THC56631AN系列數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含5張CAD圖-獨(dú)家.zip

THC56631AN系列數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含5張CAD圖-獨(dú)家.zip,THC56631AN,系列,數(shù)控機(jī)床,傳動(dòng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),CAD,獨(dú)家 THC56631AN系列數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 主傳動(dòng)系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中的首要組成部分，它的準(zhǔn)確性對(duì)后續(xù)的合理布局尤為重要。本案設(shè)計(jì)由題目所給定的基本參數(shù)為切入點(diǎn)，首先計(jì)算出準(zhǔn)確級(jí)數(shù)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)式及傳動(dòng)比的優(yōu)化分配，再延伸到齒輪和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，合理選取各類主傳動(dòng)配合件，以及對(duì)軸和齒輪及其配合件的校核，繪制合理的主傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)圖、裝配圖和零件圖，側(cè)重進(jìn)行變速機(jī)構(gòu)、主軸組件、刀具自動(dòng)夾緊及吹屑裝置、滑移齒輪和密封裝置的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 本次設(shè)計(jì)突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的實(shí)用性和運(yùn)動(dòng)特性下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的基本原則，擬定結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，力求降低生產(chǎn)成本。主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度需要的前提下，材料的選擇也是采用經(jīng)濟(jì)、合理的原則，從而避免材料的浪費(fèi)。 關(guān)鍵詞 主傳動(dòng)系統(tǒng)；加工中心；分級(jí)變速器；主軸組件  Abstract Main drive system as the primary part of NC Machine Tools design, the design of rational arrangement of the subsequent its accuracy is particularly important. The case design basic parameters given by the title as the breakthrough point, Calculate the accurate series first, and then, structured and transmission ratio optimization allocation, and then extended to the design of the gear and shaft, Reasonable selection of various main drive parts, as well as to the shaft and gear and its mating parts, the main drive system of draw reasonable figure, assembly drawing and part drawing, So that the main drive plan "structured", "systematic" design process. This focus on shift gear, the spindle component, automatic tool clamping and blowing dust device, the design of the sliding gears and sealing device, Under the guarantee the practicality and movement characteristics of machine tool, according to the basic principles of machine design, drafting formula, optimize the structure of the machine tool,Anddevelopment trend of machine tool and the comparison of similar machine tools at home and abroad, to obtain the optimal parameters of machine tool design the most reasonable. In the most economic and reasonable way to meet established requirements under the premise of reducing the production cost, to complete the design task. key words main drive system；machining center ；Stepped transmission；spindle unit  目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 課題背景及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 3 1.4 課題設(shè)計(jì)步驟及要求 3 2 THC5663/1AN數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)概述 6 2.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù) 7 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 8 3 THC5663/1AN機(jī)床傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 16 3.1 各傳動(dòng)軸計(jì)轉(zhuǎn)速的確定 16 3.2 各傳動(dòng)軸軸徑的估算 16 3.3 帶輪的設(shè)計(jì) 18 3.4 鍵的選擇與設(shè)計(jì) 21 4 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4.1 主軸組件的基本要求 23 4.2 主軸 24 4.3 主軸基本尺寸的確定 25 4.4 主軸軸承的選擇 26 4.5 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式 28 4.6 刀具自動(dòng)夾緊和切削清除裝置設(shè)計(jì) 30 4.7 編碼器的選擇與安裝 30 5 傳動(dòng)件校核 32 5.1 傳動(dòng)軸的校核 32 5.2 齒輪的校核 37 5.3 滾動(dòng)軸承的校核 40 結(jié)論 43 致謝 44 參考文獻(xiàn) 45 附錄A 46 附錄B 57 IV 87 1 緒論 1.1 課題背景及意義 目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床大約為1300萬(wàn)臺(tái)左右，但在這些機(jī)床中，有接近50%以上使用期已達(dá)到10年以上，那些10年以下的自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床量?jī)H占有20%左右。