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论文作者签名：导师签名：日期：日期：摘要本文论述了数控车床主传动系统和伺服进给传动系统设计。
主传动系统的设计包括运动设计、动力计算、主轴箱结构设计。
伺服进给系统的设计包括传动设计、X、Z轴伺服进给系统结构设计。
本设计参照中型数控车床的一些主要的技术参数，详细论述了主传动系统中主轴最高和最低转速的设计，变速范围的确定，电动机功率的估算，电动机的选择，主轴箱转速图和功率图的设计，传动轴轴径和齿轮模数的估算，传动轴轴径、齿轮模数和轴承的验算；伺服进给系统中传动比的确定，伺服电动机的选择，滚珠丝杠螺母副的选择及伺服系统的参数设计和计算。
关键词：数控车床；主传动系统；结构设计AbstractT he subject of my research paper is “the Design of Main Transmission and Servo Feed Transmission for CNC Lathe”.The design for main transmission include the design of movement, the caculation of drive, and the design of headstock .Besides, the design for servo feed transmission include the design of transmission and the design of X-axis, Y-axis servo feed system .In my design, I take some main technical parameters of medium CNC lathe for reference. Furthermore, I design the maximum and minimum speed for spindle in the main transmission ,the determination of the transmission range, the estimate of motor power, the select of motor, the chart of Speed and power for headstock, the estimate of the size for shaft the estimate for gear modulus, the checking for the shaft , the gear modulus, the determination of the transmission ratio in servo feed transmission, the select of servo motor , the select of ball screw pair, the design of the parameter for servo feed transmission as well as its caculation.Key word s CNC lathe Main Drive System Structural Design目录摘要 (I)Abstract (II)目录................................................................................................................................... I II1 绪论 (1)2 总体设计方案拟定 (3)2．1 拟定主运动参数 (3)2．2 运动设计 (3)2．3 动力计算和结构草图设计 (3)2．4 轴和齿轮的验算 (3)2．5 主轴变速箱装配设计 (3)2．6给电机伺服系统的改造设计 (3)3 参数拟定 (5)3．1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数 (5)3．2 各级转速的确定 (5)4．运动设计 (7)4．1 主传动拟定方案 (7)4．2 传动方案的比较 (7)4．2．1 采用单速电机 (7)4．2．2 采用双速电机 (8)4．3 各级传动比的计算 (8)4．4 各轴转速的确定方法 (10)4．4．1 Ⅰ轴的转速 (11)4．4．2 中间传动轴的转速 (11)4．5 转速图拟定 (11)5 主传动系统设计 (12)5．1 带轮及带的计算 (12)5．2 齿轮的计算 (14)5．2．1 确定齿轮齿数和模数 (14)5．2．2 确定齿轮的齿数和模数并校核 (15)5．2．3 齿轮的精度设计 (19)5．3 电磁离合器的选择和使用 (23)5．4 轴的设计和验算 (26)5．4．1 轴的结构设计 (26)5．4．2 轴的强度校核 (27)5．4．3 轴的刚度校核 (30)6 主轴变速箱的装配设计 (33)6．1 箱体内结构设计的特点 (33)6．2 设计的方法 (34)致谢 (37)参考文献 (38)1 绪论这次毕业设计中,我所从事设计的课题是CA6140数控车床主传动机构设计及典型零件的数控加工。
数控机床主传动系统的设计及优化
。 。 。 。 ． 。 。 。 ． 。 。．
工 程 设 计 及 优 化
柴 宝 新 （ 天津市 红教修建公 司 天津 ３ ０ １ ０１ ） ３ 摘 要： 本文 首先论 述 了数控 机床 传动 系统 的特 点 ， 在此基 础上设 计 了数控机床 主传 动 系统 的组 成部分和 实现方法 。 最后通过 对数控机 床 主 传 动 系统 精 度 影 响 比较 大 的一 些 因 素 的 分 析 ， 出 了数 控 机 床 主 传 动 系统 进 行 优 化 的 内容 。 提 关键词 ： 数控机床 主传 动系统 设 计及优 化 中图分 类号 ： ｌ ＴＧ５ ９ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ ４ ０ ８ ２ １ ）４ ａ － Ｏ ７ — ０ １ ７ — ９ ｘ（ ０ Ｏ ０ （ ） ０ ２ ２
数控 机床是 指机 床的操 作命 令以数 值数 感应 电动 机 的转 速 为 链 前 边传 动 副 的误 差 ， 但要 注意 传 动 比分 配 字的形式 描述 工作过 程按规 定的 程序 自动进 ＝ｎ（一 ） ０ １ ／ ｏ１ ＝６ （一 ） Ｐ 合 理 ， 别是 对加 工 精度 影 响较 大 的末 端传 特 行 的机床 。 随着微 电子 技术 ， 特别是 计算 机技 式 中 ： 电源 的频 率 一 动 副 可采 用大 降 速 比 ， 传 递螺 旋运 动 用蜗 如 术 的发 展 ， 数控 机 床迅 速 地 发展 起来 。 ｓ～转差率 杆副 ， 递直线 运动 用丝杆 螺母 副等 。 传 同时应 ｐ～ 磁场极对 数 合理 选 择传 动 元件 ， 能选 择 摩擦 传 动等 传 不 １主传动系统设计 由上 式 可知 ， 当转 差 率 化 不大 时 ， 转 动 比不 准 确的 传动 副 ， 末端 传 动副 如 选择 蜗 数 控机 床 是高 度 自动 化 机床 ， 其传 动 系 子转 速／ 比于 。 ３ 正 改变 电源的 频率 ， 而改 杆副 ， 从 则蜗 轮直径 尽量 大 ， 般要大 于工件 直 一 统的 特点 是 ： 转速 高 、 功率 大 、 速 自动 变换 变异 步 电动 机 的 同步 转 速 ， 子转 速 力 转 转 就 径 ， 末端 传动 副如选 择 丝杆螺 母副 ， 则丝杆 的 迅 速可 靠 、 主轴 刚度 和 回转精 度 高 、 主轴 转速 随之得 到调 节 ， 种调速 方法 称为 变频调 速 。 导 程应 取得 小一 些 ， 这 这样 可提 高传 动精度 。 范 围广 ， 能进行 高效率加 工 。 所以 对数控 机床 平滑 调节 频 率 ， 可实 现异 步 电动 机 的平 滑 ２ ２传 动系统 齿轮及 轴 承间 隙产 生 误差 即 ， 的 传 动精 度有 一 定 的要 求 ： ） １有较 大 的调 速 调 速 。 流调 频调速 电机具 有体 积小 ， 交 转动惯 传动 系 统齿 轮 间 隙会 影 响传 动精 度 、 灵 范 围并 实现无 级调速 ；） 率满 足各 转速 段 ； 性 小 ， ２功 响应 快 ， 没有 电刷 ， 用较 为， 泛。 该 敏 度和工 作稳 定性 ， 应 现 因此要 消除 间隙 。 对于 ３ 传动平 稳 ， 作 灵活 ， 构 简单 紧 凑 ， 艺 技 术 已普 遍使 用 。 ） 操 结 工 滚 动轴 承 ， 理调 整轴 承 间 隙可 以提 高 主轴 合 性好 ， 足 经济性 要 求 。 满 １ ３驱动 电机和 主轴功 率 匹配设计 ． 的刚 度和 回转精 度 ， 少轴 承的振 动和 噪声 。 减 主传 动系统 是用 来实现 机床 主运 动的传 机 床 与 电动 机有 各 自的调 速 特性 ， 了 为 调 整 间隙时 ， 可采 取预 加 载荷 的 方法 消 除轴 动系统 ， 它应 具有 一定 的转速 （ 度和一 定的 实现 宽范 围调速 并 充分 利 用设 备 ， 须使 电 承 间 隙 ， 速 必 甚至 造成过 盈 。 但预加 载荷 的大小 及 变 速范 围 ， 以便 采用 不同材 料的 刀具 ， 工不 动机和 机床有 类似 的调速性 能［ 一 般交 流调 过 盈量 要严 格控制 ， 加 ２ １ 。 否则 ， 主轴 轴承 工作时 发 同材料 、 不同 尺寸 ， 同要 求 的 工件 ， 能方 速 电动机 的 恒功 率调 速 范 围为 ３ 。 不 并 ～５ 机床 主 热量 将 增大 ， 剧 轴承 自身的 变形 ， 加 使主轴 精 便地 实现 运 动 的开停 、 变速 、 向 和制 动等 。 轴 的恒 功 率调 速 范 围一般 为 １ ～２ ， 远 大 度 降低 。 换 ０ ０远 实践 证 明 ， 承 精 度越 高 ， 轴 达到 同 样 在数控 机床的主传动 系统 中， 目前 多采用 于 电动机 的恒功 率 范围 。 可见在 一般情 况下 ， 刚 度所 需 的预 加 载荷 越 小 ， 滚动 轴 承比 球轴 交流 主轴 电动机和 直流 主轴 电动机 无级调 速 电动 机的恒 转矩 调速 范 围满 足机 床所需 的恒 承所 需 的 预加 载荷 小 。 于 己产 生磨 损 的 旧 对 系统 ， 可以大大简化机械机构 ， 便于实现 自动变 转矩 变 速范 围 ， 其恒 功 率调 速 范 围却 不能 轴承 ， 可 以通 过 上 述方 法对 其 间 隙进 行合 但 也 速、 连续变速和 负载下变速 。 为扩 大调速范 围 ， 满足 机 床所 需 的恒 功 率变 速 范 围的要 求 。 因 理的 调整 ， 以恢 复或提 高轴 承精 度 ， 从而 达到 适应 低速大扭矩 的要 求 ， 也经常应 用齿轮有级 此 ， 主轴和 电机 之 间进行适 当调 整 ， 主轴 提 高 主 轴精 度 的 目的 。 在 使 调速 和 电动机 无级调速相 结合 的调速方式 。 有合 理 的转 速 ， 证机 床 的恒 功 率 范 围 。 保 ２ ３轴 承精度 应 与轴颈 的精 度 、轴 承座孔 精 ． １ １数控 机床 主传 动系统 的调 速方 式 ． 在设计机 床主传动时 ， 必须考虑 电机 与机 度 相 适 应 数控机 床主传动 系统 配置方式较 多 ， 常见 床 主轴 功率的特性 匹配 问题 ， 由于主轴要 求的 主轴 的 回转 精 度不仅 与轴 承本 身的 质量 的是 分级变 速系统 和无级 变速 系统 …。 数控 机 恒功率 变速范 围， 大于 电机 的恒功率变速 范 有关 ， 远 而目与主轴组件的精度 、 装配质量密切相 床为 了得到广泛 的加工转速 ， 一般主传动采 用 围， 所以 在 电机与 主轴 之 间串一 个变 速 器（ 主 关 。 因此轴承座孔 和轴颈的精 度与轴承的精 度 无级变速 ， 能够在 一定的调速 范围内选择 经济 轴箱） 以满足 低速大功率 输 出 确 定主轴箱 速 应相适应 。 。 轴承座 孔和轴颈配 合的松紧程度 也 合理的主轴切 削速 度 。 数控机床 的无级变速 多 比也 就是确 定 主传动 系统 的传动路 线 。 影响主轴部件的工作性能 ， 配合紧些 ， 可以提 高 采 用 电气无级 调速 。 用无 级调速 ， 轴箱结 采 主 在 设计 主 轴箱 速 比 时 ， 其变 速级 数 为 主轴部件 的接触刚 度 ， 从而提高 主轴 精度 和抗 构 大大 简化 ， 调速 方便 ， 传动链 缩短 。 是 ， 但 机 Ｚ＝１ ｇ ＋１ ／ｇ 】 振性 ； 但过 紧 ， 轴承 内圈会胀大 、 圈缩小 ， 外 轴承 床调速 范围很宽 ， 一般情 况下单靠调速 电机无 上 式 中 ： 齿 轮变 速级 数 （ 劲 一般 取 ≤４； ） 的正 常间隙发生 改变 ， 降低轴承 回转精度 ， 引起 法满足 ， 另外 调速 电机的功率 和转矩特性 也难 为 变速 箱 的有 级变 速 范 围 ； 发热 ， 不仅影响轴 承的寿命 ， 还给装配工作增大 以与机床 的功 率和转矩要 求完全 匹配， 别是 特 难度 。 为避免此类 问题的发生 ， 一般座孔与外圈 为 电动机 的 恒功 率调 速 范 围 。 在低速时 ， 出转矩 无法满足机 床强力切 削的 输 级１。 ］ 通 过 设 计 主轴 箱传 动 系统 ， 主轴 的 恒功 的 配合比轴颈 与内圈的配 合低一一 ４ 要求 。 若单纯追 求 无级调速 ， 必要增 大主轴 率调 速 范 围扩 大 为 ＝月 。 ＿ 无 级 调 势 月 在 主轴 轴 承座 孔 的表 面 粗糙 度应 与所选 用的轴 电动机的功率 ， 从而 使主轴 电动 机 与驱动装 置 速 系统 的设 计 中 ， 当地 综 合与 优化 电机和 承 精度 相 适应 。 恰 一般 要求 轴 承座 孔 的表 面粗 的 体积 、 重量及成 本增加 。 因此数 控机 床常采 变 速 器调 速 范 围 ， 于 机床 的加 工性 能和 经 糙 度应 比轴 承 外 圈 的表 面粗 糙 度高 一级 。 对 用 Ｉ～Ⅳ挡齿轮 变速 与无级 调速 相结 合产方 济 性 能都 有 重要 意 义 。 以 上几 方面在 进 行数控 机床 ： 动系统 ￡传 式， 即分段 无级变 速方式 。 用齿 轮变速 虽然 采 进 行优 化时 应 给 予足 够 的考 虑 ， 才能 满 足数 低速时的输 出转矩 增大 ， 降低 了最高 主轴 转 ２主传动系统 的优化 但 控 机 床加 工 精 度要 求 。 速。 因此 ， 通常用 数控系统控 制齿轮 自 变挡 ， 动 机床 主传动 系统 的精 度对 于数控 机床 的 同时满足低速转矩 和高 主轴转 速。 一般数控 系 加 工精 度 有着 非 常重 要 的影 响 ， 以在 主 传 ３结 语 所 统 均提供 Ⅱ～Ⅳ挡变速功能 ， 而数控机床通 常 动 系统优化 的时 候首 先考 虑传动 系统 传动误 本文 通 过论 述 ， 出 �
