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XK714數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì)及主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)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(jiǎn)述了機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)方面的原理和類型，分析了各種傳動(dòng)方案的機(jī)理，立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)包括了主軸電動(dòng)機(jī)、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件三部分組成。其次詳細(xì)介紹了XK714的設(shè)計(jì)過(guò)程，該立式數(shù)控銑床主軸變速箱是靠齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的，主軸變速采用雙聯(lián)滑移齒輪。齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。文中介紹了數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)各種優(yōu)缺點(diǎn)的比較，主傳動(dòng)方案的選擇和確定、主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、主軸組件的設(shè)計(jì)、軸承的選用及其潤(rùn)滑、關(guān)鍵零件的校核等。
關(guān)鍵詞：立式數(shù)控銑床、主傳動(dòng)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(qiáng)大的數(shù)控機(jī)床，目前迅速發(fā)展起來(lái)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(chǔ)上生產(chǎn)的，兩者都離不開(kāi)銑削方式，由于數(shù)控銑削方比較復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問(wèn)題也就很多，因此，人們?cè)谘芯亢烷_(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)化編程語(yǔ)言軟件時(shí)，一直把銑削加工作為重點(diǎn)，數(shù)控銑床機(jī)械部分與普通銑床基本相同，工作臺(tái)可以做橫向、縱向和垂直三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，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(jī)床的發(fā)展
隨著機(jī)械性能不斷的提高，其價(jià)格成倍地下降；隨著網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術(shù)的實(shí)用化；數(shù)控技術(shù)的普及應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越深入，數(shù)控技術(shù)正在向著開(kāi)放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。90年代以來(lái)，從事科研和應(yīng)用開(kāi)發(fā)數(shù)控的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，要讓數(shù)控技術(shù)成為第一生產(chǎn)力，關(guān)鍵是讓設(shè)計(jì)人員都用上、會(huì)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(shù)，取得了較好的效果，但也還存在一些問(wèn)題值得探討。?
二．?dāng)?shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一） 控銑床結(jié)構(gòu)組成
1.數(shù)控銑床組成
數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由：主傳動(dòng)系統(tǒng)；進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)；支撐件；輔助裝。本次設(shè)計(jì)的銑床采用工作臺(tái)移動(dòng)，主軸升降轉(zhuǎn)動(dòng)的布局形式。
2.XK714主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定
為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)分為三種變速方式：（1）、二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)；（2）、一級(jí)帶傳動(dòng)方式；（3）、調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式。
由于二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu)。通常使用滑移齒輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)。滑移齒輪的移位大都采用液壓驅(qū)動(dòng)。因?yàn)閿?shù)控銑床使用可調(diào)無(wú)機(jī)變速交流、直流電動(dòng)機(jī)，所以經(jīng)齒輪變速后，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍增加。其優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)速的能力。故本次設(shè)計(jì)采用二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)。
三．主傳動(dòng)變速系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算
（一）計(jì)算切削功率
1.切削功率的計(jì)算
銑削時(shí)切削公式：
2.切削功率的計(jì)算
切削功率計(jì)算公式：
3.主傳動(dòng)功率的計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的初選
用一下公式初選電動(dòng)機(jī)的功率；
其中為銑床傳動(dòng)總的機(jī)械效率，
則主軸電動(dòng)機(jī)選用5.5KW，額定轉(zhuǎn)速為：1500Rr/min;最高轉(zhuǎn)速為：6000r/min。
（二）分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.變速范圍
計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定：=380；
主軸要求恒功率調(diào)速范圍：
電動(dòng)機(jī)恒功率的調(diào)速范圍：
變速級(jí)數(shù)：=1.99； 可以取Z=2
（三）傳動(dòng)系統(tǒng)圖
圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
四．齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（一）齒輪的概述
1.齒輪簡(jiǎn)單概述齒輪
齒輪傳動(dòng)式機(jī)械傳動(dòng)種應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式。齒輪的直徑可以從不足1mm到100m，甚至超過(guò)100m，傳遞的功率可以不足1W到數(shù)萬(wàn)KW，圓周速度可以從很小到200m/s以上。常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)場(chǎng)合包括家用電器的機(jī)械定時(shí)，機(jī)床主軸箱以及用于各種加速器等
（二）齒輪設(shè)計(jì)
1.齒輪設(shè)計(jì)方法
(1).材料選擇熱處理方式及進(jìn)度等級(jí)
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(jí)精度。
（2）.按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：；可取d=70mm
則m=2
（3）.采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)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(shè)計(jì)
（一）主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.概述
主軸部件設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)重要的部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。它的功用是支持并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成型運(yùn)動(dòng)。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
主軸的結(jié)構(gòu)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(cè)
六．軸承的選用
（一）概述
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代化機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐主動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，啟動(dòng)靈活，效率高，潤(rùn)滑方便和互換性好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是抗干擾能力差，工作時(shí)有噪聲，工作壽命不及液體摩擦的滑動(dòng)軸承。
1.壽命計(jì)算
壽命計(jì)算公式：
滿足機(jī)床的設(shè)計(jì)要求
2.軸承的潤(rùn)滑
本設(shè)計(jì)采用脂潤(rùn)滑，其優(yōu)點(diǎn)是潤(rùn)滑膜強(qiáng)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(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，方便簡(jiǎn)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(diǎn)是在于工作中幾乎不產(chǎn)生摩擦熱沒(méi)有磨損，特別適用于高速和高溫場(chǎng)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(shè)計(jì)任務(wù)是XK714的總傳動(dòng)系統(tǒng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該立式數(shù)控銑床主軸采用齒輪傳動(dòng)的，傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)，主軸變速采用多聯(lián)滑移齒輪變速。齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。還對(duì)立式數(shù)控銑床各種傳動(dòng)系統(tǒng)做了對(duì)比，主傳動(dòng)方案的選擇與確定，主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的計(jì)算，主軸組件設(shè)計(jì)，軸承的選用密封及潤(rùn)滑等，關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)校核。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所有零件的設(shè)計(jì)與繪制均是在三維繪圖軟件solidworks中進(jìn)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(jìn)行總體的裝配完成XK714的總體設(shè)計(jì)。最后按照要求對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行工程圖的生成并修改完成任務(wù)的要求。
經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，大學(xué)生活也即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們對(duì)大學(xué)四年的機(jī)械知識(shí)的總結(jié)與整理，也是理論與實(shí)踐的結(jié)合。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我們學(xué)習(xí)到了很多東西，不光是理論知識(shí)，還有互相幫助的重要，團(tuán)隊(duì)合作的重要性等，這些收獲會(huì)將在今后的道路上幫助我指導(dǎo)我前行的更遠(yuǎn)。
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