数控机床主轴箱课程设计说明书

数

控

车

床

主箱

轴结

构

设

计

系别：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

学号：2012031B0214

：周凌峰

引言 (1)

第一章主轴电动机的选取 (2)

1.1主轴电动机的选取 (2)

1.2转速图 (3)

第二章同步带传动设计与计算 (4)

2.1 材料选择 (5)

2.2 参数计算 (6)

第三章主轴组件的设计 (9)

3.1 主轴组件的设计要求 (9)

3.1.1 主轴刚度 (9)

3.1.2 主轴的耐磨性 (9)

3.2 主轴材料的选择及尺寸、参数的计算 (9)

3.3 主轴箱体的截面形状和壁厚计算 (9)

第四章主轴轴承的选择 (12)

4.1 轴承的选择和轴承的精度 (10)

4.2 选取轴承 (10)

4.3 轴承寿命校核 (10)

第五章键的选择计算

5.1 主轴的键 (14)

5.2电机的键 (14)

第六章螺钉联接的设计 (15)

6.1 根据设计要求计算 (15)

6.2 螺钉的强度计算与校核 (16)

结论 (17)

参考文献 (18)

引言

数控技术，简称数控（Numerical Control）。它是利用数字化信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床（NC）。数控技术包括：数控装置，可编程控制器，主轴驱动及进给装置等部分。

有较高的生产率，切削速度高，空行程的速度可达１０mm以上，再因辅助时间很短。目前，现代数控机床正发展迅速，正朝以下几个趋势发展：1、具有先进的自检能力使之长期可靠的工作。在现在机床上装有多种监控、检测装置，从而提高了机床的综合性能。

2、单元模块化。数控机床的主轴部件、变速箱立柱、工作台、刀架等都可以模块化生产，有专门生产厂家供货。不仅可提高产品质量，也大大的缩短了机床的生产周期。

数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨，把三坐标铣床主轴设计作为我的毕业设计，也是对我大学期间学习成果的一次全方位的检验。

设计题目:

Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。主轴最高转速3500r/min，最低转速35r/min，计算转速120r/min，主电机功率:11 KW。采用直流主轴伺服电机，其额定转速1500r/min，最高转速4500r/min，最低转速为35rpm。

第一章主轴电动机的选取

1.1电机的选取

正确选择电动机的类型型号及容量是机床设计的重要问题之一，它直接影响着机床的结构和寿命，选择时要根据机床的功能要求，所设计的结构，工作状况等全面考虑，然后选择适宜的结构型式及容量。

电动机功率的选择：工作机所需的有效功率为：Pw=Fv/1000=10.4kw,为了计算电动机所需的功率，先要确定从电动机到工作部件的总效率η，设η1、η2、分别为同步带轮和同步带的传动效率，查表所得:η1和η2都等于0.97。则传动的总效率为η=η1×η2=0.94，所以电动机所需的功率为Pd=Pw/η=11KW.

电动机转速的选择:此次设计要求电动机必须有额定转速2000r/min,最高转速必须达到4000r/min.

电动机型号的选取：根据设计要求，本次设计中选取电机厂生产的1PH5131-4CG4型号交流主轴电动机。

其主要参数入下表：

表1-1 电动机转速参数表

额定转速（r/min ）最高转速（r/min ）额定转矩（kN*m ）惯性矩（N*m ）电机功率

(KW) 恒功率围

1500 4500

70.1

0.049

1：4

1.2转速分配图及传动图

主轴最高转速3500r/min ，最低转速35r/min ，计算转速120r/min ，电机功率11kw ；交流主轴伺服电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min ；

主轴要求的恒功率调速围

电动机的调速围4500

31500dN R =

在设计数控机床主传动时，必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速围远大于电动机恒功率变速围，所以在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱，以扩大其功率变速围，满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。若取3f

dN R ?==，

则可得到变速箱的变速级数

3.07

所以，Z 可近似取为3。

根据f nN R Z ψlg /lg =可以得出99.2=f ψ，查表取f ψ的标准值为 2.99，

dN f R =ψ,即主传动系功率特性图上有小段重合。

则各齿轮齿数和模数列表如下：

齿轮Z0 Z0, Z1 Z1, Z2 Z2, Z3 Z3, 齿数23 57 39 41 23 57 50 30