数控机床的机械传动装置设计gflx.docx

毕 业 设设 计（论 文文）设计(论论文)题题目：数数控机床床的机械械传动装装置设计计学生姓名名： 指指导教师师：二级学院院： 龙龙蟠学院院专业：机机械设计计制造及及其自动动化班级级： MM11机机械设计计制造及及其自动动化学号：1122140070558 提交日期期： 年年 月月 日日 答答辩日期期： 年 月 日 目录摘要.IIIAbsttracct.IIII1.引言言.112.主传传动方案案的拟定定62.1 初定传传动方案案62.2 方案的的选择63.动力力计算123.1 齿轮的的计算(计算过过程参考考文献22 第第八章)123.2 电磁离离合器的的选择和和使用204.轴的的设计和和验算224.1 轴的结结构设计计224.2 轴的强强度校核核(以轴为例例)224.3 轴的刚刚度校核核(以轴为例例)265主轴轴变速箱箱的装配配设计295.1 箱体内内结构设设计的特特点295.2 设计的的方法296.滚动动导轨的的结构326.1导导轨结构构的设计计327PLLC概述述377.1 PLCC的发展展历程377.2 PLLC的发发展趋势势387.3 PLLC的应应用397.4 PLCC的硬件件结构407.5 PLCC的工作作原理4418. PPLC控控制系统统设计438.1 确定IIO的的点数.4438.2 选择择适用的的PLCC机型438.3 输入输出点点的分配配438.4 PLCC接线图图448.5 PLLC控制制程序梯梯形图设设计448.6 改造中中必须注注意的几几个问题题44结论445参考文献献46致谢.477数控机床床的机械械传动装装置的设设计 摘 要 本文研究究的主要要是数控控机床的的机械传传动装置置的设计计，传动动装置在在各外界界因素和和自身因因素的影影响下传传动精度度会大大大降低，例例如几何何精度与与变形产产生的误误差、机机床的热热变形以以及运动动间的摩摩擦和传传动间隙隙等因素素。这些些都是影影响数控控机床传传动精度度的重要要因素，我我也是从从这入手手，从各各个方面面着手提提高数控控机床的的传动精精度。我完成的的设计主主要包括括一些原原始数据据的拟定定，再根根据拟定定的参数数，进行行传动方方案的比比较，确确定传动动方案。然然后计算算各传动动副的传传动比及及齿轮齿齿数，再再估算齿齿轮的模模数和各各轴的轴轴径，并并对齿轮轮和轴的的强度、刚刚度进行行校核。除除此之外外，还要要对箱体体内的主主要结构构进行设设计，一一些零件件的选型型，从而而完成对对整个机机械传动动系统的的设计。关键词：数控机机床 传动系系统 精度 设设计CNC macchinne ttoolls, mecchannicaal ttrannsmiissiion dessignn Absttracct Thiis sstuddy mmainnly CNCC maachiine toools mecchannicaal ttrannsmiissiion dessignn, mmechhaniicall trranssmisssioon ggearr unnderr thhe iinflluennce of extternnal facctorrs aand thee faactoors driivinng aaccuuraccy wwilll grreattly redducee thhe AAccuuraccy, succh aas ggeommetrric acccuraacy andd deeforrmattionn off thhe ttherrmall deeforrmattionn off maachiine toools, ass weell as thee moovemmentt beetweeen thee frricttionn annd tthe traansmmisssionn gaap. Theese aree thhe ttrannsmiissiion