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XK714數(shù)控銑床總體設計及主傳動系統(tǒng)的設計
專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學號： 姓名： 指導老師： 職稱：
摘要
本文介紹了立式數(shù)控銑床XK714的一些基本概況，簡述了機床主傳動系統(tǒng)方面的原理和類型，分析了各種傳動方案的機理，立式數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)包括了主軸電動機、主軸傳動系統(tǒng)和主軸組件三部分組成。其次詳細介紹了XK714的設計過程，該立式數(shù)控銑床主軸變速箱是靠齒輪進行傳動的，主軸變速采用雙聯(lián)滑移齒輪。齒輪傳動具有傳動效率高，結(jié)構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比準確等優(yōu)點。文中介紹了數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)各種優(yōu)缺點的比較，主傳動方案的選擇和確定、主傳動變速系統(tǒng)的設計計算、主軸組件的設計、軸承的選用及其潤滑、關鍵零件的校核等。
關鍵詞：立式數(shù)控銑床、主傳動系統(tǒng)、主軸組件
一． 緒論
（一）概述
1.數(shù)控銑床概述
數(shù)控銑床是一種功能很強大的數(shù)控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心柔性加工單元都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎上生產(chǎn)的，兩者都離不開銑削方式，由于數(shù)控銑削方比較復雜，需要解決的技術問題也就很多，因此，人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)級自動化編程語言軟件時，一直把銑削加工作為重點，數(shù)控銑床機械部分與普通銑床基本相同，工作臺可以做橫向、縱向和垂直三個方向的運動，因此普通銑床能加工的工藝內(nèi)容，數(shù)控銑床都能做到。
2.數(shù)控機床的發(fā)展
隨著機械性能不斷的提高，其價格成倍地下降；隨著網(wǎng)絡通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術的實用化；數(shù)控技術的普及應用越來越廣泛，越來越深入，數(shù)控技術正在向著開放、集成、智能和標準化的方向發(fā)展。90年代以來，從事科研和應用開發(fā)數(shù)控的技術人員認識到，要讓數(shù)控技術成為第一生產(chǎn)力，關鍵是讓設計人員都用上、會用數(shù)控系統(tǒng)。今天，許多地方、企業(yè)己經(jīng)推廣了數(shù)控技術，取得了較好的效果，但也還存在一些問題值得探討。?
二．數(shù)控銑床的結(jié)構設計
（一） 控銑床結(jié)構組成
1.數(shù)控銑床組成
數(shù)控銑床的機械結(jié)構主要由：主傳動系統(tǒng)；進給傳動系統(tǒng)；支撐件；輔助裝。本次設計的銑床采用工作臺移動，主軸升降轉(zhuǎn)動的布局形式。
2.XK714主傳動系統(tǒng)方案的確定
為了適應不同的加工要求，目前主傳動系統(tǒng)分為三種變速方式：（1）、二級以上齒輪變速系統(tǒng)；（2）、一級帶傳動方式；（3）、調(diào)速電動機直接驅(qū)動方式。
由于二級以上齒輪變速系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構。通常使用滑移齒輪實現(xiàn)二級變速的主傳動系統(tǒng)?；讫X輪的移位大都采用液壓驅(qū)動。因為數(shù)控銑床使用可調(diào)無機變速交流、直流電動機，所以經(jīng)齒輪變速后，實現(xiàn)分段無級變速，調(diào)速范圍增加。其優(yōu)點是能夠滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)速的能力。故本次設計采用二級以上齒輪變速系統(tǒng)。
三．主傳動變速系統(tǒng)主要參數(shù)計算
（一）計算切削功率
1.切削功率的計算
銑削時切削公式：
2.切削功率的計算
切削功率計算公式：
3.主傳動功率的計算及電動機的初選
用一下公式初選電動機的功率；
其中為銑床傳動總的機械效率，
