【正文】 a?3(+76)齒寬 b 大齒輪 ,小齒輪25b?135bm?2. 齒面彎曲疲勞強度驗算齒形系數(shù) ? ?? 查表得 應力重合修正系數(shù) 查表得 ?重合系數(shù) Y? ?? ?????????????????? = 0. . ==+ =+ =??.12螺旋角系數(shù) Y? ??????minY?齒間載荷分配系數(shù) 由上面知 =?FK?齒間載荷分布系數(shù) b/h=35/ ( )= 查相關(guān)圖知 =? FK?載荷系數(shù) K K= =1..25 =???彎曲疲勞極限 查試驗齒輪的彎曲極限表 =600MPa,minF?min1F?=450 MPa,min2F彎曲最小安全系數(shù) 有相關(guān)表 =應力循環(huán)次數(shù) 估計 ,則查表指數(shù) m== =60 2 625 4800 (mni1hi6axtT???????????+ + )=.?=60 1 698 4800 ( + ?. .95?+ )=. 71彎曲壽命系數(shù) 查彎曲壽命系數(shù)圖 =, =尺寸系數(shù) 査尺寸系數(shù)圖 = x x許用彎曲應力 =??F??? MPS????=??2F? aFYMPS???驗算 = 111aSnKTbd?? ????=277MPa??1F? 221FaSFY?.7563aMP???2F????傳動無嚴重過載情況,固不作靜強度校核. 估計傳動軸 II 的直徑在 35mm 左右,小齒輪分度圓直徑 =96mm,所以沒必要?1d Z=54 齒輪作滑移齒輪,所以應與 Z=54 齒輪一起進行結(jié)構(gòu)設計,見零件圖. 齒輪副( )齒輪設計與校核3054因生產(chǎn)批量較小，故小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241HB~286HB,平均取為 260HB,與之嚙合的大齒輪用 40Cr 合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241HB~286HB,平均取為 。 （注意：為便于閱讀在本節(jié)內(nèi)容中，在相嚙合的每對齒輪的設計與校核時，主動齒以數(shù)字1 為下角標，被動齒輪以數(shù)字 2 為下角標） 各傳動軸傳遞動力計算電動機 輸出功率 = =11kw，額定轉(zhuǎn)速 =1500r/min，0Pd0n輸出轉(zhuǎn)矩 =9550 =0T0P/n7mN?軸 I = =11 = 為帶傳動效率1P0??0? = = =750r/minni:5/2ir =9550 =?中間軸 II = = =， 分別為軸承、齒21?2?1?2輪傳動效率。 齒輪的的設計與校核一般同一變速組的齒輪模數(shù)相同,所有齒輪中首先選擇負荷較重的小齒輪按接觸疲勞強度公式進行初算。?(12)單根 V 帶的額定功率增量：考慮到傳動比的影響，額定功率的增量由表查得： ?(13)計算帶的根數(shù)： ?????? ??????ladPz取 根。ma45?安裝時所需最小軸間距： ??Ld ?????張緊或補償伸長所需最大軸間距： mad .??(10)驗算小帶輪包角： ???????????? ?所以小帶輪包角合適。(3)傳動比：根據(jù)轉(zhuǎn)速圖知,傳動比為 ?u(4)確定小帶輪基準直徑：參考表取 md125(5)確定大帶輪直徑： ????mndd 20% ?????????????取標準值 md20?(6) 驗算帶速： smsnvd ????因為 在 之間，所以經(jīng)濟耐用。 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度和使用壽命是 V 帶傳動設計的主要依據(jù)，也是靠摩擦傳動的其它帶傳動設計的主要依據(jù)。傳動比 i≤10 軸間距小的傳動。其應用于：帶速 V＜25～30m/s。其特點為：當量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動比大、預緊力小。 普通 V 帶傳動是常見的帶傳動形式，其結(jié)構(gòu)為：承載層為繩芯或膠簾布，楔角為 40176。根據(jù)工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動和嚙合帶傳動。 綜合考慮個因素，擬訂傳動系統(tǒng)示意圖，如圖?32:。 該機床采用雙聯(lián)滑移齒輪變速組，采用窄式排列結(jié)構(gòu)，使機床結(jié)構(gòu)緊湊。（5）確定轉(zhuǎn)速級數(shù) Z取 ，則4?dpf?對于數(shù)控車床，?削的要求，應使轉(zhuǎn)速有一些重復，故取 Z=2（6）擬定轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖如圖 擬定傳動變速系統(tǒng)圖擬定傳動系統(tǒng)的原則是：在保證機床的運動和使用要求的前提下，運動傳動鏈要盡可能的短而簡單；傳動效率高以及操作簡單方便 。z：已知機床的轉(zhuǎn)速范圍在 20r/min~2022r/min，電動機的最高轉(zhuǎn)速為 4000 r/min，額定轉(zhuǎn)速為 1500 r/min，電動機的額定功率 P=11kW，確定主軸箱結(jié)構(gòu)．（1）確定主軸的變速范圍 nR 102minax??R（2）確定主軸的計算轉(zhuǎn)速 rc?由于數(shù)控機床主軸的變速范圍大，計算轉(zhuǎn)速應比計算值高些，所以圓整取計算轉(zhuǎn)速 nc= ?！　∞D(zhuǎn)速圖能夠清楚的表達出：傳動軸的數(shù)目，主軸及各傳動軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，變速組的個數(shù)、傳動順序及擴大順序，各變速組的傳動副數(shù)及其傳動比數(shù)值，變速規(guī)律等。