机床主传动设计举例
数控车床的主传动系统设计PPT
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
机床主传动系统设计
机床主传动系统设计机床主传动系统是机床的核心组成部分，它直接影响着机床的性能和加工质量。
主传动系统主要由电机、速度变换机构、主轴、传动装置等部分组成。
本文将从设计电机、速度变换机构、主轴和传动装置四个方面，对机床主传动系统的设计进行详细阐述。
首先是电机的设计。
电机作为机床主传动系统的动力源，其选型需考虑到机床加工的要求以及传动系统的性能要求。
一般情况下，机床加工精度要求高，所以应选择具有较高功率和较小扭矩波动的交流伺服电机。
考虑到机床的节能要求，可选择带有高效能力推力轴承和电子换向器的永磁同步电机。
其次是速度变换机构的设计。
速度变换机构主要用于实现不同速度的转换，使得机床能够适应不同加工工艺的要求。
常见的速度变换机构有齿轮传动、带式传动和链条传动等。
在实际设计中，应根据机床的加工要求和工艺特点选择合适的速度变换机构，并根据机械原理进行优化设计。
第三是主轴的设计。
主轴作为机床主传动系统的核心部件，其设计要考虑到机床的加工精度、刚性和动平衡等要求。
一般情况下，主轴采用高精度两端支撑方式，以保证主轴的刚性和稳定性。
在主轴的设计中，还应注意对主轴进行合理的冷却和润滑方式设计，以提高主轴的使用寿命和可靠性。
最后是传动装置的设计。
传动装置作为主传动系统的连接组件，其设计应满足机床的传动效率、刚性和减振要求。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和液压传动等。
对于机床主传动系统设计，可以根据机床的加工特点和需求，选用合适的传动装置进行设计，并通过结构优化和改进，提高传动效率和减少传动误差。
综上所述，机床主传动系统的设计需要综合考虑电机、速度变换机构、主轴和传动装置等多个方面因素。
在设计过程中，应根据机床的加工要求和工艺特点，选择合适的组件和参数，并进行优化设计，以提高机床的性能和加工质量。
只有设计出合理、可靠的主传动系统，机床才能够发挥其最大的潜力，达到高精度、高效率的加工效果。
2 机床的传动设计14
2014.08.20
图c中x1=1.5<3，非正常的转速数列。
第2章 主传动系统设计
9
2.1.1 转速图
3、结构网和结构式
将转速图画成对称形式就成为结构网，结构网中两轴间 连线仅表示传动关系，而不表示传动比值，轴上各圆圈也 不表示该轴的具体转速。 结构网和转速图有一致的变速特性，一个转速图对应一 个结构网，但一个结构网可以对应画出很多不同的转速图。
由此得出结论：由于等比数列可以由等比数列乘以等比数列 得到，机床的传动系统中，转速数列是由定比传动副和变速组 组成的，几个变速组互相串联，其中以基本组为基础，然后通 过第一、第二、…、扩大组把各轴的转速级数和变速范围逐步 扩大，并且各变速组相邻传动比之间又遵循上述的级比规律， 则机床传动系统的转速数列是连续的等比数列，称为“正常传 动系统”。 由图可见，为了获得连续的等比数列的 转速，必须使几个变速组串联而成的传动 系统符合级比规律，否则会出现转速重复 或空缺的现象。 图a中x1=4>3，转速空缺；
④12＝2×3×2
第2章 主传动系统设计
⑤12＝2×2×3
14
2.1.2 转速图的拟定
为使变速箱中的齿轮总个数为最小值，每个变速组的传动 副数最好取p=2或3，并且考虑到机床实际结构情况，所以变 速系统通常采用双联或三联齿轮进行变速。又因为一般机床 的主轴的最低转速部分，比电动机转速低得多，必须进行降 速，如果采用p＝2或3时，达到同样的变速级数，变速组个数 相应增加，这样可以利用变速的传动比兼起降速作用，以减 少专门用于降速的定比传动副。
2014.08.20 第2章 主传动系统设计
16
2.1.2 转速图的拟定
2、结构式或结构网的选择
CK6136数控机床主传动系统设计
摘要本文主要是数控车床主传动系统，主驱动系统，这样的设计可以用于普通车床修改，以适应中国的机床工具行业的发展及目前的状态，具有一定的经济效益和社会效益。
这个完整的设计包括原始数据，根据一些（包括机器类型，大小等），结合实际条件和情况制定一些参数上的车床，根据建议的参数比较，以确定传输方案，传输方案。
然后传输和副齿轮齿的传动比的计算，然后估计弹性模量和齿轮轴轴，齿轮和轴的强度和刚度，以进行检查。
此外，还橱柜的主要结构设计，零部件的数量的选择，从而完成整个主驱动系统的设计。
关键词：数控车床；主传动系统；设计AbstractThis article is mainly CNC lathe main drive, the main drive system, this design can be used for ordinary lathe modified to adapt to China's machine tool industry development and current status, with certain economic and social benefits.The complete design, including raw data, according to some (including machine type, size, etc.), combined with