數(shù)控車床主傳動機構(gòu)畢業(yè)設計說明

1、 .PAGE50 / NUMPAGES51 HYPERLINK l _Toc4013 摘要3TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4013 ABSTRACT PAGEREF _Toc4013 4 HYPERLINK l _Toc8941 1 緒論 PAGEREF _Toc8941 5 HYPERLINK l _Toc22164 1.1 選題的背景與意義 PAGEREF _Toc22164 5 HYPERLINK l _Toc17630 1.2國外發(fā)展和現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc17630 6 HYPERLINK l _Toc10738 1.3研究設想 PAGEREF

2、_Toc10738 8 HYPERLINK l _Toc18381 1.4總體設計方案 PAGEREF _Toc18381 8 HYPERLINK l _Toc30177 2 臥式鏜床總體設計方案 PAGEREF _Toc30177 8 HYPERLINK l _Toc6943 2.1 臥式鏜床的工作原理 PAGEREF _Toc6943 8 HYPERLINK l _Toc12265 2.2臥式鏜床的總體布局 PAGEREF _Toc12265 9 HYPERLINK l _Toc27692 2.3 主要技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc27692 9 HYPERLINK l _Toc283

3、94 2.4 臥式鏜床 PAGEREF _Toc28394 11 HYPERLINK l _Toc2509 2.4.1 組成部件與運動 PAGEREF _Toc2509 11 HYPERLINK l _Toc12993 2.4.2主軸部件機構(gòu) PAGEREF _Toc12993 11 HYPERLINK l _Toc25153 2.4.3夾具 PAGEREF _Toc25153 12 HYPERLINK l _Toc26406 3 臥式鏜床傳動系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc26406 13 HYPERLINK l _Toc20777 3.1主傳動系統(tǒng)的運動設計 PAGEREF _Toc20

4、777 13 HYPERLINK l _Toc21232 3.2 電機的選擇 PAGEREF _Toc21232 14 HYPERLINK l _Toc19353 3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) PAGEREF _Toc19353 15 HYPERLINK l _Toc28500 3.3.1公比的選用 PAGEREF _Toc28500 15 HYPERLINK l _Toc1009 3.3.2.主變速傳動系統(tǒng)設計的一般原則 PAGEREF _Toc1009 15 HYPERLINK l _Toc3037 4 機床主傳動系統(tǒng)的運動設計 PAGEREF _Toc3037 17 HYPERL

5、INK l _Toc4932 4.1繪制轉(zhuǎn)速圖 PAGEREF _Toc4932 17 HYPERLINK l _Toc3642 4.1.1繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng) PAGEREF _Toc3642 17 HYPERLINK l _Toc24004 4.1.2繪制轉(zhuǎn)速圖 PAGEREF _Toc24004 18 HYPERLINK l _Toc4628 4.2傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 PAGEREF _Toc4628 19 HYPERLINK l _Toc8140 5 機床主傳系統(tǒng)的動力計算 PAGEREF _Toc8140 21 HYPERLINK l _Toc31842 5.1 傳動軸直徑的估算 PAGEREF

6、 _Toc31842 21 HYPERLINK l _Toc1105 5.2 齒輪模數(shù)的估算 PAGEREF _Toc1105 22 HYPERLINK l _Toc18076 5.2.1、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc18076 22 HYPERLINK l _Toc6118 5.2.2、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc6118 23 HYPERLINK l _Toc10295 5.2.3、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc10295 24 HYPERLINK l _Toc17577 5.2.4、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc17577 25

7、 HYPERLINK l _Toc14672 5.3 齒輪模數(shù)的驗算 PAGEREF _Toc14672 25 HYPERLINK l _Toc9945 5.3.1 齒輪模數(shù)計算公式 PAGEREF _Toc9945 25 HYPERLINK l _Toc16245 5.3.2、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc16245 27 HYPERLINK l _Toc18152 5.3.3、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc18152 28 HYPERLINK l _Toc7658 5.3.4、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc7658 29 HYPERLINK l _

8、Toc27968 5.3.5、第、軸之間齒輪設計 PAGEREF _Toc27968 30 HYPERLINK l _Toc27869 5.4 齒輪尺寸參數(shù)確定 PAGEREF _Toc27869 31 HYPERLINK l _Toc9496 5.5 傳動軸的彎曲剛度驗算 PAGEREF _Toc9496 34 HYPERLINK l _Toc5985 5.5.1 齒輪與軸受力分析簡圖 PAGEREF _Toc5985 34 HYPERLINK l _Toc28427 5.5.2 軸的撓度計算 PAGEREF _Toc28427 35 HYPERLINK l _Toc28427 5.5.3

9、軸的傾角計算 PAGEREF _Toc28427 41 HYPERLINK l _Toc7725 6 軸承的選擇與壽命的驗算 PAGEREF _Toc7725 45 HYPERLINK l _Toc26962 6.1 軸承的選擇 PAGEREF _Toc26962 45 HYPERLINK l _Toc19829 6.1.1 軸軸上軸承選擇 PAGEREF _Toc19829 45 HYPERLINK l _Toc8904 6.1.2 軸軸上軸承選擇 PAGEREF _Toc8904 45 HYPERLINK l _Toc26191 6.1.3 軸軸上軸承選擇 PAGEREF _Toc2619

10、1 45 HYPERLINK l _Toc14118 6.1.4 軸軸上軸承選擇 PAGEREF _Toc14118 45 HYPERLINK l _Toc135 6.2 軸承壽命計 PAGEREF _Toc135 46 HYPERLINK l _Toc1569 6.2.1軸上軸承的軸承的疲勞壽命驗 PAGEREF _Toc1569 46 HYPERLINK l _Toc20433 參考文獻 PAGEREF _Toc20433 49 HYPERLINK l _Toc9278 致 PAGEREF _Toc9278 50 摘要在全面了解臥式鏜床的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法的基礎(chǔ)上，設計TPX619B

