1、CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计全套 CAD图纸，联系 153893706本科生毕业论文（设计）书材 料院(系)、部： 机电工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 教授 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 0303 班 学 号： 04 2007 年 5 月CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计1湖南科技大学毕业设计（论文）任务书机电工程学 院 机械 系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年 月 日学生姓名: 储文姬 学号: 04 专业: 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： CLK6140 轻型数控车床主运动及进给系统设计 2 学生设计（论文）时间
2、： 自 3 月 3 日开始至 5 月 28 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料： 4 设计（论文）完成的主要内容： 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 6 发题时间： 年 月 日指导教师： （签名）CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计2学 生： 储文姬 （签名）湖南科技大学毕业设计（论文）进度表毕业设计（论文）题目：CLK6140 轻型数控车床主运动及进给系统设计 起止时间： 2007-3-23 至 2007-5-28 学生：储文姬 （签名） 指导教师： （签名） 系（教研室）主任： （签名）时 间 工 作 内 容 备 注第 周至第 周（ 月 日至 月 日
3、）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计3第 周至第 周（ 月 日至 月 日）注：此表一式两份：一份存学院，一份发给学生。湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）
4、规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计4指导人评定成绩： 湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计5评阅人评定成绩： 湖南科技大学毕业设计（论文）答辩委员会记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书 共 页2 设计（论文）图 纸 共 页3 指导人、评阅人评语 共 页毕业设
5、计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价毕业设计（论文）答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩： CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计6总评成绩： 摘 要电火花线切割加工(wireEDM)是一种基于电火花性流程加加工技术的适应性流程加工技术，它可以被用在具有二维到三维复杂形状的而且是导电的原材料的加工上。电火花线切割加工最常见的应用是在压模，挤压模，粉末合金的铸模和标准模板的装配工中。这样就可以加工出以往依靠花费很高模床或者昂贵的传统意义上的
6、电火花的电极来进行加工的工件。由于电火花线切割加工技术是机电一体化技术，是机械、电工、电子、数控、自动控制、计算机应用等多门学科、专业知识的综合运用。我的设计课题是 DK7732数控电火花线切割加工机床。DK 为数控电加工机床，77 为电火花线切割机床。32 为机床工作台宽度。此次设计包括机床的总体布局设计，横向进给，纵向进给设计。其中还包括齿轮的强度计算，滚珠丝杆校核，轴承寿命的验算。控制系统包括步进电机控制电路和脉冲电路，这是数控电火花加工机床的重点设计部分，也是难点。步进电机电路设计包括硬件电路设计和软件系统设计。详细说明了芯片的扩展、键盘显示器接口的设计等等。脉冲电源电路采用高低压复式
7、脉冲电源，它是由晶体管及分立元件组成的电路，输出高低压复式脉冲，可以同时供给两个放电间隙加工，提高生产效率。关键词 数控电火花切割加工；主轴运动；步进电机；脉冲电源CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计7ABSTRACTWire electrical-discharge machining (wire-EDM) I is an adaptation of the basic EDM process, which can be used for cutting complex two-and three-dimensional shapes through electrically co
8、nducting materials. Wire-EDM is most commonly usedfor the fabrication of press stamping dies ,extrusion dies, powder composition dies,profile gages, and templates. Complicated cutouts can b made in difficult-to-machine metals without the need for high-cost grinding or expensive shaped EDM electrodes
9、. Because the technology of wire electrical-discharge machining is the technology of mechatronics , and it is the integrate application of many subjects and professional knowledge , for example mechanism , electrician , electron , numerical control , auto control and computer application.My design s
10、ubject is DK7732 numerical control electrical-discharge perforation molding machining tool . DK means numerical control machining tool. 77 means wire Electrical-discharge perforation molding machining tool. 32 means the width of tools worktable.The design contains collectivity distribution design ,
11、landscape orientation feed design, circumgyrate worktable design. It still includes intension calculation of gear wheel , the checking of part contains the circuit of pulse electrical source. This part is the most important part of numerical control electrical-discharge machining tool, and it is ver
12、y hard for me. The design of step-by-step electromotor control includes hardware circuit design and software system design. It explains the enlarging of CMOS chip and the design of keyboard display interface . The circuit of pulse electrical source uses high and low voltage pulse electrical source .