acccuraacy of CNCC maachiine toools, I am alsso ffromm thhis staart beggin to impprovve tthe traansmmisssionn acccurracyy off CNNC mmachhinee tooolss, ffromm alll aaspeectss.I commpleetedd thhe ddesiign inccludde tthe forrmullatiion of somme oof tthe raww daata, acccorrdinng tto tthe parrameeterrs oof tthe proopossed traansmmisssionn scchemme ccomppareed tto ddeteermiine thee trranssmisssioon sscheeme. Thhen callcullatee thhe ttrannsmiissiion rattio of thee paair andd geear of thee trranssmisssioon, andd thhen esttimaate thee moodullus of thee geear andd thhe aaxiss off thhe sshafft, andd geear andd shhaftt sttrenngthh annd sstifffneess of thee chheckk. IIn aaddiitioon, we musst ddesiign thee maain strructturee off caabinnetss, ssomee paartss off thhe sseleectiion, thhus commpleetinng tthe dessignn off thhe mmechhaniicall drrivee syysteem aas aa whholee.Keeywoordss: aaccuuraccy oof CCNC macchinne ttooll drrivee syysteem ddesiignKeywwordds：NC macchinne ttooll; ddrivvingg syysteem; Acccurracyy；deesiggn1.引言言1.1数数控机床床的发展展及现状状数控机床床是数字字控制机机床（CCompputeer nnumeericcal conntrool mmachhinee tooolss）的简简称，是是一种装装有程序序控制系系统的自自动化机机床。该该控制系系统能够够逻辑地地处理具具有控制制编码或或其他符符号指令令规定的的程序，并并将其译译码，从从而使机机床动作作数控折折弯机并并加工零零件。数数控机床床有如下下特点：对加工工对象的的适应性性强，适适应模具具等产品品单件生生产的特特点，为为模具的的制造提提供了合合适的加加工方法法；加工工精度高高，具有有稳定的的加工质质量；可可进行多多坐标的的联动，能能加工形形状复杂杂的零件件；加工工零件改改变时，一一般只需需要更改改数控程程序，可可节省生生产准备备时间；机床本本身的精精度高、刚刚性大，可可选择有有利的加加工用量量，生产产率高（一一般为普普通机床床的35倍）；机床自自动化程程度高，可可以减轻轻劳动强强度；有有利于生生产管理理的现代代化 数数控机床床使用数数字信息息与标准准代码处处理、传传递信息息，使用用了计算算机控制制方法，为为计算机机辅助设设计、制制造及管管理一体体化奠定定了基础础；对操操作人员员的素质质要求较较高，对对维修人人员的技技术要求求更高；可靠性性高。数控机床床是由美美国发明明家约翰翰·帕森斯斯上个世世纪发明明的。随随着电子子信息技技术的发发展，世世界机床床业已进进入了以以数字化化制造技技术为核核心的机机电一体体化时代代，其中中数控机机床就是是代表产产品之一一。