此外，我國(guó)大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備使用的大多是傳統(tǒng)機(jī)床，用這些機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品顯然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這將直接影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的生存與發(fā)展。隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，機(jī)械產(chǎn)品日趨復(fù)雜，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求也越來(lái)越高，在航空航天、微電子、汽車、造船、軍工等行業(yè)中，零件形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)改型頻繁、精度高加工困難、生產(chǎn)效率低已成為日益突出的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此，提高我國(guó)機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化率已經(jīng)迫在眉睫。 數(shù)控機(jī)床代表著機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的方向和水平。由于數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)等方面的技術(shù)，其成果具有高柔性、高精度與高自動(dòng)化的特點(diǎn)。因此它提高了機(jī)械制造的制造水平，解決了制造中的常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無(wú)法解決的復(fù)雜型面零件加工難題，為社會(huì)提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠性的產(chǎn)品的同時(shí)也取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，作為制造自動(dòng)化的基礎(chǔ)，數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心，也是國(guó)家工業(yè)和國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。在1958—1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。且我國(guó)在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品牌效應(yīng)。 目前我國(guó)已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機(jī)床。近年來(lái)我國(guó)機(jī)床行業(yè)不斷承擔(dān)為國(guó)家重點(diǎn)工程和國(guó)防軍工建設(shè)提供高水平數(shù)控設(shè)備的任務(wù)?，F(xiàn)如今我國(guó)的數(shù)控機(jī)床無(wú)論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類別和主要的鍛壓機(jī)械，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期，縮短了與高新技術(shù)國(guó)家的差距。 當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，竟相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。以日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利等六國(guó)為首的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)床廠均生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，普通機(jī)床已逐步甩給第三世界國(guó)家去生產(chǎn)。在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)中，生產(chǎn)最多的仍然是普通數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控車床，但發(fā)展最快的則是可以自動(dòng)換刀的加工中心。在近幾年的國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，日本、德國(guó)、美國(guó)等三國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床約占國(guó)際市場(chǎng)的三分之二，而且展品均以加工中心及由加工中心為主體的柔性加工單元及柔性制造系統(tǒng)為主。參見(jiàn)圖1.1為現(xiàn)代化臥式數(shù)控鏜銑床 圖1.1 臥式數(shù)控鏜銑床 長(zhǎng)期以來(lái)，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無(wú)形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。據(jù)國(guó)際咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，今后世界上數(shù)控機(jī)床將以較高的速度發(fā)展，在金切機(jī)床中幾乎所有品種均可實(shí)現(xiàn)數(shù)控化；機(jī)械加工向工序復(fù)合化、智能化方向發(fā)展。未來(lái)工廠將廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床、柔性加工單元和柔性加工生產(chǎn)線，靈活地根據(jù)用戶需要，在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)、制造出全新的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更高精度、效率和效益，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。 1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 本課題所給基本參數(shù)如下： 最大鏜孔直徑φDmax=φ350mm；主軸：nmin=10rpm、nmax=4500 rpm、建議nj=71 rpm；電機(jī)：nd=1500rpm、nmax=4500rpm、P=11kw。最大軸向抗力不低于10000N，最大扭矩不低于300N.m。 1.3.1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)題目給定的機(jī)床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、擬定轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、計(jì)算帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。 1.3.2動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)題目給定的機(jī)床類型、規(guī)格及其工作條件，確定主電動(dòng)機(jī)功率；主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)、以及傳動(dòng)帶型號(hào)及V帶根數(shù)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完之后，還要對(duì)機(jī)床主要傳動(dòng)件、零件、進(jìn)行應(yīng)力、變形和壽命驗(yàn)算，修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)之后，還要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”。