11、臥式鏜床主傳動系統(tǒng)與其執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)臥式鏜床的工作原理，即電動機作為工作機構(gòu)的動力源，經(jīng)過四根軸的傳動，機床主運動采用一個三聯(lián)滑移齒輪和三個雙聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)變速，電機運動傳至空心主軸，由齒輪副傳動主軸得到21級轉(zhuǎn)速。結(jié)合機床的四個方向的運動，即主軸的上移和下移，工作臺的橫向和縱向移動，進而完成對工件的全面加工。確定了臥式鏜床的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)，給出了臥式鏜床的總體結(jié)構(gòu)設計方案。根據(jù)臥式鏜床的設計方案，文中詳細敘述了TPX619B鏜床執(zhí)行機構(gòu)設計，傳動系統(tǒng)的設計：電動機規(guī)格的選取、主軸設計、主軸變速機構(gòu)設計、齒輪的設計與驗算，軸承的選擇與壽命的計算。關(guān)鍵字：臥式鏜床；主軸箱；主軸變速機構(gòu)ABSTR

12、ACTIn the full understanding of the structure of the horizontal boring machine, working principle, control method, on the basis of design TPX619B horizontal boring machine main drive system and its actuators. According to the working principle of horizontal boring machine, the motor as the power sou

13、rce of the working mechanism, after four shaft transmission, machine tools main motion using a triple sliding gear and three double sliding gear to realize variable speed, to the hollow spindle motor movement, by low speed gear transmission shaft had 21 level. Combination machine tool of the four di

14、rections of movement, namely the main shaft of the up and down, table of horizontal and vertical direction, and then complete the comprehensive processing of the workpiece. Determine the structure and technical parameters of horizontal boring machine, the general structure of the horizontal boring m

15、achine design scheme is presented.According to the design of horizontal boring machine, the paper detailed describes the TPX619B boring actuator is designed, the design of the drive system, the selection of motor specifications, design of the spindle, the spindle speed change mechanism design, the d

16、esign and calculation of the wheel, the calculation of bearing and the choice of life.Key words: horizontal boring machine;Spindle box;Spindle speed change mechanism1 緒論1.1 選題的背景與意義根據(jù)所學專業(yè)的需要，為了使所學知識得以運用，選擇臥式鏜銑床主傳動系統(tǒng)設計為我的畢業(yè)設計題目。鏜床類機床主要工作是用鏜刀進行鏜孔，它的加工精度和表面質(zhì)量高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備，主要分為臥式鏜床、坐標鏜床、金剛鏜床等。臥式

17、鏜床是主軸水平布置、主軸箱能沿前立柱導軌垂直移動的鏜床。除擴大工件上已鑄出或已加工的孔外，臥式鏜床還能銑削平面、鉆削、加工端面和凸緣的外圓，以與切螺紋等，是應用最廣的一種鏜床，主要用在單件小批生產(chǎn)和修理車間，加工孔的圓度誤差不超過 5微米，表面粗糙度為Ra0.631.25微米。因為臥式鏜床除鏜孔外，還可鉆孔，擴孔，鉸孔。尤其適合大型，復雜的箱體類零件的孔加工。一般情況下，零件可以在一次安裝中完成大部分甚至全部加工工序，所以臥式鏜床特別適合于加工形狀、位置要求嚴格的孔系和加工尺寸較大、形狀復雜且具有孔系的箱體、機架床身等零件。TPX619B臥式鏜床就是在這種背景下應運而生的。由于TPX619B臥

18、式鏜床在性能與結(jié)構(gòu)上的諸多優(yōu)點，它的應用領(lǐng)域越來越寬廣，已形成了比較成熟的設計制造技術(shù)。因此，臥式鏜床也是我國重點開發(fā)設計的主要機床產(chǎn)品之一。通過運用自己所學知識與大量的實際考察和查閱資料，對臥式鏜床的主傳動系統(tǒng)、主軸箱、平旋盤與主軸變速機構(gòu)進行設計。最終實現(xiàn)臥式鏜床的各種加工功能。1.2國外發(fā)展和現(xiàn)狀1、國外鏜床行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀鏜削加工是一種比較傳統(tǒng)的加工方法。目前，在21世紀初期，美、德、日等各國鏜床的發(fā)展歷史，大致可分為以下三個階段：(1)二十世紀初期，即鏜床的誕生階段。(2)到二次大戰(zhàn)前，這是鏜床行業(yè)從誕生到形成較完整體系的階段。(3)從二次大戰(zhàn)到現(xiàn)在，是鏜床的質(zhì)量、性能、水平大發(fā)展的階

19、段。 目前，隨著電子技術(shù)、計算機、自動化、控制測量技術(shù)和材料工業(yè)的發(fā)展，國外鏜床的控制技術(shù)、鏜削工藝、結(jié)構(gòu)設計與外圍設備均有了新的發(fā)展，達到了與70年代明顯不同的新高度。其主要發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢歸納如下：(1)鏜床數(shù)控技術(shù)得到迅速發(fā)展。 (2)臥式鏜床設計結(jié)構(gòu)和工藝的發(fā)展。向柔性化、無人化、超精密化的開拓性研究。近幾年來，國外臥式鏜銑床和落地銑鏜床的技術(shù)發(fā)展非?？?其特點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷更新，新技術(shù)應用層出不窮，工藝性能復合化，速度、效率不斷提高，突出精細化制造。落地式銑鏜床的發(fā)展以其新的設計理念引領(lǐng)現(xiàn)代加工的潮流，以高速加工為理念的無鏜軸滑枕式、多種銑頭交換使用的結(jié)構(gòu)型式盡顯風采，大有替代傳統(tǒng)銑削