数控控机床是是制造业业的加工工母机和和国民经经济的重重要基础础。它为为国民经经济各个个部门提提供装备备和手段段，具有有无限放放大的经经济与社社会效应应。目前前，欧、美美、日等等工业化化国家已已先后完完成了数数控机床床产业化化进程，而而中国从从20世世纪800年代开开始起步步，仍处处于发展展阶段。 美国国政府重重视机床床工业，美美国国防防部等部部门因其其军事方方面的需需求而不不断提出出机床的的发展方方向、科科研任务务，并且且提供充充足的经经费，且且网罗世世界人才才，特别别讲究“效率”和“创新”，注重重基础科科研。因因而在机机床技术术上不断断创新，如如19552年研研制出世世界第一一台数控控机床、119588年创制制出加工工中心、770年代代初研制制成FMMS、119877年首创创开放式式数控系系统等。由由于美国国首先结结合汽车车、轴承承生产需需求，充充分发展展了大量量大批生生产自动动化所需需的自动动线，而而且电子子、计算算机技术术在世界界上领先先，因此此其数控控机床的的主机设设计、制制造及数数控系统统基础扎扎实，且且一贯重重视科研研和创新新，故其其高性能能数控机机床技术术在世界界也一直直领先。当当今美国国生产宇宇航等使使用的高高性能数数控机床床，其存存在的教教训是，偏偏重于基基础科研研，忽视视应用技技术，且且在上世世纪800代政府府一度放放松了引引导，致致使数控控机床产产量增加加缓慢，于于19882年被被后进的的日本超超过，并并大量进进口。从从90年年代起，纠纠正过去去偏向，数数控机床床技术上上转向实实用，产产量又逐逐渐上升升。 德国国政府同同样重视视机床工工业的重重要战略略地位，在在多方面面大力扶扶植。，于于19556年研研制出第第一台数数控机床床后，德德国特别别注重科科学试验验，理论论与实际际相结合合，基础础科研与与应用技技术科研研并重。企企业与大大学科研研部门紧紧密合作作，对数数控机床床的共性性和特性性问题进进行深入入的研究究，在质质量上精精益求精精。德国国的数控控机床质质量及性性能良好好、先进进实用、货货真价实，出出口遍及及世界。尤尤其是大大型、重重型、精精密数控控机床。德德国特别别重视数数控机床床主机及及配套件件之先进进实用，其其机、电电、液、气气、光、刀刀具、测测量、数数控系统统、各种种功能部部件，在在质量、性性能上居居世界前前列。如如西门子子公司之之数控系系统，均均为世界界闻名，竞竞相采用用。 至于于日本政政府对机机床工业业之发展展重视的的程度我我们也可可想而知知，他们们通过规规划、法法规(如如“机振法法”、“机电法法”、“机信法法”等)引引导发展展。在重重视人才才及机床床元部件件配套上上学习德德国，在在质量管管理及数数控机床床技术上上学习美美国，甚甚至青出出于蓝而而胜于蓝蓝。自119588年研制制出第一一台数控控机床后后，19978年年产量(7,3342台台)超过过美国(5,6688台台)，至至今产量量、出口口量一直直居世界界首位(20001年产产量466,6004台，出出口277,4009台，占占59%)。战战略上先先仿后创创，先生生产量大大而广的的中档数数控机床床，大量量出口，占占去世界界广大市市场。在在上世纪纪80年年代开始始进一步步加强科科研，向向高性能能数控机机床发展展。日本本FANNUC公公司战略略正确，仿仿创结合合，针对对性地发发展市场场所需各各种低中中高档数数控系统统，在技技术上领领先，在在产量上上居世界界第一。该该公司现现有职工工3,6674人人，科研研人员超超过6000人，月月产能力力7,0000套套，销售售额在世世界市场场上占550%，在在国内约约占700%，对对加速日日本和世世界数控控机床的的发展起起了重大大促进作作用。 随着着各国数数控机床床的发转转，我国国的数控控行业从从20世世纪800年代开开始起步步，仍处处于发展展阶段。