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.由于受传动轴轴径尺寸大小限制，选取齿轮模数为，对比上述结果，可知这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，而且考虑到两传动轴的间距，故取同变速组中的所有齿轮的模数都为。现将各齿轮齿数和模数列表如下表齿轮的估算齿数和模数列表齿轮齿数模数.主轴箱展开图的设计主轴箱展开图是反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸的图纸。因此设计从画展开图开始，确定所有零件的位置，结构和尺寸，并以此为依据绘制零件工作图。设计的内容和步骤这阶段的设计内容是通过绘图设计轴的结构尺寸及选出轴承的型号，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。有关零部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，其它零件的结构和尺寸是根据主要零件的位置和结构而定。所以设计时先画主要零件，后画其它零件，先画传动零件的中心线和轮廓线，后画结构细节。传动轴的估算这步在前面已经做了计算。齿轮相关尺寸的计算为了确定轴的轴向距离，齿轮齿宽的确定是必须的。而容易引起振动和噪声，般取齿宽系数。这里取齿宽系数,则齿宽.现将各个齿轮的齿厚确定如表所示表各齿轮的齿厚齿轮齿厚齿轮的直径决定了各个轴之间的尺寸，所以在画展开图草图前，各个齿轮的尺寸必须算出。现将主轴部件中各个齿轮的尺寸计算如表所示表各齿轮的直径齿轮分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径由表可以计算出各轴之间的距离，现将它们列出如表所示表各轴的中心距轴ⅠⅡⅡⅢ距离确定齿轮的轴向布置为避免同滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距，应大于滑移齿轮的宽度，般留有间隙，所以首先设计滑移齿轮。Ⅱ轴上的滑移齿轮的两个齿轮轮之间必须留有用于齿轮加工的间隙，插齿时，当模数在范围内时，间隙必须不小于,当模数在.范围内时，间隙必须不小于，且应留有足够空间滑移，据此选取该滑移齿轮三片齿轮之间的间隙分别为,。由滑移齿轮的厚度以及滑移齿轮上的间隙可以得出主轴上的齿轮的间隙。现取齿轮之间的间距为和。图齿轮的轴向间距轴承的选择及其配置主轴组件的滚动轴承既要有承受径向载荷的径向轴承，又要有承受两个方向轴向载荷的推力轴承。轴承类型及型号选用主要应根据主轴的刚度，承载能力，转速，抗振性及结构要求合理的进行选定。同样尺寸的轴承，线接触的滚子轴承比电接触的球轴承的刚度要高，但极限转速要低多个轴承的承载能力比单个轴承的承载能力要大不同轴承承受载荷类型及大小不同还应考虑结构要求，如中心距特别小的组合机床主轴，可采用滚针轴承。为了提高主轴组件的刚度，通常采用轻型或特轻型系列轴承，因为当轴承外径定时，其孔径即主轴轴颈较大。通常情况下，中速重载采用双列圆柱滚子轴承配双向推力角接触球轴承如配推力轴承，则极限转速低，或者成对圆锥滚子轴承，其结构简单，但是极限转速较低，如配空心圆锥滚子轴承，其极限转速显著提高，但成本也相应的提高了。高速轻载采用成组角接触球轴承，根据轴向载荷的大小分别选用或的接触角。轴向载荷为主且精度要求不高时，选用推力轴承配深沟球轴承，精度要求较高时，选用向心推力轴承。该设计的主轴不仅有刚度高的要求，而且有转速高的要求，所以在选择主轴轴承时，刚度和速度这两方面都要考虑。主轴前轴承采用型轴承个，后支承采用型和型轴承各个。各轴结构的设计轴的端与电动机相连，将其结构草图绘制如下图所示图轴安装滑移齿轮，其结构如草图所示图轴其结构完全按标准确定，根据轴向的尺寸将结构简图绘制如下图所示图主轴组件的刚度和刚度损失的计算最佳跨距的确定取弹性模量.