the actual conditions and circumstances to develop some of the parameters on the lathe, according to the recommended parameters compared to determine the transmission scheme, transmission scheme. Then the pinion gear transmission and the transmission ratio calculation, and then estimate the elastic modulus and the gear shaft axes, gears and shaft strength and rigidity to be checked. In addition, the design of the main structure of the cabinet, the choice of the number of parts, thereby completing the main drive system design.Keywords：NC machine tool；main driving system；design目录引言 (4)第1章总体设计方案拟定 (6)1.1拟定主运动参数 (6)1.2运动设计 (6)1.3动力计算和结构草图设计 (6)1.4轴和齿轮的验算 (6)1.5主轴变速箱装配设计 (6)第2章参数拟定 (7)2.1车床主参数(规格尺寸)和基本参数 (7)2.2各级转速的确定 (7)第3章运动设计 (8)3.1主拟定传动方案 (8)3.2传动方案的比较 (8)3.3各级传动比的计算 (9)3.4各轴转速的确定方法 (11)3.5转速图拟定 (12)第4章动力计算 (13)4.1齿轮的计算 (13)4.2电磁离合器的选择和使用 (19)第5章轴的设计和验算 (21)5.1轴的结构设计 (21)5.2轴的强度校核(以I轴为例) (21)5.3轴的刚度校核(以I轴为例) (25)第6章主轴变速箱的装配设计 (28)6.1箱体内结构设计的特点 (28)6.2设计的方法(以轴的布置为例) (28)第7章结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)引言这次毕业设计中，我所从事设计的课题是CK6136型数控车床主传动机构设计。
车床主传动系统设计
目录目录 (I)1，项目背景分析 (1)2，研究计划要点与执行情况 (2)3，项目关键技术 (3)4，具体研究内容与技术实现 (4)4.1 机床的规格及用途 (4)4.2 运动设计 (4)4.2.1 确定极限转速 (4)4.2.2 确定公比 (4)4.2.3 主轴转速级数 (4)4.2.4 确定结构式 (4)4.2.5 绘制转速图 (5)4.2.6 绘制传动系统图 (5)4.3 传动零件的初步计算 (9)4.3.1 传动轴直径初定 (9)4.3.2 主轴轴径直径的确定 (10)4.3.3 齿轮模数的初步计算 (10)4.3.4 限制级讨论 (11)4.4 关键零部件校核 (12)4.4.1 主轴静刚度验算 (12)4.4.2 传动轴Ⅱ的弯曲刚度验算 (18)4.4.3 直齿圆柱齿轮的应力计算 (22)5，技术指标分析 (25)5.1 传动系统图的设计 (25)5.2 齿轮齿数、模数的选择 (25)5.3 轴径、孔径的选择 (25)5.4 其他零部件、细节 (26)6，存在的问题与建议 (27)参考文献 (28)1，项目背景分析本项目旨在设计一款无丝杠车床。
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，以圆柱体为主。
在机械制造及其自动化专业的整体教学计划中，综合课程设计II是一个及其重要的实践教学环节，目的是为了锻炼学生机械结构的设计能力，这是机械类学生最重要的设计能力；同时，机床位制造工业“母机”结构典型，适合作为作为课程设计内容。
2，研究计划要点与执行情况机械制造及其自动化专业的综合课程设计2，是以车床主传动系统为设计内容，完成展开图和截面图各一张及相关计算，并撰写报告。
设计内容要求图纸工作量：画两张图展开图（A0）：轴系展开图。
其中摩擦离合器、制动和润滑不要求画，但要求掌握，操纵机构只画一个变速手柄。
截面图（A1）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外形及尺寸，车床标中心）。
标注：中心距、配合尺寸、定位尺寸、中心高（车床）、外形尺寸。
机床设计主传动系设计解析
2.3.2 主传动系分类和传动方式 （一）主传动系分类：可按不同特征分类
1．按驱动主运动的电动机类型： 交流电动机、直流电动机；
2．按传动装置类型：机械传动装置、液压传动 装置、电气传动装置及其组合；
3．按变速的连续性：★ 无级变速传动、有级（分级）变速传动
（1）无级变速传动： 在一定速度(或转速)范围内能连续、任意改变 速度 (或转速)。
（1）确定变速组的个数和传动副数 可采用双联、三联、或四联滑移齿轮变速组。
（2）确定传动顺序方案：各变速组在传动链中先后顺序。 一般根据传动副“前多后少”原则; 结构或使用上特殊要求可采用其它传动顺序方案。