20、加工的趨勢。以兩坐標擺角銑頭為代表的各種銑頭附件成為實現(xiàn)高速、高效復合加工的主要手段，其工藝性能更廣，功率更大，剛性更強，是落地銑鏜床發(fā)展的一大突破。 臥式鏜銑床的發(fā)展以其注入加速度概念而倍受關(guān)注，為高速運行作技術(shù)支撐的傳動元件電主軸、直線電機、線性導軌等得到廣泛應用，將機床的運行速度推向了新的高度。而主軸可更換式臥式鏜銑加工中心的創(chuàng)新設計解決了電主軸與鏜桿移動伸縮式結(jié)構(gòu)各存利弊的不足，具有復合加工與一機兩用的功效，也是臥式鏜銑床的一大技術(shù)創(chuàng)新。國外數(shù)控鏜床與臥式加工中心產(chǎn)品大多以普通臥鏜為基型，發(fā)展成不同水平的產(chǎn)品。如在普通臥鏜上配上不同水平的數(shù)控系統(tǒng)后成為不同的數(shù)控臥鏜。在數(shù)控臥鏜的基礎(chǔ)上

21、，再加上刀庫和機械手，成為自動換刀型產(chǎn)品。最終都將會演變成不同布局和不同精度水平的臥式加工中心產(chǎn)品。在國外已普與用CAD對機床的基礎(chǔ)大件如床身、立柱、滑座等進行優(yōu)化設計。這樣不僅可以大量節(jié)約原材料，同時還可縮短設計周期，提高機床的動態(tài)特性。更為突出的是，在機床設計中普遍采用模塊化設計方法，可較快地開發(fā)新品種，滿足不同用戶的需求。當新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料在機床上大量應用時，使機床技術(shù)水平有明顯的提高，促使加工零件高精度化，高效化和高速化。2、我國鏜床行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 經(jīng)過將近半個世紀的發(fā)展，我國鏜床行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成一個具有相當規(guī)模、門類齊全、有一定技術(shù)水平以與生產(chǎn)能力的金屬切削機床行業(yè)。目前，國最大

22、的TK6925數(shù)控落地銑鏜床在第二機床公司設計制造完成。這次最大的銑鏜床是為船用機械廠生產(chǎn)的。是目前同類產(chǎn)品中規(guī)格最大，技術(shù)含量最高，具有自主知識產(chǎn)權(quán)且結(jié)構(gòu)新穎的重型機床，具有十二軸控制，任意四軸聯(lián)動功能。以落地銑鏜床為主體的高技術(shù)含量機電一體化重型金切機床裝備，已成為齊二機床公司參與市場競爭，實現(xiàn)企業(yè)快速發(fā)展的支柱性主導優(yōu)勢產(chǎn)品，市場占有率已達85%以上，引領(lǐng)國數(shù)控落地銑鏜床快速發(fā)展。由交大昆機科技股份開發(fā)出的TK6111數(shù)控銑鏜床，填補了我國在臺式數(shù)控臥式銑鏜床上的空白，各項技術(shù)性能指標達到國鏜軸直徑110mm規(guī)格的臺式數(shù)控臥式銑鏜床的領(lǐng)先水平，進一步縮短了與國外同類產(chǎn)品的差距。我國機床工

23、業(yè)已經(jīng)取得了巨大的成就，但與世界先進水平相比，還有較大的差距，因而我們必須奮發(fā)圖強、努力工作，學習和引進國外的先進科學技術(shù)，以便早日趕上世界先進水平。1.3研究設想本文仔細分析了臥式鏜床的組成結(jié)構(gòu)與主傳動系統(tǒng)圖，主要針對主軸箱進行了全面細致的研究設計，針對主軸，平旋盤進行了改進，使臥式鏜床的應用更為廣泛，功能更多，加工的零件精度更高，表面質(zhì)量更好。1.4總體設計方案本機床主運動采用一個三聯(lián)滑移齒輪和三個雙聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)變速，電機運動傳至空心主軸，由齒輪副傳動主軸得到21級低檔轉(zhuǎn)速，當其中一個齒輪Z23左移時，又由另一組齒輪副傳動主軸得到6級高檔轉(zhuǎn)速，因此共有24級轉(zhuǎn)速，若Z23處于空擋位置，將

24、軸XV上的滑移齒輪Z27和平旋盤主軸上Z26齒輪嚙合，運動被傳到平旋盤上，使平旋盤獲得18級轉(zhuǎn)速。2 臥式鏜床總體設計方案2.1 臥式鏜床的工作原理臥式鏜床主要由主軸箱，進給箱，主軸和平旋盤，快進箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床身，工作臺等部件組成。主軸箱可沿前立柱的導軌上下移動。在主軸箱中，裝有主軸部件、主運動和進給運動變速機構(gòu)以與操縱機構(gòu)。根據(jù)加工情況不同，刀具可以裝在鏜桿上或平旋盤上。加工時，鏜桿旋轉(zhuǎn)完成主運動，并可沿軸向移動完成進給運動；平旋盤只能做旋轉(zhuǎn)主運動。裝在后立柱上的后支架用于支撐懸伸長度較大的鏜桿的懸伸端，以增加剛性。后支架可沿后立柱上的導軌與主軸箱同步升降，以保持鏜桿