要設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件工作圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑與密封、以及主軸、傳動(dòng)軸、滑移齒輪、操縱元件、箱體等零件的設(shè)計(jì)。 1.4 課題設(shè)計(jì)步驟及要求 1.4.1明確目的要求，查閱資料 在收到題目后，應(yīng)弄清給定的條件、數(shù)據(jù)、所設(shè)計(jì)機(jī)床的類型、性能、應(yīng)用范圍和規(guī)定的內(nèi)容要求。在查閱相關(guān)資料時(shí)，除本書(shū)外還應(yīng)查閱《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》，必要時(shí)還應(yīng)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，了解同類機(jī)床的使用性能與操作，主傳動(dòng)部件與相鄰部件的安裝順序。 1.4.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，包括確定主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，擬定轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)比，確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，主傳動(dòng)的換向與制動(dòng)方式，畫(huà)出主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 1.4.3計(jì)算主要傳動(dòng)件 計(jì)算內(nèi)容如下：V帶———選擇型號(hào)和計(jì)算所需根數(shù)；傳動(dòng)軸———按扭轉(zhuǎn)剛度要求計(jì)算軸受扭部分的直徑，從而確定軸的直徑；齒輪按變動(dòng)工作用量計(jì)算接觸輕度和彎曲強(qiáng)度，取二者中的大值確定齒輪的模數(shù)，再進(jìn)行齒輪的幾何結(jié)構(gòu)計(jì)算。和帶輪直徑，主傳動(dòng)的換向與制動(dòng)方式，畫(huà)出主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 1.4.4結(jié)構(gòu)分析與選擇 對(duì)于設(shè)計(jì)中涉及到的結(jié)構(gòu)，都要分析后選擇。結(jié)構(gòu)分析與選擇的主要內(nèi)容如下： 1、主軸組件的結(jié)構(gòu) 主軸端部已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。正確選擇主軸軸承的類型及其組合，精度和調(diào)節(jié)軸承間隙的方法。計(jì)算主軸組件的合理跨距。合理選擇潤(rùn)滑與密封方式，注意主軸組件的拆裝。 2、傳動(dòng)軸組件的結(jié)構(gòu) 根據(jù)軸承的類型，正確選定軸的軸向定位的方法，軸上所安裝的零件的拆裝與固定。 3、齒輪的結(jié)構(gòu) 正確選擇齒輪的精度并考慮相應(yīng)的加工齒形的方法。對(duì)于雙聯(lián)和三聯(lián)齒輪，加工方法決定了兩相鄰齒輪的間距，為縮短軸向尺寸可采用鑲裝結(jié)構(gòu)。輪轂的長(zhǎng)度按導(dǎo)向的要求確定，通常為直徑的1.5倍左右。 4、操縱機(jī)構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu)的類型應(yīng)與變速要求相適應(yīng)，注意選擇定位機(jī)構(gòu)和防止操縱機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。 1.4.5繪制部件裝配圖 設(shè)計(jì)圖按照1:1的比例繪制，必須遵守工程圖學(xué)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣畫(huà)法，要求尺寸準(zhǔn)確，線條清晰，文字工整，表主鍵必須按照規(guī)定畫(huà)圖。注意布圖的勻稱美觀，通過(guò)徑向尺寸和軸向尺寸的初步計(jì)算，安排圖形的合理位置?？上韧ㄟ^(guò)計(jì)算畫(huà)出草圖。展開(kāi)圖與剖視圖的繪制常需要交叉進(jìn)行，以便互相對(duì)照，全面檢查。 1、展開(kāi)圖 展開(kāi)圖，基本上是按照傳動(dòng)順序，將各軸展開(kāi)畫(huà)在一個(gè)平面上，他可以很清楚地辨明主軸變速箱的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在展開(kāi)圖上應(yīng)標(biāo)注以下內(nèi)容：軸號(hào)、軸承型號(hào)、主軸軸承型號(hào)與精度等級(jí)、齒輪的齒數(shù)與模數(shù)、軸間中心距、各處的配合尺寸與配合性質(zhì)、主軸組件的軸向聯(lián)系尺寸和主軸組件中零件的編號(hào)、移動(dòng)件型程的設(shè)置、軸向輪廓尺寸和其它部件有關(guān)的尺寸。 2、剖視圖 剖視圖，應(yīng)能表達(dá)各傳動(dòng)軸和主軸的中間位置，一組操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，以及在展開(kāi)圖上難以表達(dá)或表達(dá)不清的機(jī)構(gòu)。通過(guò)剖視圖的設(shè)計(jì)，著重表示各機(jī)構(gòu)間的空間聯(lián)系。剖視圖中應(yīng)標(biāo)明軸號(hào)，有嚙齒關(guān)系的齒輪軸的軸間距和公差，主軸中心到主軸箱基面安裝的距離等。 同時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意檢查可能產(chǎn)生干涉的現(xiàn)象。例：由于軸的軸向定位不足而使軸產(chǎn)生軸向跳動(dòng)，或因超定位而引起干涉；操縱機(jī)構(gòu)的干涉；調(diào)整環(huán)節(jié)不能或不便調(diào)整。 1.4.6傳動(dòng)件的校核 在裝配圖底圖畫(huà)好之后，傳動(dòng)件的尺寸和位置均已定，便可檢驗(yàn)傳動(dòng)軸的彎曲剛度和滾動(dòng)軸承的壽命?？蛇x除受載嚴(yán)重的一根軸（或一對(duì)軸承）進(jìn)行校核。由于滑移齒輪在軸上有幾個(gè)嚙合位置，在各嚙合位置上，軸和軸承的受載不同，因此應(yīng)首先判斷和受力后使軸的撓度最大或一對(duì)齒輪處傾角最大的工作狀態(tài)，在校核軸的彎曲剛度。軸承壽命的驗(yàn)算，可在驗(yàn)算的傳動(dòng)軸上，選擇軸承規(guī)格相對(duì)較小支反力相對(duì)較大處進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果無(wú)法滿足性能要求時(shí)，應(yīng)修改設(shè)計(jì)。 1.4.7繪制零件圖 繪制一個(gè)零件工作圖，可以選擇主軸或齒輪。零件圖上應(yīng)有足夠的視圖和剖面，表全尺寸和公差，注明表面粗糙度，形位公差和技術(shù)要求。 1.4.8歸納整理，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)應(yīng)與設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，在圖樣工作全部完成后，再繼續(xù)編寫(xiě)未完部分，并裝訂整理成冊(cè)。說(shuō)明書(shū)序數(shù)要簡(jiǎn)明扼要，層次分明，文字通順，書(shū)寫(xiě)工整，計(jì)算準(zhǔn)確。  