（3）确定扩大顺序方案： 各变速组的级比指数由小到大的排列顺序。 一般根据变速组的“扩大顺序与传动顺序相一致” 原则； 采用其它扩大顺序方案，应进行分析比较。
22
62
X1 P0 3
P1 2
60
R2
uc1 uc2
301.416 X2(P21)
18
72
X2P0P16
P2 2
R n R 0 R 1 R 2 R j 1 .42 1 1 .43 1 1 .46 1 n n m m a i1 n 3 x.5 4 1 4 05 0
2．齿轮变速组传动比和变速范围限制
③电气无级变速器 采用直流或交流调速电动机来实现变速。主要用于数控机床、精密和大型机床。可 以与机械分级变速装置串联使用。
◆直流调速电动机——采用调压和调磁方式来得到主轴所需要的转速： 恒功率调速段——额定转速到最高转速之间是用调节磁场的方式实现调速； 恒转矩调速段——最低转速到额定转速之间是用调节电枢电压的方式实现调速。
◆交流调速电动机——通常采用变频调速方式进行调速。调速性能好、效率高，调速范围 宽，结构上无电刷和换向器。
机床(磨床)主传动系统设计结构设计
1绪论1.1磨床简介磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。
磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。
十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。
这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。
1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。
它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。
1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。
1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。
随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。
例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。
自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。
到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。
随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。
机床主传动设计举例
查表的步骤如下：
u1=1/2，u2=1/1.41，u3=1。
1）在u1、u2、u3中找到出现zmin的传动比u1。
2）避免根切和结构设计需要，取Zmin=22。 3）找出u1=1/2的倒数2一行中找到 Zmin=22时，查 到Smin＝66。 4）找出可能采用的齿数和 Sz 各种数值。必须同 时满足各传动比要求 Sz= 72，84，90，92，100，·····。
按基本组的级比指数x0=1，第一扩大组的级比指 数 x1=3，第二扩大组级比指数 x2=9，画出各变速组 的传动比连线图2- 7，画出全部传动比连线图 2- 8。
齿轮的齿数设计举例
同一变速组中齿轮的模数相同时 齿轮齿数的确定 1.计算法
• zmin在降速比最大的传动副u1中，即z1=zmin
Z1-Z2=4 可使次大齿轮的齿顶圆减小一点
Z1-Z2<4 在不加大齿数和时，可从齿轮的排列上解决。 变位齿轮.
双联齿轮不存在此问题
同一变速组中齿轮的模数不同时 齿轮齿数的确定
当变速组的齿轮传动比相差很大时，各传 动副上受力差别也很大，如最后扩大组或 背轮传动中，齿轮副的速度变化大，受力 差别也大，这时为了得到合理的结构尺寸， 可以采用不同模数的齿轮副。 最多只采用二种模数
不需增加降速的定比传动副
为使中间的二个变速组降速缓慢，减少
结构的径向尺寸，在轴 I到轴II间增加一 对26／54的降速传动
有利于变型机床的设计
4.分配各变速组的最小传动比, 拟 定转速图
（1）轴 IV-V 的最小传动比：主轴上的齿轮希望大一
些，能起到飞轮的作用，最后一个变速组的 umin 取 极限值1／4，公比=1.26，1.266=4， （2）其余变速组的umin根据“前缓后急”的原则。 （3）画出各变速组的传动比连线
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转速数列：
30， 37.5，47.5，60， 75，95， 118， 150， 190，235，300， 375， 475， 600，750，950， 1180，1500
2．选择结构式
1）确定变速组和传动副数目 18=3×3×2
2）确定各变速组的排列次序 根据“前多后少”的原则 选择18=3×3×2的方案
2
1 1 2
1 0 6
1 0 2
9998887888788 8416408420853
在上述计算出较多的齿数设计方案基础上，据所设计 机床主传动系统的具体要求，可提出不同的约束条件和目 标函数，进而对计算机辅助设计计算得出的众多齿轮齿数 方案进行比较和优化设计，从中求出最佳齿轮齿数设计方 案。