25、不同長度的需要。工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動。工作臺還可繞上滑座的圓導軌在水平平面轉(zhuǎn)位，以便加工互相成一定角度的平面或孔。當?shù)毒哐b在平旋盤的徑向刀架上時，徑向刀架可帶著刀具作徑向進給，以車削端面。綜上所述，臥鏜具有下列工作運動：1、 鏜桿的旋轉(zhuǎn)運動；2、 平旋盤的旋轉(zhuǎn)主運動3、 鏜桿的軸向進給運動4、 工作臺縱向進給運動 5、 工作臺橫向進給運動6、 主軸箱垂直進給運動 7、 平旋盤徑向刀架進給運動 8、 輔助運動：主軸箱，工作臺，在進給方向上的快速調(diào)位運動；后立柱縱向調(diào)位運動，后支架垂直調(diào)位運動。2.2臥式鏜床的總體布局1、本鏜床按照以下要求進行總體布局

26、:（1）保證工藝方法所要求工件和刀具的相對位置和相對運動；（2）保證機床具有與所要求的加工精度相適應的剛度和抗震性；（3）便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和修理機床；便于輸送、裝卸工件和排除切削，并保證工件安全；（4）經(jīng)濟性好，如節(jié)省材料，減少占地面積。2、TPX619B臥式鏜床的傳動形式本鏜床采用機械傳動。機械傳動的優(yōu)點是：實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的結(jié)構(gòu)簡單；機械故障一般容易發(fā)現(xiàn)。另外，機械傳動的傳動比較為準確，實現(xiàn)定比傳動較方便,而且操作相對簡單。2.3 主要技術(shù)參數(shù) 機床的主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)?；緟?shù)包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)。主參數(shù)，或稱主要規(guī)格，表示機床的加工圍。機床的尺寸參

27、數(shù)是指機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸。 主要技術(shù)參數(shù)如下：主軸直徑 125mm主軸最大許用扭轉(zhuǎn)力矩3500 N.m 主軸承受最大軸向進給抗力 30000 N平旋盤最大許用扭轉(zhuǎn)力矩4987 N. m主軸錐孔 公制80 主軸最大行程1000 mm平旋盤徑向刀架最大行程300mm主軸中心線距工作臺距離01400mm主軸轉(zhuǎn)速圍 （21級） 8800r/min平旋盤轉(zhuǎn)速圍（18級） 2.5125r/min主軸每轉(zhuǎn)時進給量圍 4200mm/min平旋盤每轉(zhuǎn)時進給量圍 0.06310mm/min 工作臺尺寸 1400 1600mm工作臺最大行程 縱向 1600mm橫向 1400mm工作臺機動回轉(zhuǎn)速度1r/min工作承受

28、最大重量5000kg工作臺快速移動速度2m/min機床重量 約22噸機床外形尺寸 723033603355mm主電機： 功率 13 kW 轉(zhuǎn)速 970 r/min快速移動電機：功率 4kW 轉(zhuǎn)速 960r/min后立柱快速電機功率 1.1kW轉(zhuǎn)速 960r/min油泵電機:功率 0.8kW轉(zhuǎn)速 1380r/min光學測量讀數(shù)精度 0.01mm機床總量 5000kg機床外型尺寸（長 寬 高） 223023002580 2.4 臥式鏜床2.4.1 組成部件與運動臥式鏜床的外形由下滑座、上滑座、和工作臺組成的工作臺部件裝在床身導軌上。上滑座可沿下滑座的導軌作橫向移動，下滑座又可沿床身導軌作縱向移動，

29、從而組成水平面X,Y兩個坐標方向的進給和定位移動系統(tǒng)。工作臺還可在上滑座的環(huán)形導軌上繞垂直軸線轉(zhuǎn)位，使工件能在水平面調(diào)整至一定角度，以便在一次安裝中對相互平行或成一定角度的孔或平面進行加工。主軸軸線為水平方向布置，主軸箱可沿前立柱上的導軌在垂直方向上下移動，以實現(xiàn)垂直進給運動或使主軸軸線處在Z坐標方向上的不同位置。為了保證孔與孔以與孔與基準面的距離精度，機床上具有坐標測量裝置，以實現(xiàn)主軸箱和工作臺的準確定位。主軸箱裝有主運動和進給運動的變速傳動機構(gòu)與操縱機構(gòu)等。根據(jù)加工情況不同，刀具可以裝在鏜軸前端的錐孔中，或裝在平旋盤的徑向刀具溜板上。加工時，鏜軸旋轉(zhuǎn)完成主運動，并可沿其軸線移動作軸向進給運

30、動；平旋盤只能作旋轉(zhuǎn)主運動，裝在平旋盤導軌上的徑向刀具溜板，除了隨平旋盤一起旋轉(zhuǎn)外，還可沿導軌移動作徑向進給運動。裝在后立柱垂直導軌上可上下移動的后支架，用以支承長刀桿（鏜桿）的懸伸端，以增加其剛性。后立柱可沿床身導軌調(diào)整縱向位置，以適應支承不同長度的刀桿。2.4.2主軸部件機構(gòu)臥式鏜床主軸部件的結(jié)構(gòu)形式較多。本床為三層主軸帶固定式平旋盤的主軸部件，它由層層套裝的鏜軸、空心主軸和平旋盤主軸組成。鏜軸和平旋盤主軸用來安裝刀具并帶動其旋轉(zhuǎn)，兩者可單獨轉(zhuǎn)動。空心主軸用作鏜軸的支撐和導向，并傳動其旋轉(zhuǎn)。平旋盤主軸由裝在主軸箱體左壁和中間壁孔的兩個精密圓錐滾子軸承支承，軸承間隙可用螺母調(diào)整。空心主軸同樣

