抛光机主轴传动系统与主轴部件设计

抛光机主轴传动系统及主轴部件设计

目录

1引言1

1.1抛光机-机械概述3

1.2课题的来源及意义3

1.3本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状3

1.4设计方案的确定4

1.4.1总体方案设计要求4

1.4.2设计参数5

1.4.3总体方案的确定5

1.4.4机床传动方案简图5

2摆轴调节部件的设计6

2.1概述6

2.2磨削力的计算8

2.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型8

F8

2.3.1计算进给牵引力

m

2.3.2计算最大动载荷C9

2.3.4刚度验算11

3主轴的设计与校核14

3.1选择主轴的材料确定许用应力14

3.2轴的结构设计14

3.3按弯矩合成强度校核轴的强度18

3.4按疲劳强度安全系数校核轴的强度19

4减速器与步进电机的选择21

4.1减速器的选择21

5滚动轴承的选择和计算23

6键联接的选择和强度校核24

7润滑与密封及紧固件的选用25

7.1润滑与密封25

致谢26

附 录

常用量的名称﹑单位﹑符号及换算关系

注：⑴ 暂时用于对废除单位的换算。

⑵ 压力﹑压强的单位均为单位面积上的力，本书均使用压力。

⑶“相对密度”定义为“在所规定的条件下，某物质的密度（单位为3

/kg m ）与参考物质的密度之比”。它是无量纲的量。在未指明参考物质时均指4C o

的蒸馏水而言。

1引言

1.1抛光机-机械概述

抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产生的损伤层。同时也要使抛光损伤层不会影响最终观察到的组织，即不会造成假组织。前者要求使用较粗的磨料，以保证有较大的抛光速率来去除磨光的损伤层，但抛光损伤层也较深；后者要求使用最细的材料，使抛光损伤层较浅，但抛光速率低。

1.2课题的来源及意义

主轴传动系统及主轴部件作为高速磨削机床中最关键的部件，其性能的好坏在很大程度上决定了整台磨削机床的加工精度和生产效率，因此各工业国家都十分关注主轴传动系统及主轴部件的设计，纷纷投入巨资，装备精良的加工和测试设备，建立恒温、洁净的装配环境，形成了不少专业生产基地。我国目前还尚未形成批量模块化，其主轴的各项性能指标和国外尚有较大的差距。为了加快我国高速加工技术的发展与应用，加速数控磨床产品的更新换代，今天研究和设计磨床的主轴传动系统及主轴部件则有着很强的现实意义。

1.3本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状

在现代工业生产中，零件的复杂程度和精度要求迅速提高，传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床具有高精度、高效率、一机多用，可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技术的迅猛发展广泛应用于数控系统中，数控装置的基本功能几乎全由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。

抛光机亦称研磨机，其工作原理是电机带动抛光盘高速旋转，由于抛光盘上的海绵、羊毛和抛光剂共同作用，与待抛表面保持摩擦，进而达到去除漆面污染、氧化层、浅划痕的目的。我国目前仍以手工研磨抛光为主，该方法不需要特殊的设备，适应性比较强，主要依赖于操作者的经验技艺水平，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，周期长，工人作业环境差。特别是模具表面的精加

工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，但手工抛光的以上缺点制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。

计算机数控研磨和抛光技术是一种由计算机控制的精密机床将工件表面磨削成所需要的面形，然后用柔性抛光模抛光，使工件在不改变精磨面形精度的条件下达到镜面光洁度的光学零件制造技术。数字式抛光机这种抛光工具采用数字化控制，数字式显示和控制工艺参数，备有整套磨头及磨料，半自动抛光，具有体积小、使用方便的优点。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以使模具拥有其它优点，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。因而抛光在零件加工过程中是很重要的一道工序。数控化的抛光机还可以解决用户过去因工件形状复杂难以达到抛光要求这一难题。并且缩短了抛光时间提高了工作效率。采用该工具进行抛光，可快速对粗糙表面整形抛光，不受工件形状、材料硬度限制，对原始表面粗糙度没有要求，功效比较高。