设计举例
Z233333333444444333333 3 3 3 3333333233323 2 913456788012345456789 0 1 2 3452345901290
Z '
8 7
8 0
7 5
7 3
7 1
6 9
6 9
6 6
6 5
6 4
6 3
6 2
6 1
6 0
5 9
8 3
8 0
7 8
7 6
7 4
7 3
z3
u3 1 u3
sz
1 72 11
36
z3 sz z3 72 36 36
2．查表法 表3.2-9
横行Sz 表示齿数和 纵列u 表示一对齿轮的传动比 表中间的数值 表示一对小齿轮齿数 当u＞1时，升速传动，小齿轮为从动轮。 当u＜1时，降速传动，小齿轮为主动轮，用传动比u的
倒数来查表。 小齿轮齿数——Sz减去小齿轮齿数等于大齿轮齿数。 表中空白格，表示没有合适的齿数。
不需增加降速的定比传动副 为使中间的二个变速组降速缓慢，减少
结构的径向尺寸，在轴I到轴II间增加一 对26／54的降速传动 有利于变型机床的设计
4.分配各变速组的最小传动比, 拟 定转速图
（1）轴 IV-V 的最小传动比：主轴上的齿轮希望大一
些，能起到飞轮的作用，最后一个变速组的umin取
极限值1／4，公比=1.26，1.266=4，
u1=1/2，u2=1/1.41，u3=1。
查表的步骤如下：
z 1）在u1、u2、u3中找到出现 min的传动比u1。
2）避免根切和结构设计需要，取Zmin=22。 3）找出u1=1/2的倒数2一行中找到Zmin=22时，查
到Smin＝66。 4）找出可能采用的齿数和Sz各种数值。必须同
时满足各传动比要求 Sz= 72，84，90，92，100，·····。
由u1=2.00的一行中找出z1＝24， 则z＇1 = Sz - z1= 72一24= 48；
由u2= 1.41的一行中找出z2= 30， 则z＇2 = Sz - z2= 72一30= 42；
由u3= 1的一行中找出z3= 36， 则z＇3 = Sz –式中型铣床的主传动系 统的转速图
主轴的转速范围为30～1500r／min 异步电动机的转速1440r／min
1．选定公比
选定公比，定转速级数Z和各级转速 中型通用机床，常用为1.26或1.41，
本例选定 = 1.26。 Rn =nmax/nmin = 1500/30= 50 Z=1+lgRn/lg＝1+lg50/lg1.26=17.9，
（2）其余变速组的umin根据“前缓后急”的原则。
（3）画出各变速组的传动比连线
按基本组的级比指数x0=1，第一扩大组的级比指 数x1=3，第二扩大组级比指数x2=9，画出各变速组 的传动比连线图2- 7，画出全部传动比连线图2- 8。
齿轮的齿数设计举例
同一变速组中齿轮的模数相同时 齿轮齿数的确定
1.计算法
• zmin在降速比最大的传动副u1中，即z1=zmin
• 若取z1=24，则z1ˊ=24×2=48 • Sz=24+48=72
u1
1
2
1 2
;
u2
1
1 1.41
;
u3
1
令u1
z1 z1
; u2
z2 z2
; u3
z3 z3
z2
u2 1 u2
sz
1 11
1.41
1.41
72
30
z2 sz z2 72 30 42
三联滑动齿轮块要保证左右滑移时能顺 利通过。
当三联齿轮块由中间向左移动时，必须 保证齿轮z2的齿顶不碰撞z‘1的齿顶
当z‘1 ＞z‘2 ＞z‘3 时，要求z‘1-z‘2＞4
三联齿轮的最大齿轮与相邻的次大齿轮 之间的齿数差应大于4
计算双公用 齿轮齿数程 序流程图
设有一机床的主传动系统，主轴转速级数为8，
若在第一、第二变速组中采用双公用齿轮，其结 构式为: 8=22×21×24，公比f=1.12，现在对该传 动系统中的双公用齿轮齿数进行计算机辅助设计 计算。通过计算可得出968个符合传动比要求的 齿数设计方案，部分方案数据见表1。如果该主传 动系统中的其它条件不变，仅改变公比f的值，同 样可计算出相应的双公用齿轮齿数的设计方案。
表1 f=1.12时齿轮齿数的选择方案
Z '
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 7
1 8
1 8
1 8
1 8
1 8
1 8
1 9
1 9
1 9
1112222222222 9990000111122
1
Z333333444444444333444 3 3 3 3333333333333 1 246789012345678789012 3 4 5 6785678234523
不产生根切的最小齿轮齿数。 对于标准齿轮， Z min ≥18 ～ 20
应保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强 度。
为保证轮齿受力后和热处理之后，齿根部分不致 于断裂，一般推荐a≥2m
2T Zmin 6.5 m
5）确定合理的齿数和 Sz ，并根据它决定各齿 轮的齿数。
Sz= 72
3）确定变速组的扩大顺序。 根据“前密后疏”的原则，选择
结构式 18= 31×33×29 4）验算最后扩大组的变速范围，在
允许的变速范围之内 R2=xj(pj-1) =9×1 =8
3．是否需要增加降速的定比传动副
总降速比为30／1450=1／48 最小降速比为1／4，则总降速比为1／64，