31、用兩個圓錐滾子軸承支承，其前軸承裝在平旋盤主軸前端的孔中，后軸承裝在主軸箱體右壁的孔中，軸承間隙用螺母調(diào)整。在空心主軸的孔中，裝有三個淬硬的精密襯套，用以支承鏜軸。鏜軸用38crMoAlA鋼經(jīng)氮化處理制成。具有很高的表面硬度（10001200HV），它和襯套的配合間隙很?。s0.01mm左右），而前后襯套間的距離較大，因而可長期地保持較高的導向精度，并使主軸部件有較高的剛度。 鏜軸的前端有精密的莫氏錐孔，供安裝刀具和刀桿用。它由齒輪經(jīng)空心主軸和兩個導鍵傳動旋轉(zhuǎn)。導鍵固定在空心主軸上，其突出部分嵌在鏜軸的兩條長鍵槽，使鏜軸既能由空心主軸帶動旋轉(zhuǎn)，又可在襯套中沿軸向移動。鏜軸的后端通過推力球軸承和

32、圓錐滾子軸承與支承座連接。支承座裝在后尾筒的水平導軌上，可由絲杠經(jīng)螺母傳動移動，帶動鏜軸作軸向進給運動。鏜軸不做進給時，利用支承座中的推力球軸承和圓錐滾子軸承使鏜軸實現(xiàn)軸向定位。其中圓錐滾子軸承還可以作為鏜軸的附加徑向支承，以免鏜軸后部的懸伸端下垂。平旋盤主軸的前端，用螺釘和定位銷固定地安裝著平旋盤，它由齒輪傳動旋轉(zhuǎn)。平旋盤的端面上銑有四條徑向T型槽，供緊固刀架或刀盤之用；在它的燕尾導軌上，裝有徑向刀具溜板。刀具溜板的左側(cè)面上銑有兩條供緊固刀架用T型槽，有側(cè)面的矩形槽中固定著齒條，由與其嚙合的齒輪傳動，使刀具溜板作徑向進給運動。燕尾導軌的間隙可用鑲條進行調(diào)整。當加工過程中刀具溜板不需作徑向進給

33、時，可擰緊螺塞，通過小丁將其鎖緊在平旋盤上。2.4.3夾具在機床上加工工件，要求將工件迅速準確的安裝在機床上并保證工件與刀具之間有一個準確可靠的加工位置，這就需要用一種工藝裝置來實現(xiàn)，這種用來使工件定位和夾緊的工藝裝備，簡稱夾具。夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確位置的裝置。機床夾具采用機械、液動、氣動夾緊裝置等。為了使工件在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動，必須將工件緊固的夾住，并具有足夠的夾壓剛度。夾壓點的布置應使夾壓合力落在定位平面之，接近定位平面的中心。主切削力方向與夾緊方向一致，卡具的作用：（1） 保證加工精度。（2） 擴大機床使用圍。（3） 減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（4） 減

34、輕操作者勞動強度，有利于安全生產(chǎn)。3 臥式鏜床傳動系統(tǒng)設計臥式鏜床的主運動有：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動；進給運動有：鏜軸的軸向運動，平旋盤刀具溜板的徑向進給運動，主軸箱的垂直進給運動，工作臺的縱向和橫向進給運動;輔助運動有：工作臺的轉(zhuǎn)位，后立柱縱向調(diào)位，后支架的垂直方向調(diào)位，以與主軸箱沿垂直方向和工作臺沿縱向、橫向的快速調(diào)位運動。3.1主傳動系統(tǒng)的運動設計 設計主傳動系統(tǒng)時，一般應滿足下列要求：1) 機床的主軸需有足夠的轉(zhuǎn)速圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)（對于主傳動系統(tǒng)為直線運動的機床，則為直線速度的變速圍和變速級數(shù)），以便滿足實際使用的要求。2) 滿足機床傳遞動力的要求，主電動機和全部機構(gòu)需能傳遞足夠的功率和

35、扭矩，并具有較高的傳動功率。3) 滿足機床工作性能的要求，執(zhí)行件（如主軸組件）需有足夠的強度、剛度，具有較大的抗熱衰減性能與較大的摩擦系數(shù)和耐磨壽命。4) 操作要輕便靈活、迅速、安全可靠，并便于調(diào)整和維修。5) 結(jié)構(gòu)簡單、潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低，使用壽命長。3.2 電機的選擇根據(jù)動力源的不同，常用原動機可以分為四大類，即電動機，工業(yè)發(fā)展各有不同，工業(yè)發(fā)展各有區(qū)別，但共同的是，都在大力加強科研。目前世界鏜床的科研針對三大方向、六大課題。三大方向是：（1）發(fā)展高精度、高效率鏜床；（2）保護環(huán)境，發(fā)展省能、綠色的環(huán)保鏜床；（3）為發(fā)展高精度機器、裝置，加速研究超精密加工技術(shù)，發(fā)展納米

36、鏜床。結(jié)合當前現(xiàn)代化NC機床技術(shù)發(fā)展需求，其共同的科研六大課題為：（1）先進高速主軸；（2）直線電機驅(qū)動；（3）復合加工技術(shù)、進一步提高效率；（4）適應各種環(huán)境的保護，發(fā)展綠色鏜床；（5）超精密加工技術(shù)；（6）發(fā)展各種新型并聯(lián)機構(gòu)鏜床。下一代新機床的發(fā)展動向?qū)⑹牵海?）在上述三個方向、六大課題完善的基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)出各色新工藝、新結(jié)構(gòu)的機床；（2）今后IT與機床結(jié)合的智能化，網(wǎng)絡化將成為主流；（3）不斷向納米技術(shù)進軍；（4）在單機技術(shù)基礎(chǔ)上，進而向制造系統(tǒng)推進。燃機，液壓馬達和氣壓馬達等，在選擇原動機的類型時，主要應該從以下三個方面進行考慮：（1）執(zhí)行構(gòu)件的載荷特性，運動特性，機械的結(jié)構(gòu)布局