13、 The circuit is composed by transistor and nuattached elements , it exports high and low voltage pulse , which can apply whit two electrical-discharge interval and improve productivity . Key words Numerical control wire electrical-discharge machining ；principle axis motion ； step-by-step electromoto
14、r ； pulse electrical sourceCLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计8目 录1 总体方案设计 错误！未定义书签。1.1总体方案的拟定 错误！未定义书签。1.2 主要技术参数的确定 .错误！未定义书签。2 储丝走丝部件结构设计 错误！未定义书签。2.1储丝走丝部件运动设计 错误！未定义书签。3 储丝走丝部件主要零件强度计算 错误！未定义书签。3.1齿轮传动比的确定 错误！未定义书签。3.2齿轮齿数的确定 错误！未定义书签。3.3传动件的估算 错误！未定义书签。3.4齿轮模数估算 错误！未定义书签。4 储丝走丝部件主要零件强度验算 错误！未定义书签。4.1 齿轮强度
15、的验算 .错误！未定义书签。4.2主轴的验算 错误！未定义书签。5 主轴组件结构设计 错误！未定义书签。5.1轴承的配置形式 错误！未定义书签。5.2主轴组件的调整和预紧 错误！未定义书签。6 进给传动设计 错误！未定义书签。6.1进给传动运动设计 错误！未定义书签。6.2滚珠丝杆螺母副的型号选择和滚珠丝杆的选型和校核 错误！未定义书签。7 步进电机的选用 错误！未定义书签。8 进给机构支承设计 错误！未定义书签。8.1螺杆的支承形式 错误！未定义书签。9 数控系统硬件的电路设计 错误！未定义书签。9.1单片机设计 错误！未定义书签。9.2 系统扩展 .错误！未定义书签。9.3显示器接口设计
16、错误！未定义书签。9.4 步进电机控制电路设计 .错误！未定义书签。9.5光电隔离电路设计 错误！未定义书签。9.6部分控制程序 错误！未定义书签。9.7其他接口电路设计 错误！未定义书签。科技译文 错误！未定义书签。致 谢 错误！未定义书签。CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计9参考文献 错误！未定义书签。湖南科技大学本科生毕业论文（设计）书院(系)、部： 机电工程学院 学生姓名： 储文姬 指导教师： 颜竟成 职称 教授 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 0303 班 完成时间： CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计10CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统
17、设计111 总体方案1.1 CLK6140 的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为 NC 阶段；第二个阶段为 CNC 阶段，从 1974 年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近 20 多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从 20 世纪 90 年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC 微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来
18、在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于 PC 微机的数控系统，即 PCNC 系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。数控技术的发展趋势：1.1.1 性能方面的发展趋势（1） 高速高精度高效（2） 柔性化（3） 工艺复合和轴化（4） 实时智能化1.1.2 功能发展方面（1） 用户界面图形化（2） 科学计算可视化（3） 插补和补偿方式多样化（4） 内置高性能 PLC（5） 多媒体技术应用1.1.3 体系结构的发展（1） 集成化（2） 模块化（3） 网络化（4） 开放式闭环控制模式1.2 CK6140 数控卧式车床
19、的总体方案论证与拟定1.2.1 数控车床CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计12数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称 NC）机床，它是 20 世纪 50 年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点：（1）.由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。（2）.为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。（3）.更多地采用高效传动部件，如滚动丝