1.4设计方案的确定

机床由机械、电气系统组成，PLC控制。主轴、摆座电机分别由4个变频器调速，可实现主轴转动和摆座摆动的无级调速，以确保主轴转速控制在250-3600rpm；摆座摆动频率在10-100rpm。工件主轴工作前通过丝杠、丝母在0-45度内摇动一个角度（前后方向），并且以这一位置为平衡点在0-30度的范围内摆动：这在工件磨削效益和质量上较一般光学设备有很大地提高。机床具有自动和手动两种控制方式。工件的加工时间按透镜曲率半径大小的不同要求而设置。在自动状态下，机床的工作实现了除装取工件外的全部自动化。

1.4.1总体方案设计要求

（1）通过摆轴调节部件的电机使得减速器的输出轴与曲柄摇杆机构的曲柄相连接。让四杆机构的曲柄做整周回转运动，通过连杆带动主轴摆座（相当于四杆机构中的摇杆）在某一平衡点0-30度的范围内摆动。主轴装配在主轴摆座里面，通过主轴电机带动主轴高速旋转。

（2）简单的接口电路设计，选择驱动控制电路，设计通用接口和专用接口以及CPU与辅助电路的连接。

（3）采用微机完成数据处理和运动控制。

1.4.2 设计参数

轴数4轴

工件主轴转速2503600rpm : 磨削直径90mm φ≤ 磨削曲率半径80R mm ≤ 摆座摆动频率10100rpm :

摆座摆动角度045o

:

主轴连接螺纹161M ? 螺纹止口18mm φ 上轴连接螺纹160.5M ? 上轴加压0.15kgf :

电源380/3/4/50AC V P W HZ 气源压力0.50.7Mpa : 机床尺寸26008801830mm ?? 机床重量约1000Kg 总功率2.56KW

1.4.3 总体方案的确定

由于是进行普通机床主轴传动系统及主轴部件的模块化设计，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足机床传动系统使用性能要求的前提下，尽可能结构简单化。降低成本，缩短周期。 1.4.4 机床传动方案简图

图1-1 机床主轴传动系统及主轴部件机构简图

本次设计的关键问题涉及两大部分内容：其一为摆轴调节部件的设计、其二为主轴部件的设计。为了保证主轴的正常工作，轴应满足以下几个关键问题：合理的结构、足够的强度、必要的刚度。尤其是电主轴机械结构虽然比较简单，但制造工艺的要求却非常严格。这种结构还带来一系列新的技术难题，诸如内置电动机的散热、高速主轴的动平衡、主轴支承及其润滑方式的合理设计等问题，必须妥善地得到解决，才能确保主轴稳定可靠的高速运转，实现高效精密加工。解决思路为：应保证轴上零件方便的装拆，正确的定位和固定，且便于加工和制造。轴具有足够的承载能力，在工作寿命内不因强度不足而失效。对要求有较高旋转精度的轴（如机床主轴等），除强度足够外，必须满足刚度要求。

2摆轴调节部件的设计

2.1概述

摆轴调节部件设计与计算

已知条件支承板重量 G=400N（根据图纸粗略计算）时间常数 T=25ms

滚珠丝杠基本导程06mm

L=

行程 S=820mm

步距角0.75/step

α=o

摆轴调节部件的设计计算与选型内容包括：运动参数、动力参数的计算、转动比的分配、转动惯量等计算，计算简图如图2-1所示。

图2-1 摆轴调节部件装配简图

2.2磨削力的计算

在进给摆轴调节系统的设计计算，选用步进电机时，都要用到磨削力（机床的主要负载）则可用公式计算出机床的磨削力。

2.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型

摆轴调节部件中滚珠丝杠螺母副的安装方式采用两端铰支安装。如图2-2

﹙a﹚﹙b﹚

图2-2滚珠丝杠螺母副两端铰支的安装方式

α=o角接触轴承的安装方式；图﹙b﹚采用推力球轴承注：图﹙a﹚采用大接触角60

或和角接触球轴承组合的安装方式或采用滚针和推力组合轴承。

所示。它有如下特点：①结构简单；②轴向刚度小；③适用于对刚度和位移精度要求不高的滚珠丝杠安装；④对丝杠的热伸长度敏感；⑤适用于中等回转速度。滚珠丝杠螺母副初等造型的主要依据是最大动载荷和最大静载荷，初选型号后，还要进行轴向刚度验算和压杆稳定性验算。