37、，工作環(huán)境，環(huán)保要求等；（2）原動機的機械特性，適應的工作環(huán)境，輸出參數(shù)可控性，能源供應情況等； （3）機械的經(jīng)濟性，效率，重量，尺寸等。由于電力供應的普遍性，且電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，效率高，控制使用方便等優(yōu)點，目前，大部分固定機械均優(yōu)先選用電動機作為原動機。電動機是一種標準系列產(chǎn)品，使用時只需合理選擇其類型和參數(shù)即可。電動機的類型有交流電動機，直流電動機，步進電動機和伺服電動機等。直流電動機和伺服電動機造價高，多用于一些有特殊需求的場合；步進電動機常用于數(shù)控設備中。由于交流異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作穩(wěn)定可靠，容易維護，且交流電源易于獲得，故是機械設備最常用的 原動機。電動機容量

38、用額定功率表示，對于標準電動機，要求其額定功率等于或大于工作機所需的電動機功率。根據(jù)此原則選擇電動機的容量。同步轉(zhuǎn)速低的電動機，磁極數(shù)多，其外廓尺寸與重量大，價格高；而同步轉(zhuǎn)速高的電動機，磁極數(shù)少，尺寸和重量小，價格低。因此，確定電動機轉(zhuǎn)速時，應該從電動機和傳動裝置的總費用，機械傳動系統(tǒng)的復雜程度與其機械效率等綜合考慮。當執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)速較高時，選用高速電動機能縮短運動鏈，簡化傳動環(huán)節(jié)，提高傳動效率。但如果執(zhí)行構(gòu)件的速度低，則選用高速電動機時會使減速裝置增大，機械傳動部分的成本會大幅度增加，且機器的機械效率也會降低很多。因此，電動機的轉(zhuǎn)速的選擇，必須從整機的設計要求出發(fā)。根據(jù)選定的電動機類型，結(jié)

39、構(gòu)，功率和轉(zhuǎn)速，從標準中查出電動機型號后，應該將其型號，額定功率，滿載轉(zhuǎn)速，電動機中心高，軸身尺寸，鍵槽尺寸記錄下備用。根據(jù)以上敘述原則和條件，對整個設計的動力部件進行設計。該機床是一般的金屬切削機床，無特殊的性能要求，采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電機具有高效低能耗起動轉(zhuǎn)矩大、噪音低、振動小、運行安全可靠的特點。工作條件：環(huán)境溫度不超過+40C;相對濕度不超過95%；海拔不超過1000m；額定電壓380V，頻率50Hz。根據(jù)臥式鏜床加工的技術(shù)要求，選定13kW主電機：P=13kW，轉(zhuǎn)速n=970r/min。3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3.3.1公比的選用由于值越小則相對轉(zhuǎn)速損失

40、越少，但當變速圍一定時變速級數(shù)將增多，變速箱的結(jié)構(gòu)復雜。對于通用機床，輔助時間和準備結(jié)束時間越長，機動時間在加工周期中占的比重不是很大，轉(zhuǎn)速損失不會引起加工周期過多的延長，為了使機床變速箱結(jié)構(gòu)不過于復雜，取，采用標準轉(zhuǎn)速數(shù)列。3.3.2.主變速傳動系統(tǒng)設計的一般原則傳動副前多后少的原則傳動順序與擴大順序相一致的原則變速組的降速要前滿后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速圖中傳動比的合理分配 合理分配傳動比一般應注意以下幾點： （1）各級傳動機構(gòu)的傳動比應盡量在推薦圍選取。 （2）應使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕。 （3）應使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)均勻合理，避免發(fā)生干涉碰撞。（4）各傳動副

41、的傳動比應盡可能的不超過極限傳動比。（5）各中間傳動軸應有合適的轉(zhuǎn)速。（6）為了便于設計使用，傳動比最好取標準公比的整數(shù)次冪。公比，21級轉(zhuǎn)速根據(jù)機床變速規(guī)律與原則，采用結(jié)構(gòu)式為 為了防止降速比太大，電機轉(zhuǎn)速選為970 r/min，電機轉(zhuǎn)速進過聯(lián)軸器傳動直接傳遞給傳動軸，經(jīng)過1個三聯(lián)滑移齒輪和2個二滑移齒輪變速獲得21級轉(zhuǎn)速TPX619B主傳動轉(zhuǎn)速圖，選得各級齒數(shù)。由，z=21, 選取機床的，查表得中間轉(zhuǎn)速依次為 10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100，125,160,200,250,315,400,500,630r/min。4機床主傳動系統(tǒng)的運動設計4.1

42、繪制轉(zhuǎn)速圖4.1.1繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)由結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)繪制原則可繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖：圖4.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)4.1.2繪制轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖如下： 電機 圖4.2 轉(zhuǎn)速圖4.2傳動軸的計算轉(zhuǎn)速由圖4.2即可知各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速，現(xiàn)列表4.1待查如下： 表4.1 計算轉(zhuǎn)速 軸50025010063404.3確定齒輪齒數(shù) 當擬定轉(zhuǎn)速圖后，可根據(jù)各變速組的傳動比確定之后，即可確定齒輪齒數(shù)。通常齒輪齒數(shù)確定有計算法或查表法，此處采用查表法來確定齒輪齒數(shù)。由1中表28可查得各齒輪齒數(shù)現(xiàn)列表4.2待查如下： 表4.2 齒輪齒數(shù)3746275632513239205139321754633423745 機床主傳系統(tǒng)的動力計算5.1