数控车床主传动系统结构与控制设计
沈阳理工大学课程设计专用纸图 1.1转速图和主轴功率特性图2．齿轮齿数的确定（1）Ⅰ轴与Ⅱ轴的中间齿轮的齿数取 301min ==Z Z 111/'0.6u Z Z == 根据上式求得 150z '=且1180120z z '+=<，所以满足要求。
（2）Ⅱ轴与Ⅲ轴之间齿轮的齿数取 min 220Z Z == 222/'0.33u Z Z == 根据上式求得 260Zz =且2280120z z '+=<，所以满足要求。
（3）Ⅲ轴与Ⅳ轴之间齿轮的齿数取 min 325Z Z == 333/'0.33u Z Z == 根据上式求得 '75Z =且33100120z z '+=<，所以满足要求。
（4）Ⅳ轴与Ⅴ轴之间齿轮的齿数取 min 450Z Z '== 444/'0.99u Z Z == 根据式求得 450Z =且44100120z z '+=≤，所以满足要求。
联立上面两式求得：Z 5=55, 550z '=。
图1.23．主轴及各传动轴计算转速的确定： (1) 主轴计算转速的确定：根据转速图得中型车床主轴的计算转速80min v n r =。
(2) 各轴的计算转速的确定主轴计算转速确定后，就可以从转速图上得出各传动轴的计算转速，对于上述转速图可得各传动轴的计算转速如下：2轴的计算转速：1250min n r = 1轴的计算转速：750min n r =44444110.810.939257.1318P d kA mm n η⨯≥=⨯⨯= 圆整后取458d mm = 5齿轮模数估算（1）第一对齿轮：1750min n r =；301=Z ；10.6u =；()()3312222111 1.680.41116300163002.408300.41250750m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值5.21=m （2）第二对齿轮：2250min n r =； 220Z =；20.33u =；()()332222222130.51116300163002.718350.51250250m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值32=m （3） 第三对齿轮：2250min n r =；423=Z ；67.01=u ；()()333222233130.671116300163002.8188420.671250250m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值33=m （4）第四对齿轮：m in 1254r n =； 534=Z ；8.04=u ；()[]()90.212512508.0538118.0116300116300322342244=⨯⨯⨯⨯⨯+=±=n u Z Pu m j m σϕ取标准值34=m 所以取m=3 两组都是 6中心距的计算： D1=二 传动轴的验算轴在载荷的作用下会产生弯曲和扭转变形，当这些变形超过某个允许值时，会使机器零部件工作状况恶化，甚至使机器无法正常工作，故对精密机器的传动和对刚度要求高的轴，要进行刚度校核，以保证轴的正常工作。
数控车床主传动系统的设计资料
数控车床主传动系统的设计资料1.传动方式：数控车床的主传动系统主要采用齿轮传动、皮带传动或蜗杆传动等方式实现。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定等特点，适合数控车床的高精度加工。
皮带传动具有传动平稳、减震降噪等特点，适合一些对噪音要求较高的场合。
蜗杆传动则适用于需要大扭矩输出和自锁性能的情况。
2.主轴转速范围：数控车床的主传动系统需要设计具有较宽的主轴转速范围，以满足不同加工需求。
主轴转速范围的设计取决于工件材料的加工硬度、所需表面光洁度和所使用的刀具类型等因素。
通常情况下，数控车床的主轴转速范围可以从几十转/分钟到上万转/分钟。
3.主轴扭矩输出：数控车床主传动系统需要设计具有较大的主轴扭矩输出，以满足加工过程中的切削力需求。
主轴扭矩输出的设计取决于工件材料的加工硬度、切削类型和所使用的刀具等因素。
通常情况下，数控车床主轴扭矩输出可以达到几百牛·米以上。
4.切削力平衡：数控车床主传动系统需要设计具有良好的切削力平衡性能，以保证加工过程中的稳定性和精度。
切削力平衡的设计需要考虑主轴和工件的质量平衡、刀具的质量和刀具夹持方式等因素。
同时，还需要考虑冷却液的引入和排出，以保证加工过程中的冷却和润滑效果。
5.变速机构：6.轴向和径向刚度：数控车床主传动系统需要设计具有良好的轴向和径向刚度，以保证加工过程中的稳定性和精度。
轴向刚度的设计需要考虑主轴和工件的支撑形式和支撑点，径向刚度的设计需要考虑主轴轴承的选择和安装方式等因素。
同时，还需要考虑刀具切削力对主传动系统的影响。
7.自动换刀装置：总之，数控车床主传动系统的设计需要考虑传动方式、主轴转速范围、主轴扭矩输出、切削力平衡、变速机构、轴向和径向刚度以及自动换刀装置等因素，以实现高精度、高效率和可靠性的加工过程。
同时，还需要根据具体的加工需求和预算限制，选择合适的设计方案和关键部件。
数控机床的主传动系统
01
高精度传动
数控机床主传动系统采用高精度轴承、齿轮等传动元件，确保主轴的高
精度旋转。高精度传动有助于提高加工精度和降低表面粗糙度。
02 03
动态稳定性
主传动系统具备良好的动态稳定性，能够抵抗各种外部干扰和切削力变 化。动态稳定性确保了机床在高速、重负荷切削条件下的稳定运行，提 高加工效率和成品率。
自动化加工
数控机床能够按照预先编程的加工程序，自动完成工件 的切削、钻孔、铣削等各种加工操作。
主传动系统的重要性
机床核心部件
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它负责 将电机的动力传递给主轴，从而驱动刀具进行切 削加工。
加工精度和效率
主传动系统的性能直接影响到数控机床的加工精 度和加工效率，因此，对主传动系统进行深入研 究具有重要意义。
传动装置
功能Байду номын сангаас述
传动装置负责将主电机产生的动 力传递到变速机构或主轴，以实
现机床的切削加工。
常见类型
传动装置可采用带传动、链传动 、齿轮传动或同步带传动等方式
。
设计要点
在传动装置的设计过程中，需要 考虑传动效率、传动精度、噪音 、振动、抗冲击能力等因素，确 保传动装置能够满足机床的加工
精度和稳定性要求。
结构特点
主轴通常采用高精度轴承支撑，确保高速旋转时的稳定性 和精度。同时，主轴上还可能配备有冷却系统、润滑系统 、主轴电机等辅助装置。
性能要求
主轴应具有足够的刚度、抗震性和热稳定性，以确保在各 种切削条件下均能保持较高的加工精度和表面质量。
03
主传动系统的工作原理
电动机驱动
电动机选择
数控机床主传动系统通常采用交 流伺服电动机或直流伺服电动机 作为动力源，以满足高精度、高 速度和高刚度的要求。
普通数控车床主传动系统设计
普通数控车床主传动系统设计1. 引言普通数控车床主传动系统是数控车床中的核心部件之一，主要负责提供动力和转速控制，以实现对工件的加工操作。
本文将详细介绍普通数控车床主传动系统的设计原理和关键要素。
2. 设计原理普通数控车床主传动系统的设计原理基于数控技术和机械传动原理。
其根本原理如下：•主电机提供动力：普通数控车床主传动系统的第一要素是主电机。
主电机通过机械传动装置将动力传递给主轴，驱开工件的旋转运动。
