1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CK6136數控車床變速箱設計圖書分類號：密級：畢業設計(論文)CK6136數控車床變速箱設計DesignofCK6136NClathegearbox學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名：日期：年月日學位論文版權協議書本人完全了解關

2、于收集、保存、使用學位論文的規定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸所擁有。有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名：導師簽名：日期：年月日日期：年月日摘要本次設計課題選擇的是CK6136數控車床主軸箱的設計，CK6136數控車床是基于普通車床的基礎上，為適應現代化生產發展是需要，對普通車床進行的數控化改造的產物。這種機床的特點是與現有的多功能數控機床相比，價格低

3、廉，但工作性能方面可以達到現代化生產的要求，適合那些中小企業的生產。本次設計內容涉及到電機的選擇，傳動方案是選擇，以及傳動比的確定，在解決以上問題后，進一步是設計各個軸的參數，各個軸上的齒輪參數以及傳動部件的參數，這是本次設計的主要思路關鍵詞主軸箱，傳動方案，齒輪參數AbstractThisdesigntopicselectionisCK6136nclathespindleboxdesign,CK6136nclatheisbasedonthebasisofordinarylathe,inordertomeettheneedofmodernproductiondevelopmentis,thep

4、roductofthenumericalcontroltransformationofordinarylathe.Thecharacteristicsofthiskindofmachineiscomparedwiththeexistingmulti-functionncmachine,thepriceislow,buttheworkperformancecanmeettherequirementsofmodernproduction,suitablefortheproductionofsmallandmedium-sizedenterprises.Thedesigncontentinvolve

5、sthechoiceofmotor,transmissionschemeisselected,andthedecisionoftransmissionratio,aftersolvingtheaboveproblems,andfurtheristodesigntheparametersofeachaxis,theaxisofgearparametersandtheparametersofthedrivingpart,thisisthemainideaofthisdesignKeywords：Thespindleboxtransmissionschemegearparameters目錄TOCo1

6、-3huHYPERLINKl_Toc13824摘要PAGEREF_Toc13824IHYPERLINKl_Toc21134AbstractPAGEREF_Toc21134IIHYPERLINKl_Toc16951緒論PAGEREF_Toc16951HYPERLINKl_Toc9411.1目前數控車床現狀簡介PAGEREF_Toc9411HYPERLINKl_Toc239251.2本次設計的整體構思PAGEREF_Toc239251HYPERLINKl_Toc182302變速方案擬定PAGEREF_Toc182302HYPERLINKl_Toc99392.1數控車床主傳動總體方案選擇PAGERE

7、F_Toc99392HYPERLINKl_Toc273432.2變速方式選擇PAGEREF_Toc273433HYPERLINKl_Toc25822.3調速電動機的功率和轉矩特性PAGEREF_Toc25824HYPERLINKl_Toc285382.4主電動機的選擇PAGEREF_Toc285384HYPERLINKl_Toc99352.5傳動比的選擇PAGEREF_Toc99355HYPERLINKl_Toc303992.6主軸箱傳動機構簡圖PAGEREF_Toc303996HYPERLINKl_Toc245302.7轉速圖擬定PAGEREF_Toc245307HYPERLINKl_Toc

8、107193結構設計PAGEREF_Toc107198HYPERLINKl_Toc194783.1結構設計的內容與技術要求PAGEREF_Toc194788HYPERLINKl_Toc296433.2展開圖的布置PAGEREF_Toc296438HYPERLINKl_Toc254263.3.1I軸的設計PAGEREF_Toc254268HYPERLINKl_Toc275803.4齒輪快的設計PAGEREF_Toc275809HYPERLINKl_Toc278273.5傳動軸的設計PAGEREF_Toc278279HYPERLINKl_Toc321543.6主軸部件的標準PAGEREF_Toc3

9、215410HYPERLINKl_Toc102833.6.1重要尺寸PAGEREF_Toc1028310HYPERLINKl_Toc120543.6.2主軸材料和熱處理PAGEREF_Toc1205410HYPERLINKl_Toc40213.6.3主軸軸承PAGEREF_Toc402111HYPERLINKl_Toc121193.6.4潤滑與密封PAGEREF_Toc1211912HYPERLINKl_Toc25344.1主軸的基本尺寸確定PAGEREF_Toc253413HYPERLINKl_Toc188664.1.1外徑尺寸D確定PAGEREF_Toc1886613HYPERLINKl_