43、 傳動軸直徑的估算 （mm） (51)式中：為軸危險截面處的直徑（mm）；該傳動軸的輸入功率（kw）； (kw) (52) 電動機額定功率（kw）；從電動機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸上軸承的效率）；該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）；該軸允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）。一般傳動軸；要求較低的軸。確定式中參數(shù)：由2中表2.413可查得直齒圓柱齒輪=0.99；向心球軸承=0.995； 按照一般傳動軸取1.2。軸：kw；。則 軸：kw；r/min。則 mm軸：kw；。則 軸：kw；。則 5.2齒輪模數(shù)的估算5.2.1、第、軸之間齒輪設計按齒輪的彎曲疲勞強度： （53）式中：系數(shù)，時，=1；

44、載荷系數(shù)，=，取=1；齒輪傳遞的名義功率（kw）；外齒輪的復合齒形系數(shù)，由2中圖2.411查得=3.84齒寬系數(shù)，取，為齒寬（mm）；計算轉(zhuǎn)速（r/min）；齒輪齒數(shù)；許用齒根應力（），輪齒雙向受力時， 由2中 圖2.413按MQ線查取，查得=430。 將以上數(shù)據(jù)代入公式53，得： =2671=2.82 參照標準模數(shù)表，取m=3mm5.2.2、第、軸之間齒輪設計按齒輪的彎曲疲勞強度：式中：系數(shù)，時，=1；載荷系數(shù)，=，取=1；齒輪傳遞的名義功率（kw）；外齒輪的復合齒形系數(shù)，由2中圖2.411查得=3.76；齒寬系數(shù)，為齒寬（mm）；計算轉(zhuǎn)速（r/min）；齒輪齒數(shù)；許用齒根應力（），輪齒雙向

45、受力時， 由2中 圖2.413按MQ線查取，查得=430。 將以上數(shù)據(jù)代入公式53，得： =2671 =3.76參照標準模數(shù)表，取m=4mm5.2.3、第、軸之間齒輪設計按齒輪的彎曲疲勞強度：式中：系數(shù)，時，=1；載荷系數(shù)，=，取=1；齒輪傳遞的名義功率（kw）；外齒輪的復合齒形系數(shù)，由2中圖2.411查得=3.62；齒寬系數(shù)，為齒寬（mm）；計算轉(zhuǎn)速（r/min）；齒輪齒數(shù)；許用齒根應力（），輪齒雙向受力時， 由2中 圖2.413按MQ線查取，查得=430。 將以上數(shù)據(jù)代入公式53，得： =2671 =3.84參照標準模數(shù)表，取m=4mm5.2.4、第、軸之間齒輪設計按齒輪的彎曲疲勞強度：

46、式中：系數(shù)，時，=1；載荷系數(shù)，=，取=1；齒輪傳遞的名義功率（kw）外齒輪的復合齒形系數(shù)，由2中圖2.411查得=3.58；齒寬系數(shù)，為齒寬（mm）；計算轉(zhuǎn)速（r/min）；齒輪齒數(shù)；許用齒根應力（），輪齒雙向受力時， 由2中 圖2.413按MQ線查取，查得=370。 將以上數(shù)據(jù)代入公式53，得： =2671 =3.95 參照標準模數(shù)表，取m=4mm5.3 齒輪模數(shù)的驗算5.3.1 齒輪模數(shù)計算公式按齒面接觸疲勞強度進行驗算，則（mm） （54）式中：使用系數(shù)，由2中表2.419可查得=1；動工作用量系數(shù)；（55）功率利用系數(shù)，由2中表2.420可查得=0.80； 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，由2中表2.

47、421可查得=0.97；工作期限系數(shù)，（56）動載系數(shù)；（57） 、 由2中表2.425可查得=12.1，=0.0192； 名義切向力（N），（58）齒輪分度圓圓周速度（m/s），（59）齒輪的最高轉(zhuǎn)速（r/min）法面模數(shù)（mm），此處；螺旋角，此處；齒向載荷分布系數(shù)，（510）據(jù)和齒輪結(jié)構(gòu)布局查2中圖2.42得=0.08；據(jù)齒寬和精度等級查2中圖2.43得=0.16，則；齒向載荷分配系數(shù)，由2中表2.426可查得=1.1；節(jié)點區(qū)域系數(shù)，由2中圖2.44可查得=2.5；彈性系數(shù)（），齒輪副的材料為鋼時取=190；重合度與螺旋角系數(shù)，由2中圖2.45可查得=0.88。許用接觸應力（）,由2中圖

48、2.48可查得。5.3.2 第、軸之間齒輪設計齒輪： 公式56中 ，、由2中表2.422可查得，；t由2中表2.423可查得t=6500h；則 ；則 ，因而取 =1 ； 公式58中，由估算該齒輪時知 ，=500r/min，則 N。 公式59中，=27，m=3，則 。 公式57中，則 = 1.023 由2中圖2.48可查得=1076。 將上述計算參數(shù)代入到公式54有：2.96因而模數(shù)驗算結(jié)果合適，取標準系列模數(shù)m=3。5.3.3 第、軸之間齒輪設計齒輪： 公式56中 ，、由2中表2.422可查得，；t由2中表2.423可查得t=25000h；則 ；則 =，因而取 =1； 公式58中，由估算該齒輪

49、時知 ，=250r/min，則 N。 公式59中，=400r/min，=20，m=4，則 。 公式57中，則 = 1.0013。 由2中圖2.48可查得=1076。將上述計算參數(shù)代入到公式54有：3.15因而模數(shù)驗算結(jié)果合適，取標準系列模數(shù)m=4。5.3.4 第、軸之間齒輪設計齒輪： 公式56中 ，、由2中表2.422可查得，；t由2中表2.423可查得t=8700h；則 ；則 ，因而取 =1 ； 公式58中，由估算該齒輪時知 ，=200r/min，則 N。 公式59中，=17，m=4，則 。 公式57中，=17，則 = 1.0064 由2中圖2.48可查得=1076。 將上述計算參數(shù)代入到公