2 THC5663/1AN數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)概述 2.1.1主傳動(dòng)的功能 機(jī)床的主傳動(dòng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)功能，屬于外聯(lián)系傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)，其主要作用是：①將一定的動(dòng)力源由電機(jī)傳遞給主軸或者工作臺(tái)；②確保執(zhí)行件具有一定的轉(zhuǎn)速以及足夠的轉(zhuǎn)速范圍；③能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的啟停，換向，變速和制動(dòng)等功用[1]。 2.2.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 主傳動(dòng)主要由動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)），變速裝置和執(zhí)行元件（比如主軸，刀架，工作臺(tái)等），以及啟停，換向，變速和制動(dòng)機(jī)構(gòu)等主要組成部分。動(dòng)力源：給執(zhí)行件提供動(dòng)力，并使其得到一定的運(yùn)動(dòng)速度和方向；變速裝置：傳遞動(dòng)力以及變換運(yùn)動(dòng)速度；執(zhí)行件：執(zhí)行機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng)，完成旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)；啟停機(jī)構(gòu)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸的啟動(dòng)和停止的裝置；制動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)控制機(jī)床主軸迅速停轉(zhuǎn)的位置，從而減少輔助時(shí)間。 2.3.3主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除了應(yīng)滿足普通機(jī)床的主傳動(dòng)要求外，還須具備以下要求： 1、滿足機(jī)床使用性能要求 數(shù)控機(jī)床為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，最大化發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得高效的生產(chǎn)率，加工精度和表面質(zhì)量，必須使機(jī)床的末端執(zhí)行件(如主軸)應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和變速級(jí)數(shù)。 2、機(jī)床傳遞動(dòng)力要求 機(jī)床的動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能夠輸出和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，并有較高的傳動(dòng)效率。 3、產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性要求 應(yīng)該合理地滿足機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率的要求，同時(shí)，機(jī)床的操作和控制要靈活，安全可靠，噪聲小，維修方便，機(jī)床的制造要方便，成本要低. 4、良好的熱穩(wěn)定性 機(jī)床在切削加工中主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱容易使其中所有零件發(fā)熱變形，破壞零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度造成的加工誤差。為此，要求主軸部件具有較高的熱穩(wěn)定性，通過(guò)保持合適的配合間隙，并輔助以循環(huán)潤(rùn)滑保持熱平衡等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。 5、良好的抗震性 數(shù)控機(jī)床上一般既要進(jìn)行粗加工，還需進(jìn)行精加工；加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削，加工余量不均勻，傳動(dòng)部件不平衡等原因引起的沖擊力或者交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐牡毒吆土慵?，使得加工無(wú)法正常進(jìn)行。因此在主傳動(dòng)系統(tǒng)中各主要零部件不但要具有一定的靜剛度，還要求具有足夠的抑制各種干擾引起震動(dòng)的能力[1]。 2.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù) 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)有動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。動(dòng)力參數(shù)是指主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指主運(yùn)動(dòng)的變速范圍。 2.2.1主傳動(dòng)功率 機(jī)床主傳動(dòng)的功率 可根據(jù)切削功率與主傳動(dòng)傳動(dòng)鏈的總效率 來(lái)確定： Ρ= Pc/η (2.1) 數(shù)控機(jī)床的加工范圍一般都比較大，切削功率可根據(jù)有代表性的加工條件，由其主切削抗力按下式確定: (2.2) 式中 ——主切削力的切向分力() —— 切削速度()； ——切削扭矩()； —— 主軸轉(zhuǎn)速()。 主傳動(dòng)的總效率一般取η = 0.70 ~ 0.85，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變速來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈較短，因此，效率可取較大值。 2.2.2運(yùn)動(dòng)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床執(zhí)行件（如主軸）、工件安裝部件（工作臺(tái)、刀架）的運(yùn)動(dòng)速度。 1、主軸轉(zhuǎn)速的確定 主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主軸轉(zhuǎn)速n由切削速度v和工件或刀具的直徑d來(lái)確定： （2.3） 2、主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的確定 對(duì)于數(shù)控機(jī)床，為了適應(yīng)切削速度和工件或刀具直徑的變化，主軸的最高和最低轉(zhuǎn)速可由下式確定： （2.4） (2.5) 式中 ——主軸的最高、最低轉(zhuǎn)； ——最高、最低的切削速度（）； ——相應(yīng)最大、最小計(jì)算轉(zhuǎn)徑(mm)； 3、主軸的變速范圍Rn 主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，成為主軸的變速范圍，用Rn表示，即: (2.6) 4、主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 對(duì)于主傳動(dòng)采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的機(jī)床，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可由下式求出： (2.7) 5、主軸恒功率變速范圍 對(duì)于主傳動(dòng)采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的機(jī)床，主軸的變速范圍可由下式求出： (2.8) 6、電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范圍 對(duì)于主傳動(dòng)采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的機(jī)床，電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍可由下式求出： (2.9) 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.3.1 傳動(dòng)方案的擬定 變速方案的擬定，包括變速型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。