数控机床毕业设计论

1、精品文档 摘 要数控加工中心集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的开展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上。数控技术水平的上下已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的开展方向。 本论文首先论述了我国数控加工中心的开展趋势，以及我国的研究现状。 本设计通过对实际机床的考察，制定与计算机床的主参数,尺寸参数与运动参数。进而确定主传动的传动方式，

2、拟出转速图与结构式。从而利用CAD软件画出变速箱内的传动件的空间布置，确定各轴的尺寸与齿轮的模数，大小和厚度。最后利用UG4.0进行三维建模。关键字：数控加工；机床；CAD；UG4.0Abstract CNC machining center of computer technology, electronics, automatic control, sensor measurements, machinery manufacturing, network communication technology, is a typical mechatronic product, its deve

3、lopment and application, creating a new era of manufacturing has changed manufacturing production, industrial structure, management style, so that the pattern of the world's manufacturing industry a huge change has occurred. Modern CAD / CAM, the FMS, CIMS, etc., are built on top of the CNC tech

4、nology. The level of numerical control technology has become the measure of the degree of modernization of a country's manufacturing core signs of CNC machine tools and production processes, has become the direction of development in today's manufacturing. This paper first discusses the deve

5、lopment trend of China's CNC machining centers, and research review. This design through inspection of the actual machine, development of the main parameters of the bed with the computer, the size parameters and motion parameters. To determine the main transmission drive to be a speed diagram an

6、d structured. To use CAD software to draw the gearbox drive space layout, determine the size of each axis and gear modulus, size, and thickness. Finally, the UG4.0 three-dimensional modeling. Keywords: CNC machining; machine tools; of CAD; UG4.0目录1 绪论11.1 加工中心简介1 我国数控加工中心的研究现状及开展趋势21.2 此题目的背景和意义和主要任

7、务6 数控加工中心的背景和意义6 课题的主要任务：72 主传动系统设计82.1 主传动系统概述82.2 主传动的运动设计103 主传动系统的三维建模173.1 轴的3D建模：173.2 轴上零件的3D建模：183.3 轴及轴上零件的设计及建模25 轴的3D建模：25 轴上零件的3D建模：26 轴装配图28 齿轮上拨叉的3D建模：283.4 主轴及轴上零件的3D建模：29 主轴29 主轴装配313.5 箱体的3D建模323.6 总装配图32 总装配图324 传动件的校核344.1 传动轴的弯矩校核34 轴的受力分析34 计算挠度和偏转角35 计算挠度和偏转角39 主轴传动件的受力分析41 计算挠

8、度和偏转角434.2 齿轮的校核445 结论48致谢49参考文献50附录A 英文翻译51附录B 中文翻译70欢迎下载精品文档1 绪论1.1 加工中心简介1.1.1 立式加工中心         立式加工中心主要的用户层面为,以看好的汽车零部件行业为首，还有模具、飞机、医疗设备、IT、光学设备等行业。在飞机制造业因绝大多数加工件为多品种、小批量的产品，因此五轴加工机为主的立式加工中心有潜在的需求。今后电子零部件、精密机枝零部件、半导体模具等行业也具有需求潜力。     各生产厂家面对预期需求扩大的飞机、模具

9、、半导体等行业，正在抓紧开发五轴加工机。和几年前的以生产一般零部  件为主的立式加工中心形成鲜明比照的是，突出以加工模具为主的设备方案不断从厂家出现，由此可明显地看出对高速、高效、高品位加工的需求正在增加。        针对高精度加工，一些厂家比拟注重研制对不易切削材质搞重切削加工的机型。同时，以减少工件更换时间和集中工序为目的的复合化加工技术也在不断创新。为进一步提高效率，有些厂家正在尝试在立式加工中心的控制轴方面再加上l2个轴，形成五轴控制，这样对于形状复杂的工件和自由曲面等工件都可完成一次装卡加工。  &#