20、杆副，直线滚动导轨高，CNC 装置这是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。1.2.2 CK6140 数控卧式车床的拟定1.CK6140 数控卧式车床具有定位，纵向和横向的直线插补功能，还能要求暂停，进行循环加工等，因此，数控系统选取连续控制系统。2.CK6140 数控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。3.根据设计所给出的条件，主运动部分 z=18 级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是 2000r/min，最低转速是 40r/m
21、in， =1.264.根据系统的功能要求，微机控制系统中除了 CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O 接口电路，包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应该包括脉冲发生电路和其他辅助电路。5.纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。6.为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。7.采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于
22、工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。（附注：伺服系统总体方案框图 1.1）CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计13图 1.1 伺服系统总体方案框图2 机械部分设计计算说明2.1 主运动部分计算2.1.1 参数的确定一. 了解车床的基本情况和特点-车床规格系列和类型1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础.因此,对这些基本知识和资料作些简要介绍.本次设计中的车床是普通型车床,其品种,用途,性能和结构都是普通型车床所共有的,在此就不作出详细的解释和说明了.2. 车床的主参数(规格尺寸)和基本参数(GB1582-79,JB/Z143-79):最大的工件回转直径 D
23、(mm)是 400;刀架上最大工件回转直径 大于或等于 200;主轴通孔直径 d 要1D大于或等于 36;主轴头号(JB2521-79)是 6;最大工件长度 L 是 7502000;主轴转速范围是:321600;级数范围是:18;纵向进给量 0.032.5r/mm;主电机功率是 5.510KW二. 参数确定的步骤和方法1. 极限切削速度根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑:工序种类,工艺要求,刀具和工件材料等因素.允许的切速极限参考值如.然而,根据本次设计的需要选取的值如下:30m/ininaxuCLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计142. 主轴的极限转速计算车床主轴的极限转
24、速时的加工直径,按经验分别取(0.10.2)D 和(0.450.5)D .由于D=400mm,则主轴极限转速应为:maxmax10/in(.2)unrD=2000r/min inin/i(0.45.)/r3主轴转速级数 Z 和公比 机床中常用的公比为 1.26 和 1.41,本例考虑适当减小相对速度损失,选定 26.1由于转速范围 maxin20/in4rR5lgl117.9,.26Z取 Z=84.主电机功率-动力参数的确定合理地确定电机功率 N,使机床既能充分发挥其使用性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素.因此,采用估算法确定轻型机床电机功率.1)主(垂直)切削力:0.75
25、0.7519193.326zpFaf N2)切削功率:268.0ZNvKW切3)估算主电机功率:4.958切 切总所以,N 值按我国生产的电机在 Y 系列三相异步电动机中选择，电机型号为 Y132S-4，额定功率选取则为 5.5KW。电机的外形及安装尺寸见下：CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计15图 2.1 异步电机的外形及安装尺寸2.1.2. 传动设计1. 级数为 Z 的传动系统由若干个顺序的传动组成,各传动组分别有 个传动副,即:321,Z321Z传动副数由于结构限制以 2 或 3 为合适,即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子:ab所以 18 级转速的结构的传动副只有 2,
26、3,3 的形式2. 由于 I 轴要安置换向磨擦离合器，为减小轴向尺寸,第一传动组的传动副数不能多,所以 2 为宜.主轴对加工精度,表面粗糙度的影响最大.因此,主轴上齿轮少些为好.最后一个传动组的传动副常选用 2.另外,最后扩大组的传动副数目 时的转速范围远比 Z=3 时大.因此,在机床设计中,因要2Z求的 R 较大,最后扩大组的传动副数目取 2 更为合适.所以 ,考虑在原有传动副基础上增加一个变速组.3. 在传动顺序的安排方面,由于 I 轴装有摩擦离合器,在结构上要求有一齿的齿根圆大于离合器的直径,再加上上面提到的增加一个变速组,因此最后的结构式为126(12)83其中第三扩大组的级比指数不遵