，主轴截面惯距截面面积.主轴最大输出转矩床身上最大回转直径约为最大加工直径的，即。故半径为.故总切削力为.估算时，暂取,即取.前支承支反力后支承支反力取则则因在上式计算中，忽略了的影响，故应稍大点，取计算刚度损失取,χ.因在上式计算中，忽略了的影响，故应稍大点，取计算刚度损失取,χ.表由公式弹性主轴弹性支承总柔度总刚度弯曲变形剪切变形前支承后支承悬伸段跨距段悬伸段跨距段由引起的刚度损失约为.,可知，主轴刚度损失较小，选用的轴承型号及支承形式都能满足刚度要求。.零件的校核齿轮强度校核校核轴齿轮校核齿数为的即可，确定各项参数.,Ⅱ轴扭矩.确定动载系数.齿轮精度为级，由机械设计查得使用系数非对称查机械设计得确定齿间载荷分配系数.由机械设计查得.确定动载系数查表计算弯曲疲劳许用应力，由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限图查得.,.故满足要求。传动轴挠度的验算轴的校核通过受力分析，在轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核已知，.。.本章小节本章主要讲述了龙门铣床的主轴箱的设计，其主要内容包括传动比的确定电机的选择，轴的设计和强度校核，齿轮的参数的确定等内容。第章进给伺服系统设计.对进给伺服系统的基本要求带有数字调节的进给驱动系统都属于伺服系统。进给伺服机床的个重要组成部分，也是数控机床区别于般机床的控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为定位精度要高响应要快系统的稳定性要好。.稳定性所谓稳定的系统，即系统在输入量改变启动状态或外界输出量经过几次衰减振荡后，能够迅速的稳定在新的或原有的是进给伺服系统能够正常工作的基本条件。它包含绝对稳定性稳定裕度。进给伺服系统的稳定性和系统的惯性刚度阻尼以及系适当的选择系统的机械参数主要有阻尼刚度谐振频率和失气参数，并使它们达到最佳匹配，是进给伺服系统设计的目标.精度所谓进给伺服系统的精度是指系统的输出量复现输入量的差，即准确性。它包含动态误差，即瞬态过程出现的偏差稳态过程结束后，系统存在的偏差静态误差，即元件误差和干常用的精度指标有定位精度重复定位精度和轮廓跟随精度。来表示，定位误差是指工作台由点移动到另点时，指令值的最大差值。重复定位精度是指工作台进行次循环动作后，偏差值。轮廓跟随误差是指多坐标联动时，实际运动轨迹与给的最大偏差值。影响精度的参数很多，关系也很复杂。采用数提高伺服驱动系统的精度。.快速响应特性所谓快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度。它包含系统的响应时间传动装置的加速能力。它直接影响机床的加工精度和生产率。系统的响应速度越快，则加工效率越高，轨迹跟随精度也越高。但响应速度过快会造成系统的超调，甚至会引起系统的不稳定。因此，对于点位控制的机床，主要应保证定位精度，并尽量减少定位时间。对于轮廓控制的机床，除了要求高的定位精度外，还要求良好的快速性及形成轮廓的各运动坐标伺服系统动态性能的致性。对于开环及半闭环的控制形式。主要是应满足定位精度的要求，而对于闭环控制系统，则主要是稳定性问题。.进给伺服系统的设计要求机床的位置调节对进给伺服系统提出了很高的要求。其中在静态设计方面有．能够克服摩擦力和负载．很小的进给位移量．高的静态扭转刚度．足够的调速范围，满足快进和工进的需要．进给速度均匀，在速度很低时，无爬行现象。在动态设计方面的要求有．具有足够的加速和制动转距，以便快速地完成启动和制动过程。．具有良好的动态传递性能，以保证在加工中获得高的轨迹精度和满意地表面质量．负载引起的轨迹误差尽可能小对于数控机床机械传动部件则有以下要求．