10、160;      在产品开发方面，由于用户的要求更加严格，不得不在保持低价位的同时不断追求高性能的技术。由于正在加快适应环保要求的新技术开发，因此，更加需要可以调整品种、数量的可形成柔性线结构的设备。        现在干式切削也在研制之中，如已经出现的使用高纯度氮气的干式加工系统，以氧化来控制精度变化。同时为改善作业环境、提高经济效率，对于切屑的处理也采用了易于回收的方式。     1.1.2 卧式加工中心       &

11、#160; 卧式加工中心因其加工面是垂直的，切屑易脱落，比拟适应长时间无人操作。又因是模块结构，可以短时间内导入最适当规模的系统。因其无人操作时间较长，在本钱费用方面与单机相比效果更好。        从用户需求来看，对卧式加工中心的要求更加趋向于适应多品种小批量的生产，要求加工设备能够灵活地适应工序集中导致的生产型加工件的变化。现在由于汽车厂家的设备投资呈上升趋势，需求可望进一步扩大。此外，因对于产品制造的认识和对生产体系的看法正在发生根本的转变，由此而派生的新的生产体系可能对能形成柔性线的小型机种产生需求。   

12、0;     着手生产以上机型的厂家在追求高速、高精度的同时，还在如何使机体小型化及本钱控制方面下功夫。也就是说此类产品的开发重点在于机体的小型化、适应形成柔性线体系方面。         从技术开发动向来看，是谋求提高主轴转速、进给速度、提高精密度、并将对应热变位、模块化等集中表达出来。其中，作为机床根本课题的高速化研究也不断取得成果。        由于提高进给速度直接关系到产品的加工时间，以利提高生产效率，因此在高速进给技术方面，驱动装置采用直线电机

13、的机型正在增多。同时也有厂家在开发不使用直线电机，采用进给轴以大导程滚珠丝杠为驱动，进给加速度1.5G 2G、快速进给速度120 mmmin的高速卧式加工中心。并在主轴上采用双面约束刀具、主轴转速为 2 万 r/min、快速进给速度为60 m/min、以尽量缩短重复定位、刀至刀等的非切削时间。为解决速度提高带来的热变位影响，防止精度下降，一般都采用单独的补正装置或主轴冷却结构、冷却装置等。  我国数控加工中心的研究现状及开展趋势1、根本生产概况 “十五以来，尤其是最近二、三年，随着国民经济的持续开展和国家对国产数控机床的大力支持，我国许多重要行业对龙门加工中心和数控龙门镗铣床的需求愈

14、来愈大。有需求有市场，就有生产，这是市场经济规律。所以国内不少从未涉及制造龙门镗铣床的厂家，都纷纷上阵，通过引进技术、合作生产等形式，开发研制各种龙门加工中心和数控龙门镗铣床，满足广阔用户的需求。根据中国机床工具工业协会对重点骨干企业的统计资料和其他有关资料说明，2005年我国已有11个企业批量生产各种龙门加工中心422台，生产特种数控龙门镗铣床75台。其中年产超过80台的企业有3家：沈阳机床集团有限责任公司、宁波海天精工机械、威海华东数控股份。而沈阳机床集团在2005年生产包括五轴联动龙门加工中心等各种产品135台，占龙门加工中心总产量的32%。 2、产品结构形式 配置自动换刀结构的数控龙门

15、镗铣床即为龙门加工中心。目前，我国生产的龙门加工中心和数控龙门镗铣床产品的主要品种，根据机床结构布局形式划分为：按龙门架是否移动，分为龙门固定工作台移动式和龙门移动式；按横梁是否在立柱上运动，分为动梁式和定梁式两种；横梁在高架床身上移动称为高架式；按机床净重和工作台承载能力，分为轻型、中型和重型超重型等。目前生产的主要规格范围是工作台宽度为800-5000毫米，长度为2000-28000毫米等各种规格尺寸段。应该指出，在2005年国内生产的龙门加工中心和数控龙门镗铣床中，90%左右的规格都集中在1000-2000毫米尺寸段，而95%的品种几乎都是横梁固定工作台移动式。相比之下，工作台宽度在3米