•变速装置实现转速控制：为了满足不同加工需求，普通数控车床主传动系统通常配备了变速装置。
变速装置可以改变主轴的转速，使其适应不同工件加工的要求。
•控制系统实现精确控制：普通数控车床主传动系统的另一重要元素是控制系统。
控制系统通过编程控制，实现对主电机和变速装置的精确控制，确保工件加工的精度和稳定性。
3. 设计要素3.1 主电机选择主电机是普通数控车床主传动系统的关键组成局部。
在选择主电机时，需要考虑以下因素：•功率：根据加工要求和工件材料的硬度，选择适当的主电机功率，以确保足够的动力输出。
•转速范围：根据加工要求和工件材料的特性，选择主电机的转速范围，以满足不同加工情况下的转速要求。
•耐久性：主电机应具有较高的耐久性和可靠性，以适应长时间运行和重复工作的需求。
3.2 变速装置设计变速装置的设计对普通数控车床主传动系统的性能和灵巧性有重要影响。
在设计变速装置时，需要考虑以下因素：•传动比：根据不同的加工要求，设计适宜的传动比，以实现主轴转速的调整。
•换挡操作：如果变速装置采用机械换挡方式，需要考虑换挡操作的平稳性和可靠性。
如果采用电子控制方式，那么需要确保换挡速度和精确性。
•维护和保养：变速装置应设计成易于维护和保养，以提高系统的可靠性和使用寿命。
3.3 控制系统设计控制系统是普通数控车床主传动系统的智能化局部。
在设计控制系统时，需要考虑以下要素：•控制精度：控制系统应具有较高的精度，以满足工件加工的精度要求。
CK6125数控车床的主传动系统设计
目录设计简介 (1)第一章参数的确定 (2)1.1 车床的规格系列和类型 (2)1.2 参数确定 (4)1.2.1主传动的运动参数和动力参数确定 (4)①极限切削速度Umax,Umin (5)②公比ψ的选定 (5)③转数极数Z (5)④确定主轴转速数列 (6)1.2.2电机功率-动力参数的确定 (8)第二章主传动运动设计 (9)2.1 结构式、结构网与转速图的拟定 (9)2.1.1 结构式或结构网的拟定 (9)2.1.2 转速图的拟定 (10)第三章齿数及带轮直径的确定及相关验算 (13)3.1 齿轮齿数确定的原则和要求 (13)3.2带轮直径的确定 (14)3.3 确定齿轮齿数 (19)3.4 主轴转速系列的验算 (20)3.5 传片式摩擦离合器的选择和计算 (22)第四章传动件计算转速及其确定 (23)4.1主传动系统的功率特性及计算转速 (23)4.2其他传动件计算转速的确定 (24)第五章传动件的估算和验算 (26)5.1 三角带传动的计算 (26)5.2 齿轮模数的估算和计算 (28)5.3 传动轴的估算和验算 (30)第六章主传动结构设计 (33)6.1 主轴变速箱装配图 (33)总结 (36)参考文献 (37)附录：摘要机床是机械加工的重要设备，在机械制造中占有重要的地位。
在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占总制造工作量的40%－60%，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
本次设计的题目是机床主传动设计。
设计内容包括：确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数；据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速图；确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径，校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰，校验各级转速的转速误差；绘制传动系统图。
关键词:参数；传动比；结构式；转速图；转速误差；传动系统图ABSTRACTLathe is an important machining equipment, machinery and holds an important position. In the general machinery manufacturing, machine processing shouldered by the total manufacturing work accounts for 40-60% of the workload. Machine modernization of the national economy building plays a major role. The design is Ordinary main drive design. Rebuild right design for the main drive to master machine side case design, and machine tools can reasonably determine the main technical parameters; Transmission master machine design and the calculation method; structural design and master the method of calculation, and so on. Design elements include: a parameter to determine the size, movement parameters and dynamic parameters; According to the two sought by the movement parameters and to the transmission ratio, as well structured and testing speed, rendering ageing period; to determine the variable speed drive Group Vice drive ratio gear teeth fixed, pulley diameter, Check triple Top Gear slip whether a collision speed calibration levels of speed error; Drawing drive system diagram.Keywords: parameter; transmission ratio; structured; ageing period; speed error; drive system diagram.第1章绪论一、毕业设计的目的1、毕业设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。
ck6140数控车床主传动系统设计
提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询河南科技大学毕业论文题目：CK6140数控车床主传动系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：指导老师：姓名：学号：摘要数控车床不仅能够车外圆还能用于镗孔、车端面、钻孔与铰孔。
与其他种类的机床相比，车床在生产中使用最广。
本论文首先介绍了我国数控机床发展的过程与现状,并分析了其存在的问题;对数控机床的发展趋势进行了探讨；并对ck6140数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。
