主轴部件设计

前言

机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。设计机床的目标就是选用技术先进，经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。

本次毕业设计是针对于市场上应用广泛的卧式加工中心的设计。此设计以典型卧式加工中心为参考，根据国家标准而设计的。本人主要设计卧式加工中心主轴箱及其部件的设计。保证在主轴高速运转下的稳定性、精度、刚度，合理选用轴承、电机和传动部件。在保证箱体的实用性和安全性的前提下，尽可能节约材料来制造箱体、盖板、端盖。为了保证准停装置和自动换刀的实现，采用气压限位装置来实现换刀，采用永磁铁和磁传感器来实现准停。

本设计鉴于是将要毕业的学生的我所做，可能会由于缺少实践经验和更多专业知识，会出现不严谨，不实际的错误。望各位审批老师予以谅解并给予我更多的帮助！

- 1 -

第一章 课题介绍与分析

1.1选题背景及意义

1.1.1 国内外研究现状

机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现

机床主轴部件的动态优化设计方法‘ !‘

…唐…,

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人

酬一

科

心机械工程一系

摘性,

要

本文给出了一种对机床主轴部件进行动态优化设计的方法

。

该方法以

降低主轴前端动柔度值为优化目由于本文综合利用传递矩阵,

碎

,

优化后的主轴结构可以提高机床的切削稳定,

和辞子结构的概念,

来寻找薄弱模态并计算其能量。

分布率

故可使优化设计的过程。

仅在微型计算机上就可完成

最后以实例

,

证明

了本文方法的适用性!

丁

’

·

,

!

一机床的动态稳定性具与工件的相对动柔度因素之一,,。

、

前

一〕

一

阵刁

是指机床抵抗再生型切削颤振的能力,。

,

这个能力的大小,

,

依赖于刀,

因此设法使机床的动柔度值在整个工作频率范围内较小就是对其

进行动态稳定性优化设计所要达到的主要目标是主轴部件的静态和动态特性年 3月 2 5日收到。。

影响机床动柔度的因素较多,

其中最重要的,

某些研究表明

在发生颤振的振动位移中

主轴

本文于

重

庆。

大因此,

学

学

报

198 7年

部件所占比重法,

,

有时可高达6~ 8% 0 0,

直接研究主轴部件动态优化设计的理论和方。

以不断提高机床的设计水平和质量

,

亦是当前的一个重要课题,

按照一般的提法

优化设计乃是在满足约束条件的情况下,。

求使目标函数取极值的各设,

计变量

。

但由于主轴部件比较

济南大学毕业设计

前言

机床工业是机械制造业的重要部门，肩负着为农业，工业，科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。设计机床的目标就是选用技术先进，经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。

本次毕业设计是针对于市场上应用广泛的卧式加工中心的设计。此设计以典型卧式加工中心为参考，根据国家标准而设计的。本人主要设计卧式加工中心主轴箱及其部件的设计。保证在主轴高速运转下的稳定性、精度、刚度，合理选用轴承、电机和传动部件。在保证箱体的实用性和安全性的前提下，尽可能节约材料来制造箱体、盖板、端盖。为了保证准停装置和自动换刀的实现，采用气压限位装置来实现换刀，采用永磁铁和磁传感器来实现准停。

本设计鉴于是将要毕业的学生的我所做，可能会由于缺少实践经验和更多专业知识，会出现不严谨，不实际的错误。望各位审批老师予以谅解并给予我更多的帮助！

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济南大学毕业设计

第一章 课题介绍与分析

1.1选题背景及意义

1.1.1 国内外研究现状

机床工业是机械制造业的重要部门，

郑州科技学院

机械制造装备设计课程设计

院 系： 机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 12级本科十四班 学 号： 201233417 姓 名： 朱 珣 指导老师： 段 慧 珍 日 期： 2016年1月8日

车床的主传动系统设计任务书(6)

姓名：朱 珣 学号：201233417 专业：机械设计制造及其自动化 班级：12级机制本科14班

最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 原始数据： 主要技术参数 题目 主电动机功率3 P/kw 1400 最大转速 280 最小转速 1.26 公比

工件材料：钢铁材料。 刀具材料：硬质合金。 设计内容：

运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图，计算齿轮齿数。

动力计算：选择电动机型号及转速，确定各传动件的计算转速，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。

绘制下列图纸：

① 机床主传动系统图（画在

2014届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）

1 概述

主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。

数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。

1.1数控机床主传动系统的特点

与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点：

（1）转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 （2）变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

