12第一章概述1-1设计目的数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。1-2主轴箱的概述主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。第二章主传动设计2-1驱动源的选择机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。根据主轴要求的最高转速3150r/min，交流主轴电动机，最高转速是5000r/min。2-2转速图的拟定根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=5000/1000=5而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=nmax/nd=3150/125=25.2，远大于交流主3轴电动机所能提供的恒功率转速范围，所以必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。涉及变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取变速箱的公比Φf等于交流主轴电动机的恒功率调速范围Rdp,即Φ=Rdp=2,功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。车床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下：工件最大回转直径Dmax(mm)正转最低转速nmin(minr)正转最高转速nmin(minr)电机功率N（kw）主轴计算转速40070315027125变速箱的变速级数变速箱的变速级数：Z=lgRnp/lgΦ=lg25.2/lg5=2.0049取Z=2确定各齿轮齿副的齿数：取S=118由U=1.60得Z1=47Z1’=76由U=2.51得Z2=88Z2’=35由U=1.33得Z3=68Z3’=52由U=2.99得Z4=30Z4’=90由此拟定主传动系统图，转速图以及主轴功率特性图分别如图2-1，2-2图2-1图2-22.3传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有4较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。计算转速nj是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图上直接得出如表2-1所示:表2-1各轴的计算转速轴IIIIII计算转速990594125各轴功率和扭矩计算：已知一级齿轮传动效率为0.97（包括轴承），则I轴：1p=dp×0.99=27×0.99=26.73KWII轴2p=1p×0.97=26.73×0.97=25.92KWIII轴3p=2p×0.97=25.92×0.97=25.15KWⅠ轴扭矩：mmNT44110785.2599073.2610955Ⅱ轴扭矩：mmNT44210673.4159492.2510955III轴扭矩：mmNT44310146.19212515.2510955[φ]是每米长度上允许的扭转角（deg/m），可根据传动轴的要求选取，其选取的原则如表2-2所示。表2-2许用扭转角选取原则轴主轴一般传动轴较低的轴[Φ]（deg/m）0.5-11-1.51.5-2最后所确定各轴所允许的扭转角如表2-3所示5轴Ⅰ轴（电机轴）II轴III轴[Φ]（deg/m）0.510.5把以上确定的各轴的扭矩，允许扭转角[Φ]代入估算公式4][64.1Td,可得传动轴的估算直径：mmTTd83.435.0105.2564.1][64.1][64.1444141轴承30209mmTTd76.441105.55...