16、以上，尤其是宽度为4000-5000毫米的动梁式超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床，技术难度较大，技术含量较高，目前国内只有一两家能生产。 3、产品技术水平 “十五期间，是我国机床工具行业开展最快的五年，通过引进技术合作生产等形式，在新产品研发方面取得较大进展。在高速、高精、多轴、复合等方面都有较大突破，尤其是龙门加工中心和数控龙门镗铣床更为突出。从1999年江苏多棱原常州机床总厂带头打破西方封锁，试制成功具有自主知识产权的我国第一台五轴联动数控龙门镗铣床以来，已有济南二机、桂林机床、北京一机等多家公司推出五轴联动龙门加工中心和数控龙门镗铣床。尤其是今年2月份在上海举办的中国数控机床展览会CC

17、MT2006上，实力雄厚的沈阳机床集团，一次推出6台大型龙门加工中心，其中3台具有五轴联动功能，1台具有五面加工功能，1台为车铣加工中心，这也突出表达了我国龙门加工中心和数控龙门镗铣床在五轴联动功能上，开始走向成熟。近年来，有的厂产品在主轴转速、快速进给、机床精度等主要技术参数已接近或到达国际先进水平。尤其是北京一机截止到今年6月底，仅一年半的时间就签约生产工作台宽度4米、5米的超重型动梁龙门加工中心和数控龙门镗铣床10台，说明我国生产中、高档重型和超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床的厂家在产量和技术水平上有的已迈进国际机床大厂的行列。 4、努力创新不断提高 在近几届国内机床展览会上，看到我国

18、龙门加工中心和数控龙门镗铣床在结构性能、技术水平、产品质量等方面，都有很大提高。但是，与兴旺国家同类产品相比，还有较大差距，首先是自主创新能力不够，当前多以仿制为主，或引进技术合作生产，缺乏自主知识品牌的高档产品，往往关键的核心技术，关键的功能部件，还是从国外购置。例如，在今年CCMT2006上海机床展会上，共展出了8台五轴联动龙门加工中心，采用的关键部件双摆角铣头，除了济南二机和桂林机床是自己开发的以外，其余6台都是购置意大利意萨、菲迪亚等国外公司产品。其次是产品质量，尤其是整机可靠性，还有较大差距，这也是用户最关注的问题之一。应该看到，目前除少数企业外，龙门类产品技术含量普遍较低，数控机床

19、产业化程度不高。这些都是国内主机厂需要下大力气认真改良、努力提高的地方。二、知名生产厂家和典型产品 1、北京第一机床厂 从1960年北一试制X212龙门铣床以来，至今已有四十多年的历史，尤其是1984年至今的22年间，北一在引进世界上生产数控龙门镗铣床著名厂家德国瓦德里希科堡公司的先进技术及合作生产的根底上，通过消化吸收和科研攻关，不但成功地合作生产了8台重型和超重型龙门加工中心和数控龙门镗铣床，而且掌握了其中的关键核心技术，实现了技术创新和技术进步。到目前为止，北一制定了全系列龙门产品的开展规划，并根据市场需求按产品模块化设计原那么开发出动梁、定梁、工作台移动式、龙门移动式，规格范围在工作台

20、宽度1000-5000mm，工作台长度2000-28000mm的轻型、中型、重型、超重型产品，已累计销售达120台，其中，重型和超重型产品50多台。 近二年，北一为兵器工业提供了一批重型加工设备，开发了XHA2140×120动梁龙门加工中心和XKA2140×80数控龙门镗铣床。其中XHA2140×120是目前国内自行开发制造的规格最大的动龙门加工中心。其主要技术指标：工作台尺寸4000×12000mm，主功率60/84KW，刀库容量60把。这两种产品不但采用了早已成熟的多项先进的关键技术，例如，多功能宽调速大功率滑枕式镗铣头；静压蜗杆涂层成型蜗母条传动技

