【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。(4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因素的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。(5)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價(jià)格、維護(hù)等等諸多因素。2. 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于不同機(jī)床有不同的主軸輸出性能(旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動(dòng)態(tài)剛度，振動(dòng)抑制等)，因此，主軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際使用需要是緊密相關(guān)?？偟膩?lái)說(shuō)，選擇主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將在價(jià)格與性能之間找出一種理想的折衷。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3. 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。在決定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)我們特別需要考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、過(guò)載能力和起動(dòng)能力三方面因素，但一般情況下電動(dòng)機(jī)容量主要由運(yùn)行發(fā)熱條件而定。電動(dòng)機(jī)發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。而對(duì)于載荷不變或變化不大，且在常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)（如本課題中的電動(dòng)機(jī)），只需要考慮其所需輸出功率不超過(guò)其額定功率，工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，可不進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算，本設(shè)計(jì)中電機(jī)容量按以下步驟確定。4. 確定電機(jī)輸出功率 Pd dP??切 削傳動(dòng)裝置的總效率 ()123?其中， ―圓柱直齒輪傳動(dòng)效率，查得 ＝；；1?―Ⅱ軸軸承效率，查得2＝＝；2?―Ⅲ軸（主軸）軸承效率，查得3?＝＝。 4由此， ＝ 。?故，5. 選擇電動(dòng)機(jī)額定功率 edP如前所述，電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 ～，所以電動(dòng)機(jī)額定功率選取為 。Kw6. 電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的選擇小功率電動(dòng)機(jī)一般選為 380V 電壓。所以本電機(jī)的電壓可選為 380V。同一類型、功率相同的電動(dòng)機(jī)具有多種轉(zhuǎn)速。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，其尺寸和重量小，價(jià)格較低，但會(huì)使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。選用轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)則情況相反。要綜合考慮電機(jī)性能、價(jià)格、車床性能要求等因素來(lái)選擇。本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主軸的轉(zhuǎn)速范圍要求為 30r/min——4500r/min。由于采用三級(jí)變速級(jí)數(shù)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍以及整個(gè)變速范圍要求較高。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 I 軸上齒輪傳動(dòng)比確定為 。II 軸上兩對(duì)直齒輪的傳動(dòng)比分別為 ， 。由此可得電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍:。通過(guò)綜合考慮電動(dòng)機(jī)與主軸功率特性的匹配問(wèn)題（數(shù)控車床主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍），為解決這一問(wèn)題，需要在電動(dòng)機(jī)與主軸之間串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)，以便擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出功率的要求。主傳動(dòng)系統(tǒng)的采用定比傳動(dòng)和無(wú)級(jí)變速相結(jié)合的傳動(dòng)方式。交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)，傳遞給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸再通過(guò)變速機(jī)構(gòu)傳遞給主軸，從而實(shí)現(xiàn)主軸的變速。變速機(jī)構(gòu)采用齒輪副來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 所示。這樣通過(guò)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變速，配合變速機(jī)構(gòu)便可確保主軸的功率和轉(zhuǎn)矩要求。圖 主軸的功率轉(zhuǎn)矩特性如圖 所示，車床主軸要求的功率特性和轉(zhuǎn)矩特性。這兩條特性曲線是以計(jì)算轉(zhuǎn)速 為分界，從 至最高轉(zhuǎn)速 的區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，任意轉(zhuǎn)jnjnmaxn速下主軸都可以輸出額定的功率，最大轉(zhuǎn)矩則隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而上升。從最低轉(zhuǎn)速 至 的區(qū)域Ⅱ?yàn)楹戕D(zhuǎn)矩區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，最大轉(zhuǎn)矩不再隨轉(zhuǎn)速下降而上升，minj任何轉(zhuǎn)速下可能提供的轉(zhuǎn)矩都不能超過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩，這個(gè)轉(zhuǎn)矩就是機(jī)床主軸的最大轉(zhuǎn)矩 。在Ⅱ區(qū)域內(nèi)，主軸可能輸出的最大功率 ，則隨主軸轉(zhuǎn)速的下axMmaxP降而下降。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 7. 確定電機(jī)的型號(hào)由前面信息，可選取 FANUC 交流電機(jī)，型號(hào)為 。這種電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)非常12/60ci?平穩(wěn)，采用 160,000,000/rev 的超高分辨率位置編碼器，通過(guò)線圈切換可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速、高加速控制。表 交流主軸電機(jī)的參數(shù)主軸型號(hào) 連續(xù)輸出功率３０分鐘額定輸出功率基本速度 變速范圍 10ＫＷ １５００r/min30～６０００r/minＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 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(wú)特殊說(shuō)明，本小節(jié)公式均出自資料[14]）帶傳動(dòng)是由帶和帶輪組合進(jìn)行傳動(dòng)。