盐城工学院机械工程系毕业设计说明书
0 引言
这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。此类数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。
为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。一些全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化，以提高生产效率。我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想在近几年内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。目前，我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能地降低价格。
经济型数控车床有许多优点。1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万甚至几十万元。因此，它特别适合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。在普通车床上加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。加工不同零件，只要改变加工程序，很快适应和达到批量生产的要求。3）相对于普通车床，经济型数控车床能提高产品质量，降低废品损失。数控有较高的加工精度，加工出的产品尺寸一致性好，合格率高。4）采用数控车床，能解决复杂的加工精度，还能节约大量工装费用，降低生产成本。5）采用此类车床，还能减轻工人劳动强度将工人从紧张、繁重的体力劳动中解脱出来。6）可以提高工人素质，促进技术进步。数控系统的出现扩大了工人的视野，带动了学习微电子技术的热潮，为工人由“体力型”向“智力型”过渡创造了条件，促进了工厂的技术进步。7）增强了企业应变能力，为提高企业竞争能力创造了条件。企业应用经济型数控设备对设备进行改造后，提高了加工精度和批量生产的能力，同时又
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数控车床主传动机构设计
保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代所需要的应变能力，增强企业的竞争能力。
本设计中的数控车床主传动系统的特点就是主电机采用双速电机，这样可以简化箱体内的结构。操纵方式并非是完全数控，而是采用采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。本设计就是对在我国应用非常广泛的C6型数控车床进行的改造，具有广泛的适应性。C6型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效益。
总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。设计时一要注意设计的科学性和条理性，另一点就是要注意和实际的结合。设计的依据主要是以经验或类比为基础的传统(经验)设计方法。作为一名尚未毕业的大学生，经验自然是我们所欠缺的，所以除了老师的指导，最主要的就是借鉴书上的设计方法。书上虽然不会有完全相同的示例，但一些其他类型的主轴箱设计方法在这个课题上同样适用，适用也只是大体上的适用，具体到一些细节的设计就需我们自己查设计手册了。比如说其中涉及到电磁离合器的设计就需自己解决。虽然我们很缺乏设计的经验，但还应处处从实际出发。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析、参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势，更应了解我国实际生产水平，使设计的机床、机器在四化建设中发挥最佳的效益。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造、装配和维修要进行认真的、切实的考虑和分析，对推荐的设计数据和资料要结合实际情况进行取舍。通过设计实践，了解和掌握结合实际、综合思考的设计方法。
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盐城工学院机械工程系毕业设计说明书
1 总体设计方案拟定
1．1 拟定主运动参数(nmax、nmin、Z)
机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。根据拟定的参数、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，了解极限转速nmax、nmin和级数Z、主传动电机功率N。
1．2 运动设计
根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定传动结构方案和传动系统图。传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式上有集中传动的主轴变速箱。分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用背轮机构、分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。然后计算各传动比及齿轮的齿数。
1．3 动力计算和结构草图设计
估算齿轮模数m和轴颈d，选择和计算离合器。
将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计。
1．4 轴和齿轮的验算
在结构草图的基础上，对一根传动轴和齿轮的刚度、强度进行校核。
1．5 主轴变速箱装配设计
主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和绘制的。图上各零部件要表达清楚，并标明尺寸和配合。
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数控车床主传动机构设计
2 参数拟定
2.1 车床主参数(规格尺寸)和基本参数
此经济型数控车床是由C6140普通车床改装而来，根据任务书上提供的条件： 此数控车床的主轴转速可分高低两档,共有12级转速：其中高低两档各有6级转速，低速档时nmax=340/,nmin=45r/min;高速档时nmax=1800 r/min，nmin=235 r/min； 此车床床身上最大回转直径为?400mm,主轴端部型式为C6；主轴通孔直径为?65 mm； 主轴孔锥度为公制70；采用双速电机:其中 电机的转速和功率分别为1000/1500 r/min，4/5.5KW。
2.2 各级转速的确定
已知主轴的转速分为12级，又分为高低两档，其中高档最大转速nmax为1800r/min，最小转速nmin为235 r/min；R1=nmax/nmin=1800/235=7.66
R=?z?1[1]
当机床处于低速档时,主轴共有6级，转速范围Rn=
nmax340==7.556 nmin45Rn=?z?1，即?=z?1Rn=57.566=1.499，取?=1.449≈1.067,已知nmin=45,查标准数列表(见参考文献1第6页).从表中找到nmin=45,就可每隔六个数取得一个数,得低速档的6级转速分别为45,67,103,154,230,340 r/min;
当车床处于高速档时, 主轴共有6级，转速范围Rn=
nmax1800==7.659 235nmin,查标准Rn=?z?1，即?=z?1Rn=57.659=1.50,取?=1.50≈1.067,已知nmax=1800 数列表(见参考文献1第6页).
从表中找到nmax=1800, 就可每隔六个数取得一个数,得高速档的6级转速分别为 236,354,543,815,1200,1800 r/min。
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3． 运动设计
3．1 主拟定传动方案
拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及其组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济性等多方面统一考虑。
3．2 传动方案的比较
3．2．1 采用单速电机
已知变速级数为Z=12。
确定传动组及各传动组中传动副的数目。
级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3、...各传动副，即 Z=Z1Z2Z3?
传动副数由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子 Z=2×3。
可以有两种方案 方案一12=2×3×2
a
传动齿轮数目2×（2+3+2）=14。
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