21、术；动平衡检测和补尝技术；刀具倾角自动调整机构等十几项，而且还攻克了动梁升降同步驱动检测调整技术；机械手立、卧双向换刀技术；多功能附件铣头自动装卸等多项新技术，尤其是机床标准采用高于国际标准的德国科堡企业标准，从而使这两种产品到达当代国际先进水平。 2、济南二机床集团 从1992年开始，引进著名机床制造商法国福斯特里纳公司的先进技术，进行长期合作生产以来，开发了工作台移动式、龙门架移动式、定梁、动梁等多种形式的数控龙门镗铣床和龙门加工中心。 2002年在上海举办的第二届中国数控机床展览会上，济二首次推出XHV2720×60定梁龙门移动式五轴联动龙门加工中心，至今已能小批量生产供给市场

22、。 2005年生产的XHV2420五轴联动定梁龙门加工中心，采用铣头油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等关键技术。并利用谐波减速传动机构，自行开发了B、C轴双回转摆角铣头，实现五轴联动功能。双摆角头主电机功率20KW，电主轴转速12000r/min，B轴回转角度±110°，C轴回转角度±200°。为了确保机床的传动精度，X、Y、Z三轴采用精密光栅尺控制，B、C轴采用高精度角度编码器控制，从而实现全闭环控制。目前，济二生产的五轴联动龙门加工中心和数控龙门镗铣床，已经被水泵业、轨道客车等用户所认可。 3、沈阳机床集团有限责任公司 多年来，一直以生产钻镗床著称

23、的沈阳机床集团公司旗下的中捷机床、中捷摇臂钻床厂，近年来，通过引进国外龙门五面加工制造技术，消化、吸收，大力开发适合我国国情的龙门五面数控加工机床，在CIMT2005和CCMT2006机床展览会上，都推出多台五轴联动和五面加工龙门加工中心和数控龙门镗铣床。2005年沈阳机床集团公司，一年就生产各种规格的龙门加工中心和数控龙门镗铣床135台，是历史性的突破。为推动我国龙门产品产业化开展，做出了较大奉献。 在2006年中国数控机床展览会上，沈阳机床集团的中捷机床，展出GMC2580u桥式龙门五轴镗铣加工中心，配置意大利菲迪亚双摆角铣头，实现五轴联动功能。该机床工作台尺寸2500×8000

24、mm，主轴转速240-24000r/min，主电机功率42/55KW，主轴头B轴转角+95°-110°，C轴转角±200°。机床采用高架式横梁移动布局型式，主轴转速高，功率大，是航空航天工业的钛合金框架零件和大型壁板模具加工的理想设备。 在同一展会上，沈阳机床集团的沈阳第一机床厂和并购的德国希斯公司联合生产制造的GTM320210龙门移动式车铣加工中心，产品配置复合旋转工作台和水平移动龙门，工作台最大加工直径3200mm，工作台转速车/铣0-180/0-4r/min，工作台及X/Z轴均采用静压导轨，机床为内镶滑枕结构，镗铣滑枕截面280×240

25、mm，并采用双主轴电机驱动，镗铣主轴电机52KW，镗铣主轴转速1档/2档520/3150r/min。该产品实现车铣复合加工功能，也反映了国产龙门加工中心和数控龙门镗铣床开始向复合化功能开展。 1.2 此题目的背景和意义和主要任务 数控加工中心的背景和意义 加工中心的根本概念  在数控铣床的根底上，如果再配以刀具库和自动换刀系统，就构成加工中心2。加工中心的特点是它的刀具库能存放几十把甚至更多的刀具，由程序控制换刀机 构自动调用与更换，这样就可以在没有人工干预的情况下，一次完成很多工艺内容。加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行许多工序加工的数控机 床。在加工中心上，工件经一

