蚌埠学院本科毕业设计（论文）
普通车床主轴变速系统设计（18级）
摘 要:传动系统是指将动力机的运动和动力传递给执行机构或执行末端件的
中间装置。组成传动系统的一系列传动件称为传动链，所有传动链及它们之间的相互联系组成传动系统。而机床传动系统的现状及发展趋势由整体机床表现出来，我国现今企业机械加工机床大多数还是以普通车床为主，但数控机床占有率逐年上升，且在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也使用。但除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且有相当的一部分使用效率并不高。而世界上许多国家机床的发展正向着高速、精密、复合、智能和绿色的数控机床发展。本课题是以普通车床传动系统为研究目标，从其主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析等几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据。通过本课题的研究，使机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。
关键词:传动链；传动系统；数控机床；FMS。
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陈金超：普通车床主轴变速系统设计—18级
18 variable speed machine transmission
system design
Abstract : Transmission refers to the movement of the power machine and power
passed to the implementing agencies or the implementation of the end of the intermediate device. Up the drive links a series of drive known as the drive chain of transmission chains and their inter-linkages between the transmission systems. Situation and development trend of the machine drive system overall machine performance, our present most of the enterprise machining machine tool or an ordinary lathe-based, but the CNC machine tools market share increased year by year, and more use in large and medium enterprises, is also used in small and medium enterprises and even individual companies. Apart from a small amount of machine tools to integrated use of the FMS mode, mostly in the stand-alone operation status, and a considerable part in the inefficient use of backward, management status. The development of many countries, machine tools in the world! High-speed, precision, complex, intelligent and green is the general trend of the CNC machine tool technology development. This topic is a variable speed lathe drive system for the study objectives, starting from the structure of the main transmission system, system architecture design, structure, grading, several aspects of the calculation of the transmission study. In order to optimize the transmission system and to improve the accuracy and stability characteristics of the transmission system to provide the necessary theoretical basis for the research of this subject, to make the machine more compact, more superior, more sophisticated production and processing
Keywords: transmission chain; transmission;CNC; FMS.
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蚌埠学院本科毕业设计（论文）
1、 设计要求及用途
1.1 要求
级数Z?18，最低转速n'min?60 r/min，最高转速n'max?3500 r/min 本课题主要的参考机床：CA6140
1.2 用途
普通车床适用于各套筒类、轴类以及盘类零件上的回转体表面的加工。也可用于车削端面、内外圆锥面、外圆柱面，孔类加工（钻孔、扩孔、铰孔、镗孔），各种常用的螺纹以及滚花等，加工范围较广。由于机床结构复杂，自动化程度不高，故常用于单件、小批量生产。
2、 设计意义
通过对普通车床主轴变速系统的优化设计，从而更加深入的了解了机床的结构，以及国内外机床的发展趋势。基本了解机床的设计构思、方案分析、工艺性分析，巩固了AutoCAD软件，并且学会了编写技术文件、查阅相关技术资料，为以后的学习工作打下了坚实的基础。
3、 设计内容
3.1 传动设计
3.1.1 已知条件
r/min [1] 转速范围：n'min?60 r/min，n'max?3500[2] 转速级数：Z?18
[3] 确定公比及最终极限转速：
根据公式n'max?n'min??'(z?1)可知：公比?'?1.27。根据我国机床专业标准规定的标准公比，圆整后取??1.26。由此，最优化的选择出机床主轴最低、高转
r/min。 速分别为：nmin?63 r/min，nmax?31503.1.2 确定结构式、结构网
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陈金超：普通车床主轴变速系统设计—18级
将主轴转速级数Z?18分解因子，可能的方案有：
第一行 18?2?9 18?9?2
第二行 18?3?3?2 18?3?2?3 18?2?3?3
在上面的两行方案中，第一行方案是由11对传动副组成的两个变速组，这两个变速组串联构成了主轴的18级转速。这样的方案能够省掉一根轴，但有一个传动组内将出现9个传动副。假如用一个九联滑移齿轮，那么轴向尺寸会增大。假如采用若干个双联滑移齿轮与若干个三联滑移齿轮组合使用，那么，为了防止各滑移齿轮同时啮合，操纵机构必须实现互锁。综上所述，第一行中的方案一般不采用。
对于第二行中的三个方案，将出现三个变速组，每个变数组中有2个或者3个传动副。我们能够采用双联或者三联滑移齿轮来变速。该行方案中总的传动副数最少，轴向尺寸较小，操纵机构也相对简单。因此，在主轴转速为18级的分级变速系统设计中，通常采用第二行中的方案。
根据公式T?9550P/nc可得，传动件所传递的功率P与它的计算转速nc决定了传递转矩T。一般情况下，从电动机到主轴为降速传动。即所谓的“近电机高转速”，从而计算转速nc也较高，那么需要传递的转矩就较小，尺寸也较小。根据传动副的“前多后少”原则，即将传动副较多的变速组安排在靠近电动机处，这样可以多些小尺寸的零件，少些大尺寸的零件，不仅可以节省材料，还可以使变速箱结构紧凑。因此，对于第二行中的三种方案，我们通常采用
18?3?3?2的方案，它表示该传动系统是由3个变速组共8对传动副组成（不包含可能的定比传动副）。
在方案18?3?3?2中，由于基本组与扩大组之间的排列顺序不同，又将衍生出6种不同的方案。6种方案的结构式如下：
118?3?3?2 ○218?3?3?2 ○318?3○
418?3?3?2 ○518?3?3?2 ○618?3○
6216131631392?36?21 ?31?29
3在这6个方案中，首先应对各个方案变速组的变速范围进行验算。在一般情况下，变速范围最大的是最后一个扩大组，所以只需要对最后一个扩大组的变速范围进行校验。
设计机床的变速系统中，在降速传动时，为了避免从动齿轮的直径过大而使径向尺寸随之增大，通常使传动副的最小传动比imin?1/4。在升速传动中，防止产生过大的噪声与震动，通常使传动副的最大传动比imax?2。对于斜齿圆
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柱齿轮传动比较平稳，所以取imax?2.5。故，在一般情况下变速组的变速范围应满足以下条件：
rmax?(imax/imin)?8~10
在○1、○2、○3、○4这四种方案中，最后一个扩大组都是36，其变速范围：
r2??(p2?1)x2?1.26(3?1)1.26(3?1)?6?16?rmax
所以不满足传动组的极限变速范围要求。
在○5、○6这两种方案中，最后一个扩大组都是29，其变速范围：
r2??(p2?1)x2?1.26(2?1)?9?8
满足传动组的极限变速范围要求。根据中间轴变速范围最小的原则，即“前密后疏”，方案○5为最佳方案，结构式为：18?31?33?29。
画出结构网如下：(变速系统共需4根轴，其中Ⅳ轴为主轴)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
31 33 29
图3-1 结构网
3.1.3 绘制转速图
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