济南大学毕业设计大学毕业设计题 目 电磁离合器变速式数控车床 主传动系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 学 生 学 号 指导教师 二一五 年 五月 三十日- 1 -大学毕业设计摘 要当前,随着社会生产力的发展,机床技术的进步，高精度、高自动化的数控车床需求量显著增多，而数控车床又具有大功率、高转速、自动变速、主轴转速范围广等特点，所以在机床行业，数控车床成为重要的生产力量。本论文首先介绍了数控机床在国内外发展的过程与现状以及选题目的与意义,并分析了其存在的一些问题；对数控机床发展趋势进行了简单探讨；并对CK6140数控车床主轴箱传动系统进行了分析、设计与计算。主轴箱是由安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。在调速范围内，数控车床主轴可以获得的任意速度，以满足加工切削要求。目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置实现无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力，主轴箱内串联变速齿轮来扩大齿轮的变速范围。本设计将带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构，使输入轴在带轮处只受转矩，将轴上的径向力传动到车床箱体上,改善了输入轴的受力情况。关键词：主轴箱；无级调速；传动系统 - I -ABSTRACTAt present, with the development of the social productive forces, the progress of machine technology, high-precision, highly automated CNC lathes significant increase in demand, and CNC lathe also has high power, high speed, automatic transmission, a wide range of spindle speed and other characteristics, so machine tool industry, CNC lathe become an important power production.This paper introduces the present situation of CNC machine tools and process development as well as the purpose and significance of the topic, and analyzes some problems of its existence; CNC machine tool development trends were discussed briefly; And CK6140 CNC lathe headstock transmission analyzes, design and calculation.Headstock is componented by precision bearings in the hollow shaft and a series of transmission gear. In the speed range, any speed Spindle available to meet working cutting requirements.At present, the development trend is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices. Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. Spindle speed gear box series to the extended range of the gear .In this design the design of the belt drive has been changed from the original unloading structure into the loading structure, the input shaft of the pulley only by torque, radial force to the drive shaft on the lathe cabinet, improve the force of the input shaft situation.Keyword: headstock ; stepless speed ; transmission Systerm- II -目 录摘要.IABSTRACT.II1前言.11.1 选题背景与意义.1 1.1.1国内外研究现状.1 1.1.2发展趋势.2 1.2选题目的及意义.2 1.3设计研究内容要求.32 主传动系统设计.4 2.1数控车床主传动系统设计总体方案.42.1.1 主传动系统传动方案的确定.42.1.2 主传动系统有级变速自动变换方式的确定.42.2 计算各轴计算转速、功率和转矩.52.3 电机的选择.73 传动系统零部件设计.113.1传动皮带的设计和选定.113.2轴系零部件的设计.143.2.1确定各轴转速.143.2.2确定传动各轴最小直径.143.2.3轴和轴的结构设计.163.2.4键的校核.173.2.5齿轮模数的确定及校核.173.2.6齿宽的确定.203.3电磁摩擦离合器的计算和选择.214 主轴结构设计.224.1对主轴组件的性能要求.224.2轴承配置形式.224.3主要参数的确定.235 编码器的选择与安装.25 6 结论.26参考文献.27致谢.281 前言1.1 选题背景与意义1.1.1 国内外研究现状从20世纪70年代初，我国的数控车床进入市场，通过各大机床厂家的不懈努力，在采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施下，使得我国的机床制造水平有了巨大的提升，车床产量在金属切削加工中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。但数控机床的产品在国际市场中的竞争力仍处于较低水平，即使在国内市场也同样面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品有大量需求，而另一方面却有很多国产机床滞销积压，导致国内机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的前景。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量差和促销手段低等原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能很好的针对用户需求提供满意的产品。下面简单介绍分析下数控车床的一些特点：主轴传动系统数控车床主传动系统可分为有级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在一定范围能均匀的、离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通的机床。无级变速形式则可以在一定范围内连续改变转速，从而得到满足加工要求的最佳转速，并且能在运转中变速，便于自动变速。最重要的是数控车床的主传动系统通常采用无级变速。与其他普通车床相比，数控车床的主传动采用交、直流调速电动机，电动机调速范围大，并可一实现无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求数控车床主传动系统有以下三种方式。1) 电动机直接驱动 电动机与主轴通过联轴器直接连接，或着是采用内装式主轴电动机驱动。采用直接驱动可以很大程度上简化主轴箱结构，能有效地提高主轴刚度。这种传动的特点是主要在主轴转速的变化、输出转矩与主轴的特性完全一致。但由于主轴的功率和转矩特性决定电机性能的原因，从而这种变速传动的方式受到一定限制。2) 采用定比传动 电动机经定比传动给主轴。定比传动是通过用带传动或齿轮传动，这两种传动方式在一定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围仍和电动机的调速范围相同。当前，交流、直流电动机的恒功率转速范围一般只有2-4，而恒转矩范围则达100以上；而许多大、中型机床的主轴要求有更宽的恒功率转速范围。很明显，这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要求不匹配:调速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用于小型或高速数控机床。3) 采用分档变速方式 这种变速方式主要是用于解决主轴电动机的功率特性和机床主轴功率特性不匹配的问题。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配合变速机构来保证主轴的功率、转矩要求，进而满足各种切削运动的转矩输出，特别是保证低速时的转矩以及