26、次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量、刀具相对工件的运动轨迹及其他辅 助功能，依次完成工件一个或几个面上多工序的加工。加工中心能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件周转、搬运和存放时 间，使机床的切削利用率切削时间和开放时间之比可达80%以上，高于普通机床3-4倍。尤其是在加工形状比拟复杂，精度要求较高、品种更换频繁的零件 时，加工中心更表达出良好的加工效果。所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。加工中心最先是 在镗铣类机床上开展起来的，可称为镗铣加工中心，

27、习惯上简称为加工中心。 课题的主要任务： 本课题设计的数控车床的主要参数如下： 主轴转速：502500r/min；电机功率：18.5Kw；电机型号：Y200L16 电机转速：额定转速1500r/min,最高转速3000r/min 变速类型：无级变速。 课题研究的主要内容包括：1. 查阅文献资料，撰写开题报告；2. 尺寸参数、运动参数、动力参数确实定；3. 运动及传动方案设计；4. 结构方案设计及零部件的3D建模；5. 二维工程图生成及运动仿真；6. 外文资料翻译及撰写毕业设计论文； 2 主传动系统设计2.1 主传动系统概述数控机床的主传动系统的特点与普通机床比拟，数控机床主传动系统具有以下特点

28、。转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 1变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Rn>100,以保证加工时能选用合理的切削量，从而获得最正确的生产率、加工精度和外表质量。 2主轴变速迅速可靠。数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电机的调速系统日益完善，所以不仅能够方便的实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。 3主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承，锥孔等都有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 主传动系统的设计

29、要求 1主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。 2 主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 3 主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗振性，热变形和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求。 4 操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求。 5 结构简单紧凑，工艺性好，本钱低，以满足经济性要求。 数控机床主传动系统配置方式主传动系统主要有四种配置方式： 1带有变速齿轮的主传动 大中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，

30、以满足主轴低速时对输出转矩特性要求。数控机床在交流或直流电动机无级变速的根底上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位大都采用液压缸加拨叉，或者直接采用由液压缸带动齿轮来实现。 2带传动的主传动 这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以防止齿轮传动引起的振动与噪声。适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用V带或同步齿形带。 3用两个电动机分别驱动主轴 这是上述两种方案的结合，具有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转；低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区

31、增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。内装电动机主轴传动结构 该主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效的提高了主轴部件的刚度，但主轴转矩小，电动机发热对主轴影响较大。综上所述，我认为选取第一种配置较为合理，因为该种配置应用较为广泛并且满足数控立式加工中心的设计要求，有足够的变速范围。主传动系统的类型1 按动力源的类型可分为交流电机驱动和直流电机驱动。交流电动机驱动中又可分为单速交流电机驱动、调速交流电机驱动和交流伺服电机驱动。调速交流电机驱动又有多速交流电机驱动和变频交流电机驱动。2 按传动装置类型 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及

32、它们的组合。3 按变速的连续性 可分为分级变速传动和无级变速传动 无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大断面时保持恒定的切削速度。以提高生产效率和加工质量。无级变速传动可由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和电气无级变速器实现。机械摩擦无级变速器结构简单、实用可靠，常用在中小型车床，铣床等主传动中。液压无级变速器传动平稳，运动换向冲击小，易于实现直线运动，常用于主运动为直线运动的机床。电气无级变速器有直流电动机和交流调速电机两种，由于可以大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速，应

33、用越来越广泛，尤其在数控机床上，目前几乎都采用电气变速。 主轴组件设计组件设计根本要求： 旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度保持性。 主轴的构造：通用机床主轴端部结构形状示意图如图2.1 图2.1 主轴端部结构形状示意图应用范围：铣床应用特点: 7：24锥孔作定位面，供安装铣刀或铣刀心轴的尾椎，再用拉杆从主轴后端拉紧，四个螺孔供安装端铣刀用，两个长槽供安装端面键以传递扭矩。2.2 主传动的运动设计1.转速图的拟定分析和设计主传动系统须应用一种特殊线图，称为转速图。转速图能够清楚的表达出：传动轴的数目，主轴及各传动轴的传动级数、转速值及其传动路线，变速组的个数、传动顺序及扩大顺序，各变速

