【正文】 燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目： CK6140 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)制系 年級(jí)專業(yè)： 08級(jí)機(jī)制 2 學(xué) 號(hào)： 080101010127 學(xué)生姓名： 呂 偉 彪 指導(dǎo)教師： 王敏婷 李宇鵬 目 錄 第 1 章 概述 …………………………………………… . .…… ..1 設(shè)計(jì)要求 ……………………………… ……………… ..1 第 2 章 主傳動(dòng)的設(shè)計(jì) …………… …………………………… 2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 ………………………………… …… .. 2 變頻調(diào)速電機(jī)的選擇 …………………………… … ...… 2 轉(zhuǎn)速圖的擬定 ……………………………………… … ...2 傳動(dòng)比的計(jì)算 …………………………………… ...2 參數(shù)確定 ………………………………………… . ..2 主軸箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖 ……………… …………… ...3 轉(zhuǎn)速圖擬定 ……………………………………… ...3 傳動(dòng)軸的估算 …………… ………………………… ..… 3 主軸軸頸的確定 …………………… ……………… ..… 5 主軸最佳跨距的選擇 …………………… ……… ..…… 5 齒輪模數(shù)的估算 ………………………… …………… .. 6 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ……………………… ………… .… 8 滾動(dòng)軸承的選擇 …………………… … …………… .… 10 主要傳動(dòng)件的驗(yàn)算 ……………………… … .…… .… 10 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 ……………………… ..… ..…… 10 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算 ……………………… … …… 14 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 …………… .………………… ... 15 總結(jié) ……… …………………… ..……………… …………… .… . 16 參考文獻(xiàn) ………………………… …… ……………… ..……… .. 17 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 共 17 頁 第 頁 1 第一章 概述 設(shè)計(jì)要求 機(jī)床類型：數(shù)控車床 主傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求： 滿載功率 ，最高轉(zhuǎn)速 4000rpm, 最低轉(zhuǎn)速 變速要求：無級(jí)變速 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求： 伺服控制，行程 1200mm，最低速度 ，最高速度 ， 最大載荷 4500N，精度177。 3μ m 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 共 17 頁 第 頁 2 第二章 主傳 動(dòng)的設(shè)計(jì) 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 機(jī)床主軸的變速范圍： = ，且： =4000rpm, = 所以： == 根據(jù)機(jī)床的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算公式： = 得： == 為了簡化變速箱及其自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，希望用雙速變速箱，現(xiàn)取 Z=2。為了提高電機(jī)效率，應(yīng)盡量使 minmin=nn低高。 假設(shè)所選電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 為 4500rpm，額定轉(zhuǎn)速為 1500rpm，1 4000 ??，則有，2124500 ?，得 2?， 2 908rpmi ?。 取機(jī)床 總效率 η =х =，則 ??kw。電動(dòng)機(jī)在 1500rpm 時(shí)的輸出功率為min ? ? ?kw ， 現(xiàn) 取 過 載 系 數(shù) k= ， 則 電 機(jī) 功 率 為0 min kp kw? ? ? ? 。 可選用上海德驅(qū)馳電氣有限公司的 電動(dòng)機(jī)， 額定功率為 ，最高轉(zhuǎn)速為 4500rpm，同步轉(zhuǎn)速為 1500rpm，調(diào)頻范圍為 5150HZ,基頻為 50HZ。 選配變頻器型號(hào)： DRS3000V4T0150C，售價(jià) 1380 元人民幣。 轉(zhuǎn)速圖的擬定 傳動(dòng)比的計(jì)算 設(shè)電機(jī)軸與中間軸通過齒輪定比傳動(dòng)，取其傳動(dòng)比為 0i=， 則39。 110 i? ? ?，39。 220 i ? ?。 參數(shù)確定 第一級(jí)變速選用同步齒形帶傳動(dòng)，兩級(jí)變速組采用齒輪傳動(dòng)。 選39。1i=的齒輪副為 70/51 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 共 17 頁 第 頁 3 選39。2i= 的齒輪副為 26/95 主軸箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖 轉(zhuǎn)速圖擬定 傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還滿足剛度要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較 高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷較大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求軸在載荷下不至于產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不夠，軸上的零件由于軸的變形過大而不能正常工作，或者燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 共 17 頁 第 頁 4 產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效，因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 jn是傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，各個(gè)傳動(dòng)軸上的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖直接得出。 主軸： 2jn=163r/min 中間軸： 1jn=595r/min 電機(jī)軸： 0jn=893r/min 各軸功率和扭矩計(jì)算： 已知一級(jí)齒輪傳動(dòng)效率為 ，則有： 電機(jī)軸功率： 0p= 0jn179。p額/n額=893179。 中間軸功率： 1p= 0179。 =11179。 = 主軸功率： 2p= 1179。 =179。 = 電機(jī)軸扭矩： 0T=9550 0p/ 0jn=9550179。 11/893=179。 105 N178。 mm 中間軸扭矩： 1T=9550 1p/ 1jn=9550179。 179。 105 N178。 mm 主軸扭矩； 2T=9550 2p/ 2jn=9550179。 179。 105 N178。 mm 表 21 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功 率、扭矩 軸 電機(jī)軸 中間軸 主軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min） 893 595 163 功率 (kw) 11 扭矩 (N178。 m) 118 173 621 按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 ? ?nTd ?? （ mm） 式中 d—— 傳動(dòng)軸直徑（ mm） nT—— 該軸傳遞的額定扭矩（ N178。 mm） 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 共 17 頁 第 頁 5 ? ??—— 該軸每米長度允許的扭轉(zhuǎn)角 （ deg/m），一般傳動(dòng)軸取? ??=176。 ~1176。 電機(jī)軸：取 ? ??=? ?44 ? ?? ? ?mm 查閱電機(jī)軸軸頸為 d=48mm，滿足要求。 中間軸：取 ? ??=? ?44 ? ?? ? ?mm 圓整取 d 1 =40mm 主軸軸 頸的確定 為了保證機(jī)床工作的精度，主軸尺寸一般都是根據(jù)其剛度要求決定的。故主軸前軸頸的尺寸按統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定。查閱相關(guān)資料：主軸前軸頸 D 1=150mm，主軸的后軸頸一般推薦為 D 1 的 倍，取 D 2 = D 1 =179。150=120mm。 表 22 各軸估算直徑 軸 電機(jī)軸 中間