数控车床主传动机构设计（说明书+CAD图纸）
摘 要
本文作者研究的主要是数控车床的主传动系统，这类主传动系统的设计可用于对普通车床的改造，以适应当前我国机床工业发展的现状，具有一定的经济效益和社会效益。
本文作者完成的设计主要包括根据一些原始数据（其中包括机床的类型、规格等）结合实际条件和情况对车床一些参数进行拟定，再根据拟定的参数，进行传动方案的比较，确定传动方案。然后计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还要对箱体内的主要结构进行设计，一些零件的选型，如电磁离合器的选择等，从而完成对整个主传动系统的设计。
关键词：数控车床 主传动系统 设计
0 引言
这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。此类数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。
为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。一些全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化，以提高生产效率。我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想在近几年内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。目前，我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能地降低价格。
经济型数控车床有许多优点。1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万甚至几十万元。因此，它特别适合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。在普通车床上加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。加工不同零件，只要改变加工程序，很快适应和达到批量生产的要求。3）相对于普通车床，经济型数控车床能提高产品质量，降低废品损失。数控有较高的加工精度，加工出的产品尺寸一致性好，合格率高。4）采用数控车床，能解决复杂的加工精度，还能节约大量工装费用，降低生产成本。5）采用此类车床，还能减轻工人劳动强度将工人从紧张、繁重的体力劳动中解脱出来。6）可以提高工人素质，促进技术进步。数控系统的出现扩大了工人的视野，带动了学习微电子技术的热潮，为工人由“体力型”向“智力型”过渡创造了条件，促进了工厂的技术进步。7）增强了企业应变能力，为提高企业竞争能力创造了条件。企业应用经济型数控设备对设备进行改造后，提高了加工精度和批量生产的能力，同时又保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代所需要的应变能力，增强企业的竞争能力。
本设计中的数控车床主传动系统的特点就是主电机采用双速电机，这样可以简化箱体内的结构。操纵方式并非是完全数控，而是采用采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。本设计就是对在我国应用非常广泛的C6型数控车床进行的改造，具有广泛的适应性。C6型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效益。
总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。设计时一要注意设计的科学性和条理性，另一点就是要注意和实际的结合。设计的依据主要是以经验或类比为基础的传统(经验)设计方法。作为一名尚未毕业的大学生，经验自然是我们所欠缺的，所以除了老师的指导，最主要的就是借鉴书上的设计方法。书上虽然不会有完全相同的示例，但一些其他类型的主轴箱设计方法在这个课题上同样适用，适用也只是大体上的适用，具体到一些细节的设计就需我们自己查设计手册了。比如说其中涉及到电磁离合器的设计就需自己解决。虽然我们很缺乏设计的经验，但还应处处从实际出发。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析、参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势，更应了解我国实际生产水平，使设计的机床、机器在四化建设中发挥最佳的效益。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造、装配和维修要进行认真的、切实的考虑和分析，对推荐的设计数据和资料要结合实际情况进行取舍。通过设计实践，了解和掌握结合实际、综合思考的设计方法。
1 总体设计方案拟定
1．1 拟定主运动参数( 、 、Z)
机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。根据拟定的参数、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，了解极限转速 、 和级数Z、主传动电机功率N。
1．2 运动设计
根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定传动结构方案和传动系统图。传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式上有集中传动的主轴变速箱。分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用背轮机构、分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。然后计算各传动比及齿轮的齿数。
1．3 动力计算和结构草图设计
估算齿轮模数m和轴颈d，选择和计算离合器。
将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计。
1．4 轴和齿轮的验算
在结构草图的基础上，对一根传动轴和齿轮的刚度、强度进行校核。
1．5 主轴变速箱装配设计
主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和绘制的。图上各零部件要表达清楚，并标明尺寸和配合。
目录
0 引言 1
1 总体设计方案拟定 3
1．1 拟定主运动参数( 、 、Z) 3
1．2 运动设计 3
1．3 动力计算和结构草图设计 3
1．4 轴和齿轮的验算 3
1．5 主轴变速箱装配设计 3
2 参数拟定 4
2.1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数 4
2.2 各级转速的确定 4
3． 运动设计 5
3．1 主拟定传动方案 5
3．2 传动方案的比较 5
3．2．1 采用单速电机 5
3．2．2 采用双速电机 6
3．3 各级传动比的计算 7
3．4 各轴转速的确定方法 9
3．4．1 Ⅰ轴的转速 9
3．4．2 中间传动轴的转速 9
3．5 转速图拟定 10
4 动力计算 11
4.1 齿轮的计算 11
4.1 .1 确定齿轮齿数和模数（查表法） 11
4．1. 2 确定齿轮的齿数和模数（计算法）并校核 12
4．1. 3 齿轮的精度设计； 15
4.2 电磁离合器的选择和使用 19
5 轴的设计和验算 21
5.1 轴的结构设计 21
5.2 轴的强度校核(以Ⅰ轴为例) 21
5.2.1 选择轴的材料 22
5.2.2 初估轴径 22
5.2.3 结构设计 22
5．2. 4 轴的受力分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
5.3 轴的刚度校核(以Ⅰ轴为例) 25
6 主轴变速箱的装配设计 28
6.1 箱体内结构设计的特点 28
6.2 设计的方法(以轴的布置为例) 28
7 结论 31
致谢 32
参考文献 33
附件清单 34
参考文献
1 曹金榜，易锡麟，张玉峰，陈田养，王长春.机床主轴变速箱设计指导.北京:机械工业出版社,1987
2 徐锦康,蔡慧官,蒋同洋.机械设计.北京:机械工业出版社,2001
3 张新义.经济型数控机床系统设计.北京:国防工业出版社,1993
4 北京航空学院机械加工教研室.北京:国防工业出版社馆
5 王爱玲.现代数控机床结构与设计.北京:兵器工业出版社
6 王伯平.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社,1999
7 吴宗泽,罗建国.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社
8 机械工业出版社编辑组编.机械设计手册.北京:机械工业出版社
9 中国农业机械化科学研究院编.实用机械设计手册.北京:农业机械出版
社,1989
10 杨黎明.机械零件简明设计手册.北京:兵器工业出版社,1992
