【文章內(nèi)容簡介】 B 級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過 +40℃，相對濕度不超過 95%，海拔高度不超過 1000m，額定電壓 380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 根據(jù)以上要求，選取 Y160M4 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 11kW,滿載轉(zhuǎn)速1460 minr ，質(zhì)量 123kg。 根據(jù)以上計(jì)算可得到本次設(shè)計(jì)數(shù)控車床的基本參數(shù)： 表 （規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 maxD (mm) 最高轉(zhuǎn)速 maxn ( minr ) 最低轉(zhuǎn)速 minn ( minr ) 電機(jī)功率 P（ kW） 公比 ? 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z 400 2021 45 11 12 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 確定變速組及變速副數(shù)目 級(jí)數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有 ?Z 、?Z ??個(gè)變速副。即 ??321 ZZZZ ? 變速副中由于結(jié)構(gòu)的限制以 2或 3為合適，即變速級(jí)數(shù) Z 應(yīng)為 2和 3的因子： baZ 32 ?? ，可以有三種方案： 322122321222312????????? 結(jié)構(gòu)式的擬定 對于 12=3 2 2傳動(dòng)式，有 6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為 ： 表 傳動(dòng)方式 631 22312 ??? 361 22312 ??? 612 22312 ??? 214 22312 ??? 262 22312 ??? 124 22312 ??? 根據(jù)主變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則 ⑴ 傳動(dòng)副前多后少的原則； 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小 一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸； ⑵ 傳動(dòng) 順序與擴(kuò)大順序相一致的原則； 比較兩組變速方案 631 22312 ??? 和 612 22312 ??? 通過兩種方案的比較，后一種方案因第一擴(kuò)大組在最前面，Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速范圍比前種方案大，如兩種方案Ⅱ軸的最高轉(zhuǎn)速一樣，后一種方案Ⅱ軸的最低轉(zhuǎn)數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 速較低，在傳遞相等功率的情況下，受的轉(zhuǎn)矩較大，傳動(dòng)件的尺寸也就比前種方案大。 ⑶ 變速組的降速要前慢后快，中間軸的速度不易超過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 根據(jù)以上的原則我們最終確定的傳動(dòng)方案是： 631 22312 ??? 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定 結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 ： 31 23 26 圖 各變速范圍及極限傳動(dòng)比 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動(dòng)比， mini ? 1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生 過大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比 2max?i ，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取 ?i ，故變速組的最大變速范圍為 ?maxR maxi /mini ≤ 8～ 10。 主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： in RRRRR ?210? ⑷ 檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 ? ?1222 ???? PXR ? 其中， ?? 62?X ， 22?P ∴ )10~8( ?????R ，符合要求 確定各軸的轉(zhuǎn)速 ?分配總降速變速比 總降速變速比 4 6 0/45/m in ??? dnni 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 min/1460rnd ? 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。 ②確定變速軸軸數(shù) 變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ③在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為 a、 b、 c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。 ⑴先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速 變速組 c 的變速范圍為 ]10,8[ m a x66 ???? R? ，故兩個(gè)傳動(dòng)副的傳 動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值：41 141 ???CI 、 112 22 ???CI結(jié)合結(jié)構(gòu)式， Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能： 12 250、 35 500、 7 1000 ⑵確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 變速組 b 的級(jí)比指數(shù)為 3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取 ???bi 112?bi 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為： 500、 7 1000。 ⑶定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為 1,可?。? 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 1ai =21?=21 2ai =?1= 3ai =11 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 1000，電動(dòng)機(jī)于軸Ⅰ的傳動(dòng)比為 1460/1000= 繪制轉(zhuǎn)速圖 如圖 圖 繪制變速系統(tǒng)圖 如圖 圖 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 5．傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 帶輪的設(shè)計(jì) 三角帶傳動(dòng)中，軸間距 A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1460r/min,傳遞功率 P=11kW,傳動(dòng)比 i=，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕度沖擊，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16小時(shí)，工作年數(shù) 10年。 (1)選擇三角帶的型號(hào) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 156P 表 87工作情況系數(shù) AK 查得工況系數(shù) AK =。 故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 156P 公式（ 821） )( kWPKP Aca ???? 式中 P電動(dòng)機(jī)額定功率， AK 工作情況系數(shù) 因此根據(jù) caP 、 1n 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 157P 圖 811普通 V帶輪型圖選用 A型。 (2)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ?D ， ?D 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑 ?D 不宜過小，即 minDD?? 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 157P 表 8 圖 811 和 15P 表 86 取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑 ?D =140mm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 150P 公式 (815)得： ? ???? 11212 DnnD ⑷ 式中： ?n 小帶輪轉(zhuǎn)速， ?n 大帶輪轉(zhuǎn)速， ? 帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 。 故 mmD )(140100014602 ????， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 157P 表 88取圓整為 200mm。 (3)驗(yàn)算帶速度 V， 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 150P 式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 V= 100060 11 ?? ???? nD? 所以 smvsm 305 ?? ，故帶速合適。 (4)初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 152P 經(jīng)驗(yàn)公式（ 820） )(2)( 21021 DDADD ???? ⑸ （ 140+200）≤ 0A ≤ 2（ 140+200） 238≤ 0A ≤ 680 取 0A =600mm. (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 ?L 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 158P 公式（ 822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長度 ? ? ? ?02122100 422 A DDDDAL ????? ? ⑸ 6 004 )1 402 00()2 001 40(26 002 2?????? ? = 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 146P 表 82，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 L=1800mm (6)確定實(shí)際中心距 A 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 158P 公式（ 823）計(jì)算實(shí)際中心距 A= 0A + 20LL? =600+ 2 ? = (7)驗(yàn)算小帶輪包角 1? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 158P 公式（ 825）， ???? 1202195 7 . 3A 1D2D1801α ?????? 故主動(dòng)輪上包角合適。 (8)確定三角帶根數(shù) Z 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 158P 式（ 826）得 00calpz p p k k?? ?? 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》 153P 表 84d 由 i= 和 min14601 rn ? 得 0p? = 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 85， k? =；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 82，長度系數(shù) lk = )( ?????Z 所以取 Z=4 根 (9)計(jì)算預(yù)緊力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 83， q= 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 827） 20 )(5 00 qvk kvZpF ca ??? ? ? ⑹ 其中： cap 帶的變速功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。 v = 1460r/min = 。 NF )(500 20 ????? ???? （ 10）計(jì)算作用在軸上的壓軸力 NZFF 0 1 82169s in2p 10 ???????? （ 11）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴帶輪的材料 常用的 V 帶輪材料為 HT150 或 HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄 鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時(shí)采用鑄鋁或塑料。 ⑵帶輪結(jié)構(gòu)形式 V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式（《機(jī)數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 械制圖》圖 814a）、腹板式（《機(jī)械制圖》圖 814b）、孔板式（《機(jī)械制圖》圖814c）、橢圓輪輻式（《機(jī)械制圖》圖 814d）。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑 ddd ? （ d 為安裝帶輪的軸的直徑， mm）時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng) mmdd 300? 可以采用腹板式， mmdDmmd d 1 0 0,3 0 0 11 ??? 同時(shí)