“十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，2004年产量是2000年的3.7倍，平均年增长39%；2005年国产数控机床产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。2006年，中国数控金切机床产量达到85756台，同比增长32.8%，增幅高于金切机床产量增幅18.4个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到37.8%，同比增加2.3个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额3.34亿美元，同比增长63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅18.58个百分点。2007年，中国数控金切机床产量达123,257台，数控金属成形机床产量达3,011台；国产数控机床拥有量约50万台，进口约20万台。2008年10月，中国数控机床产量达105,780台，比2007年同比增长2.96%。长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的的数控系系统少之之又少，制制约了数数控机床床产业的的发展。国国外公司司在中国国数控系系统销量量中的880%以以上是普普及型数数控系统统。如果果我们能能在普及及型数控控系统产产品快速速产业化化上取得得突破，中中国数控控系统产产业就有有望从根根本上实实现战略略反击。同同时，还还要建立立起比较较完备的的高档数数控系统统的自主主创新体体系，提提高中国国的自主主设计、开开发和成成套生产产能力，创创建国产产自主品品牌产品品，提高高中国高高档数控控系统总总体技术术水平。“十一五”期间，中国数控机床产业将步入快速发展期，中国数控机床行业面临千载难逢的大好发展机遇，根据中国数控车床1996-2005年消费数量，通过模型拟合，预计2009年数控车床销售数量将达8.9万台，年均增长率为16.5%。根据中国加工中心1996-2005年消费增长模型，预计2009年加工中心消费数量将达2.8万台，较2005年年均增长率为17.8%。1.2 数控机床的发展趋势 1、数数控金切切机床的的构成比比逐渐趋趋于合理理。数控控机床工工序集中中的加工工特点，将将使具有有复合功功能的高高效数控控机床的的需求增增长，这这将导致致数控机机床拥有有量和市市场消费费量中各各类数控控机床的的构成比比不同于于传统的的机床构构成比。数数控机床床的应用用由单机机向单元元（系统统）方向向发展。目目前欧、美美、日等等国应用用DNCC已很普普遍，柔柔性制造造单元已已占数控控机床销销售量的的30%以上。而而我国FFMC、FFMS和和FMLL的拥有有量不足足50套套，相当当于日本本80年年代的水水平，占占数控机机床消费费额不到到5%。出出口前景景良好。119988年及前前几年我我国机床床工具的的出口额额徘徊在在5亿美美元左右右，20000年年上升到到7.885亿美美元，随随着东南南亚经济济复苏和和我国出出口多极极化市场场的形成成和巩固固，以及及我国加加入WTTO，今今后几年年我国机机床出口口将实现现平稳、持持续增长长。预计计到20005年年出口创创汇可达达到122亿美元元。 2、加加入WTTO后，外外资对我我国机械械工业的的结构性性冲击也也大大加加强主要要表现在在：1）、部部分行业业发展主主导权有有可能受受到冲击击。在以以下行业业将表现现得更为为突出：一是在在国内处处于市场场成长期期、外方方掌握专专有技术术并处于于垄断地地位的技技术密集集型行业业，如燃燃气轮机机、直流流输电关关键设备备、半喂喂入式水水稻联合合收割机机、机电电一体化化的汽车车发动机机附配件件等；二二是单靠靠有限市市场难以以发挥企企业生产产能力、迫迫切需要要全球市市场支撑撑的行业业，如高高压开关关、大型型变压器器高档科科学仪器器、高档档数控系系统、智智能化工工业控制制系统等等；三是是国内外外制造成成本相差差较大、外外方享有有明显的的品牌优优势、在在华设厂厂可以在在世界市市场获取取丰厚利利润的劳劳动密集集型或易易于流通通的装配配型产品品行业，如如照相机机、复印印机、部部分工业业和民用用仪表、高高品质低低压电器器等。