50、式54有：3.78因而模數(shù)驗算結(jié)果合適，取標準系列模數(shù)m=4。5.3.5 第、軸之間齒輪設計齒輪： 公式56中 ，、由2中表2.422可查得，；t由2中表2.423可查得t=25000h；則 ；則 =，因而取 =1； 公式58中，由估算該齒輪時知 ，=63r/min，則 N。 公式59中，=400r/min，=23，m=4，則 。 公式57中，=23，則 = 1.0095。 由2中圖2.48可查得=1076。將上述計算參數(shù)代入到公式54有：3.97因而模數(shù)驗算結(jié)果合適，取標準系列模數(shù)m=4。5.4 齒輪尺寸參數(shù)確定(mm) (511)式中：分度圓直徑（mm）；模數(shù)（mm）；齒輪齒數(shù)。（mm）

51、(512)式中：齒頂圓直徑（mm）； 齒頂高系數(shù)，取=1。（mm） (513)式中：齒根圓直徑（mm）；齒頂高系數(shù)，取=1；頂隙系數(shù)，取=0.25。（mm） (514)式中：齒寬（mm）；齒寬系數(shù)。由上述公式與表4.2與公式可得齒輪各參數(shù)如下：；。：；。 d1111389615381168128156801171441021598717413616488103.5130.588.5145.573.5160.511814670 b181818181818242424其余齒輪尺寸計算過程如上省略，現(xiàn)列表如下待查： d20415612872212256132922962121641368022026

52、41401003041941461186220224612282286 b2424242424242424245.5 傳動軸的彎曲剛度驗算此處傳動軸的彎曲剛度驗算，由于軸是兩支承軸，所以選取次軸進行校核。彎曲剛度驗算只需驗算軸的薄弱環(huán)節(jié)的撓度和傾角，此處驗算的是軸載荷處的撓度，軸承處的傾角。5.5.1 齒輪與軸受力分析簡圖Y（）Z X 圖5.2 軸受力簡圖5.5.2 軸的撓度計算 () (515) 式中: T轉(zhuǎn)矩（）； P該軸功率（kw）； n該軸轉(zhuǎn)速（r/min）。所在軸：；則。所在軸：；則。（N） (516)式中：圓周力（N）；分度圓直徑（mm）。（N） (517) 式中：徑向力（N）；嚙

53、合角（度），此處。則：；：；將、分解到Y(jié)軸和Z軸如下圖5.3所示：YZ 圖5.3 徑向、圓周力圖由圖5.3分解關(guān)系，又由兩軸位置關(guān)系可知，則；。；。合成各軸上力得：；。C點處撓度：Y在XY平面： X 圖5.4 軸在XY平面受力圖() (518)式中：I軸的抗彎斷面慣性矩（）； d花鍵軸的小徑（mm）； D花鍵軸的大徑（mm） B、N花鍵軸鍵寬、鍵數(shù)；確定式中各參數(shù)：d=46mm；D=54mm；B=6；N=8。則 由軸尺寸可知：=AC=31mm；=CE=116mm；=EB=35mm；=AB=182mm。又材料彈性模量E=。由2中表3.414撓度計算公式可知：使載荷點C處產(chǎn)生的撓度使載荷點C處產(chǎn)生

54、的撓度合成、：。在XZ平面：X圖5.5 軸在XZ平面受力圖使載荷點C處產(chǎn)生的撓度：使載荷點C處產(chǎn)生的撓度：合成、，則。則合成、：式中：軸彎曲剛度許用值（允許撓度mm）。此處選擇安裝齒輪的軸的允許撓度，則。因此C點產(chǎn)生的撓度符合允許撓度要求，故合格。在E點的撓度：在XY平面：X 圖5.6 軸在XY平面受力圖使載荷點E處產(chǎn)生的撓度：使載荷點E處產(chǎn)生的撓度：合成、：。在XZ平面：X 圖5.7 軸在XZ平面受力圖使載荷點E處產(chǎn)生的撓度：使載荷點E處產(chǎn)生的撓度：合成、，則。則合成、：即E點產(chǎn)生的撓度也符合允許撓度要求，故合格。5.5.3 軸的傾角計算左支撐處（A點）：在XY平面： X圖5.8 軸在XY平

55、面受力圖作用下使A點產(chǎn)生的傾角：作用下使A點產(chǎn)生的傾角：合成、，則在XZ平面：（見下頁圖5.9）作用下使A點產(chǎn)生的傾角：X圖5.9 軸在XZ平面受力圖作用下使A點產(chǎn)生的傾角：合成、：則合成、：式中：軸彎曲剛度許用值（允許傾角rad）。此處選擇裝向心軸承處的軸的允許傾角，則。則在左支撐即A點處產(chǎn)生的傾角在軸的允許傾角圍，故合格。右支撐處（B點）：在XY平面：X圖5.10 軸在XY平面受力圖作用下使B點產(chǎn)生的傾角：作用下使B點產(chǎn)生的傾角：合成、：在XZ平面：（見下頁圖5.11）作用下使B點產(chǎn)生的傾角：X圖5.11 軸在XZ平面受力圖作用下使B點產(chǎn)生的傾角：合成、：則合成、：則在右支撐即B點處產(chǎn)生的傾角在軸的允許傾角圍，故合格。6 軸承的選擇與壽命的驗算6.1 軸承的選擇6.1.1 軸軸上軸承選擇由前面軸的設計，知花鍵軸d=26mm，D=30mm。取花鍵軸左邊的支撐軸承型號為6206的深溝球軸承，其幾何尺寸如下：