10、Toc223914.1.2主軸內孔徑d的確定PAGEREF_Toc2239113HYPERLINKl_Toc169274.1.3主軸懸伸量aPAGEREF_Toc1692714HYPERLINKl_Toc51054.1.4支撐跨距LPAGEREF_Toc510514HYPERLINKl_Toc163994.1.5主軸最佳跨距的確定PAGEREF_Toc1639915HYPERLINKl_Toc46464.2主軸剛度驗算PAGEREF_Toc464615HYPERLINKl_Toc99814.2.1主軸前支撐撓度的驗算；PAGEREF_Toc998116HYPERLINKl_Toc235045傳

11、動件的設計PAGEREF_Toc2350421HYPERLINKl_Toc259215.1帶輪傳動設計PAGEREF_Toc2592121HYPERLINKl_Toc29145.1.1三角帶傳動的計算PAGEREF_Toc291421HYPERLINKl_Toc253585.1.2帶輪結構設計PAGEREF_Toc2535822HYPERLINKl_Toc24445.2傳動軸的設計PAGEREF_Toc244423HYPERLINKl_Toc108755.2.1傳動軸的直徑估算PAGEREF_Toc1087523HYPERLINKl_Toc231915.2.2傳動軸剛度的驗算PAGEREF_T

12、oc2319124HYPERLINKl_Toc106835.3齒輪的設計PAGEREF_Toc1068325HYPERLINKl_Toc179245.3.1齒輪模數的計算PAGEREF_Toc1792425HYPERLINKl_Toc152305.3.2齒輪結構的設計PAGEREF_Toc1523027HYPERLINKl_Toc14675.3.3齒輪校驗PAGEREF_Toc146728HYPERLINKl_Toc189295.4鍵的選擇與校核PAGEREF_Toc1892929HYPERLINKl_Toc69935.5軸承的選用與校核PAGEREF_Toc699329HYPERLINKl_

13、Toc282595.5.1各軸軸承的選用PAGEREF_Toc2825929HYPERLINKl_Toc158855.5.2各軸軸承的校核PAGEREF_Toc1588530HYPERLINKl_Toc29149結論PAGEREF_Toc2914932HYPERLINKl_Toc13747致謝PAGEREF_Toc1374733HYPERLINKl_Toc13648參考文獻PAGEREF_Toc13648341緒論1.1目前數控車床現狀簡介數控機床是通過微機程序控制機床，使機床完成一系列規定動作，使零件被加工成預想效果，有了數控機床之后，大幅度降低了工人的勞動強度，提高了工作效率，通過專業的編

14、程和操作也可以達到預期的加工要求。我國目前屬于世界上制造大國之一，為滿足國內外客戶的供貨要求，生產過程中就對我國企業的生產效率提出來很高的要求，此時數控機床的出現就能很好的解決這一問題。但在我國，當前大多數中小企業，各類中小型層出不窮的制造企業，與大型制造企業相比，這些中小企業很難有購買現有的專業數控機床的能力，為解決中小企業面臨的這一尷尬現狀，對普通機床的數控化改造就漸漸地出現在人們的視野當中，CK6136數控車床就是此時通過對普通車床數控化改造出現的，適用于我國中小企業生產要求的，廉價的現代化數控車床。我國為解決國外數控行業的技術封鎖和我國制造行業需求制定多個五年計劃，培養出一大批數控機床

15、制造人才。經過多個五年計劃后，奠定了我國數控行業的堅實基礎，是我國經過多年的努力掌握了數控機床制造技術，專用機床制造技術，解決了我國數控行業不足的難題。也逐漸的在全國各地建立起多個數控產業中心，創建了一支支數控行業專業團隊。但我國仍面臨許多挑戰，不如，我國數控行業的技術還不共夠成熟，與世界先進水平之間還存在著數年的差距；在世界的行業占有份額少，未能形成產業化生產，這是由于我國制造的機床在可靠性、外觀性能、功能部件的生產方面存在著不足。1.2本次設計的整體構思數控車床的主軸箱是由電機、傳動系統、主軸、傳動軸、齒輪以及軸承等部件組成，本次設計內容就是對這些部件的計算、校驗來完成主軸箱的整體設計。電