34、组的传动副数及其传动比数值，变速规律等。根据最高转速和最低转速确定变速范围，选择适宜的公比后再确定转速级数Z，绘制转速图。1确定主轴的变速范围 2确定主轴的计算转速由于数控机床主轴的变速范围大，计算转速应比计算值高些，所以圆整取计算转速。3确定主轴的恒功率变速范围 4确定电动机所能够提供的恒功率变速范围 由于，电动机直接驱动主轴不能满足恒功率变速要求，因此需要串联一个有级变速箱，以满足主轴的恒功率调速范围。5串联分级变速箱的变速范围6确定转速级数Z 取Z=4按Z=4算 取。7拟定转速图和功率图如图2.2所示： 图2.2(a) 转速图 图2.2b功率图2齿轮齿数确实定1轴与轴的之间齿轮的齿数 取

35、 根据上式求得2轴与轴之间的齿轮的齿数取 根据上式求得且 ，所以满足要求。取 根据上式求得且 ，所以满足要求。 3.绘制传动系统图根据上述求出的齿轮齿数绘制传动系统图如图2.3： 图2.3 传动系统图2各轴的计算转速确实定主轴计算转速确定后，就可以从转速图上得出各传动轴的计算转速，对于上述转速图可得各传动轴的计算转速如下：轴 轴5.估算各传动轴的轴径根据传动轴传动的功率大小，用扭转刚度公式进行初步的计算。 2.1式中 d受扭局部的最小直径mm，计算值赢圆整为标准直径系列； K键槽系数，按表选取； A根据许用扭转角确定的系数，按表2.1选取； P电动机额定功率KW； 从电动机到所计算的轴的机械效

36、率，见表2.2； 被估算的传动轴的计算转速r/min。 表2.1 估算轴径时A和K值0.250.5 1 1.5 2 A130 110 92 83 77 K无键 单键 双键 花键 轴内径 1 1.041.051.071.1 0.93 表2.2 各传动机械效率的概略值 类别 传动件 平均机械效率齿轮传动直齿圆柱齿轮，磨齿0.99带传动V带0.96滚动轴承滚子轴承0.99由于各传动轴属于一般传动轴，所以取，所对应的，电动机的额定功率。1轴轴径的估算 由于轴上采用花键：差表K=0.93，A=83且 取。2轴轴径的估算轴上采用花键，查表K=0.93，A=83且 取3轴轴径的估算查表K=1.05，A=11

37、0且 取6.齿轮模数的估算模数的估算公式如式： 。2.2式中 按解除疲劳强度估算的齿轮模数mm，应圆整为标准值； P电动机额定功率KW； 被估算齿轮的计算转速r/min； u大齿轮与小齿轮齿数之比，u>1，外啮合为“+号，内啮合为“-号； Z小齿轮齿数； 齿宽系数，B为齿宽，m为模数； 许用接触应力MPa。查表。见参考文献8根据表2.3选择40钢整体淬火，其接触应力，取，由公式来确定各对齿轮的模数：（1） 第一对齿轮： 取标准值。2第二对齿轮： 取标准值。 3 主传动系统的三维建模3.1 轴的3D建模：轴建模步骤如下：点击，选择基准面，然后确定。画出一个圆形，并约束圆的中心位置以及其尺寸

38、。完成以后点击。点击，选择拉伸面，输入数值，点击。在拉伸后的圆柱体上创立草图。画出花键轴的横向剖面轮廓图，点击确定。完成草图。通过拉伸，选择花键轴横向剖面，输入拉伸数值。在拉伸后的花键轴上创立草图，绘制出一周另一端轴的直径圆。完成草图。点击拉伸选项，输入拉伸数值后，点击确定。单机，输入偏执数值，点击要倒角的边，单机。完成后，单机割槽按钮，出现如图3.1对话框。点击举行切槽。选择切槽的平面，并设置切槽直径与宽度，最后定位槽。点击确定。 图3.1 沟槽对话框绘制后如图3.2所示：图3.2 轴模型3.2 轴上零件的3D建模： 齿轮建模步骤如下： 单机，点击建模，进入建模环境。同时按住键盘上Ctrl与