根據(jù)工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。摩擦帶傳動(dòng)是機(jī)床主要傳動(dòng)方式之一，常見(jiàn)的有平帶傳動(dòng)和 V 帶傳動(dòng)；嚙合傳動(dòng)只有同步帶一種。普通 V 帶傳動(dòng)是常見(jiàn)的帶傳動(dòng)形式，其結(jié)構(gòu)為：承載層為繩芯或膠簾布，楔角為 40176。、相對(duì)高度進(jìn)似為 、梯形截面環(huán)行帶。其特點(diǎn)為：當(dāng)量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動(dòng)比大、預(yù)緊力小。繩芯結(jié)構(gòu)帶體較柔軟，曲撓疲勞性好。其應(yīng)用于：帶速 V≤25～30m/s；傳動(dòng)功率 P＜700kW；傳動(dòng)比i≤10；軸間距較小的傳動(dòng)。其主要失效形式：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。V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是在工作中保證帶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，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)。1) 設(shè)計(jì)功率 的確定：caP由表 87 查得工況系數(shù) ? （） ??ca2) 選定帶型：根據(jù) 和 由圖 810 確定選用 A 型。caPjn確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速傳 V：1d① 初選帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表 86 和表 88 確定：取小帶輪直徑 =125mm1d② 驗(yàn)算帶速 V：因?yàn)?5m/sV30m/s,故帶速合適。smn/?????ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ③ 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 。2d=i? =125= （）1d由【4】 公式(815a) 150P?????12Dn式中：小帶輪轉(zhuǎn)速， 大帶輪轉(zhuǎn)速， 帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 。?n?n?則： ，由【4】 表 88 取圓整為 280mm。mD276)(25602 ???? 157P3) 驗(yàn)算帶速度 V按【4】 式（813）驗(yàn)算帶的速度150P （）????∵ ，故帶速合適。smvs5?4) 初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局來(lái)初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)【4】 經(jīng)驗(yàn)公式（820）152P ())(2)(???取 2 ，取 =5) 三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L由【4】 公式（822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度158P????02121042ADA???? ()由【4】 表 82，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2300mm146P6) 驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)，符合要求。??次7) 確定實(shí)際中心距 AＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 按【4】 公式（823）計(jì)算實(shí)際中心距158PA= ()8) 驗(yàn)算小帶輪包角 1?根據(jù)【4】 公式（825）158P，故主動(dòng)輪上包角合適。 ??????9) 確定三角帶根數(shù) Z根據(jù)【4】 式（826）得158P ()0calpzk????查表【4】 表 84d 由 i= 和 得 = ,153 min15rn0p查表【4】表 85， =；查表【4】表 82，長(zhǎng)度系數(shù) =? lk ()).(????Z∴取 根Z5?10) 計(jì)算預(yù)緊力查【4】表 83，q=由【4】式（827） ()20)(qvkvZpFca????其中： 帶的變速功率,KW；capv帶速,m/s；q每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=。v=1500r/min=。 NF )( ??????11) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 ()ZQ .???ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 傳動(dòng)比i=查表【4】 表 84a 由 和 得 =?in150rn?0p 軸系零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定各軸轉(zhuǎn)速 1. 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速 是傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳jn動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。已知主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 mi/150r?j2. 各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可傳動(dòng)比找上去，軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 為 675r/min；軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 為 2022r/min；1jn3. 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速同一變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。變速組 1 中，21/99 只需計(jì)算 z = 21 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 675r/min；變速組 2 計(jì)算 z = 37 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 150r/min；核算主軸轉(zhuǎn)速誤差∵ ()min/?????實(shí) min10rn?標(biāo)∴ ，所以合適。%)57(%10)( ???標(biāo) 標(biāo)實(shí) n 確定傳動(dòng)各軸最小直徑根據(jù)【5】公式（71） ， ，并查【5】表 713 得到 取 1。??mnPdj491?????① Ⅰ軸的直徑：取 in/675,.011rj??ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ()??mndj 44 ??????② Ⅱ軸的直徑：取 in/150,..8. 212 rnj???ndj ??????其中：P電動(dòng)機(jī)額定功率（kW） ；從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的所有傳動(dòng)效率的乘積；?該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ ） ；jnminr傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ ） 。???o