變速方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。 取變速箱公比Φf小于電動(dòng)機(jī)恒功率的調(diào)速范圍Rdp，即Φf=18~20。 受齒輪結(jié)構(gòu)限制的各齒輪（尤其是最小齒輪），應(yīng)能可靠地安裝在軸上或進(jìn)行套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚a>=2m（m為模數(shù)），以保證有足夠的強(qiáng)度，避免出現(xiàn)變形、斷裂。 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)滿足轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求。機(jī)床的主傳動(dòng)屬于外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，實(shí)際傳動(dòng)比（齒輪齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上給定的傳動(dòng)比）之間允許有誤差，但需限制在一定范圍內(nèi)。確定齒輪齒數(shù)所造成的主軸轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差，一般不允許超過(guò)10(φ-1)%。 (n,-n)/n ≤10(?f-1) （2.10） 式中——主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速； ——主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速； ——公比。 2、確定齒輪齒數(shù)： 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，首先必須確定出各變速組內(nèi)齒輪副的模數(shù)，以便根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸判斷其最小齒輪齒數(shù)或者齒數(shù)和是否合理。在同一變速組內(nèi)的齒輪可以取相同的模數(shù)，也可取不同的模數(shù)。 后者只有在一些特殊情況下，如最后擴(kuò)大組或者背輪傳動(dòng)中，由于各齒輪副的速度變化大，受力情況也不同，在同一變速組內(nèi)才采用不同的模數(shù)。但在本課題中，同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)。同一變速組內(nèi)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)之比，務(wù)必滿足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動(dòng)比。 計(jì)算公式如下： Zj/Zj,=u （2.11） Zj+Zj,=Sz （2.12） 式中Zj ，Zj,——分別為齒輪副主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的齒數(shù)； u——齒輪副的傳動(dòng)比； Sz——齒輪副的齒數(shù)和。 在確定變速組的齒數(shù)和Sz 時(shí)，一般而言Sz主要受最小齒輪的限制。因此可以先假設(shè)小齒輪的齒數(shù)Zmin ，再由傳動(dòng)比求出齒數(shù)和，然后按照各齒輪副的傳動(dòng)比，再分配其他齒輪副的齒數(shù)；如果此時(shí)傳動(dòng)比誤差較大，應(yīng)重新調(diào)整齒數(shù)和Sz ，再根據(jù)傳動(dòng)比分配齒數(shù)。 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖2.1確定各軸的齒輪如下： （1）Ⅰ軸與Ⅱ軸間齒輪的齒數(shù) 取Zmin=Z1=48 ∵ u1=Z1Z1'=1:1.41 根據(jù)上式求得 Z1'=68 且Z1+Z1'=116<120，所以滿足要求。 （2）Ⅱ軸與Ⅲ軸間齒輪的齒數(shù) 取Zmin=Z2=34 ∵ u2=Z2Z2'=1:2.51 根據(jù)上式求得 Z2'=86 且Z1+Z1'=120≤120，所以滿足要求。 （3）Ⅲ軸與Ⅳ軸間齒輪的齒數(shù) 取Zmin=Z3=30 ∵ u3=Z3Z3'=1:2.99 根據(jù)上式求得 Z3'=90 且Z3+Z3'=120≤120，所以滿足要求。 （4）Ⅳ軸與Ⅴ軸間齒輪的齒數(shù) 取Zmin=Z4=48 ∵ u4=4Z4'=1:1.5 根據(jù)上式求得 Z4'=72 且Z4+Z4'=120≤120，所以滿足要求。 （5）Ⅴ軸與Ⅳ軸升速之間的齒輪齒數(shù) ∵ u5=Z5Z5'=1:1.87 ,且Z4+Z4'=Z5+Z5'=120 根據(jù)上式求得 Z5'=78，Z5=42。 根據(jù)上述齒輪齒數(shù)以及傳動(dòng)比，可繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖，參見(jiàn)圖2.2 圖2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.3.5 齒輪模數(shù)的估算 初步計(jì)算齒輪模數(shù)時(shí)，按照簡(jiǎn)化接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行[3]。一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)載最大的小齒輪進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。從等強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，可減小其它齒輪的寬度，使得齒輪基本上處于在相近的接觸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。如此一來(lái)，還可以縮短該傳動(dòng)組的軸向尺寸。 模數(shù)計(jì)算公式如下： mj=163003u±1PφmZ2uσj2nj （2.13） 式中mj——按接觸疲勞強(qiáng)度估算的齒輪模數(shù)（mm），應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值； P——電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； nj——被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)之比，u≥1,外嚙合為“+”，內(nèi)嚙合為“-”； Z——小齒輪齒數(shù)； ?m——齒寬系數(shù)，?m=B/m=6～10,B為齒寬，m為模數(shù)； σj——許用接觸應(yīng)力（MPa）。