22）、工工程成套套行业将将面临更更严峻的的竞争。随随着服务务贸易领领域对外外开放，实实力雄厚厚的国外外公司可可能更积积极地到到国内举举办由其其控制的的、以工工程承包包为主要要业务的的工程公公司，以以其母公公司产品品为后盾盾，以熟熟悉国内内情况的的中方雇雇员为业业务骨干干，与我我内资企企业展开开激烈的的竞争。33）、我我国机械械工业自自主技术术创新的的积极性性有可能能被抑制制。由于于外资在在华机械械企业主主要承担担制造车车间的角角色，技技术来源源主要依依靠其母母公司，而而原本就就实力有有限的内内资企业业在完全全开放的的市场竞竞争中坚坚持自行行研制开开发将冒冒很大风风险，为为了节省省投入，提提高产品品的形象象，多数数内资企企业将尽尽可能与与外方合合作，采采用国际际同行的的技术进进行生产产。4)、处于于幼稚期期的自主主产业的的成长环环境趋于严严峻。由由于国外外企业将将更加不不愿转让让技术，更更愿意通通过在华华举办由由他们控控制的企企业来与与内资机机械企业业争夺中中国用户户的订单单，国内内用户也也有了更更多的便便利采购购外资产产品，从从而部分分处于成成长初期期的重要要产品自自主产业业的培育育壮大将将更困难难。3、高速、精精密、复复合、智智能和绿绿色是数数控机床床技术发发展的总总趋势，近近几年来来，在实实用化和和产业化化等方面面取得可可喜成绩绩。主要要表现在在:1) 机机床复合合技术进进一步扩扩展随着着数控机机床技术术进步，复复合加工工技术日日趋成熟熟，包括括铣-车车复合、车车铣复合合、车-镗-钻钻-齿轮轮加工等等复合，车车磨复合合，成形形复合加加工、特特种复合合加工等等，复合合加工的的精度和和效率大大大提高高。“一台机机床就是是一个加加工厂”、“一次装装卡，完完全加工工”等理念念正在被被更多人人接受，复复合加工工机床发发展正呈呈现多样样化的态态势。22)数数控机床床的智能能化技术术有新的的突破，在在数控系系统的性性能上得得到了较较多体现现。如：自动调调整干涉涉防碰撞撞功能、断断电后工工件自动动退出安安全区断断电保护护功能、加加工零件件检测和和自动补补偿学习习功能、高高精度加加工零件件智能化化参数选选用功能能、加工工过程自自动消除除机床震震动等功功能进入入了实用用化阶段段，智能能化提升升了机床床的功能能和品质质。3)机器器人使柔柔性化组组合效率率更高机机器人与与主机的的柔性化化组合得得到广泛泛应用，使使得柔性性线更加加灵活、功功能进一一步扩展展、柔性性线进一一步缩短短、效率率更高。机机器人与与加工中中心、车车铣复合合机床、磨磨床、齿齿轮加工工机床、工工具磨床床、电加加工机床床、锯床床、冲压压机床、激激光加工工机床、水水切割机机床等组组成多种种形式的的柔性单单元和柔柔性生产产线已经经开始应应用。44)精精密加工工技术有有了新进进展数控控金切机机床的加加工精度度已从原原来的丝丝级（00.011mm）提提升到目目前的微微米级（00.0001mmm），有有些品种种已达到到0.005m左右右。超精精密数控控机床的的微细切切削和磨磨削加工工，精度度可稳定定达到00.055m左右右，形状状精度可可达0.01m左右右。采用用光、电电、化学学等能源源的特种种加工精精度可达达到纳米米级（00.0001m）。通通过机床床结构设设计优化化、机床床零部件件的超精精加工和和精密装装配、采采用高精精度的全全闭环控控制及温温度、振振动等动动态误差差补偿技技术，提提高机床床加工的的几何精精度，降降低形位位误差、表表面粗糙糙度等，从从而进入入亚微米米、纳米米级超精精加工时时代。55）功功能部件件性能不不断提高高功能部部件不断断向高速速度、高高精度、大大功率和和智能化化方向发发展，并并取得成成熟的应应用。