【文章內容簡介】 約 2700kg 總傳動系統(tǒng)圖 XK5040 立式銑床的總的傳動系統(tǒng)圖如圖 所示。 圖 XK5040 總傳動系統(tǒng)圖 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 9 2 主運動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)設計 參數(shù)的擬定 選定公比，確定各級傳送機床常用的公比 為 或 ，考慮適當減少相對速度損失，這里取公比為 =，根據(jù)給出的條件：主運動部分 Z=18 級，根據(jù)標準數(shù)列表，確定各級轉速為：（ 30， ， ， 60， 75， 95， 118， 150， 190，235， 300， 375， 475， 600， 750， 950， 1180， 1500R/min） . 傳動結構或結構網(wǎng)的選擇 1 確定變數(shù)組數(shù)目和各變數(shù)組中傳動副的數(shù)目 該機床的變數(shù)范圍較 大，必須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電機的轉速降到主軸所需的轉速。級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)由若干個傳動副組成，各傳動組分別有1z . 2z . 3z `````````個傳動副，即 Z= 1 2 3zzz1 ```````。傳動副數(shù)由于結構的限制，通常采用 P=2 或 3，即變速 Z 應為 2 或 3 的因子： Z= 2a x2b 因此，這里 18=3x3x2，共需三個變速組。 2 傳動組傳動順序的安排 18 級轉速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以排成： 3x3x2，或 3x2x3。 選擇傳動組安排方式時，要考慮到機床主軸變速率的具體結構，裝置和性能。I 軸如果安置制動的電磁離和器時，為減少軸向尺寸。第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以 2 為宜，有時甚至用一個定比傳動副；主軸對加工精度，表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2 ，或一個定比傳動副。 這里，根據(jù)前多后 少的原則，選擇 18=3x3x2 方案。 3 傳動系統(tǒng)的擴大順序安排 對于 18=3x3x2 的傳動，有 3！ =6種可能安排，亦即有 6種機構副和對應的結構網(wǎng)，傳動方案中，擴大順序與傳動順序可以一致，結構式 18= 13 x3 x92 的傳動中，擴大順序與傳動順序一致，稱為順序擴大傳動，而， 18=3 x13 x92 的傳動順序不一致，根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇 18=13 x3 x92 的結構式。 4 驗算變速組的變速范圍 齒輪的最小傳動 minU ? 1/4，最大傳動比 maxU ? 2，決定了一個傳動組的最大變速范圍 maxY = maxU / minU XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 10 因此，可按下表，確定傳動方案： 根據(jù)傳動比及指數(shù) x, 39。x 的值 公比 極限值傳動比指數(shù) x值 : minU =1/ x? =1/4 6 39。x 值 : maxU = 39。x? =2 3 （ x+ 39。x ） 值： minr = 39。xx?? =8 9 因此，可選擇 18=13 x3 x92 的傳動方案。 5 最后擴大傳動組的選擇 正常連續(xù)順序擴大傳動（串聯(lián)式）的傳動式為： Z= 1z ??1 * 2z ??1z 3z ? ?12zz 最后擴大傳動組的變速范圍為： r= 1 2 3( 1)zz z? ?11= ( /2)zz?? 按 8r? 原則，導出系統(tǒng)的最大收效 Z 和變速范圍為： ? 3z 2 3 Z=18 R=50 Z=12 R= 因此，傳動方案 18=3*3*2 符合上述條件，其 結構網(wǎng)如下圖 ： 圖 結構網(wǎng)圖 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 11 轉速圖擬定 運動參數(shù)確定后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定電機功率。在此基礎上，選擇電機的型號，分配個變速組的最小傳動比；擬定轉速圖，確定各中間軸的轉速。 1 主電機的選擇 中型機床上，一般都采用交流異步電動機為動力源，可在下列中選用，在選擇電機型號時，應注意： （ 1）電機的 N： 根據(jù)機床切削能力的要求確定電機功率，但電機產品的功率已標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。 （ 2）電機的轉速 dn 異步電動機的轉速有： 3000， 1500， 1000， 750， r/min,這取決于電動機的極對數(shù) P dn =60f/p=60x50/p ( r/min) 機床中最常用的是 1500 r/min 和 3000r/min 兩種，選用是要使電機轉速與主軸最高速度 maxn 和工軸轉速相近為宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。 根據(jù)以上要求，我們選擇功率為 ，轉速為 1500r/min 的電機，查表，其型號為 Y132M4，其主要性能如下表 電機型號 額定功率 KW 荷載轉速 r/min 同步轉速 r/min Y132M4 1440 1500 2 分配最小傳動比，擬定轉速圖 （ 1） ? 軸的轉速： ?軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉化為主軸各級轉速，電機轉速和主軸最小轉速應相近，顯然，從動件在高速運轉下功率工作時所受扭矩最小來考慮， ? 軸轉速不宜將電機轉速降得太低。弱軸上裝有離合器等零件時，高速下摩檫損耗，發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此， ? 軸轉速也不宜也太高， ? 軸轉速一般取 700~1000r/min 左右較合適。 因此，使中間變速組降速緩慢。以減少結構的徑向尺寸，在電機軸 I 到主傳動系統(tǒng)前端軸 ? 增加一對 26/54 的降速齒輪副，這樣，也有利于變型機床的設計，改變降速齒輪傳動副的傳動 比，就可以將主軸 18 級轉速一起提高或降低。 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 12 （ 2）中間軸的轉速 對于中間傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小和噪音，振動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸轉速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些： d? 4M , m? 3M 從而可使結構緊湊 。但這樣引起空載功率 N空 和噪音 pL 加大： N空 =1/ 610 ( n? da +cd主 n)KW 式中： C—— 系數(shù)，兩支承滾動軸承和滑動軸承 C=，三支承滾動軸承 C=10； da —— 所有中間軸軸徑的平均值（ mm）； d主 —— 主軸前后軸徑的平均值（ mm）； n? —— 中間傳動軸的轉速之和； n—— 主軸轉速（ r/min）； pL =20lg 6 11 0 l g ( ) 4 . 5 ( 1 t a n ) ( )anc m z q m z n???????? 主 主K 式中： ()amz —— 所有中間傳動齒輪的分 度圓直徑的平均值 mm。 ()mz主 —— 主軸上齒輪分度圓直徑的平均值 mm。 q—— 傳到主軸上所經(jīng)過的齒輪對數(shù) ? —— 主軸齒輪螺旋角 1c ,K—— 系數(shù)，根據(jù)機床類型及制造水平選取，我國中型車床，銑床1c =，車床 K=54，銑床 K= 從上述經(jīng)驗公式可知，主軸 n 和中間傳動軸的轉速和 對機床噪音和發(fā) 熱的關系，確定中間軸轉速時，應結合實際情況做相應的修正。 a，對高速輕載或精密機床，中間軸轉速宜取低些 b,控制齒輪圓周速度 v8m/s(可用７級齒輪精度 )，在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。 （ 3）齒輪傳動比的限制 機床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比： a, 升速傳動中，最大傳動比 maxU ?2 ，過大，容易引起振動的噪音。 b, 降速傳動中，最小傳動比 minU ? 1/4。過小，則主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大將導致結構龐大。 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 13 （ 4）分配最小傳動比 a,決定軸 VVI 和 VIV? 的傳動比，根據(jù)臺式銑床的結構特點，及對同類車床的比較，為使傳動平穩(wěn)取其傳動比為 1， b,決定各變速組的傳動比； 由前面 2 軸的轉速及中間軸轉速的分析，及齒輪傳動比的現(xiàn)在，根據(jù)“前緩后急”的原則，取軸 IVV 的最小降速比為極限值的 1/4， ? =， =4，軸 IIIIV和軸 IIIII 均取 minU =1/ 4? （ 5）擬定轉速圖： 根據(jù)結構圖及結構網(wǎng)圖及傳動比的分配，擬定轉速圖，如下圖 所示： 圖 傳動系統(tǒng)圖 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 1 齒輪齒數(shù)的確定的要求 可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動比 u和初步定出的傳動副 齒數(shù)和 ZS ，查表即可求出小齒輪齒數(shù)： 選擇是應考慮： a,傳動組小齒輪不應小于允許的最小齒數(shù)，即： ? ?min minZZ? 