主轴箱有安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。
数控车床主轴可以获得在调速范围内的任意速度，以满足加工切削要求。
目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。
变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。
通常变频电机调速范围3—5，难以满足主轴变速要求；串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围。
本设计的不足之处由于受到传递转矩的限制而无法采用电磁离合器进行变速换挡，而采用了液压拨叉进行变速换挡，增加了机床的复杂性，必须将数控装置的电信号转换为电磁阀的机械动作，从而增加了变速机构的中间环节，相应地带来更多不可靠的因素。
关键词：数控车床，无级调速，传动系统，变速机构AbstractNC lathe can do boring, facing, drilling and Reaming in addition to turning.The use of lathes in the production than the other types of machine tools and more. And compared to other types of machine tools, lathes in the production is the most widely used.In this design ,the development and current situation of NC machine in China was introduced and a series of problems were presented .The development trend to NC lathe was discussed.Some countermeasures was presented for the development of NC machine in China and then the headstock of ck6140NC lathe has been calculatly designed . Headstocks is composed of the hollow spindle which is installed in precision bearings and a series of transmission gears. The spindle can obtain any speed in the speed range to meet the processing requirements of cutting.At present, the development trend is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices . Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. The speed range of Variable Frequency Motor is usually 3-5 , which is difficult to meet the speed range requirements of the spindle speed; The transmission gears is to expand the scope of a variable-speed to meet the speed range of the spindle .Disadvantages of this design because of the transmission torque limit and cannot use electromagnetic clutch to shift gears, and adopts the hydraulic fork are shifting, machine tools increased complexity, we must convert electrical signals into mechanical actions of numerical control device of electromagnetic valve, thereby increasing the intermediate link transmission mechanism, accordingly bring more unreliable factors.Key words:CNC lathes, a continuously variable speed , transmission Systerm, Transmission mechanism目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 ........................................................................................................... - 1 -1.1 课题背景及目的 ............................................................................................................. - 1 - 1.2 国内外研究现状及发展趋势 ......................................................................................... - 2 -1.2.1 数控系统的发展趋势 .............................................................................................. - 2 -1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 .................................................................. - 2 - 1.3 课题研究内容及方法 ..................................................................................................... - 6 -1.3.1 课题研究内容 .......................................................................................................... - 6 -1.3.2 研究方法 .................................................................................................................. - 