27、守正常规律,缩减为(12-6)=6,这样会出现 6 级重复转速.2.1.3转速图拟定1.主电机的确定1)电机功率 N根据机床切削能力的要求确定电机功率.但电机产品的功率已经标准化,因此,按要求选取近似的标准值 5.5KW.2)电机转速机床中最常用的是 3000r/min 和 1500r/min 两种,在这取 1500r/min.3)多速电机的应用CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计16多速电机的转速比为 2,传动系统的公比应是 2 的 3 次方根.这时,多速电机的转速变换起着系统中第一扩大传动组的作用,相应基本的传动级数为 2,这样,使传动系统的机床结构化.4)选用的电机由于电机的估
28、算功率为 4.95KW,所以最后选用 Y132S-4 的电机,额定功率为 5.5KW,满载转速为1440r/min.2.轴的转速I 轴从电机得到运动,经传动系统化成主轴各级转速 .电机转速和主轴最高转速应相接近.最后,装有离合器的车床的电机,主轴最高转速,I 轴转速分别为 1440r/min,2000r/min,960r/min.对中间传动轴转速的选取原则是:妥善解决结构尺寸大小与噪音,振动等性能要求之间的矛盾.对高速轻载机床,中间轴转速宜取低些.3.齿轮传动比的限制机床主传动系统中,齿轮副的极限传动比:1)升速传动中,最大传动比必需小于或等于 2.过大,容易引起振动和噪音.2)降速传动中,最
29、小传动比必需大于或等于 4.过小,则使主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大,将导致结构庞大. 2.1.4 带轮直径和齿数的确定1.带轮直径确定的方法,步骤1)选择三角带型号根据计算功率 和小带轮转速 查图kwNKdwj 05.6.1 1n最后选择三角带型号为 B 型。2)确定小带轮的直径 小D各种型号胶带推荐了最小带轮直径,查表及根据实际确定小带轮直径 为 180mm。小D3)计算大带轮直径 大根据要求的传动比 u 和滑动率 确定大带轮直径 。三角胶带的滑动率 ，三角带传动大 %2中，在保证最小包角大于 的条件下，传动比可取 ，在这取 u=1.5。12037/1u当带传动为降速时：muD20)(小
30、大2确定齿轮齿数用查表法，根据要求的传动比 u 和初步定出的传动齿轮副齿数和 ，查表即可求出小齿轮齿数。zS在选取齿数时，应注意：1） 不产生根切。一般取 2018minZCLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计172） 保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽壁厚 m 为齿轮的模数，一般取,2。m53） 同一传动组的各对齿轮副的中心距离应当相等，若模数相同时，则齿数和亦应相等。3拟定转速图根据公比 及结构式 ，分配各变速组的最小传动比，拟定转速26.1)612(2318图，过程如下：1） 决定轴 的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，所以了后一个V变速组的最小
31、降速成传动比取极限值 1/4，公比 ， 因此从 V 轴 F 点向上六格，.,4.6在 IV 轴找到 E 点，连结 FE 线即为 IVV 轴的最小传动比。2） 决定其余变速组的最小传动比根据：“前缓后急”的原则，轴 IIIIV，IIIII 间变速组取，即从 E 点向上移四格，在 III 轴取 D 点，在从 D 点向上移四格，在 II 轴取 C 点，4min/1uI 轴由于转速为 960r/min,所以直接在转速图上量取。最后转速图如下图所示： I图 2.2 传动系统转速图CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计18根据转速图及查表得到齿轮齿数，经过合理安排各轴传动，得到最后的传动系统图如下
32、图所示：图 2.3 传动系统结构图2.1.5传动件的估算和验算：1三角带传动的计算1）上下节已经确定带型为 B 型，小带轮直径 ，大带轮直径mD180mD2702）确定三角带速度 smnD/1063)初定中心距 A带轮的中心距通常根据机床总体布局初步选定4）确定三角带的计算长度 及内周长0LN三角带的计算长度是通过三角带截面重心的长度78)(26.0(21CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计19mADAL2694)()(201210 将算出的 的数值圆整到标准的计算长度 L，并通过查表得到相应的内周长度 为 2240，修正值0 NLY=33，所以通过截面中心的计算长度 27340YN
33、5） 验算三角带的挠曲次数 usLmvu/4010次6)确定实际中心距 A 7838)(12DaA式中 )(21L7）验算小带轮包角 1204.73.580121 AD确定三角带根数 Z .98.02610CNZj所以：Z 取 3 根。2传动轴的估算和验算1）传动轴的估算当轴的长度及跨距未定，支承反力及弯矩无法求得时，可先按扭转刚度或扭转强度对轴的直径进行估算。由于效率 （从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积，不计该轴轴承上的效率）对估算轴径影响不大，可以忽略，所以可以认为各传动轴的额定率 ，然后根据各轴的计kwN5.算转速计算转矩 T，然后根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算