推薦： 對軸齒輪 ? ?minZ =12，特殊情況下 ? ?minZ =11， XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 14 對套裝在軸上的齒輪， ? ?minZ =16，特殊情況下 ? ?minZ =14， 對套裝在滾動軸承上的空套齒輪， ? ?minZ =20； 當齒數(shù)少于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)時（壓力角a=20 的直齒標準， minZ =17），一般需對齒輪進行正變位修正。 b,保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 2m?? ，一般取 5mm?? 則min Tz m??，如圖 所示。 c、同一傳動組 的個齒輪副的中心矩應相等。若摸數(shù)相等時，則齒數(shù)和亦相等，但由于傳動比要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求，機床上可用修正齒輪，在一定范圍內調整中心矩使其相等但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能夠超過 3~4 個齒。 2 變速傳動組中齒輪齒數(shù)的確定 為了減少齒輪數(shù)目和縮短變速箱的軸向尺寸，這里采用了公用齒輪。但由于公用齒輪的采用，使兩個傳動組間的傳動比互相牽制，不能獨立地按照最緊湊的原則決定傳動件的尺寸，因此，徑向尺寸一般較大，此外，公用齒輪的兩側齒面同時嚙合會影響其磨損和壽命。這里 我們采用查表法來確定齒輪的齒數(shù)。查《機床設計手冊》確定個齒輪齒數(shù)如下： 軸 IIIII 間變速齒輪齒數(shù)的確定： 由于公比 ? =，傳動比為 1U =1/ 4? = ? ， 2U =1/ 3? = ? ， 3U =1/ ? 設：傳動組中最小齒輪齒數(shù) 1Z =16，查《機床設計手冊》表 可查得： 1U =16/39 （ %）， 2 U =19/36 （ %）， 3 U =22/33 （ %） 齒數(shù)和為 zS =55 公用齒輪選為 39。1Z =39 軸 IIIIV 間變速組齒輪齒數(shù)的確定：傳動比為 1U =1/ 4? 2U =1/ 3? 3U = 2? 根據(jù) 3U = ，主動輪齒數(shù)為 39，從表 可查得： 1U =18/47 （ %），2 U =28/37 （ %）， 3 U =39/26 （ %） 齒數(shù)和為： zS =65 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文 15 軸 IVV 間變速組齒輪齒數(shù)的確定： 由于變數(shù)組齒輪傳動比和各傳動副上受力差別較大齒輪副的速度變化，受力差別較大，為了得到合理的結構尺寸，可采用不同模數(shù)的齒輪副。 軸 IVV 間的兩對齒輪，其傳動比為 1U =1/4, 2U =2 分別取 1m ＝４， 2m ＝３則 1ZS／2ZS＝ 2e ／ 1e ＝３／４ 取Ｋ＝３０，1ZS＝３０ x3=90, 2ZS=30x4=120 按傳動比將齒數(shù)分配如下： 1U =1/4=18/72 ? 19/71 ， 2U =2=80/40 ? 82/38 軸 VVI 及 VIVII 間齒數(shù)確定，由于這兩個傳動組只是改變傳動方向，不起便速度作用，只需考慮其結構尺寸及磨損振動和噪音等因素。，取 VVI 軸間錐材料齒輪齒數(shù)為２９，Ｖ IVII 軸間齒輪齒數(shù)為 67。 3 主軸轉速系列的驗算 主軸轉速在使用上并要求十分準確，轉速稍高或稍低并無太大影響，但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉 速與傳動設計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不得超過 10 1 %???（ ） 即 nnn n??? 理 論實 際理 論? 10 1??（ ） % 主軸的各級實際轉速分別為： ， ， ， 58， ， ， 115， 148， 187， ， ， 468， 602， 760， 927， ， r/min nnn n??? 理 論實 際理 論= 3030?=2% 而 10 1??（ ） %=%故符合條件 同理：經(jīng)驗算，其他各級轉速也滿足要求。 4 傳動系統(tǒng)圖的繪制 轉速圖和齒輪齒數(shù)確定后，變速箱的結構復雜程度也基本確定了（如齒輪個數(shù)，軸數(shù)，支承軸，為使變速箱的結構緊湊，合理布置齒輪是一個重要的問題，因為它直接影響變速箱的尺寸，變速操作的方便性和結構實現(xiàn)的可行性問題，在考慮主軸適當?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般 應盡可能減少變速箱尺寸。這里為使變速操作的方便，提高效率采用電磁離合器操縱方式。根據(jù)計算結果，繪制出傳動系統(tǒng)圖，如圖 所示 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設計論文