數控車床主箱軸結構設
計系別： 機械工程學院
專業：機械設計製造及其自動化
學號： 2012031b0214
姓名： 周凌峰
目錄引言1
第1章主軸電動機的選取2
1.1主軸電動機的選取2
1.2轉速圖3
第二章同步帶傳動設計與計算4
2.1材料選擇5
2.2引數計算6
第三章主軸元件的設計9
3.1主軸元件的設計要求9
3.1.1 主軸剛度9
3.1.2主軸的耐磨性9
3.2主軸材料的選擇及尺寸、引數的計算9
3.3主軸箱體的截面形狀和壁厚計算9
第四章主軸軸承的選擇12
4.1軸承的選擇和軸承的精度10
4.2選取軸承10
4.3軸承壽命校核10
第五章鍵的選擇計算
5.1主軸的鍵14
5.2電機的鍵14
第六章螺釘聯接的設計15
6.1根據設計要求計算15
6.2螺釘的強度計算與校核16
結論17
參考文獻18
引言 數控技術，簡稱數控（numericalcontrol）。它是利用數位化資訊對工具機運動及加工過程進行控制的一種方法。用數控技術實施加工控制的工具機，或者說裝備了數控系統的工具機稱為數控工具機（nc）。
數控技術包括：數控裝置，可程式設計控制器，主軸驅動及進給裝置等部分。
有較高的生產率，切削速度高，空行程的速度可達１０mm以上，再因輔助時間很短。目前，現代數控工具機正發展迅速，正朝以下幾個趨勢發展：1、具有先進的自檢能力使之長期可靠的工作。
在現在工具機上裝有多種監控、檢測裝置，從而提高了工具機的綜合性能。
2、單元模組化。數控工具機的主軸部件、變速箱立柱、工作台、刀架等都可以模組化生產，有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了工具機的生產週期。
數控技術的發展，對我國國民經濟的發展起著巨大的作用，特別是對我國要機械製造工業的現代化起到至關重要的作用。為此，我們要加大數控工具機的研究和**，把三座標銑床主軸設計作為我的畢業設計，也是對我大學期間學習成果的一次全方位的檢驗。
設計題目:
φ400 公釐數控車床主軸箱設計。主軸最高轉速3500r/min，最低轉速35r/min，計算轉速120r/min，主電機功率:11 kw。
採用直流主軸伺服電機，其額定轉速1500r/min，最高轉速4500r/min，最低轉速為35rpm。
第一章主軸電動機的選取
1.1電機的選取
正確選擇電動機的型別型號及容量是工具機設計的重要問題之一，它直接影響著工具機的結構和壽命，選擇時要根據工具機的功能要求，所設計的結構，工作狀況等全面考慮，然後選擇適宜的結構型式及容量。
電動機功率的選擇：工作機所需的有效功率為：pw=fv/1000=10.
4kw,為了計算電動機所需的功率，先要確定從電動機到工作部件的總效率η，設η1、η2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動效率，查表所得:η1和η2都等於0.97。
則傳動的總效率為η=η1×η2=0.94，所以電動機所需的功率為pd=pw/η=11kw.
電動機轉速的選擇:此次設計要求電動機必須有額定轉速2000r/min,最高轉速必須達到4000r/min.
電動機型號的選取：根據設計要求，本次設計中選取蘭州電機廠生產的1ph5131-4cg4型號交流主軸電動機。
其主要引數入下表：
表1-1電動機轉速參數列
1.2轉速分配圖及傳**
主軸最高轉速3500r/min，最低轉速35r/min，計算轉速120r/min，電機功率11kw；交流主軸伺服電機，其額定轉速1500r/min，最高轉速4500r/min；
主軸要求的恆功率調速範圍
電動機的調速範圍
在設計數控工具機主傳動時，必須要考慮電動機與工具機主軸功率特性匹配問題。由於主軸要求的恆功率變速範圍遠大於電動機恆功率變速範圍，所以在電動機與主軸之間串聯乙個分級變速箱，以擴大其功率變速範圍，滿足低速大功率切削時對電動機的輸出功率的要求。
若取，則可得到變速箱的變速級數3.07
所以，z可近似取為3。
根據可以得出，查表取的標準值為2.99，,即主傳動系功率特性圖上有小段重合。
則各齒輪齒數和模數列表如下：
第二章同步帶傳動設計與計算
同步帶傳動，綜合了帶、鏈和齒輪傳動的優點，帶的工作面呈齒形,與帶輪的的齒槽作嚙合傳動，使主、從帶輪間作無滑差的同步運動，其特點是傳動比準確，對軸作用力小，結構緊湊，耐油耐磨損，抗老化效能好，傳動效率可達99.5%，傳動功率從幾瓦到數百千瓦，傳動比可達10，線速度可達40m/s以上。
2.1材料選擇
根據設計要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層採用鋼絲繩，適用於中小功率的高速運轉部分。
2.2引數計算
設計計算的內容主要是：齒形帶的模數、齒數、和寬度的結構和尺寸，傳動中心距，作用在軸上載荷以及結構設計。
1)模數的選取
模數主要根據齒形帶所傳遞的計算功率pd和小帶輪轉速n1確定的，通過查《機械設計計算手冊》查得其計算功率pd與題目所給的主電機功率近似相等，即pd=11kw，由齒形帶模數選用圖可選m=2。
表2-1齒行帶模數表
2)小帶輪齒數z1由《機械傳動裝置設計手冊》表8-38得
zmin=22,所以取z1=30
3)同步帶節距pb由pd=11kw，n1=1500r/min,查表選取節距
pb=12.70mm,齒形角2β=40。齒根厚s=5.75mm。齒頂厚st=4mm,
齒高hg=ht+e=2.4+2.7=5.
1mm,齒根圓半徑rr=齒頂圓半徑ra=0.40mm, 帶高hs=4.4mm, 節頂距δ=1.
000mm,帶bs=40～45mm.
4）節圓直徑d1 d1=pb·z1/π=121.44㎜
5)大帶輪齒數z2 z2=i·z1=60
6)大帶輪直徑d2=i·d1=2×121.28=242.88㎜
7)帶的速度v v=πd1·n1/（60*1000）=9.53m/s
由表查得 vmax=40～45v 8)定中心距a0 0.7(d1+d2)≤a0 ≤2(d1+d2)
所以：0.7×（121.28+242.55）mm≤a0 ≤2×(121.28+242.55)mm 則有254.68≤a0≤727.66
初選a0 =500mm
9)帶的節線長度lp以及齒數zb
=1578.85mm
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