34、各传动轴的轴径。主轴计算转速 min/1256.4012minrZj 根据转速图依次可查得各轴的计算转速如下：in/9601i/rnrVCLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计20轴 ： 5471960.15.105.96 nPT轴材料的许用切应力 ，查表取 35MP。根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算轴 径 ,最后选取相近的标准花键轴的规格为 。d 82轴 ：510.5.9105.966 nPT轴材料的许用切应力 ，查表取 30MP。根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算轴 径 ,最后选取相近的标准花键轴的规格为 。d 43轴 ： 1059105.966 nPT轴材
35、料的许用切应力 ，查表取 32MP。根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算轴 径 ,最后选取相近的标准花键轴的规格为 。d 435轴 ：V 28160.15.9105.96 nPT轴材料的许用切应力 ，查表取 35MP。根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算轴 径 ,最后选取相近的标准花键轴的规格为 。d 45轴 V： 201.05.9105.966 nPT轴材料的许用切应力 ，查表取 32MP。根据轴的转矩 T 及材料的许用切应力 查表估算轴 径 ,最后选取相近的标准花键轴的规格为 。d 1672）传动轴刚度的验算：轴的刚度不足，在工作中将会产生过大的变形而影响轴上零件的工作
36、能力，甚至影响机器的工作性能。所以对有刚度要求的轴，还必须进行刚度验算。轴的刚度分为弯曲刚度和扭转刚度两种。前者以挠度和偏转角来度量，后者以扭转角来度量。轴的刚度计算通常是计算轴受载时的变形量，使其不大于允许值。对一般受弯矩作用的轴，需要进行弯曲刚度验算。主要验算轴轴端的位移 和前轴承处的转角 。如果切削力 F 和传动力 Q 不在同一平面内，应将其分解为要相互垂直的两个平面内分别求出数值，再按向量进行合成。由于本次设计中轴 结构较为复杂，因此把它作为为验算的对象。其所受到的力可简化为如下形式的简支梁的形式。粗略计算，可将花键轴近似简化为等直径的轴，采用平均直径 来进行计算：1d21dDD,d
37、分别为花键轴的外径和内径长度。最终的估算外径为 m5.3740CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计21扭矩 T= Nmm= NmmnP9505201.950弹性模量 E= MPa6.2I= 44497025.3mD受力简图如下图所示：根据材料力学教材上的公式，得轴的转角和最大挠度如下： A)3(62blEIMBalC)3(622lbIEIlM91maxIla3)(222ax以上各式中 a=185mm，b=430mm，l=615mm将其余已知条件下代入上面各式中得=0.00125A=-0.002BCLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计22=-0.002C=0.021max=0.
38、0392扭转角的绝对值小于一般主轴的规定,轴弯曲变形允许值：轴的类型允许挠度 变形部位 允许倾角一般传动轴刚度要求较高的轴安装齿轮的轴安装埚轮的轴(0.00030.0005)L00002l（0.010.03）m(0.020.05)m装向心轴承处装齿轮处装单列圆锥滚子轴承处装滑动轴承处装单列短圆柱滚子轴承处0.00250.0010.00060.0010.001注：L轴的跨距（mm）,m齿轮，蜗轮模数（mm）经过验算轴 的倾角及挠度均满足工求，其它轴承同理也满足。3齿轮模数的估算和计算1）估算：按接触疲劳和弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各系数都已知道后方可确定，所以只在草图画
39、完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。按齿轮弯曲疲劳的估算mmjwZnNm32按齿面点蚀的估算mmjnA370其中 为大齿轮的计算转速，A 为齿轮中心距。jn由中心距 A 和齿数 和 求出模数：1Z2CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计23mm21ZAmj根据估算所得 和 中较大的值，选取相近的标准模数。wmj由转速图中的各数据代入上式得：轴传到轴的模数=1.67mm960415.32wm=66mm.7A=1.65mm21Zmj为了便于后面的设计模数取标准值 2.5。轴传到轴 III 的模数=2.1mm4095.32w=89mm.7Amm8.1921Zmj按标准模数
40、取 2.5。 轴传到 IV 轴的模数=2.61mm16035.2w=120mm.7Amm3.281021Zmj按标准模数取 3。IV 轴传到 V 轴的模数CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计24=2.62mm12580.3wm=131mm.7Amm62.10321Zmj按标准模数取 3。2)计算：根据接触疲劳计算齿轮模数公式为：mniZNkjmjmsj3213)(160根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为：nYkwjmsw13275选用 I 轴上最小齿轮为计算依据大齿轮与小齿轮的齿数比，i 4.i工作情况系数，取 1.41k动载荷系数，查表取 1.22齿向载荷分布系数，查表取 1.043k