（3）主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。

数控机床主轴,刀具系统等设计

数控机床设计与分析 主轴单元设计主编：苟卫东

青海一机数控机床有限责任公司 2011年12月5日

数控机床主轴,刀具系统等设计

课程內容 概述 主轴结构 主轴 轴承 刀具系统 冷却系统 润滑系统 密封系统 主轴电机

课 程 內 容

数控机床主轴,刀具系统等设计

概 述加工中心市场需求3C 模具航钛轻合金高速钻孔攻丝，轻切削面铣 1mm以下小孔径钻孔

高速硬钢材加工，曲面加工

高速铣削，曲面加工

高精度

汽机车一般加工

高速铣削，钻孔，攻丝 精密镗孔

高效率钻孔，攻丝，面铣，镗孔

数控机床主轴,刀具系统等设计

概 述数控机床高速切削关键技术轻量化高刚性结构

工艺(规程，夹具)高速，高精度 切削

控制器

CAD/CAM

刀具技术

进给系统

主轴系统

数控机床主轴,刀具系统等设计

概

述

主轴为数控机床进行加工时，直接带动刀具 或工件旋转，进行切削、磨削..等加工程序之重要 单元。 –带动工件旋转，如车床。 –带动刀具旋转，如铣床。

精度

速度

刚度

数控机床主轴,刀具系统等设计

概 述主轴设计之性能指标主轴刚性:径向与轴向 最高转速: 安全持续运转极限转速 主轴功率:连续输出额定功率与最大功率

影响刚度与转速的因素主轴系统 轴承系统

刚性

轴承系统

转速

润滑系统冷却系

1 前言

1.1 研究目的及意义

机械制造业作为一个传统领域已发展了很多年，积累了很多理论和实践的经验，但在21世纪随着微电子、计算机、通信、网络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈来愈强烈。作为已深入到各行各业中并成为了基础工业的机械制造业正面临着严峻的挑战。目前，随着全球制造业市场的逐渐形成，国际间的经济贸易交往和合作更加频繁紧密，竞争也愈来愈激烈，对于制造业来说，竞争的核心是新产品和现代先进制造业技术的竞争。本次毕业设计通过对 C620 车床主轴设计的研究由浅入深了解现代的机械制造技术，为今后的工作打下一个坚实的基础。

1.2国内外研究现状

机械制造技术是研究产品的设计、生产、加工、制造、使用、维修等整个过程的工程学科，以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整系统工程。目前，我国已加入WTO，机械制造业正面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯的沿着以前的轨道和其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线，而是要全面拓展，面向五化发展即全球化、网络化、虚拟化、自动化和绿色化。

现代制造业技术的发展过程由于其本身是针对一定的应用目标不断

题目2：

′

N=3KW, nmin=35.5rpm, ?=1.26,1.58 X0=4 Z=12 Dmax=

320mm.

一：选择结构式

单公比时,根据“前多后少”和“前密后疏”的原则选择结构式：12=3[1]×2[3]×3[6] 基本组级比指数改为5。 12=3[5]×2[3]×3[6]

由于扩大组的变速超过了变速范围， 修改变速顺序为12=2[5]×3[3]×2[6]。

调整级比指数获得合适的转速数列：12=2[5]×3[3]×2[6]。 二：验证最后扩大组的变速。

变速范围r= 6?（2?1）=4。在允许的范围内。

三：确定是否需要增加降速的定比传动副。 总降速比为35.5/1450约等于1/48。

三个变速组最小的传动比都为1/4总降速比为1/64，无需增加降速的传动比，为了让中间的变速组降速缓慢，减小结构的径向尺寸，在变速组的最前面增加带轮?19.5/ ?50。

四：拟定转速图如下：

05020902高智韬

1

五：确定齿轮齿数。

一轴到二轴：Z1/Z2=1.26 Z3/Z4=1/2.52

二轴到三轴：Z5/Z6=1 Z7/Z8=1/1.58 Z9/Z10=1/2.52 三轴到四轴：Z11/Z12=1.

中北大学课程设计说明书

目 录

1.概述 ....................................................................... 2 1.1机床课程设计的目的` ..................................................... 2 1.2机床主要参数 ............................................................ 2 2.参数的拟定 ................................................................. 2 2.1 确定极限转速 ............................................................ 2 2.2 主电机选择 ............................................................. 2 3.传动设计 ..........................................................

题目2：

′

N=3KW, nmin=35.5rpm, ?=1.26,1.58 X0=4 Z=12 Dmax=

320mm.

一：选择结构式

单公比时,根据“前多后少”和“前密后疏”的原则选择结构式：12=3[1]×2[3]×3[6] 基本组级比指数改为5。 12=3[5]×2[3]×3[6]

由于扩大组的变速超过了变速范围， 修改变速顺序为12=2[5]×3[3]×2[6]。

调整级比指数获得合适的转速数列：12=2[5]×3[3]×2[6]。 二：验证最后扩大组的变速。

变速范围r= 6?（2?1）=4。在允许的范围内。

三：确定是否需要增加降速的定比传动副。 总降速比为35.5/1450约等于1/48。

三个变速组最小的传动比都为1/4总降速比为1/64，无需增加降速的传动比，为了让中间的变速组降速缓慢，减小结构的径向尺寸，在变速组的最前面增加带轮?19.5/ ?50。

四：拟定转速图如下：

05020902高智韬

1

五：确定齿轮齿数。

一轴到二轴：Z1/Z2=1.26 Z3/Z4=1/2.52

二轴到三轴：Z5/Z6=1 Z7/Z8=1/1.58 Z9/Z10=1/2.52 三轴到四轴：Z11/Z12=1.