則主軸電動機選用5.5KW，額定轉(zhuǎn)速為：1500Rr/min;最高轉(zhuǎn)速為：6000r/min。
（二）分級變速箱的傳動系統(tǒng)的設計
1.變速范圍
計算轉(zhuǎn)速的確定：=380；
主軸要求恒功率調(diào)速范圍：
電動機恒功率的調(diào)速范圍：
變速級數(shù)：=1.99； 可以取Z=2
（三）傳動系統(tǒng)圖
圖1 傳動系統(tǒng)圖
四．齒輪傳動設計
（一）齒輪的概述
1.齒輪簡單概述齒輪
齒輪傳動式機械傳動種應用最廣泛的一種傳動形式。齒輪的直徑可以從不足1mm到100m，甚至超過100m，傳遞的功率可以不足1W到數(shù)萬KW，圓周速度可以從很小到200m/s以上。常見的齒輪傳動場合包括家用電器的機械定時，機床主軸箱以及用于各種加速器等
（二）齒輪設計
1.齒輪設計方法
(1).材料選擇熱處理方式及進度等級
考慮到該銑床功率較大，且有中等的沖擊載荷，故大小齒輪采用40Cr鋼表面淬火，平均硬度52HRC，選用6級精度。
（2）.按齒輪接觸疲勞強度設計：；可取d=70mm
則m=2
（3）.采用齒根彎曲疲勞強度進行校核:
2.齒輪基本參數(shù)
齒輪參數(shù)
=35
=77
=35
=41
=73
d
70mm
154mm
158mm
70mm
82mm
146mm
m
2mm
2mm
2mm
2mm
2mm
2mm
b
14mm
15mm
16mm
15mm
15mm
16mm
a
112mm
114mm
114mm
表1 齒輪基本參數(shù)表
五．主軸組件的設計
（一）主軸的結(jié)構設計
1.概述
主軸部件設計是機床設計重要的部件之一，它是機床的執(zhí)行件。它的功用是支持并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成型運動。
2.結(jié)構設計
主軸的結(jié)構如圖
（二）主軸的校核
1.主軸剛度校核
階梯軸的剛度條件：； =0.168°/m；
查手冊
六．軸承的選用
（一）概述
滾動軸承是現(xiàn)代化機器中廣泛應用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐主動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小，啟動靈活，效率高，潤滑方便和互換性好等優(yōu)點，其缺點是抗干擾能力差，工作時有噪聲，工作壽命不及液體摩擦的滑動軸承。
1.壽命計算
壽命計算公式：
滿足機床的設計要求
2.軸承的潤滑
本設計采用脂潤滑，其優(yōu)點是潤滑膜強度高，能夠承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當長的一段時間，方便簡潔。
3.軸承的密封
本次采用非接觸式密封中的迷宮密封，其優(yōu)點是在于工作中幾乎不產(chǎn)生摩擦熱沒有磨損，特別適用于高速和高溫場合。前段軸承受力較大，且要求較高故采取迷宮密封方式。
七.結(jié)論
本次設計任務是XK714的總傳動系統(tǒng)及主傳動系統(tǒng)的設計，主要是數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的設計，該立式數(shù)控銑床主軸采用齒輪傳動的，傳動形式采用集中式傳動，主軸變速采用多聯(lián)滑移齒輪變速。齒輪傳動具有傳動效率高，結(jié)構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比準確等優(yōu)點。還對立式數(shù)控銑床各種傳動系統(tǒng)做了對比，主傳動方案的選擇與確定，主傳動變速系統(tǒng)的計算，主軸組件設計，軸承的選用密封及潤滑等，關鍵零件的設計校核。
本次畢業(yè)設計中所有零件的設計與繪制均是在三維繪圖軟件solidworks中進行的，然后完成所繪零件的裝配，完成主軸箱的三維繪制。最終與同組成員所繪制的部分進行總體的裝配完成XK714的總體設計。最后按照要求對相應的零部件進行工程圖的生成并修改完成任務的要求。
經(jīng)過三個月的努力，我們的畢業(yè)設計完成了，大學生活也即將結(jié)束，畢業(yè)設計是我們對大學四年的機械知識的總結(jié)與整理，也是理論與實踐的結(jié)合。在這次畢業(yè)設計過程中我們學習到了很多東西，不光是理論知識，還有互相幫助的重要，團隊合作的重要性等，這些收獲會將在今后的道路上幫助我指導我前行的更遠。
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