全全数字交交流伺服服电机和和驱动装装置，高高技术含含量的电电主轴、力力矩电机机、直线线电机，高高性能的的直线滚滚动组件件，高精精度主轴轴单元等等功能部部件推广广应用，极极大的提提高数控控机床的的技术水水平。 4、体现在在新技术术的广泛泛应用和和企业效效益的明明显改善善。目前前机床行行业的消消费主流流是数控控机床。从从国内外外市场对对数控机机床的需需求来看看，以后后数控机机床市场场具有以以下特征征：一是是经济型型数控机机床是以以后的主主流产品品。二采采用新技技术，降降低成本本，提高高产品稳稳定性是是企业生生存的关关键。随随着数控控技术的的发展，考考虑到它它的控制制方式和和使用特特点，才才对机床床的生产产率、加加工精度度和寿命命提出了了更高的的要求。1.3 设计目目的数控机床床是高度度自动化化机床,其生产产效率和和加工精精度也越越来越高高，但是是由于机机械结构构（如机机床床身身、导轨轨、工作作台、刀刀架和主主轴箱等等）的几几何误差差、加工工过程机机床的热热变形、运运动间的的摩擦、传传动间隙隙等因素素的影响响，数控控机床的的加工精精度和加加工效率率还有一一定的提提升空间间，本次次设计的的目的就就是最大大程度的的提高数数控机床床的加工工精度。2.主传传动方案案的拟定定2.1 初定传传动方案案传动机构构是将机机器原动动机的运运动和动动力传递递给机器器执行机机构的中中间环节节,传动动机构中中各传动动件因设设计、制制造和装装配不准准确及运运行中产产生的磨磨损、受受外力、温温度变化化引起的的变形等等因素会会影响传传动机构构的精度度,所以以对传动动机构的的设计要要求较高高。常见的变变速方式式有三种种：通过过齿轮结结构变速速、通过过带传动动变速、有有调速电电机直接接驱动。这这三种传传动各有有优缺点点。1.齿轮轮结构变变速 齿轮轮调速机机构可以以通过少少数几对对齿轮减减速，扩扩大了输输出扭矩矩，以满满足主轴轴对输出出扭矩特特性的要要求。以以获得强强力切屑屑时所需需要的扭扭矩。而而且齿轮轮传动的的经度较较高，但但是这种种结构几几何尺寸寸较大，而而且对制制造精度度、安装装精度要要求高。 2.通通过皮带带传动的的主传动动 带带传动可可以缓和和冲击和和振动，而而且带传传动中心心距不受受限制，只只要陪以以合适的的紧链结结构，理理论上中中心距可可以达到到很大。当当设备承承受载荷荷过大时时可以通通过打滑滑，提高高设备的的防过载载能力。但但带传动动传递效效率较低低，易出出现皮带带打滑造造成皮带带磨损剧剧烈，而而且传动动比也不不明确。所所以带传传动一般般和齿轮轮传动一一起进行行传动。 3.由由调速电电机直接接驱动的的主传动动 电电机的旋旋转速度度之所以以能够自自由改变变，是因因为感应应式交流流电机（以以后简称称为电机机）的旋旋转速度度近似地地确决于于电机的的极数和和频率。由由电机的的工作原原理决定定电机的的极数是是固定不不变的。由由于该极极数值不不是一个个连续的的数值（为为2的倍倍数，例例如极数数为2，44，6），所所以一般般不适和和通过改改变该值值来调整整电机的的速度。另另外，频频率能够够在电机机的外面面调节后后再供给给电机，这这样电机机的旋转转速度就就可以被被自由的的控制。这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。改变频率和电压是最优的电机控制方法 但如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。因此电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小，难以保证低速时主轴的转矩。 综合合上述所所有问题题的考虑虑，本次次设计采采用齿轮轮传动和和带传动动相结合合的传动动方式。这这种传动动方式不不但能够够保证低低速时的的转矩，还还能使滚滚珠丝杠杠和工作作台的转转动惯量量在系统统中专有有较小的的比重，更更容易控控制传动动的精度度。