【文章內(nèi)容簡介】 關(guān)。而對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其額定功率，工作時(shí)就不會過熱，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 d PP ?? 切 削 傳動(dòng)裝置的總效率 1 2 1 3? ????? () 其中， 1? ―圓柱直齒輪傳動(dòng)效率，查得 3? ＝ ；； 2? ― Ⅱ 軸軸承效率，查得 2? ＝ ＝ ； 3? ―Ⅲ軸（主軸）軸承效率，查得 4? ＝ ＝ 。 由此， ?＝ ? 。 故， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 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 。 6. 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 變速級數(shù)，故對電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍以及整個(gè)變速范圍要求較高。 I軸上齒輪傳動(dòng)比確定為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 II軸上兩對直 齒輪的傳動(dòng)比分別為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 由此可得電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 : 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 通過綜合考慮電動(dòng)機(jī)與主軸功率特性的匹配問題（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），為解決這一問題，需要在電動(dòng)機(jī)與主軸之間串聯(lián)一個(gè)分級變速機(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)和無級變速相結(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)采用齒輪副來實(shí)現(xiàn)，如圖 所示。這樣通過電動(dòng)機(jī)的無級變速，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 jn 為分界，從 jn 至最高轉(zhuǎn)速 maxn 的區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，任意轉(zhuǎn)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 minn至 jn 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，任何轉(zhuǎn)速下可能提供的轉(zhuǎn)矩都不能超過計(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maxM 。在Ⅱ區(qū)域內(nèi)，主軸可能輸出的最大功率 maxP ，則隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而下降。 7. 確定電機(jī)的型號 由前面信息，可選取 FANUC 交流電機(jī)，型號為 12/6000ci? 。這種電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)非常平穩(wěn)， 采用 160,000,000/rev 的超高分辨率位置編碼器 ， 通過線圈切換可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速、高加速控制 。 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 交流主軸電機(jī)的參數(shù) 主軸型號 連續(xù)輸出功率 ３ ０ 分鐘 額定輸出功率 基本速度 變速范圍 10ＫＷ １５００r/min 30～６０００r/min ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 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 （如無特殊說明，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 caP 的確定： 由表 87 查得工況系數(shù) ? 8 .2 5 K w7 .51 .1P P ???? Aca K （ ） 2) 選定帶型： 根據(jù) caP 和 jn 由圖 810確定選用 A型。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 1dd 并驗(yàn)算帶速傳 V： ① 初選帶輪的基準(zhǔn)直徑 1dd 由表 86和表 88確定： 取小帶輪直徑 1dd =125mm ② 驗(yàn)算帶速 V： 因?yàn)?5m/sV30m/s,故帶速合適。 smndd / 060 100 0125100 060 11V ?? ????? ??ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 ③ 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2dd 。 2dd =i? 1dd = 125= （ ） 由【 4】 150P 公式 (815a) ? ???? 11212 DnnD 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 。 則 ： mmD 276)(12566515002 ????，由【 4】 157P 表 88 取圓整為 280mm。 3) 驗(yàn)算帶速度 V 按【 4】 150P 式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 11 3 . 1 4 1 2 5 1 4 4 0 9 . 4 26 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Dn mV s? ??? ? ??? （ ） ∵ 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 的總體布局來初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。? 根據(jù)【 4】 152P 經(jīng)驗(yàn)公式（ 820） )(2)( 21021 DDADD ???? () 取 2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，取 0A =700mm. 5) 三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 ?L 由【 4】 158P 公式（ 822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長度 ? ? ? ?02122100 422 A DDDDAL ????? ? () 由【 4】 146P 表 82，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 L=2300mm 6) 驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) 1000 1 0 .3 1 4 0 smvu L? ? ? 次，符合要求。 7) 確定實(shí)際中心距 A 按【 4】 158P 公式（ 823）計(jì)算實(shí)際中心距 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 A=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 () 8) 驗(yàn)算小帶輪包角 1? 根據(jù)【 4】 158P 公式（ 825） OOOo A DD 121 ??????? ，故主動(dòng)輪上包角合適。 9) 確定三角帶根數(shù) Z 根據(jù)【 4】 158P 式（ 826）得 00calpz p p k k?? ?? () 查表【 4】 153P 表 84d 由 i= 和 min15001 rn ? 得 0p? = , 查表【 4】表 85， k? =；查表【 4】表 82，長度系數(shù) lk = )( ?????Z () ∴取 Z5? 根 10) 計(jì)算預(yù)緊力 查【 4】表 83， q=由【 4】式（ 827） 20 )(500 qvk kvZpF ca ????? () 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=1500r/min=。 NF ) ( 20 ???????? 11) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ 5 6 32 7 0s i 5 6522s i n2 10 ???????? () 傳動(dòng)比 i=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 查表【 4】 152P 表 84a 由 mmD 1251 ? 和 min15001 rn ? 得 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 jn 是傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(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 min/150rn ?j 2. 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 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為675r/min； 軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1jn 為 20xxr/min； 3. 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 ∵ m i n/ 1 5 736/7245/4549/352 2 4/1 2 61 5 0 0 rn ?????? ??實(shí) () min/1120 rn ?標(biāo) ∴ %5%%1001120 )1120xx57(%100)( ???????標(biāo) 標(biāo)實(shí) n nn，所以合適。 確定傳動(dòng)各軸最小直徑 根據(jù)【 5】公式（ 71）， ? ? mmn Pd j491 ??，并查【 5】表 713得到 ??? 取 1。 ① Ⅰ軸的直徑：取 m in/675, 11 rn j ??? ? ? mmnd j 44 ????? ?? () ② Ⅱ軸的直徑：取 m in/150, 212 rn j ?????? ?? ＸＸ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ? ? mmnd j 5 0 9 2 44 ????? ?? 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； jn 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ minr ）； ??? 傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ mo ）。 ③ 各軸間的中心距的確定： )( 6 62 3)7734(2 )( 21 mmmzzd ?????????? ； () )(1 9 52 3)6565( mmd ?????????? ； )(1 1 12 3)3737( mmd V ????????? ；NdTF mNnPT r 5 3 5)101 1 2/(862/2 868 0 0/66