39、G键。调出齿轮自动生成软件：选择，双击。出现如图3.3对话框，设置齿轮齿数，模数，压力角，以及其余相关数据。 图3.3 齿轮参数对话框 设置数据完成后，单击按钮，设置有无键槽。在生成后的齿轮面上创立草图，绘制出齿轮上的圆台直径轮廓，之后完成草图。拉伸完成的草图，设置拉伸高度。在拉伸后的圆柱体上端面创立草图，绘制出花键槽的草图，如绘制一轴时的步骤相同，完成草图的绘制以后点击拉伸选项，设置拉伸数值，单击求差，点击反响拉伸，选择求差实体，单击应用。 轴齿轮齿数为30的齿轮如图3.4所示： 图3.4 齿轮1轴齿轮齿数为30的齿轮如图图3.5所示： 图3.5 齿轮2轴轴承3D建模步骤如下：单击，选择建模

40、，进入建模环境。单击中国国家标准件库。出现如图3.6所示对话框。 图3.6 中国国标标准件库 图3.7 轴承类型对话框 点击，出现如图3.7对话框。选择，选择轴承的型号内径外径与厚度。选择后点击确定选项。生成如图3.8所示的轴承： 图3.8 轴承1轴轴承2如图3.9所示： 图3.9 轴承2轴弹性挡圈如图3.10所示： 因为弹性挡圈也是标准件，所以画法与轴承相似，这里不再说画法。 图3.10 轴弹性挡圈轴装配图装配方法如下：首先进入装配环境，单击起始，选择建模。点击，弹出如图3.11所示对话框，点击，调出轴模型，点击确定。再次点击添加现有组建按钮，弹出如图3.11所示对话框，点击选择部件文件，调

41、出轴齿轮1，弹出如图3.12所示对话框，再次点击确定弹出如图3.13所示对话框。单击对齐按钮，选择如图3.14所示平面，然后点击如图3.15所示轴圆柱面，从而确定齿轮与轴同轴，点击确定按钮。为保证齿轮1在轴上不会转动，点击配对按钮，选择如图3.16所示平面，在选择如图3.17所示平面，点击应用按钮，完成后点击确定。为了保证齿轮在轴承上的位置，点击按钮，选择如图3.18所示平面，在选择如图3.19所示平面，输入距离数值，点击确定。轴其余组件装配方式与前边介绍的装配定位方式大致相同，在此不做过多解说。 图3.11 部件对话框 图3.12 添加组件对话框图3.13 装配配对对话框 图3.14 对齐面

42、图a 图3.15 对齐面图b 图3.16 配对面a 图3.17 配对面b 图3.18 定位参考面 图3.19 定位参考面b轴装配图如图3.20所示：图3.20 轴装配图轴，主轴及轴上零件的画法与装配与轴的画法和装配一致。以后不在做过多解说3.3 轴及轴上零件的设计及建模 轴的3D建模：轴模型如图3.21所示：图3.21 轴 轴上零件的3D建模：轴齿轮齿数为60的齿轮如图3.22所示： 图 3.22齿轮1 轴齿轮齿数为27的齿轮如图3.23所示： 图3.23 齿轮2 轴轴承如图3.24，图3.25及3.26所示： 图3.24轴承1 图3.25轴承2 图3.26轴承3 轴装配图轴装配图如图3.27