查表2.3 表2.3 許用接觸應(yīng)力[1] 齒輪材料 許用應(yīng)力 材料 熱處理 機(jī)械性能 接觸應(yīng)力 σj (MPa) 接觸應(yīng)力 σw (MPa) 強(qiáng)度極限 σb(MPa) 屈服極限 σs(MPa) 硬度 45 正火(Z) ≥610 ≧360 HC≤229 750 190 45 調(diào)質(zhì)（T235） 750 450 HB=220～250 600 220 45 整淬(C42) 1200 1000 HRC=40～45 1100 320 45 高頻 淬火（G54） HRC=52～57 1370 280 40Cr 調(diào)質(zhì)T265 1000 800 HRC=250～280 650 275 40Cr 整淬C48 1500～1600 130～1400 HRC=46～51 1250 385 40Cr 高頻 淬火（G52） HRC=50～55 1370 354 20Cr 滲碳淬硬 800 600 芯面HB=180～250，RC≥59 1650 297 20CrMnTi S-C59 1000 800 芯面HB=240～380，RC≥59 1750 354 12CrNi3 S-C59 950 700 芯面HB=220～300，RC≥59 1750 340 HT20-40 200 HB=170～241 340 82 HT30-54 300 HB=188～255 370 111 根據(jù)表2.3選擇40Cr鋼（整體淬火），其接觸應(yīng)力為1250MPa，取B=8，齒輪模數(shù)如下： 1、第一對(duì)齒輪： ∵n1=1128r/min ; Z1= 48 ；u1=0.71 ； mj=163003u±1PφmZ12uσj2n1= 1630030.71±1118×482×0.71×6502×1128=2.35 取標(biāo)注值 m1=2.5 2、第二對(duì)齒輪： ∵n2=800r/min ; Z2= 34 ；u2=0.39 ； mj=163003u±1PφmZ22uσj2n2= 1630030.39±1118×342×0.39×12502×800=2.45 取標(biāo)注值 m2=3 3、第三對(duì)齒輪： ∵n3=319r/min ; Z3= 30 ；u3=0.33 ； mj=163003u±1PφmZ32uσj2n3= 1630030.33±11110×302×0.33×16502×319=2.91 取標(biāo)注值 m3=3 4、第四對(duì)齒輪： ∵n4=107r/min ; Z4= 48 ；u4=0.67 ； mj=163003u±1PφmZ42uσj2n4= 1630030.67±1118×482×0.67×13702×107=3.18 取標(biāo)注值 m4=3.5 5、第五對(duì)齒輪： ∵n5=71r/min ; Z5= 48 ；u5=1.87 ； mj=163003u±1PφmZ52uσj2n5= 1630031.87±1118×422×1.87×13702×71=3.38 取標(biāo)注值 m5=3.5  3 THC5663/1AN機(jī)床傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 3.1 各傳動(dòng)軸計(jì)轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖得知數(shù)控機(jī)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為nj=71r/min。 在主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定后，就可以從轉(zhuǎn)速圖2.1中得出各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，各計(jì)算轉(zhuǎn)速如下： Ⅰ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：n1=1128r/min Ⅱ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：n2=800r/min Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：n3=319r/min Ⅳ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：n4=107r/min 3.2 各傳動(dòng)軸軸徑的估算 根據(jù)傳動(dòng)軸傳動(dòng)的功率大小，用扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行初步的計(jì)算。 d≥KA4Ρηnj （3.1） 式中：d——受扭部分的最小直徑（mm）,計(jì)算值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列； K——鍵槽系數(shù)，按表選取； A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，按表3.1選?。? d——傳動(dòng)軸受扭部分的直徑（mm）； P——電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； η——從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的軸的機(jī)械效率，見(jiàn)表3.2； nj——被估算的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。 表3.1 估算軸徑時(shí)A和K值[1] ?°m 0.25 0.5 1 1.5 2 A 130 110 92 83 77 K 無(wú)鍵 單鍵 雙鍵 花鍵 軸內(nèi)徑 1 1.04~1.05 1.07~1.1 0.93 表3.2 各傳動(dòng)機(jī)械效率的概略值[1] 類別 傳動(dòng)件 平均機(jī)械效率 齒輪傳動(dòng) 直齒圓柱齒輪，磨齒 0.99 帶傳動(dòng) V帶 0.96 滾動(dòng)軸承 滾子軸承 0.99 由于各傳動(dòng)軸屬于一般傳動(dòng)軸，所以取?=1o/m，所對(duì)應(yīng)A=92，電動(dòng)機(jī)額定功率P=11kW。 1、Ⅰ軸軸徑的估算 由于Ⅰ軸上一平鍵，所以取K=1.05 η1=η帶η軸承η齒輪=0.96×0.99×0.99=0.94 且n1=1128r/min d1≥kA4Pη1n1=1.05×92×411×0.941128=29.89mm 圓整后取d1=40mm 2、Ⅱ軸軸徑的估算 由于Ⅱ軸上一平鍵，所以取K=1.05 η2=η1η軸承η齒輪3=0.94×0.99×0.993=0.90 且n1=800r/min d2≥kA4Pη2n2=1.05×92×411×0.90800=32.23mm 圓整后取d2=40mm 3、Ⅲ軸軸徑的估算 由于Ⅲ軸為花鍵軸，所以取K=0.93 η3=η2η軸承η齒輪2=0.90×0.99×0.992=0.87 且n3=319r/min d3≥kA4Pη3n3=0.93×92×411×0.87319=35.64mm 圓整后取d3=40mm 4、Ⅳ軸軸徑的估算 由于Ⅳ軸為花鍵軸，所以取K=0.93 η4=η3η軸承η齒輪4=0.87×0.99×0.994=0.81 且n4=107r/min d4≥kA4Pη4n4=0.93×92×411×0.81107=46.30mm 圓整后取d4=50mm 5、Ⅴ軸軸徑的估算 Ⅴ軸為主軸，其前端軸徑D1的尺寸，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率P=11Kw，D1應(yīng)在 90～120之間，取D1=100mm，則其后軸徑D2為:D2=（0.7～0.85）D1=（0.7～0.85）×100=70～85mm，圓整后取D2=80mm。 3.3 帶輪的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是一種撓性運(yùn)動(dòng)，是由帶和帶輪組成傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)[4]。根據(jù)其工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)，摩擦帶傳動(dòng)是機(jī)床主要傳動(dòng)方式之一，常見(jiàn)的有平帶傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)；而嚙合傳動(dòng)只有同步帶一種。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。 普通的V帶傳動(dòng)是常見(jiàn)的帶傳動(dòng)形式，其結(jié)構(gòu)為：承載層為繩芯或者膠簾布，楔角為40°、相對(duì)高度近似為0.7、梯形截面環(huán)形帶。