F

2.3.1计算进给牵引力

m

2.3.2 计算最大动载荷C

由已知参数可知：工进速度为V =1m/min 、快进速度为V=3m/min 、基本导程06L mm =、步进电机的步距角α为0.75°/step 则丝杠转速为 010*******

333.3r min 6

s

V n L ?=== 滚珠丝杠寿命系数为 6

6010nT

L =

式中 T =寿命时间（h ）

普通机械为5000~10000h

数控机床及其他机械机电一体化设备 及仪器装置为15000 h 航空机械为1000h

即 ()6

6

60333.3150003001010

L r ??=

= 根据工作负载m F 、寿命L 可计算出丝杠轴向最大动载荷C 为

()

N H w m C f f F =??

式中 w f -载荷系数

H f -硬度系数

即 1.0 1.21782.4C =??=14318.7N

根据最大动载荷C ，从《机电综合设计指导书》P18表2-5中，初选滚珠丝杠的型号和有关系数，选用时要注意公称直径m d 和导程0L ，应用优先组合，同 时还受最大静载荷的影响和限制，因当滚珠丝杠在静态或低速()10/min n r ≤情况下工作时，滚珠丝杠副的破坏形式主要是滚珠与滚道面在接触点上产生塑性变形，当塑性变形超过一定限度就会使滚珠丝杠无法正常工作。一般允许其塑性变形量不超过滚珠m d 的万分之一，此时的轴向负载0C 称为额定静载荷，选用时应使相应的滚珠丝杠的额定静载荷0a C 满足以下条件：

0m a s F C f ≤ （一般使0a n C F =2-3）

由滚珠丝杠副承受的最大动载荷C ，参照《机电综合设计指导》P22表2-8选滚珠丝杠副规格为2506，内循环滚珠丝杠副螺母安装，1列2.5圈，螺纹升角

211'λ=o ，9.30/a C KN =，019.70/a C KN = 强度足够用，精度选用5级。

其几何参数如下：

公称直径 25mm m d =

导程

06mm

L =

滚珠直径

W D = 3.969mm

滚道直径 0.52 3.9690.52 2.06388mm w R D ==?=

偏心距

0 e = 0.07(R-d /2)

= 3

5.610mm -?

螺杆内径

m d = d +2e-2R

=3

74600502 5.6102 2.06388-+??-?

=45.88mm

螺母安装尺寸注：2506

（140D =66D =453D =11B =5 5.5D =610D = 5.7h =）

2.3.3 传动效率的计算

滚珠丝杠螺母副的传动效率η可用下式计算

()

tan tan λ

ηλ?=

+

式中： λ-为丝杠螺旋升角

?－摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数 0.003~0.004f =,其摩擦角数约

等于'10

即 ()

tan 211'

0.927tan 211'11'η==+o o

2.3.4 刚度验算

摆轴调节部件中，滚珠丝杠支承方式如图2-2所示。丝杠螺母及轴承均进行了预紧，预紧力为最大轴向负载荷的1/3，丝杆的变形量计算如下：

3主轴的设计与校核3.1选择主轴的材料确定许用应力

3.2轴的结构设计

图3-1机床主轴部件的设计

3.3 按弯矩合成强度校核轴的强度

⑴ 绘制轴的计算简图（图3-1b ） ⑵ 齿轮受力分析

圆周力 244222470.588

1498.0392N 30

t T F d ?=

== 径向力 44tan 20545.24N r t F F =?=o ⑶绘制铅垂面弯矩图

① 画铅垂面受力图，计算铅垂面支反力

44'8102

14985452222314.95N '102

t r AV L F F R L π

?

-?

?-?

=

== 24410280

54514982222859.95N '102

t r BV d F F R L π?+??-?

=

== ② 画铅垂面弯矩图（图3-1c ）

计算弯矩值： 截面C 右侧弯矩

'102

859.9543857.5N.mm 22CV BV L M R =?

=?= 截面C 左侧弯矩

''102314.916062.45N.mm 22

CV AV L M R =?

=?= ③ 绘制水平弯矩图

画水平受力图，计算水平支反力

B

M ∑=0

4371150

AH t R F ?-?=

解得 4655N AH R =

4655N AH BH R R ==

画水平弯矩（图3-1d ） 计算截面C 处弯矩值

'

465551237405N mm 2

CH

AH L M R =?=?=?