6 - 1.4 论文构成 ......................................................................................................................... - 6 - 第二章主传动系统的设计 ................................................................................... - 7 -2.1 主传动系统的设计要求 ................................................................................................. - 7 - 2.2 总体设计 ......................................................................................................................... - 7 -2.2.1 拟定传动方案 .......................................................................................................... - 7 -2.2.2 选择电机 .................................................................................................................. - 8 -2.2.3 主运动调速范围的确定、计算各轴计算转速、功率和转矩 ............................ - 11 -2.2.4 转速图 .................................................................................................................... - 13 - 第三章传动系统零部件设计 ............................................................................. - 14 -3.1 传动皮带的设计和选定 ............................................................................................... - 14 -3.1.1 V带传动设计 ......................................................................................................... - 14 - 3.2 皮带轮结构设计 ........................................................................................................... - 16 -3.2.1 对三角皮带带轮设计的要求： ............................................................................ - 16 -3.2.2 皮带轮的材料 ........................................................................................................ - 16 -3.2.3 结构尺寸的设计 .................................................................................................... - 17 - 3.3 轴系部件的结构设计 ................................................................................................... - 18 -3.3.1 Ⅰ轴结构设计与校核 ............................................................................................ - 18 -3.3.2 ⅠⅡ轴齿轮组的设计 ............................................................................................ - 21 -3.3.3 Ⅱ轴结构设计 ........................................................................................................ - 25 -3.3.4 ⅡⅢ轴齿轮组的设计 ............................................................................................ - 26 - 第四章主轴结构设计 ......................................................................................... - 31 -4.1 主轴的要求 ................................................................................................................... - 31 - 4.2 主轴轴承选择 ............................................................................................................... - 32 - 4.3 主轴的设计与校核 ....................................................................................................... - 33 - 4.4 主轴驱动与控制 ........................................................................................................... - 37 - 第五章结论 ......................................................................................................... - 41 -参考文献 ............................................................................................................... - 42 -致谢 ....................................................................................................................... - 43 -第一章绪论1.1课题背景及目的我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。
