车床主轴箱设计及仿真分析

长 沙 学 院

CHANGSHA UNIVERSITY

课程设计资料

课 程 题 目： 普通车床主轴设计

系 部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 黄 志 强 班 级： 四 学号 2010011420 指导教师姓名： 陈蕾 职称 教授 最终评定成绩 ：

长沙学院教务处 二零一三年十二月制

第 1 页 共 70 页

第 2 页 共 70 页

摘要

普通中型车床主轴箱设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模

长 沙 学 院

CHANGSHA UNIVERSITY

课程设计资料

课 程 题 目： 普通车床主轴设计

系 部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 黄 志 强 班 级： 四 学号 2010011420 指导教师姓名： 陈蕾 职称 教授 最终评定成绩 ：

长沙学院教务处 二零一三年十二月制

第 1 页 共 70 页

第 2 页 共 70 页

摘要

普通中型车床主轴箱设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模

主轴箱设计

太原理工大学阳泉学院

课程设计说明书

姓名：杨绒

学号： 120511058

班级： 12机制本二班

专业：机械设计制造及其自动化

题目：车床主轴箱设计

装配图：1张

截面图; 1 张

主轴零件图:1张指导教师：赵彤涌

1

主轴箱设计

一、绪论

二、设计计算

2.1机床课程设计的目的

2.2机床主参数和基本参数

2.3操作性能要求

三、主动参数的拟定

3.1确定传动公比

3.2主电动机的选择

四、变速结构的设计

4.1. 主变速方案拟定

4.2. 变速结构式、结构网的选择

4.2.1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目

4.2.2. 变速式的拟定

4.2.3.结构式的拟定

4.2.4. 结构网的拟定

4.2.

5.结构式的拟定

4.2.6.结构式的拟定

4.2.7.确定各变速组变速副齿数

4.2.8. 绘制变速系统图

五、结构设计

5.1.结构设计的内容、技术要求和方案

5.2.展开图及其布置

5.3.I轴（输入轴）的设计

5.4.传动轴的设计

5.5.主轴组件设计

5.5. 1. 内孔直径d

5.5. 2. 轴径直径

5.5.3. 前锥孔直径

5.5.4. 主轴悬伸量a和跨距

5.5.5. 主轴轴承

5.5.

6. 主轴和齿轮的联接

5.5.7. 润滑和密封

5.5.8. 其它问题

六、传

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。

摘要

通用车床主轴箱的设计，主要包括三个方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数；装配草图完成后要验算传动件的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及部分零件图。完成后建立三维模型。通过运用Proe对主轴箱传动系统部分进行三维建模，加深对通用车床主轴箱工作原理的理解。

关键词：通用车床；主轴箱；传动系统；主轴组件；三维建模。

I

Abstract

Design of universal lathe headstock, mainly including the design, three aspects: according to the design of machine tool use, the given specifications, spindle speed limit of sequence,

CK6140型数控车床主轴箱

及进给系统设计

摘 要

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。本次毕业设计课题是CK6140型数控车床主轴箱及进给系统设计。本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低，提高生产率的问题。通过这次毕业设计，培养了自己理论联系实际的设计思想,综合运用了已修课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力。巩固、深化和扩展了自己对普通机械独立设计的能力。通过对通用机械零件、常用机械传动和简单机械的设计，使我掌握了一般机械设计程序和方法，树立了正确的工程设计思想，培养了独立、全面、科学的工程设计能力。

关键词： 1、数控机床 2、开放式数控系统 3、电动机

1

目 录

一、前言???????????????????????????1 二、总体方案??????????????????????????2

（一）CK6140的现状和发展??????????????????2 （二）CK6140数控车床及控制系统的总体方案??

东华理工大学长江学院

毕

业

设计

题 目 CA6140车床主轴箱的设计

英文题目 CA6140 the design of the lathe spindle box

学生姓名： 杨裕阳 申请学位门类： 工学学士 学 号： 09315231 专 业： 机械电子工程 系 别： 机械工程系 指导教师： 赵杰 职称： 讲师

二零一三 年五月 二十八 日

摘 要

主轴箱在整个机床中属于相对重要部件，通过其内部的齿轮传动可以实现多级变速,从而人们需要的速度可以从最后传到主轴的速度的到。通常主轴箱传动系统的性能直接影响机床的性能。

本设计介绍普通机床中CA6140主轴的设计过程，文章先简要介绍了车床的发展历史和现状，分析了主轴箱中各个重要部件结构原理和其在做主轴箱里的作用。详细介绍了CA6140里的齿轮、轴、主轴和轴承等零件的整个设计过程。

目录

1、概述

2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机

5、皮带轮的设计计算

6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核

一、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

东华理工大学长江学院

毕

业

设计

题 目 CA6140车床主轴箱的设计

英文题目 CA6140 the design of the lathe spindle box

学生姓名： 杨裕阳 申请学位门类： 工学学士 学 号： 09315231 专 业： 机械电子工程 系 别： 机械工程系 指导教师： 赵杰 职称： 讲师

二零一三 年五月 二十八 日

摘 要

主轴箱在整个机床中属于相对重要部件，通过其内部的齿轮传动可以实现多级变速,从而人们需要的速度可以从最后传到主轴的速度的到。通常主轴箱传动系统的性能直接影响机床的性能。

本设计介绍普通机床中CA6140主轴的设计过程，文章先简要介绍了车床的发展历史和现状，分析了主轴箱中各个重要部件结构原理和其在做主轴箱里的作用。详细介绍了CA6140里的齿轮、轴、主轴和轴承等零件的整个设计过程。

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.