⑷ 绘制合成弯矩图(图3-1e) 计算合成弯矩值

'

241422N mm

237948N mm

c c M M ===?===?

⑸ 绘制转矩图 转矩 60.469.559.551010982.5N mm 400

P T n =?

=??=? ⑹ 绘制当量弯矩图

为此应先计算当量弯矩e M ,根据合成弯矩图可知,截面C 为危险截面,截面C 的当量弯矩为

ec M =考虑到减速器的刹车和起动,转矩产生的切应力应按脉动循环变化,故取

0.6α=

则

340553N mm ec M ===?

⑺ 校核轴的强度 由公式

[]134340553

12.6MPa 0.12700

ec e b M d σσ-=

==< （强度足够）

3.4 按疲劳强度安全系数校核轴的强度

由轴的当量弯矩图可见,截面出所C-C 处当量弯矩最大,且过盈配合和键槽引起的应力集中,故确定截面C-C 为危险截面，需要校核其疲劳强度.

⑴ 计算弯曲应力幅a σ和平均应力m σ

由前分析可知, 弯矩产生的弯曲正应力在轴的转动过程中呈对称循环变化,根据对称循环变应力特点可得

m σ＝0

241422

5.164MPa 46749.05

c a c M W σ=

== 式中

3232

33.14() 3.1480176(806)46749.05mm 32232280

c c c c

d bt d t W d -???-=-=-=?

c d 为C 截面直径

b 为轴上键槽宽度 查《实用机械设计》书附表10-5,取b=17mm t 为轴上键槽宽度查《实用机械设计》书附表10-5,取t=6mm

需要指出a σ和m σ只能按合成弯矩c M 进行设计计算,而不能按当量弯矩e M 计算

⑵ 计算扭矩转应力幅

a τ平均应力m τ

由前分析可知, 扭矩产生的扭转切应力呈对称循环变化.根据脉动循环变应力的特点可得

10982.510982.5

0.057Mpa 2296989.05193978.1

m a TC T w ττ===≈=? 式中

23

32

3

()80176(806)16216280

1004803490.9596989.05mm c TC bt d t dc W dc ππ-???-=-=-

?=-= （c d b 及t 如上所述） ⑶ 确定计算参数

① 查附表10-1 按过盈配合查得应力集中系数k σ=2.60 k τ=1.87 ; 按键槽查得k σ=1.76K k τ=1.54 故取k σ=2.52 k τ1.82

② 查附表10-6 尺寸系数σε=0.81;τε =0.76 ③ 查附表10-4 得表面质量系数=0.90β ④ 查附表10-7 得铜的0.34σψ=0.21τψ=

浅析数控铣床的主轴结构设计

浅析数控铣床的主轴结构设计 摘要自从我国改革开放之后，我国的工业领域发展就十分迅速，工业化水平不断提高，促进了国民经济的迅速发展，尤其是近几年自动化技术在工业领域中的普遍应用，极大提高了工业生产的质量和效率，其中各种工业生产设备的应用，极大的便利了工业生产活动，数控铣床作为工业生产中的常见设备，在工业生产中的高速度，高精度以及高效率等优势，使其在工业领域中发挥的作用越来越大。在数控铣床结构中，主轴结构无疑是十分关键的，直接影响着数控铣床的应用，所以本文就针对数控铣床的主轴结构设计进行分析，促进数控铣床在工业领域中的应用。 关键词数控铣床；主轴；结构设计 在我国的工业生产领域中，数控铣床作为高速切削技术的主要应用设备，在我国应用十分广泛，有效提高了切削工作的效率和质量，提高了工业生产中的产品加工精度，在高速切削的过程中主轴是极为核心的部件，主轴的结构和质量会直接影响工业生产的质量和效率，所以在现代数控铣床的应用过程中，需要加强对主轴结构的设计，提高主轴的质量，从而促进数控铣床的广泛应用。 1 數控铣床主轴结构特点 主轴是数控铣床结构中最为关键和核心的部件，其主要作用是带动刀具高速旋转，从而实现高速切削，完成加工任务，而在切削工作中，主轴的作用也就具体表现为切削力的承受和为机床提供驱动力。由于主轴在数控铣床的工作中发挥着重要的作用，承受了巨大的压力，所以数控铣床的工作过程中，主轴想要实现高速旋转，保证加工的质量和效率就必须对自身的结构进行优化，保证自身的可靠性，也就是说，需要有良好的静动态特性。 数控铣床的主轴具有一定的结构特点，主要包括： （1）主轴的中心为空心，在其中会装弹簧等装置来固定和使用铣刀，方便铣刀的使用； （2）在主轴的前端会设置一个7：24比例的锥形空洞，在断面上会设置用于将主轴转矩数据传输给铣刀的主轴转矩检测装置； （3）在主轴的后部会设置用于铣刀放松的液压缸，在日常为铣刀进行保护； （4）主轴的运转主要依靠齿轮进行，用齿轮进行变速传动； 2 数控铣床主轴结构的设计优化 2.1 进行设计控制