主要特點(diǎn)為：當(dāng)量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽附著好，允許包角小、預(yù)緊力小、傳動(dòng)比大。繩芯結(jié)構(gòu)的帶體比較柔軟，曲撓疲勞性好[5]。其應(yīng)用于：帶速V＜25～30m/s；傳動(dòng)功率P＜700kW；傳動(dòng)比i≤10軸間的傳動(dòng)。 本課題選擇V帶傳動(dòng),主要優(yōu)點(diǎn)是[5]: (1)帶是彈性體，能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲。 (2)過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而可起到保護(hù)整機(jī)的作用。 (3)制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格，維護(hù)方便，無(wú)需潤(rùn)滑。 (4)可通過(guò)增加帶的長(zhǎng)度以適應(yīng)中心距較大的工作條件。 其主要失效形式有以下幾點(diǎn)： （1）帶在帶輪上打滑，無(wú)法傳遞動(dòng)力； （2）帶由于疲勞產(chǎn)生脫層撕裂和拉斷； （3）帶的工作表面的磨損。 保證帶在工作中不打滑的前提下能傳遞最大效率，并具有一定的疲勞輕度和使用壽命是V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，也是靠摩擦傳動(dòng)的其他傳動(dòng)形式的主要依據(jù)。 普通V帶的計(jì)算： 表3.3 工況系數(shù)KA (摘自 GB/T13575.1-1992)[1] 工 況 空、輕載啟動(dòng)，每天工作時(shí)間h ﹤10 10～16 ﹥16 載荷變動(dòng)微小 車床、鉆床、磨床、鏜床等 1.0 1.1 1.2 載荷變動(dòng)小 銑床、滾齒機(jī)等 1.1 1.2 1.3 載荷變動(dòng)較大 刨床、插床、插齒機(jī)等 1.2 1.3 1.4 表3.4 小帶輪包角修正系數(shù)KA 摘自（GB/T13575.1-1992）[1] 包角° 100 110 120 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 KA 0.74 0.78 0.82 0.86 0.88 0.89 0.91 0.92 0.93 0.95 0.96 0.98 0.99 1 表3.5 普通V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量m摘自（GB/T13575.1-1992）[1] 帶型 m/kg.m-1 普通V帶 Y 0.04 Z 0.06 A 0.10 B 0.17 C 0.30 D 0.60 E 0.87 表3.6 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑[1] 槽型 Y Z A B C D E (dd)min/mm 20 50 75 125 200 355 500 表3.7 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）[1]  項(xiàng)目 符號(hào) 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 bp 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 hamin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 hfmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8±0.3 12±0.3 15±0.3 19±0.4 25.5±0.5 37±0.6 44.5±0.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f 7±1 8±1 最小輪緣厚 dmin 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B=(z-1)e+2f??z—輪槽數(shù) 外徑 da 輪 槽 32° 相應(yīng)的基準(zhǔn)直徑d ≤60 - - - - - - 34° - ≤80 ≤118 ≤190 ≤315 - - 36° - - - - - ≤475 ≤600 38° - ＞80 ＞118 ＞190 ＞315 ＞475 ＞600 極限偏差 ±30′ 本課題帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算如下： （1）設(shè)計(jì)功率的確定： 查表3.3得工況系數(shù)KA=1.2 則Pd=KA×P=1.2×11kW=13.2kW （2）選定帶型： 根據(jù)KA=13.2kW和=1500r/min 確定為B型。 （3）傳動(dòng)比： 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖2.1知，傳動(dòng)比為u=1:1.33 （4）確定小帶輪直徑： 參考表3.6取dd1=125mm （5）確定大帶輪直徑： 則 取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=160mm （6）驗(yàn)算帶速： 根據(jù) 因?yàn)関=9.8m/s在[v]=5～25m/s之間，所以經(jīng)濟(jì)耐用。 （7）初定帶輪軸中心距a0： 得：0.7dd1+dd2≤a0≤2dd1+dd2 即：0.7125+160≤a0≤2125+160 即199.5mm≤a0≤570mm 初取 a0=400mm (8) 確定帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0： 由Ld0=2a0+π2dd1+dd2+dd2-dd124a0 =2×400+π2125+160+(160-125)24a0mm =1248.44mm （9）計(jì)算實(shí)際軸間距a： 則a≈a0+Ld-Ld02=400+1250-1248.442mm=400.78mm 取標(biāo)準(zhǔn)值a=450mm。 安裝時(shí)所需最小軸間距： 得amin=a-0.015Ld=450-0.015×1250mm=431mm 張緊或者補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需最大軸間距： 得amax=a+0.03Ld=450+0.03×1250mm=487.5mm （10）驗(yàn)算小帶輪包角： α1=180°-dd2-dd1a×57.3°=180°-160-125450×57.3°=176°>120° 所以小帶輪包角合適。 （11）單根V帶的基本額定功率： 根據(jù)dd1=125mm和查得B型V帶的基本額定功率P1=2.19kW。 （12）單根V帶的額定功率增量： 考慮到傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量可[2]查得： ?P=0.31kW （13）V帶的根數(shù)： z=PdP1+?P1KaKl=13.22.19+0.31×0.99×0.77=5.9 取z=6 根。 （14）單根V帶的預(yù)緊力： F0=500Pdv.z2.5Ka-1+mv2 =500×13.29.158×62.50.99-1+0.17×9.1582N =267.44N （15）作用在軸上的力： Fr=2F0Zsinα12=2×267.44×6×sin176°2N=3207.32N （16）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸： 由表3.7查得： hamin=3.50 hfmin=10.8 3.4 鍵的選擇與設(shè)計(jì) 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的強(qiáng)度要求來(lái)選定[6]。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬b×鍵高h(yuǎn)表示）與長(zhǎng)度L。鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定,即鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂的長(zhǎng)度；而導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度則按零件所需滑動(dòng)的距離而定。 THC5663/1AN系列數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸的鍵型和尺寸選擇如下： Ⅰ軸上主要為一平鍵，按照安裝平鍵處軸徑D=55mm，可選擇以下規(guī)格 GB/T 1096 鍵 12 X 8 X 40 Ⅱ軸上由于存在齒輪和滑移齒輪，因此需要設(shè)計(jì)平鍵與花鍵。為了使軸上滑移齒輪能夠順利裝配上，花鍵內(nèi)徑需大于軸承部分軸徑，可選擇以下花鍵規(guī)格。 GB/T 1096 鍵 16 X 10 X 42 GB/T 1096 花鍵 8 X 42 X 46 X 8 Ⅲ軸上由于存在滑移齒輪，因此需要設(shè)計(jì)花鍵。為了使軸上滑移齒輪能夠順利裝配上，花鍵內(nèi)徑需大于軸承部分軸徑，可選擇以下花鍵規(guī)格。 GB/T 1096 花鍵 8 X 42 X 46 X 8 Ⅳ軸上由于存在齒輪和滑移齒輪，因此需要設(shè)計(jì)平鍵與花鍵。為了使軸上滑移齒輪能夠順利裝配上，花鍵內(nèi)徑需大于軸承部分軸徑，可選擇以下花鍵規(guī)格。 GB/T 1096 鍵 16 X 10 X 45 GB/T 1096 花鍵 8 X 52 X 60 X 10 Ⅴ軸上主要為一平鍵，按照安裝平鍵處軸徑D=90mm，D=75mm，可選擇以下規(guī)格 GB/T 1096 鍵 25 X 14 X 50 GB/T 1096 鍵 20 X 12 X 32  4 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸組件是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，它包括主軸，軸承以及安裝在主軸上的傳動(dòng)件。主軸要求傳遞扭矩，直接承受切削力且還要滿足通用機(jī)床，專用機(jī)床，數(shù)控機(jī)床各自不同的要求[6]。主軸是機(jī)床的執(zhí)行件，由它帶動(dòng)工件或刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng)，主軸組件的工件性能將直接影響加工質(zhì)量以及機(jī)床生產(chǎn)率。因此，對(duì)于機(jī)床主軸組件而言，除了應(yīng)滿足一般傳動(dòng)軸的要求外，還需滿足有別于一般傳動(dòng)軸的特殊要求。 4.1 主軸組件的基本要求 4.1.1旋轉(zhuǎn)精度 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床在空載低速時(shí)，主軸前端安裝刀具或工件部位的徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量。旋轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸、軸承、調(diào)整螺母及支撐座孔等的制造及裝配（包括調(diào)整）質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)精度是機(jī)床精度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響工件的幾何精度和表面粗糙度。通用機(jī)床（包括數(shù)控機(jī)床）主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，國(guó)家己規(guī)定在各類機(jī)床的精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中專用機(jī)床主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度應(yīng)根據(jù)工件加工精度要求而定。 4.1.2剛度 剛度是指主軸組件在外載荷作用下抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí)，需在位移方向上施加作用力的大小表示。位移量是在靜態(tài)下加載測(cè)量的。如果主軸組件剛度不足，主軸產(chǎn)生較大的彈性變形，從而降低加工質(zhì)量；惡化主軸上齒輪和軸承的工作條件，引起振動(dòng)，降低機(jī)床的生產(chǎn)宰和壽命。剛度是主軸、軸承和支撐座剛度及其接觸剛度的綜合反映，主要取決于主軸的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，軸承的類型及配置，軸承間隙的調(diào)整，傳動(dòng)件的布置，主軸組件的制造及裝配質(zhì)量等。目前，機(jī)床主軸組件剛度尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)堆。 4.1.3抗振性 主軸組件的抗振性是指機(jī)床抵抗振動(dòng)（包括受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)）的能力。振動(dòng)會(huì)造成工件表面質(zhì)量和刀具耐用度降低，機(jī)床的生產(chǎn)率下降，加劇機(jī)床零件的損壞，惡化工作環(huán)境等不良后果。抗振性主要取決于主軸組件的剛度、阻尼和固有頻率，軸承類型及配置，主軸傳動(dòng)方式，主軸組件質(zhì)量分布情況，齒輪和軸承等主要零件的制造精度和裝配質(zhì)量等。抗振性指標(biāo)目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可參考有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 4.1.4溫升和熱變形 主軸組件的熱穩(wěn)定性是指運(yùn)轉(zhuǎn)中抵抗熱位移而保持準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于摩擦和攪油產(chǎn)生熱量而引起溫升。溫升過(guò)高，主軸組件和箱俸等會(huì)產(chǎn)生熱變形，使主軸產(chǎn)生較大且變化的徑向和軸向熱位移，會(huì)影響加工精度；使軸承間隙變化，惡化工作條件等。主軸組件的熱穩(wěn)定性主要取決予軸承類型及配置，軸承間隙量，潤(rùn)滑和密封方式，散熱條件等。其中軸承溫升的影響最大，需加以控制。通常在室溫20℃條件下，普通精度小型機(jī)床主軸軸承外圈或軸瓦允許溫度為45-50℃，普通精度大型機(jī)床為50-55℃，精密機(jī)床為35-40℃，高精度機(jī)床為28-30℃。 4.1.5精度保持性 主軸組件的精度保持性是指抵抗磨損能長(zhǎng)期保持其原始制造精度的能力。耐磨性不高，會(huì)引起主軸組件的精度保持性不好。為此，要求主軸軸承、安裝刀具或工件的定位面、主軸軸頸及各滑動(dòng)表面均應(yīng)有較高的耐磨性。主軸組件的耐磨性主要取決于主軸、軸承的材料及熱處理，軸承類型，潤(rùn)滑及密封條件等。數(shù)控機(jī)床除滿足上述基本要求外，還應(yīng)根據(jù)具件情況有所側(cè)重，如高教數(shù)控機(jī)床主軸組件還應(yīng)注意高速和高剛度要求等。 4.2 主軸 4.2.1主軸的結(jié)構(gòu) 主軸的結(jié)構(gòu)決定于主軸前端安裝標(biāo)準(zhǔn)刀具或裝夾工件的夾具（如卡盤(pán)）等的類型，以及軸上所安裝的傳動(dòng)件，軸承等零件的類型、數(shù)量，位置和安裝方法等，同時(shí)還應(yīng)考慮主軸的加工和裝配工藝性。 由于通用機(jī)床所使用的刀具和夾具大部分是標(biāo)準(zhǔn)件，因此主軸前端的結(jié)構(gòu)必須與標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，以保證通用性[7]。同時(shí)還應(yīng)保證夾具和刀具安裝可靠、定位基準(zhǔn)、裝卸方便和能傳遞一定的動(dòng)力。 主軸的結(jié)構(gòu)還決定于所采用的軸承類型及調(diào)整方法，安裝主軸上的傳動(dòng)件數(shù)目、位置、定位和連接方法等。由于主軸上通常安裝零件，為便于裝配，以及推力軸承、齒