2.2 方案的的选择 参照数数控机床床的发展展趋势以以及对一一些典型型机床的的分析，可可初定步步将此数数控机床床的主轴轴转速分分为高低低两档,共有112级转转速：其其中高低低两档各各有6级级转速，低低速档时时=3400r/=45rr/miin;高高速档时时=18800 r/mmin，=235 r/min；电机的转转速和功功率分别别为15500 r/mmin，55.5KKW。已知主轴轴的转速速分为112级，参参考文献献1，可可将机床床的转速速分为高高低两档档，其中中高档最最大转速速为18800rr/miin，最最小转速速为2335 rr/miin；RR1=/=18800/2355=7.66,R=1当机床处处于低速速档时,转速范范围= =77.5556。=，即=1.4999，取=1.4449,已知知=455,查标标准数列列表(见见参考文文献1第第6页).从表表中找到到=455,就可可每隔六六个数取取得一个个数,得得低速档档的6级级转速分分别为445,667,1103,1544,2330,3340 r/mmin; 当机床处处于高速速档时, 主轴轴共有66级，转转速范围围=7.6599。=，即 =1.50,取=11.500,已知知=18800 ,查标标准数列列表(见见参考文文献1第第6页).从表中找找到=118000, 就就可每隔隔六个数数取得一一个数,得高速速档的66级转速速分别为为236,3544,5443,8815,12000,118000 r/minn。基本参数数确定后后，就可可以根据据需要确确定具体体的传动动方式了了，首现现确定数数控机床床的主传传动方式式。数控控机床的的主传动动要求传传递给一一定的功功率，要要求主轴轴转速可可以按加加工要求求在一定定的转速速范围内内作有级级机速，并并且要求求转速的的转换要要迅速可可靠，并并能满足足寿命要要求。2.2.1齿轮轮变速机机构的设设计由于整个个装置为为级变速速，传动动副数由由于结构构的限制制以2或或3为合合适，即即变速级级数Z应应为2和和3的因因子 ZZ=×3。可可以有两两种方案案：方案一112=22×3×2图2-11 主轴轴箱传动动方案11传动齿轮轮数目22×（2+3+22）=114。传动轴数数目为44根。操纵机构构较为简简单：两两个滑移移齿轮和和一个三三联滑移移齿轮，可可单独也也可集中中操纵。方案二 12=3×4图2-22主轴箱箱传动方方案2传动齿轮轮数目114个。传动轴数数目为33根。两方案结结构非常常相似，运运用的齿齿轮数量量相当但但方案二二中，中中间轴上上齿轮较较多，所所承担负负载较大大，对轴轴的刚度度要求过过高，负负载时轴轴的变形形过大影影响机床床加工的的精度。相相对来说说方案一一轴的数数目较多多，但结结构还是是比较清清晰，没没根轴上上的载荷荷分配比比较均匀匀，受载载时变形形较少，有有利于提提高传动动精度。综综合各方方面因素素选用方方案一较较为合适适。2.2.2 各各级传动动比的计计算假设结构构如图：图2-33 传动动比分配配图由于已经经设计了了各轴之之间的相相对位置置关系，由由传动系系统草图图知共有有六个传传动比。分别设齿齿轮1和和齿轮44之间的的传动比比为,齿齿轮2和和齿轮55之间的的传动比比为,齿齿轮8和和齿轮99之间的的传动比比为 ,齿轮33和齿轮轮6之间间的传动动比为,齿轮77和齿轮轮10之之间的传传动比为为,带轮轮传动比比为。设其中<<<。当处处于低档档时，手手动操作作使得齿齿轮122和齿轮轮14啮啮合。当中间的的电磁离离合器得得电，齿齿轮2和和齿轮55之间啮啮合，当当时的主主轴转速速最小，为为45或或67 r/mmin。可得×××××15000=445r/minn×××××15000=667 rr/miin当左侧的的电磁离离合器得得电，齿齿轮3和和齿轮66之间啮啮合，当当时的主主轴转速速最大，为为2266或3440 rr/miin。