车床主轴箱设计说明书

中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录 1.机床总体设计 (5) 2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7)

2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19)

PLC钻床主轴进给控制系统程序的设计说明

第十四组题目：钻床主轴进给控制系统程序设计 控制要求： 钻头从初始位置开始向右进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。 钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1,钻头进给至SQ2光电开关处后返回原点，然后再进给至SQ3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。工艺流程图： 钻床主轴工作示意图 按照任务书的要求，完成控制设计。

0.前言 PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 编程序控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器，近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。由于PLC的应用日益广泛，学习和掌握其原理与应用设计对于工业领域的广大科技工作者以及大专院校电气和机电等有关专业的学生而言很有必要

目录 0. 前言 1. 课程设计的任务和要求 1.1 控制要求 1.2 课程设计任务书 1.3 设计思想 2. 总体设计 2.1 操作面板示意图 2.2 端子分配图 3. PLC程序设计 3.1 顺序功能图 3.2 PLC控制梯形图 4. 程序模拟调试说明 5. 结束语 6. 参考文献

(完整版)数控车床主轴设计

绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于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。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。

一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。

普通车床的主轴箱部件设计最大加工直径250mm最高1440最低90公比1.41

目录 一．设计目的 (2) 二、设计步骤 (2) 1.运动设计 (2) 1.1已知条件 (2) 1.2结构分析式 (2) 1.3 绘制转速图 (4) 1.4 绘制传动系统图 (6) 2.动力设计 (6) 2.1 确定各轴转速 (6) 2.2 带传动设计 (7) 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 (9) 3. 齿轮强度校核 (11) 3.1校核a传动组齿轮 (12) 3.2 校核b传动组齿轮 (13) 3.3校核c传动组齿轮 (14) 4. 主轴挠度的校核 (15) 4.1 确定各轴最小直径 (15) 4.2轴的校核 (16) 5. 主轴最佳跨距的确定 (16) 5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 (17) 5.2 求轴承刚度 (17) 6. 各传动轴支承处轴承的选择 (18) 7. 主轴刚度的校核 (19) 7.1 主轴图: (19) 7.2 计算跨距 (19) 三、总结 (20) 四、参考文献 (20)

一．设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 二、设计步骤 1.运动设计 1.1已知条件 [1]确定转速范围：主轴最小转速nnim（r/min）=90r/min、nmax （r/min）=2000r/min 主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw [2]最大加工直径φ=250mm [3]确定公比：41 ? .1 = [4]转速级数：10 z = 1.2结构分析式 因为我们的级数是10级，为了实现10级，本次设计中，我打算按12级的主轴箱来计算，让里面其中两组数据一样，最终达到10级