41、寿命系数，s qNnTskk工作期限系数，TkmC06为 I轴上齿轮的最低转速：960r/minnT预定的齿轮工作期限，取 T=18000h为疲劳曲线指数取 3， 为基准循环次数取 。m0710CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计257.41089637Tk转速变化系数，查表取 0.82n功率利用系数，查表取 0.51Nk材料强化系数，查表取 0.73q 43.1705.827.4qNnTskk齿宽系数，查表取 8m许用接触应力，查表取 45 号钢调质时的接触应力为 600MPaj=1.97mm3 226095.4185.431).(160jY齿形系数，查表取 0.438许用弯曲应力
42、，查表取 45 号钢调质时的弯曲应力为 220MPa。w mm87.12096843.015.275所以轴传到轴的模数满足要求，同理可计算出其它齿轮的模数也都满足估处时的模数值。4片式磨擦离合器的选择和计算一按扭矩选择一般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩 和额定动扭矩jMd满足工作要求，静扭矩的计算方法如下：mNnkmMjnj 950则各轴静扭矩 必须满足的条件如下：jij 6095.1.mNMjjI 1405.1.CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计26mNMVj 36105.91.j 42二步骤：1决定外磨擦片的内径 d根据结构需要，如为轴装式时，磨擦片的内径 应比安装轴的轴径
43、大 2-6mm。d2选择磨擦片尺寸可选用通用型磨擦片系列尺寸或自行设计。3计算磨擦面对数 ZmvznkdDpf3120式中： 06.查 表 取磨 擦 片 间 的 磨 擦 系 数 ，f19.0,1.查 表 取接 合 次 数 修 正 系 数 查 表 取接 合 面 修 正 系 数 查 表速 度 修 正 系 数 单 位 为磨 擦 片 外 片 内 径 单 位 为磨 擦 片 内 片 外 径 查 表 取许 用 压 强 ，kmdMPaPamzv对湿式离合器，建议 Z 值不大于 16，经过估计计算，最后确定离合器的磨擦面对数 Z 都取 6。4磨擦片片数磨擦片总数为 Z+1=7 片，至于是内片多一片还是外片多一片
44、，则由具体结构而定。最后各轴选定的离合器见下：I 轴：DLM3-5II 轴：DLM3-10III 轴： DLM3-10IV 轴： DLM3-16V 轴：DLM3-25216 展开图设计一 结构设计的内容，技术要求和方法1 设计的内容设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联接件的结构设计与布置，用一长展开图表示。2技术要求主轴变速箱是机床的主要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题（这是本次设计的中型车床的数据） 。1）精度CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计27车床主轴部件
45、要求比较高的精度。如：主轴的径向跳动 0.01mm ；主轴的横向窜动 0.01mm ；2）刚度和抗振性综合刚度（主轴与刀架之间的作用力与相对变形之比）： mNDj/340综 合D最大回转直径 mm 。在主轴与刀架之间的相对振幅的要求：等 级 振幅（0.001mm） 1 2 33）传动效率要求等 级 效 率 0.85 0.8 0.754）主轴前轴承处温度和温升应控制在以下范围：条 件温 度 温 升用 滚 动 轴 承 70 40用 滑 动 轴 承 60 30噪声要控制在以下范围等 级 CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统设计28dB 78 80 835）结构应尽可能简单、紧凑，加工和装备工艺
46、性好，便于维修和调整。6）操作方便，安全可靠。7）遵循标准化和通用化的原则。3 设计方法主轴变速箱结构设计是整个机床设计的重点。由于结构比较复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式图之前，最好能先画草图。目的是：1）布置传动件及选择方案。2）检验传动设计的结果中有无相互干涉、碰撞或其它不合理的情况，以便及时改正。3）确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。为达到上述的目的，草图的主要轮廓尺寸和零件之间的相对位置尺寸一定要画得准确，细部结构可不必画出。二.展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺
47、序，假想将各轴延其轴线剖开，并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。因此，展开图是传动设计的结构化，是表达主轴变速箱内传动关系以及各传动轴（包括传动部件）的结构的。结构设计时，可能要修改传动设计。同一传动方案可能有不同的布置和结构设计。车床主轴变速箱中的一些设计范例可为我们提供参考。1.离合器结构与轴上的传动齿轮由于每一对齿轮啮合传动都需要离合器来带动，因此本次设计把齿轮和联轴器做成一体，但这样轴间距离加大。2.反向机构利用机械传动实现主轴反转需要一个惰轮，也有两种方案，一种是增加专门用来转惰轮的短轴。这种短轴常是悬臂的，刚性差，齿轮接触不好，容易引起振动和噪声。另一种结构是将惰轮装在有两个支承的传动轴上，轴的刚性好，有利于降
