【正文】 K? 1 8 5 10 b? ?? ? ? ? 32 ??????? ? 由 b/h＝ ， HK?=,查圖 10－ 13，得 FK?＝ ， 故，動(dòng)載系數(shù)： HHVA ?????? ?? ⑥按實(shí)際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 10－ 10a）得： 33 Tt11 ???? ⑦計(jì)算模數(shù) ： 11 ??? 由式（ 10－ 5）得彎曲疲勞的設(shè)計(jì)公式為 13 212 ()[]Fa SadFYYKTm z??? 以下確定式中各參數(shù)的值： ①由圖 10－ 20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1FE? ＝ 520MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE? ＝ 440MPa； ②由圖 10－ 18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 1FNK ＝ ， 2FNK ＝ ； ③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ，由式（ 10－ 12）得： 1[]F? ＝ 11FN FEK S? ＝ 520/＝ 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 29 2[]F? ＝ 22FN FEK S? ＝ 440/＝ ④計(jì)算載荷系數(shù) K： FFVA ?????? ?? ⑤ 查取齒形系數(shù) 由表 105 查得 。 ③由表 10－ 7 及其說明，可選定齒寬系數(shù) ?d? ； ④由表 10－ 6，查得材料的彈性影響系數(shù) EZ ＝ 1/2aMP ； ⑤由圖 10－ 21d，按齒面接觸硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度lim1H?＝ 650MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度lim2H?＝ 600MPa； ⑥兩齒輪的設(shè)計(jì)壽命為 72021h，由式 10－ 13，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 9929h11??????????? ⑦由圖 10－ 19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK=,2HNK=。 （ 7）計(jì)算大小齒輪的[]Fa SaFYY?并加以比較： ? ?? ? 2F2S2F1F1S1F???????????? (336) 大齒輪的數(shù)值大。 （ 1）軸的選材和最小直徑 mind 得確定 軸的材料選擇為： 45 號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理）。 保證帶在工作中不打滑的前提下能傳遞最大功率，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是靠摩擦傳動(dòng)的其它帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。 VFNC 系列變 頻主軸電機(jī)特別適合數(shù)控車床類機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)，配合高性能矢量變頻器或主軸驅(qū)動(dòng)器，更能發(fā)揮其優(yōu)良的主軸特性，成為性能與經(jīng)濟(jì)性具佳的數(shù)控車床類機(jī)床的變頻主軸驅(qū)動(dòng)方案。 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)容量就是合理確定電動(dòng)機(jī)的額定功率。通過若干個(gè)安裝在各傳動(dòng)軸上的離合器的吸合和分離的不同組合來改 變齒輪的傳動(dòng)路線，實(shí)現(xiàn)主軸的變速。 ① 使用性能要求 首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)性能，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)。 第二步，進(jìn)工廠觀摩，大量收集國內(nèi)外相關(guān)資料，吸取專家的設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對(duì)位置，回轉(zhuǎn)刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。 與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動(dòng)采用交、直主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，并可無級(jí)調(diào)速，使主軸結(jié)構(gòu)大為簡化 。平床身工藝性好，易于加工制造。 在這樣一種背景下，我的課題選擇為設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控車床 ——CK20，用于對(duì)轉(zhuǎn)體零件的圓柱面、圓弧面、圓錐面、端面、切槽、及各種公、英制 螺紋等進(jìn)行批量、高效、高精度的自動(dòng)加工，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)床的數(shù)控化率僅為 6％。 本論文首先 介紹了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過程與現(xiàn)狀 ,并分析了其存在的問題 。 而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性： 可以加工 出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 未來數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢： 繼續(xù)向開放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展 基于 PC 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但因主軸的功率和轉(zhuǎn)矩特性直接決定主軸電機(jī)的性能，因而這種變速傳動(dòng)的應(yīng)用受到一定限制。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。根據(jù)切削力大小及機(jī)床的變速要求，初步確定主電機(jī)型。 總體設(shè)計(jì) 擬定傳動(dòng)方 案 數(shù)控機(jī)床需要自動(dòng)換刀、自動(dòng)變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端面時(shí)，需要切削直徑的變化 ,主軸必須通過自動(dòng)變速，以維持切削速度基本恒定。 (3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)措施，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 型式。所以本電機(jī)的電壓可選為380V。 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 m i n/ 2 7nnm i n/r1 7 8nn/ m i 2 7　nnm i n/ 6 9nnm i n/r1 0 0 0nnⅡⅢⅡⅢⅠⅡ0Ⅰj0??????????12 . 