16、機部分主要涉及到電機功率和轉速的確定；傳動系統涉及到傳動帶的選擇，傳動帶輪的計算；主軸與傳動軸部分涉及到主軸的材料和尺寸的計算；齒輪部分的設計主要是對齒輪的結構和齒輪的模數進行詳細的計算與校對；當然軸承的選擇也是本次設計中不可缺少的設計部分，軸承可以提高主軸的剛度和加工的精度。數控車床主軸箱的設計就是通過完成對這些部件的設計計算之后，將其合理的組合在一起，最后完成主軸箱的整體設計。2變速方案擬定2.1數控車床主傳動總體方案選擇數控車床是是由微機控制調速，微機是由提前設定好的程序來控制主軸轉速的。與普通機床相比，數控機床的加工工藝局限性比較小，工藝能力更強，因此要求其輸出端的調速范圍要交寬廣。無

17、級變速器（CVT）是現代數控車床主傳動，傳動和無級變速傳動方式，有的機床還采用無級變速器與無級變速器的共存，根據不同的傳輸模式。如今數控機床經常使用的調速方式如下：（1）齒輪傳動如圖2-1所示（一），帶傳動是一種無級調速，其特點是傳動比和傳動傳動效率比較大。往往被作為機床的主軸主要的變速傳動。（2）帶傳動如圖2-1（b）所示，帶傳動主要是將電動機動力，通過皮帶與皮帶輪的接觸摩擦直接傳遞到機床的傳動軸上，帶傳動與齒輪傳動相比傳動比不固定，而且傳動效率較低。但由于帶傳動的整體結構簡單，都被選擇作為電動機與變速箱之間的動力傳動。（3）用兩個電動機分別驅動主軸如圖2-1（c）所示，這種傳動方式是同時在

18、機床上采用帶傳動與齒輪傳動兩中方式對機床主軸進行動力傳遞，這種傳動方式是根據機床對加工轉速有高低要求時，可以選擇不同的傳動方式進行傳動。這樣做的好處是可以合理的分配電動機的功率，節約資源。（4）內裝電動機主軸傳動結構如圖2-1所示（D），變速器直接對主軸與電機連接，是一種無級變速器是由電流的頻率從直流電動機獲得改變主軸轉速的目的改變。這種傳動方式的結構是最簡單的，但由于中間沒有變速機構，所以機床在加工過程中，電動機所受的外力扭矩最大，對電動機的要求比較高，同時，電動機的發熱情況也最為突出。具體的表現形式可以參看圖2-1所示。圖2-1數控車床主傳動的四種配置方式2.2變速方式選擇方案一、無級變速

19、機械無級變速器可以保證在電動機為機床輸出軸提供轉動動力的前提下，機械無級變速器可以保證電機能夠提供可變的速度在一定范圍內連續變化時。無級變速可以保證機床在加工零件的過程中具有穩定的轉速，恒定的功率，且動力的傳動效率相對較高；但由于大多數無級變速都是靠摩擦傳動來傳遞效率的，所以，對無級變速而言，其自身承受過載可沖擊能力差，且不具有穩定的傳動比值。方案一：有級變速有級變速的傳動比只能按既定的設計要求通過操縱機構分級進行改變。（1）塔輪變速器這種變速器角度采用平帶傳動，也可以用V帶傳動。其特點是傳動平穩，結構簡單，但尺寸較大，變速不方便。（2）滑動齒輪變速器這種變速器變速方便，結構緊湊，傳動效率高，