可得×××××15000=2230 r/mmin×××××15000=3340 r/mmin当右侧的的电磁离离合器得得电，齿齿轮1和和齿轮44之间啮啮合，当当时的主主轴转速速为1000或1150可得×××××15000=1100 r/mmin×××××15000=1150 r/mmin当处于高高档时，手手动操作作使得齿齿轮7和和齿轮110啮合合236或或3544可得×××××15000=2235 r/mmin×××××15000=3354 r/mmin当左侧的的电磁离离合器得得电，齿齿轮3和和齿轮66之间啮啮合，当当时的主主轴转速速最大，为为12000或118000可得×××××15000=112000 r/minn×××××15000=118000 r/minn当右侧的的电磁离离合器得得电，齿齿轮1和和齿轮44之间啮啮合，当当时的主主轴转速速为5443或8816可得×××××15000=5543 r/mmin×××××15000=8815 r/mmin由这6各各方程联联列可解解得0.332266 0.774477 1.6645220.225766 1.336599 0.5534 1.5322 0.3326 传动动比的选选用时，应应注意的的几个问问题，充充分使用用齿轮副副的极限限传动比比=1/4，=2，这个传动动方案采采用了带带轮变速速和齿轮轮变速相相结合的的方式，不不但保证证了低速速时的传传动力矩矩，而且且减少了了传动件件数，进进而减少少了传动动过程中中产生的的误差。在在实践中中，若传传动比过过大，特特别是中中间轴的的传动，会会导致齿齿轮和箱箱体尺寸寸过大，齿齿轮线速速度增大大，容易易产生振振动和噪噪音，不不利于提提高加工工精度。这这组齿轮轮传动中中传动比比合适，零零件尺寸寸适中，既既有利于于减少震震动和噪噪音，又又有利于于提高传传动的精精度。2.2.3 各各轴转速速的确定定方法由传动比比和电机机的转速速，可以以计算出出各轴的的转速；1.轴轴的转速速轴从电电机得到到运动，经经传动系系统转化化成各级级转速。电电机转速速转速和和主轴最最高转速速应相接接近。显显然，从从传动件件在高速速运转下下恒功率率工作时时所受扭扭矩最小小来考虑虑，轴不宜宜将电机机转速降降得太低低。但如如果轴上装装有摩擦擦离合器器一类部部件时，高高速下摩摩擦损耗耗、发热热都将成成为突出出矛盾，因因此，轴转速速也不宜宜太高机机床的轴转速速一般取取700010000 r/mmin左左右比较较合适。另另外也要要注意到到电机与与轴的传传动方式式，如用用带轮传传动时，降降速比不不宜太大大，和主主轴尾部部可能干干涉。2. 中中间传动动轴的转转速 对于中中间传动动轴的转转速的考考虑原则则是：妥妥善解决决结构尺尺寸大小小与噪音音、振动动等性能能要求之之间的矛矛盾。中中间传动动轴的转转速较高高时，中中间传动动轴和齿齿轮承受受扭矩小小，可以以使轴径径和齿轮轮模数小小些，从从而可以以使结构构紧凑。但但是，这这将引起起空载功功率和噪噪音加大大。从经经验知：主轴转转速和中中间传动动轴的转转速时，应应结合实实际情况况作相应应修正：1、对对于功率率较大的的重切削削机床，一一般主轴轴转速较较低，中中间轴的的转速适适当取高高一些对对减小结结构尺寸寸的效果果较明显显。2、对对高速轻轻载或精精密机床床，中间间轴转速速宜取低低一些。33、控制制齿轮圆圆周速度度，在此此条件下下，可适适当选用用较高的的中间轴轴转速。2.2.4 转转速图的的确定运动参数数确定以以后，主主轴各级级转速就就已经知知道了，而而且根据据设计出出来的各各级齿轮轮的传动动比，这这样就可可以拟定定主运动动的转速速图，使使主运动动逐渐具具体化。此机床集集中传动动:公比比为,级级数Z=12,变速范范围R=18000/445=440。3.动力力计算3.1 齿轮的的计算(计算过过程参考考文献22 第第八章)3.1.1 确确定齿轮轮齿数和和模数（查查表法）可以用计计算法或或查表法法确定齿齿轮齿数数，后者者更为简简便。根根据上面面计算的的传动比比和初步步定出的的小齿轮轮齿数，查查表即可可求出齿齿轮副齿齿数之和和，再减减得大齿齿轮的齿齿数。用查表法法求轴和轴上的的齿轮的的齿数和和模数1. 常