421 () 各軸輸入功率 2ⅡⅢ2ⅠⅡ0Ⅰed0????????????? () 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 9550np9550T1789550np9550T9550np9550T9550np9550T10009550np 9550T2ⅢⅢ2Ⅲ1ⅢⅢ1ⅢⅡⅡⅡⅠⅠⅠ000????????????????????????? () 將以上計(jì)算結(jié)果整理后列于表 ，供以后計(jì)算選擇，供 Fz 以后計(jì)算使用： 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 表 各軸傳動(dòng)參數(shù) 參數(shù) 軸 0 軸（電機(jī)軸） I 軸 (傳動(dòng)軸） II 軸（中間傳動(dòng)軸） III 軸（主軸 ) 計(jì)算轉(zhuǎn)（ minr ） 1000 427． 3 178/ 輸入功率（ Kw） 轉(zhuǎn)矩（ Nm? ） 153 349/ 傳動(dòng)比 ? ? 1 43 ?? 轉(zhuǎn)速圖 由電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 (包括恒功率變速范圍 )和各軸傳動(dòng)比 ,作數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速圖 , 見圖 . 圖 轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 14 第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 傳動(dòng)皮帶的設(shè)計(jì)和選定 （如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料 [5]） 帶傳動(dòng)是由帶和帶輪組成傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 15 2d =i? 1dd = 160=208mm 根據(jù)表 88 圓整為 2dd =224mm 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度 Ld 1初定帶輪距 得： ? ? ? ?21021 dddd ddadd ???? (33) 即 )224160(2a）224160（ 0 ????? 0 ?? 初取 mm500a0 ? 2計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度： ]500x4)160224()224160(25002[a4)dd()dd(2a2L2021d2d2d1d00d?????????????? (34) 由表 82 選帶的基準(zhǔn)長度 Ld=1800mm 3計(jì)算實(shí)際中心距 a ： mm598)2 (2 LLaa 0dd0 ??????? (35) 安裝時(shí)所需最小軸間距： 0dmin ??? (36) 張緊或補(bǔ)償伸長所需最大軸間距： mm6 4 0dmax ??? (37) (5)驗(yàn)算小帶輪包角 1? ： ??????????????? )160224( dd180 1d2d1 (38) 所以小帶輪包角合適。 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 a=18mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng) 距 箱 體 內(nèi) 壁 一 段 距 離 s ，取 s=8mm, 已 知 滾 動(dòng) 軸 承 寬 度 b=12mm, 則mmasL 37218512)3537(b21 ??????????? 軸 Ⅰ 結(jié)構(gòu)如圖所示：傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 19 圖 軸 Ⅰ 結(jié)構(gòu)圖 軸的受力分析和彎矩的計(jì)算 1P =，轉(zhuǎn)速 1n =，轉(zhuǎn)矩 ?? mmmmmzd 1 0 ???? 7 0 2tanFF 7 0 2105 ontr411t?????????? (315) 在水平面上 N276290 lFF lFF322t2NH323t1NH???????????? (316) 在垂直平面上 lFF lFF322r2NV323r1NV???????????? (317) 和轉(zhuǎn)矩 并做彎矩 扭矩 圖 （如下圖所示） 222V2H21NVV21NHH??????????????????? (318) ?? 對(duì)于直徑為 d 的圓軸，彎曲應(yīng)力為 WM?? ,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為W2TWTT ???,將）193帶入公式（和 ?? ，則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 20 ? ?1222ca W )T(M)W2 T(4)WM( ?????????? (319) 式中： ca? — 軸的計(jì)算應(yīng)力， MPa M— 軸所受的彎矩， N滾動(dòng)軸承的左端靠在端蓋上，右端用軸肩定位 ，兩齒輪的另兩端用螺釘鎖緊擋圈定位。 2F1F ?? ?? 。 ③小齒輪的齒數(shù)初選為 1z ＝ 24， 2z ＝ 1z 3i ＝ 24 = 傳動(dòng)系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 27 按式（ 10－ 9a ）試算： 2131 12 .3 2 ( )[]t EtdHKT Zud u????? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值： ①初選載荷系數(shù) Kt＝ ； ②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由前文可知小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 153N?m。 2S1S ?? ?? 。一端用 軸肩 定位 ,另一端用 套筒 定位。 一．主要失效形式 1．帶在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力； 2．帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷； 3．帶的工作面 磨損。 降低變頻器功 率，節(jié)省成本和電源容量。 VFNC 系列是高速、高精、高效的伺服系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速、高精控制，并使機(jī)床更緊湊。電磁離合器用于數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)時(shí)，能簡化變速機(jī)構(gòu)，操作方便。數(shù)控車床作為高度自動(dòng)化的機(jī)電一體化設(shè)備，其主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求。 研究方法 第一步，明確設(shè)計(jì)要求，找出研究的重難點(diǎn)：普通數(shù)控車床最基本的要求是精度達(dá)標(biāo)，穩(wěn)定可靠，操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美觀?；剞D(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分 度定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀動(dòng)作，根據(jù)加工要求可設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或圓盤式刀架。數(shù)控車床得主傳動(dòng)系統(tǒng)通常采用無級(jí)變速。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