20、應用廣泛。（3）離合式齒輪變速器這類變速器的最大特點為能夠采用斜齒輪或人字齒輪，使機床的傳動相對比較穩定。如果選擇摩擦式離合器的方法，就能夠實現在機床運轉的過程中中完成變速。但這種變速方式存在著一定的弊端，齒輪通常處在一種常嚙合的狀態下，這使得齒輪磨損狀況較為嚴重，離合器所占的空間也比較大。（4）拉鍵式變速器這類變速器的特征為，布局相對緊湊，但拉鍵的強度以及其剛度往往相對的低一些，所以實現不了較大轉矩的傳遞?？偨Y上述的變速方案，初步確定交流電動機無級變速串聯齒輪有級變速的變速方案。2.3調速電動機的功率和轉矩特性電動機的選擇正確與否主要是看電動機的功率是否可以滿足主軸功率的輸出要求，電動機的分

21、類主要有交流變頻電動機和直流變頻電動機，電動機的輸出功率通過傳動裝置傳動到變速箱，通過變速箱的變速后輸出到主軸，實現主軸變速，變速箱是機床的重要組成部分，變速箱可以充分的發揮電動機的功率，使機床完成各種轉速要求的機械加工，變速箱的變速方式分為有級變速和無級變速兩大類。電動機的變頻調速與變速箱的調速相結合，最終實現機床的主軸調速，從而實現加工過程中對機床的加工功率要求。圖2-2主軸功率與加工轉速關系特性如圖2-2所示，主軸的功率與主軸加工轉速直接存在著一定的關系。以為界，在區間內，在輸出功率恒定的情況下，主軸可以滿足各個轉速的加工要求，這一區間的加工，電動機的輸出功率最大，通過變速箱來實現功輸出

22、軸的轉速要求；在區間中，電動機的功率未能達到額定功率，但通過變速箱的調速，可以實現機床的恒定轉速加工，此時的機床通?？梢赃_到最高轉速。2.4主電動機的選擇按供電電源不同，電動機有直流電機和交流電機兩大類。電動機的容量（功率）選擇合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。因此需選用合理的電動機功率。在機械加工過程中，以中碳鋼最為常見，而45號鋼又是中碳鋼中使用最多的一類，因此設計就以45號鋼為例進行設計，鋼體已做正火處理，加工表面粗糙度設定為=3.0mm。選用的刀具類型為硬質合金外圓車刀，查表3-1得【14刀具的幾何參數如下：o=15、r=75s=0b1=0.1mm。在確定車床的電動機的選擇時，

23、要通過對車床的加工要求來計算出車床的輸入功率從而選擇出合適的電動機型號。機床主軸加工參數的設定如下：1背吃刀量和進給量f的選擇，根機械制造基礎1表3-1取=4mm，f=0.6。2切削速度，查表3-1，取V=1.7。由機床的背吃刀量、進給量以及切削速度計算出切削力現在計算切削力主要是用指數形式計算公式，計算步驟如下：F=9.81式（2.1）=9.8127040.920.95=3242（N）由切削力計算出切削功率，計算步驟如下：=32421.7=5.5（kW）式（2.2）機床的傳動功率為0.750.85，取=0.8.=5.5/0.8=6.88(kW)式（2.3）采用交流變頻電動機作為機床的動力來源

24、，MOTOR主電機選用Y系電動機，該電動機額定轉速為nd=1440r/min,轉速上限為。電動機的額定輸出功率為7.5kw，電動機的調速范圍為Rdp=ndmax/nd=3000/1440=2.08。由圖2-2得，當電動機從額定功率到達電動機的最大功率時，機床的主軸轉速輸出處在區間內，當電動機的功率達到最大功率是，機床可以通過變速箱來調節主軸的轉速，此時機床的主軸轉速與電動機的功率關系處在區間內。2.5傳動比的選擇（1）傳動比的計算電動機通過帶傳動將動力傳動到軸，皮帶輪的傳動比去QUOTE=1.52，初設機床加工的零件為淬火鋼，主軸輸出的最低轉速為10r/min，此時電動機的轉速也是最低的為60r/min則傳動比分配如下：，式（2.4）（2）參數確定電動機與變速箱之間的變速屬于一級變速，是通過皮帶輪來完成的，然后由變速箱完成其他變速，這是通過變速齒輪來完成的。變速箱中一級變速選變速比為的齒輪，齒輪副為二級變速選變速