机床主轴箱设计说明书

机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚

普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额

异步电动机综合控制系统设计

摘要：本文设计了一种基于PLC的异步电动机调速与定位综合控制系统 ,应用模糊-PI复合控制算法实现了异步电动机的速度控制,应用比例因子自调整模糊控制算法实现了异步电动机的位置控制。该系统集异步电动机速度控制和位置控制为一体,达到了一定的控制精度。 1 引言 随着变频调速技术的不断发展，交流传动系统的性能突飞猛进。交流异步电动机以其低廉的造价、坚固的结构得到了越来越广泛的应用。在交流传动的许多应用场合中，均对电机的调速性能和定位性能提出了较高的要求。例如在加工设备和机床的主轴伺服系统中，主轴应兼备速度和位置控制的功能；在住宅小区和高层建筑的恒压供水系统中，要求电机有较高的调速性能；在炼钢转炉的准确定位、堆垛机械的位置控制系统中，要求电机有精确的定位功能。在上述应用场合中，异步电动机以其大功率、高性价比的独特优势而占有一席之地，但同时其调速性能和定位性能却不甚完美，尚需完善。 本文提出了一种基于可编程控制器（PLC）硬件平台的异步电动机综合控制系统。该系统在没有增加硬件投资的情况下集异步电动机速度控制和位置控制为一体，应用模糊控制策略，达到了一定的控制精度。 2 硬件设计 异步电动机综合控制系统硬件如图1所示。图1中，上位计算机和PLC通过变频器对异步电动机进行速度和位置控制。通过旋转编码器的脉冲计数值可以获得异步电动机的速度和位置信息。脉冲计数由PLC完成，并不断与上位机通讯，将计数值传送给上位机。上位机根据PLC 传送过来的脉冲计数值得到速度和位置信息，根据不同的控制策略，得到输出控制量——速度给定值，再传送给PLC，经过PLC的A/D转换模块，将速度给定值的模拟量送到变频器的模拟控制端进行控制，形成闭环控制。

车床主轴箱设计---参考.

中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日

目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N

2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献

高精度数控焊接变位机控制系统设计与实现

第２４卷第４期 焊接学报ｖ。１．２４Ｎ。４２０Ｏ３年８月ＴＲＡＮＳＡＣＴｌ０ＮＳ０ＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳ７ｎＴＵＴｌ０ＮＡ“ｇｕｓｔ２Ｏ０３ 高精度数控焊接变位机控制系统设计与实现 石圩，樊丁。王政 （甘肃：［业大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州７３００５０）摘要：研制弧焊机器人用数控焊接变位机对弧焊机器人柔性加工单元（ｗＥＭｃ）的设 计具有重要的意义。作者以基于数字信号处理器（ＤｓＰ）的研华多轴运动控制乍ＰｃＬ一 ８３２｝为设计核心，采用基于模糊规则的智能双模协调控制器，即采用比例积分微分控 制器（Ｐ１Ｄ）和模糊控制器的加权合成算法，控制过程中模糊控制器和ＰＩＤ控制器同时 输出控制量，当控制误差较大时模糊控制器的输出权重较大，而当控制误差较小时ＰＩＤ 控制器的输出权重较大，有效避免了变结构控制器切换过程中的震荡，实现了焊接变位 机的高精度位置控制。作者对实时控制软件的结构设计和实时性要求进行了详细的理 论分析，提出了基于ＤＯｓ（Ｄｉｓｋｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）系统下的高精度数控焊接变位机多任 务实时控制软件的设计与实现方法。进行了多种工件的焊接试验，试验表明该控制系 统工作可靠，效果良好。 关键词：数控焊接变位机；智能双模控制器；实时多任务控制系统；弧焊机器人 中圈分类号：ＴＧ４３ｌ文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００３）０４—２１一０４０序言 近年来，为了适应快速变化的市场需求，生产商 频繁地更换产品的品种和批量，这就对生产设备的自 动化程度和柔性化程度提出了很高的要求。弧焊机器 人柔性加工单元正是一种具有柔性化特点的高度自 动化焊接设备。它不仅能提高焊接生产率、产品的焊 接质量和可靠性、加工柔性和制造精度，而且还能改 善工人的劳动环境，降低劳动强度，提高经济效益ｕ－。 目前，我国研制的焊接机器人尚未产业化，焊接 柔性加工单元技术尚处于探索阶段，国内生产、应用 主要靠全套引进。弧焊机器人在国外已经批量化， 价格相对较低，而与机器人相配套的数控变位系统 却因加工对象而异，多属单件生产，因此价格往往是 机器人本身价格的３～７倍。作者的研究目的是在 进口弧焊机器人的基础上，再根据特定产品，自行研 制焊接变位机等机器人的外围设备及控制系统，可 以节约大量外汇，实现低成本焊接自动化。高精度 数控焊接变位机控制系统必须具有合理的体系结 构、较强的数据运算和处理能力、良好的信息融合控 制功能，以及开放的软硬件接口。 ｌ系统的硬件组成 收稿日期：２００２１２一０５ 基金砺目：甘肃省“九?五”攻关项目（Ｊ曲７４２１８ＩＢ）石圩 根据设计要求，变位机载重５００ｂ，能在两旋转 轴所确定的空间旋转并可在任意位置定位，且要保 持速度均匀，这就要求对电机实行速度和位置控制。 作者选用了交流伺服控制系统，并采用二ｌ：业控制计 算机作为核心，应用全闭环控制方案，保证在恶劣条 件下系统的控制精度与工作可靠性。图ｌ为控制系 统的硬件结构框图。 图１系统硬件框图 Ｆｉ昏１Ｓｙｓｔｅｍ∞ｎｓｔ八ｌｃｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅ ２控制结构及算法 ２．１控制结构 按伺服系统的反馈控制方式来分，可分为开环　万方数据