CK6140数控车床主传动系统设计
东海科学技术学院机械制造装备设计课程设计设计题目：CK6140车床设计说明书专业：机电工程系年级：大三指导教师：***学生姓名：***学号：*********2014年5月----2014燕山大学课程设计说明书共24 页第页2目录第一章概述 (1)1.0前言 (1)1.1 设计要求 (2)第二章主传动的设计 (3)2.1 计算转速的确定 (3)2.2变频调速电机的选择 (3)2.3 转速图的拟定 (3)2.4 传动轴的估算 (4)2.5 主轴轴颈的确定 (6)2.6 主轴最佳跨距的选择 (6)2.7 齿轮模数的估算 (7)2.8 同步带传动的设计 (9)2.9 滚动轴承的选择 (11)2.10 主要传动件的验算 (11)总结 (16)参考文献 (17)第一章概述1.0前言我国数控机床产量持续高速增长，根据市场需求和技术发展趋势，应重点推进高效、精密为核心的数控机床“”级工程，加强民展性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础，镄的民展一直备受人们关注。
数控机床以其卓越的柔性的自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。
它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。
通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用，促进了数控机床性能和质量的进一步提升，使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备.数控机床是典型的机电一体化课题，通过毕业设计可使所学机械学、力学、电工学知识得到综合应用。
结构设计及控制系统设计能力都能受到训练，可有力的提高学生的分析问题、解决问题能力及机电一体化水平CK6140数控车床的导轨经超音频淬火并精磨，耐磨性好，精度高，主轴采用变频无级调速控制，可自动完成对零件的内外柱面、端面、任意锥面、圆弧面及公英制螺纹切削等工序连续加工在通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
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第一章概论一、数控系统发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。
它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。
6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。
从此，传统机床产生了质的变化。
近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
二、国内数控机床状况分析（一）国内数控机床现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。
在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。
2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。
但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。
近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。
出口的数控机床品种以中低档为主。
（二）国内数控机床的特点1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。
2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。
金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。
3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。
三、数控系统的发展趋势1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。
至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。
PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。
远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
2.向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
3.向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
（1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
（2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（3）引入故障诊断专家系统（4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
四、机床数控化改造的必要性（一）微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
2、可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3〜7倍。
由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。
3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"。
4、可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
6、由以上五条派生的好处。
如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
（二）宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。
由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。
而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。
如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。