被加速的运动部件具有较小的惯量，高的刚度．良好的阻尼．传动部件在拉压刚度扭转刚度摩擦阻尼特性和间隙等方面具有尽可能小的非线性。.滚珠丝杠的选择在数控机床的设计中，滚珠丝杠副的作用是将伺服电机的旋转运动转变为直线运动，用较小的转矩可以获得很大的推力。滚珠丝杠副的传动是种应用较广的机构，尤其是将旋转运动变为直线运动的各种机构中，滚珠丝杠副是传动最简单经济而又可靠的。所以滚珠丝杠副的选择对整个机床的制造起着不可忽视的作用。滚珠丝杠副的精度是影响机床的定位精度及重复定位精度的最主要的因素。为了在机床的设计中更合理的选用滚珠丝杠副，使其充分发挥效能，必须进行系列的计算。滚珠丝杠副的导程工作台纵向行程，速度为，速度传动比为.，伺服电机最大转速为工作台进给速度为,算得其导程为滚珠丝杠副的载荷及选丝杠.最小载荷机床空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力.最大载荷选机床承受最大负荷时滚珠丝杠的传动力。如机床切削时，切削力在滚珠丝杠副轴向的分力与导轨摩擦力之和即为这时导轨摩擦力是由工作台工件夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起的。.平均载荷平均载荷为.当量载荷工作台进给速度为，故平均转速为丝杠的工作寿命取为。故当量动载荷.选择滚珠丝杠查滚珠丝杠样本，选上海缙云机械设备有限公司的型号为，的丝杠。额定动载荷为。符合要求。丝杠直径为，导程,珠圈数，珠径为。图滚珠丝杆及螺母副结构图.同步齿形带的选择同步齿形带的传动装置的优点结构简单,安装调试方便,且在定条件下能满足转速和转矩的输出要求，可以避免避免齿轮传动时引起的振动与噪声，适用于低转矩特性的要求的主轴。通过计算带轮的结构尺寸为小带轮大带轮带轮间中心距为带宽.伺服电机的选择.基本原则考虑电动机的主要性能启动过载及调速等额定功率大小额定转速及结构形式等方面要满足生产机械的要求。在以上前提下，优先选用结构简单运行可靠维护方便又价格合理的电动机。.电动机类型的选择安装方式立式和卧式本设计采用立式安装。防护方式开启式封闭式防护式防暴式。.额定电压的选择交流，或根据需要配变压器。.额定转速的选择根据生产机械的具体情况来选择要求重复短时正反转工作的生产机械，除应选择满足工艺要求的电动机额定转速外，还要保证生产机械达到最大的加减速度的要求而选择最恰当地传动装置，以达到最大生产率或最小损耗的目标。般都是直接传动，而不是减速器。.惯量匹配工件和工作台的最大质量为,折算到电动机轴，其惯量为丝杠惯量丝杠直径，决定长度为.。.大带轮惯量为小带轮惯量为负载惯量为最大切削负载转矩选的直流伺服电机为额定功率最高转速额定转距最大转矩转子惯量滚珠丝杠副的安全使用润滑为使滚珠丝杠副充分发挥机能，在其工作状态下，必须润滑，润滑的方式主要有以下两种．润滑脂润滑脂的给脂量般是螺母内部空间容积的，滚珠丝杠副出厂时在螺母内部已经加注锂基润滑脂。．润滑油运动粘度．的润滑油，给油量随使用条件等的不同而有所变化。防尘滚珠丝杠与滚动轴承样，如果污物及异物进入就很快使它磨损，成为破损的原因。因此，考虑有污物异物进入时，必须采用防尘装置，将丝杠轴完全保护起来。另外，如没有异物，但有浮沉时可以在滚珠螺母两端增加防尘圈。使用滚珠丝杠副在使用时应注意以下事项．滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时在行程两端配置限位，以免螺母约程脱离丝杠轴而使滚珠脱落。．滚珠丝杠副由于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动使，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动。．滚珠丝杠副正常工作环境温度为。安装滚珠丝杠副在安装时应注意以下