机械制造装备设计第三章习题答案(关慧贞)..

第三章典型部件设计 1.主轴部件应满足那些基本要求？ 答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。 2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合 答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。 （2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。 （3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。 （4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。3.试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。静压轴承与动压轴承相比有如下优点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在极低转速下工作，也能在极高转速下工作；摩擦小，轴承寿命长。

JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计

毕业设计（论文） 设计（论文）题目： JCK6136 数控车床设计 －主轴箱和床身部件 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 指导教师： 定稿日期：

JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计 任务书 1．设计（论文）拟解决的主要问题 ?通过调研和分析小组共同确定机床的传动方案、总体布置形式；完成给定机械部分的详细结构设计，设计的各部分间能有机结合，相互协调；小组共同整个机床的装配图和机械部分的大部分图样。 ?加强综合训练，全面提高工程应用能力和开发创新能力，培养相互协作配合的团队精神。 ?重点解决主轴箱部件设计有关的技术问题。 2．设计（论文）的主要内容和基本要求 ?技术参数：床身最大回转直径：360mm，拖板最大回转直径：≥190mm，最大加工长度：1000mm，主轴转速：36～1800r/min（高低挡无级变速），主轴锥孔MT6；径纵向进给最大速度：4m/min，横向进给最大速度：4m/min。主电机功率5.5Kw。 ?设计任务： 机床总装配图、部件装配图、主要自制件零件图，总图量不小于3 张A0。 开题报告、文献综述、外文翻译、设计计算书各一份。 ?设计要求： 图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重工作性能和结构、装配工艺性；外观造型，力求简洁、明快；功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简要；计算正确可靠。避免冗长，杜绝抄袭。

摘要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造．中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。 通过对JCK6136普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针划车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。 关键词：车床；数控；改造；进给系统；主轴；传动系统。

CA6140机床主轴箱的设计

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目

第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：

数控铣床控制系统设计

控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波

完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)

2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套

1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统

立式加工中心总体、主轴部件及立柱设计

加工中心总体、主轴部件及立柱设计 摘要 加工中心是一种具有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的高科技产品，综合了数控铣床、数控镗床、数控钻床多功能的加工设备。 基于加工中心的迅速发展，本次毕业设计的任务是设计加工中心总体、主轴部件及立柱。加工中心的总体设计主要是通过设计各部件之间的尺寸联系来满足它们之间的位置关系要求。主轴部件是机床的重要部件之一。它是机床的执行件，其功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，从而完成表面成形运动。主轴部件由主轴及其支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。加工中心立柱主要是对主轴箱起到支承作用，满足主轴Z向运动。根据对立柱的结构、性能及其经济性的要求，采用井字型的内腔结构。 加工中心的设计符合数控机床高速化、高精度化、智能化、系统化与高可靠性等发展趋势。目前，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，广泛应用于机械制造中。 关键词：加工中心，主轴，轴承，立柱