这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
数控化改造的市场空间机床的数控制化改造是一个方兴未的行业，从各种统计数字上看前途应该是十分光明的，例如："在美国，日本和德国等发达国家，它们的机床改造人作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。
由于机床以及数控技术的不断进步，机床改造是一个"永恒"的课题。
我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业所以不难看出：1．国内的市场我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。
近10年来，我国数控机床年产量约为0.6〜0.8万台，年产值约为18亿元。
机床的年产量数控化率为6%。
我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。
可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。
所以必须大力提高机床的数控化率。
2.进口设备和生产线的数控化改造市场我国自改革开放以来,很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。
据不完全统计，从1979〜1988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项,大约165.8亿美元。
这些项目中,大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。
但是有的引进项目由于种种原因,设备或生产线不能正常运转,甚至瘫痪,使企业的效益受到影响,严重的使企业陷入困境。
一些设备、生产线从国外引进以后,有的消化吸收不好,备件不全,维护不当,结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线,忽视软件、工艺、管理等,造成项目不完整,设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行,没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好,但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间,需要进行技术更新。
种种原因使有的设备不仅没有创造财富,反而消耗着财富。
这些不能使用的设备、生产线是个包袱,也是一批很大的存量资产,修好了就是财富。
只要找出主要的技术难点,解决关键技术问题,就可以最小的投资盘活最大的存量资产,争取到最大的经济效益和社会效益。
这也是一个极大的改造市场。
机床改造的效益分析提高机床数控化效率有两个途径：一是购买新的数控机床；二是对旧的机床进行改造而对于一个机床拥有量大，经济财力又不足的发展中国家来说，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控化率是一个极其有效和使用的途径，采用第二中方法有以下的优点：1、减少了投资和交货的期限同购置新的数控机床相比，一般可以节省60%到80%的费用，改造的费用大大减低。
2、机械的稳定性可靠机床的床身，立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而铸件越久自然失效充分，内应力的消除使得比新的铸件更稳定，这些铸件的使用又可以节约社会资源，又减少了铸铁件生产时对环境的污染。
3、熟悉了解设备结构性能，便于操作维修，购买的新设备，事先很难前面了解机床的结构性能，以至很难预算是否完全适合加工要求，而改造则完全可以避免这种情况，并且大大缩短了对数控机床在使用和维修方面的培训时间，机床一旦改装完成，很快就可以投入使用，见效较快。
4、可以充分利用现有的条件可以充分利用现有的地基，不必像购新机时重新构筑新基，同时工夹具、样板和外设备也可以在利用。
5、可更好的因地制宜合理筛选功能购买现成的通用型机床，往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能，又可能缺少某一个专用的特殊功能，如向机床制造厂提出特殊定货要求，增加某些特殊的加工要求，往往费用大，交货的日期又长。
而采用改造方案就可以根据生产加工要求，采用组合的方法再某些部件设计改造成专用的数控机床。
6、可及时采用最新技术，充分利用社会资源由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的疏忽资源支持机床方面的改造，如随意采购各种尺寸的滚珠丝杠副，且交货期短；采用贴塑导轨新技术，可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低五至十几倍来防止爬行，还可以使得刮研极容易，等等例子说明有一大批社会资源，可根据技术更新的发展速度，及时地采用最新技术来提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机场改造成当今水平的机床。
第二章普通车床的数控改和可行性论证对于普通车床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵循的原则是：在满足设计要求的前途下，对机床的改动应尽可能的少，以降低成本。
一车床的数控改造（一）、数控机床工作原理及组成1.数控机床工作原理：数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是数控机床的工作指令。
将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化、起停，进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的开、关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。
2.数控机床的组成：数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成，其组成框图如图2-1 给系统的设计动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。
本设计任务是对卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。
利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为mm 脉冲，横向最小运动单位mm 脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。
（三）、数控部分的设计改造1、数控系统运动方式的确定数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。
点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。
连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。