第一章概述。
1.1 设计目的2
1.2 主轴箱的概述2
第2章主传动的设计2
2.1驱动源的选择2
2.2转速图的拟定2
2.3传动轴的估算4
2.4齿轮模数的估算3
2.5v带的选择4
第3章主轴箱展开图的设计7
3.1各零件结构尺寸的设计7
3.1.1 设计内容和步骤7
3.1.2有关零件结构和尺寸的设计7
3.1.3各轴结构的设计9
3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算10
3.1.5轴承的校核13
3.2装配图的设计的概述13
总结19参考文献20
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**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2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4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的besk-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。
2-2 转速图的拟定。
而主轴要求的恒功率转速范围rnp=3，远大于交流主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f等于交流主轴电动机的恒功率调速范围 rdp,即=rdp=3,功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。变速箱的变速级数z =2.99.
取z=3
确定各齿轮齿副的齿数：取s=116
由u=1.955 得z1= 24 z1’=68
由u=1.54 得z2=75 z2’=30
由u=4.6 得z3=48 z3’=57
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2-1，2-2，2-3
图2-1图2-2图2-3
2.3 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**荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。
因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下不至于产生过大的变形。
如果刚度不够，轴上的零件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。
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是直接得出，如表2-1所示。
表2-1 各轴的计算转速。
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），同步带传动效率为0.98，则。
i轴：p1=pd x 0.98=7.5 x 0.98=7.35kw
ii 轴 p2=p1 x 0.97=7.5 x 0.97=7.28kw
iii轴 p3=p2 x 0.97=7.28 x 0.97=7.06kw
ii轴扭矩：t2=9550p2/n2=9550 x x7.28/530=1.31x
iii轴扭矩：t3=9550 p3/n3=9550 x 7.06/140=4.
82x 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，其选择的原则如表2-2所示。
表2-2 许用扭转角选取原则。
最后所确定各轴所允许的扭转角如表2-3所示。
把以上确定的各轴的输入功率n=7.5kw，计算转速nj，允许扭转角代入扭转刚度的估算公式 d=91,可得传动轴的估算直径： 40mm 52.06mm
31.39mm.最后取值如下表所示：
主轴轴径尺寸的确定：
已知车床最大加工直径为dmax=400mm,则。
主轴前轴颈直径 d1=0.25dmax15=85-115mm
后颈直径 d2=(0.7-0.85)d1=67-81mm
内孔直径 d=0.1dmax10=35-55mm
2.4 齿轮模数的估算。
按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮的各参数都已知方可确定，故只有在装配草图画完后校验用。在画草图时用经验公式估算，根据估算的结果然后选用标准齿轮的模数。
齿轮模数的估算方法有两种，一是按齿轮的弯曲疲劳进行估算，二是按齿轮的齿面点蚀进行估算。这两种方法的前提条件是各个齿轮的齿数必须已知。
根据齿轮不产生跟切的基本条件：齿轮数不小于17。由于z3,z3’这对齿轮有较大的传动比，各个齿轮中最小齿数的齿轮必然是z3. 取z4=22,s=105,则z4’=83
从转速图上直接看出z3的计算转速是530r/min.根据齿轮弯曲疲劳估算公式。
根据齿轮接触疲劳强度估算公式计算得m=2.7
由于受传动轴轴径尺寸大小限制，选取齿轮模数为m=3 mm,对比上面的结果，可知这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，故取同一变速组中的所以齿轮的模数都为m=3mm.可得两轴中心距为a=157.5mm.
圆整为a=158mm..
则各齿轮齿数和模数列表如下：
2-5 v型带的选择；
v带选择spz型带，取小带轮的大小72mm，大带轮的大小为204mm；
2-5-1确定中心距a和带的基准长。
如果中心距未给出，可根据传动的结构需要初定长度中心距a0，取。
0.7（）a=a0+=200+(900-855.4)/2=222mm。
验算主动轮上的包角：
确定带的根数z：
根，圆整为3根。
v带速度的验算：
故带符合要求。
第三章主轴箱展开图的设计。
主轴箱展开图是反应各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸的图纸，并以此为依据绘制零件工作图。
3.1 各零件结构和尺寸设计。
3.1．1 设计内容和步骤。
通过绘图设计轴的结构尺寸以及选出轴承的型号，确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点，计算轴的强度和轴承的寿命。
3.1.2 有关零件结构和尺寸的确定。
传动零件，轴，轴承是主轴部件的主要零件，其他零件的结构尺寸是根据主要零件的位置和结构而定。
1） 传动轴的估算。
见前一节。2） 齿轮相关尺寸的计算。
齿宽影响齿的强度。轮齿越宽承载能力越高。但如果太宽，由于齿轮的制造误差和轴的变形，可能接触不均，反而容易引起振动和噪声，一般取齿宽系数=（6-10）m.
这里取齿宽系数=10，则齿宽b=x m=10x3=30mm.各个齿轮的齿厚确定如表3-1.
表3-1 各齿轮的齿厚。
由计算公式；
齿顶： 齿根：得到下列尺寸表。
齿轮的直径决定了各轴之间的尺寸。各主轴部件中各个齿轮的尺寸计算如下表3-2
表3-2 各齿轮的直径。
由表3-2可以计算出各轴之间的距离，现将它们列出如表3-3所示。
数控机床课程设计
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