DESIGN OF THE OVERALL , SPINDLE ASSEMBLY AND COLUMN OF MACHININING CENTER ABSTRACT Machining center (MC) is a kind of CNC machine with tool magazine. It can perform the multi-processing of workpiece by change cutting tool automatically. It is the high-tech product developed to adapt to the requirements for effort-saving and time-saving, and the multi-function equipment which integrated CNC milling machine with CNC boring and drilling machines. The tasks of graduation design are to design the overall of machine, the spindle assembly and column. The purpose of MC overall design is to establish the dimension relation between components. Spindle assembly is one of the important parts of the machine. It is the executive pieces, and its function is to support and carry the workpiece or rotary cutting tools, and bear the cutting force. The spindle assembly consists of the spindle and its support, the transmission members, seals and other components mounted on it. The function of MC column is to support the headstock to satisfy the movement of Z-axis. Based on the performance requirements of the structure and the economy, Column is of the cross-type structure inside. The design of MC is consistent with the development trend in high-speed, high precision, intelligent, and high reliability of CNC machine tools. Currently, MC stands for the main development direction of modern machine tool, which is widely used in machine manufacturing. KEYWORDS: machining center, spindle, bearing, column

数控机床主轴箱设计

第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)

第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用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时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，所以在中小功率领域，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4000r/min，最大切削功率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4500r/min。 2-2 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可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率

设计资料

一．机床电气系统运动方案 机床电气系统是控制机床各部分的工作，协调完成机床加工任务的核心部分，它由大量继电器构成复杂的逻辑控制电路，通过接受由操作面板及机床各部分位置开关传来的信号经硬件逻辑运算，确定并控制机床的状态。机床的运动系统可分为： （1）主轴驱动系统，对主轴的控制。 （2）进给系统，各个坐标轴的控制，包括各坐标轴伺服电机速度、位置控制。（3）刀具库（对于数控车床指电动刀架）、润滑系统、冷却系统、液压系统等辅助功能的控制。 数控车床电气控制系统如图1-1所示。 图1-1 数控机床电气控制系统 1、数控车床：CK6140数控车床 车床的主要技术规格： 床身上最大回转直径 400mm 横滑板上最大回转直径 160mm 最大加工长度800mm 刀架行程 横向行程 205mm 纵向行程 810mm 主轴孔通过最大棒料直径 60mm

主电机功率 27kw 主轴箱变速级数 2 级比 4.15 主轴转速（无级）Ⅰ级 7-800r/min Ⅱ级800-3150r/min 最大进给速度 10m/min 刀架快速移动速度 10m/min 最大进给力 纵向 800N 横向 5000N 刀架 刀具数量 4 换刀时间 2.0 尾座套筒压紧力 90000N 尾座套筒直径85 尾座套筒行程 110 1. 机床主轴伺服系统的设计 1.1 概述 主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力装置部分。它带动工件或刀具作相应的旋转运动，从而能配合进给运动，加工出理想的零件。 机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其他直线运动装置往复运动。数控机床通常通过主轴回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。随着刀具计数、生产技术、加工工艺的不断发展，传统的主轴驱动已经不能满足生产的需要，现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： 1.调速范围宽 为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量，特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和材料的加工要求，对主轴的调速范围提出了更高的要求，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节。 2.恒功率范围要宽 要求主轴在调速范围内均能提供所需的切削功率，并尽可能在调速范围内提供主轴电机的最大功率。由于主轴电机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要，常采用分段无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。

数控机床主传动系统及主轴设计.

新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004

最大加工直径为250mm普通车床主轴箱部件设计

XX大学 课程设计(论文) 最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日

摘要 本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词:传动系统设计,传动副，结构网，结构式，

目录 摘要 (2) 目录 (3) 第1章绪论 (5) 1.1 课程设计的目的 (5) 1.2课程设计的内容 (5) 1.2.1 理论分析与设计计算 (5) 1.2.2 图样技术设计 (5) 1.2.3编制技术文件 (5) 1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (5) 第2章车床参数的拟定 (7) 2.1车床主参数和基本参数 (7) 2.2车床的变速范围R和级数Z (7) 2.3确定级数主要其他参数 (7) 2.3.1 拟定主轴的各级转速 (7) 2.3.2 主电机功率——动力参数的确定 (7) 2.3.3确定结构式 (7) 2.3.4确定结构网 (8) 2.3.5绘制转速图和传动系统图 (8) 2.4 确定各变速组此论传动副齿数 (9) 2.5 核算主轴转速误差 (11) 第3章传动件的计算 (11) 3.1 带传动设计 (11) 3.2选择带型 (12) 3.3确定带轮的基准直径并验证带速 (13) 3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 (13) 3.5确定带的根数z (14) 3.6确定带轮的结构和尺寸 (14)