43、所示： 图3.27 轴装配图 齿轮上拨叉的3D建模：拨叉如以下图3.28所示： 图3.28拨叉液压缸装配图如图3.29所示： 图3.29 液压缸装配图3.4 主轴及轴上零件的3D建模： 主轴主轴3D模型如图3.30所示： 图3.30 主轴主轴蝶形弹簧如图3.31所示： 图3.31 主轴蝶形弹簧主轴卡刀如图3.32所示： 图3.32 主轴卡刀 主轴装配主轴装配如图3.33及图3.34所示： 图3.33 主轴装配图 图3.34主轴装配图透视图3.5 箱体的3D建模箱体如图3.35所示： 图3.35箱体 3.6 总装配图 总装配图总装配图如图3.36，图3.37及图3.38所示： 图3.36总装配图

44、俯视图图3.37总装配图 图3.38总装配图主视图 4 传动件的校核4.1 传动轴的弯矩校核 轴的受力分析轴受力分析如以下图4.1所示： 图4.1受力分析图简化轴为简支梁如图4.2所示： 图4.2简支梁图计算轴的当量直径： 计算挠度和偏转角1 挠度： 由公式得:由公式得：（1） 简支梁如图4.3所示： 图4.3简支梁图 2 简支梁如图4.4所示： 图4.4简支梁图因为轴的许用挠度，而，所以轴的挠度合格。2 计算偏转角所以因为偏转角许用值，而所以偏转角合格。所以因为偏转角许用值，而所以偏转角合格。 轴传动件的受力分析轴受力分析如以下图4.5所示： 图4.5受力分析图 简化轴为简支梁如图4.6所示

45、： 图4.6简支梁图计算轴的当量直径： 计算挠度和偏转角1 挠度： 由公式得:由公式得：（1） 简支梁如图4.7所示： 图4.7简支梁图 2 简支梁如图4.8所示： 图4.8简支梁图因为轴的许用挠度，而，所以轴的挠度合格。2 计算偏转角所以因为偏转角许用值，而所以偏转角合格。所以因为偏转角许用值，而所以偏转角合格。 主轴传动件的受力分析主轴受力分析如以下图4.9所示： 图4.9受力分析图简化主轴为简支梁如图4.10所示： 图4.10简支梁图计算轴的当量直径： 计算挠度和偏转角1 挠度： 由公式得:由公式得：（1） 简支梁如图4.11所示： 图4.11简支梁图 2 简支梁如图4.12所示： 图4

46、.12简支梁图因为轴的许用挠度，而，所以轴的挠度合格。4.2 齿轮的校核接触应力的验算公式为：弯曲应力的验算公式为：式中：齿轮传递的功率KW; , 电动机的额定功率KW；从电动机到所计算齿轮的机械效率；齿轮的计算转速；初算的齿轮模数；齿宽mm；小齿轮齿数；大齿轮与小齿轮齿数之比，“+号用于外啮合，“-号用于内啮合；寿命系数：工作期限系数： 齿轮在机床工作期限内的总工作时间h，对于中型机床的齿轮取，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为，为变速组的传动副数；齿轮的最低转速r/min；基准循环次数，查表4.1 见参考文献【8】疲劳曲线之书，查表4.1 见参考文献【8】速度转化系数，查表4.2 见

47、参考文献【8】功率利用系数，查表4.3 见参考文献【8】材料强化系数，查表4.4 见参考文献【8】的极限值,查表4.5。当时，那么取；当时，取；工作情况系数，中等冲击的主运动，取；动载荷系数，查表4.6 见参考文献【8】齿向载荷分布系数，查表4.7 见参考文献【8】标准齿轮齿形系数，查表4.8 见参考文献【8】许用接触应力MPa。 许用弯曲应力MPa。（1） 齿轮接触应力的计算由公式校核齿轮的接触应力。其中：，由公式来确定由表4.1查得而由转速图知由表4.2得，由表4.3得，由表4.4得由表4.5确定，由表4.6得，由表4.7得，由表4.8得，最后取，那么：所以，齿轮的接触应力满足要求。2齿轮弯曲应力的验算由公式进行计算其中：，由表4.1可查得：由表4