主軸恒功率調(diào)速范圍 Rnp= max\ =2022\250=8,n計電動機恒功率調(diào)速范圍 Rdp= max\ =4500\1500=3額為了使主軸和電動機的恒功率匹配，現(xiàn)通過增加變速齒輪來滿足要求，該變速齒輪組擴大了電動機的恒功率調(diào)速。從圖 1 與圖 2 可以看出：調(diào)頻電機的恒功率轉(zhuǎn)速范圍為 4500\1500=3，而主軸要求的恒功率調(diào)速范圍為 2022\250=8，顯然電動機不能滿足主軸所要求的恒功率變速范圍。而且，無級變速裝置的功率扭轉(zhuǎn)特性應同傳動鏈的工作要求相適應，這就要求串聯(lián)機械有級變速來擴大變速范圍并選擇合適的無級變速器以滿足機床的功率扭矩特性要求。目前數(shù)控機床計算轉(zhuǎn)速的確定尚無統(tǒng)一標準，確定是參考同類機床，并結(jié)合該機床加工工藝要求，使 n計 =154 r\min.圖 主軸轉(zhuǎn)速曲線 變速主傳動系統(tǒng)的設計 確定傳動方案機床傳動形式分為有極和無極變速兩種，無級變速形式可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳轉(zhuǎn)速，能在運轉(zhuǎn)中變速，便于自動變速，這對與提高機床生產(chǎn)效率和提高被加工零件的質(zhì)量都有重要意義；同時采用無級變速可使主軸結(jié)構(gòu)大為簡化，縮短傳動鏈；因此無級變速應用日益廣泛。從至最高轉(zhuǎn)速的區(qū)域為恒功率區(qū)域，任意轉(zhuǎn)速能夠傳遞電動機的全部功率，但主軸轉(zhuǎn)矩隨主軸轉(zhuǎn)速的上升而下降；從最低轉(zhuǎn)速至的區(qū)域 b 為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，任意轉(zhuǎn)速能夠輸出最大轉(zhuǎn)矩，但主軸輸出的功率將隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而下降。有些典型工藝如：精車絲杠、加工螺紋、等，工件尺寸大，需采用小的被吃刀量、小的進給量；低速主軸轉(zhuǎn)速小，不需傳動電動機的全部功率。minVmaxV則數(shù)控車床總變速范圍 = =100nRaxi 主軸計算轉(zhuǎn)速的確定由切削原理知主運動為直線運動的機床，主運動為恒轉(zhuǎn)矩運動；主運動為旋轉(zhuǎn)運動的機床，主運動為恒功率運動。由工藝手冊可知硬質(zhì)合金刀具刀具精車鋼料的絲杠 =250 r\min；高速車刀粗車圓柱體maxV=3050 r\min（隨被吃刀量與進給量的增加而減少） ；高速工具鋼低速精minV車絲杠 = r\min，車床主參數(shù)￠460mm，加工絲杠的最大直徑 =50mm，i d則== 460mm=230mmmaxd?=（） =（4658）mm，取 =50mm。J1FCNCIB 機床是中等規(guī)格數(shù)控車床，參照國內(nèi)外同類機床的電動機功率，此機床可以選取 11kw 的電動機，考慮到數(shù)控機床變速范圍比較大，選用交流變頻電動機 YVP1604，標稱功率 11kw，額定轉(zhuǎn)矩 70N?m 調(diào)頻電動機功率轉(zhuǎn)矩與 主運動調(diào)速范圍的確定 主軸轉(zhuǎn)速 由切削速度 （r/min）與工件的直徑 （mm）來確定nvd = （r/min）10vd?計算該數(shù)控車床= 、 = ，mininaxvmaaxin10vd?則數(shù)控車床變速范圍 =Raxin代入公式，選擇 ， ， ， 要據(jù)車床上幾種典型加工情況minVaxmidax考慮，不可能將一切情況考慮進去，也不是加工情況的最大值和最小值。主傳動鏈的功率效率 η=—， 數(shù)控車床多采c??用調(diào)速電動機和較短的機械傳動鏈，效率較大，因此取 =,則估計 P 在?~。但由于實際加工過程切削用量變化范圍大、傳動件之間的摩擦等不確定因素，用理論計算方法來確定主傳動功率尚有困難，可通過類比、統(tǒng)計方法相互比較來確定。傳動功率過大，使傳動件尺寸粗大，電動機常在低負載下工作，功率因數(shù)小而浪費能源；功率過小將限制車床切削加工能力而降低生產(chǎn)效率。根據(jù)數(shù)控車床的加工工藝、加工對象、所要求的精度、成本及生產(chǎn)周期并結(jié)合國內(nèi)外機床發(fā)展現(xiàn)狀確定數(shù)控車床主要技術(shù)指標。主傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)有動力參數(shù)和運動參數(shù)。加快發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實要求。 隨著世界科技進步和機床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車床作為機床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設備，是國防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。近期重在打基礎(chǔ)，建立信譽，擴大國產(chǎn)數(shù)控車床的國內(nèi)市場份額，遠期謀求趕超世界先進水平，大步走向世界市場；必須狠抓根本，堅持“ 以人為本 ”，加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才，從根本上改變目前低效、落后的狀態(tài)。在方法上，深入用戶，精通工藝，低中高檔并舉，學習日本，首先解決量大而廣的中檔數(shù)控機床，批量生產(chǎn)，占領(lǐng)市場，減少進口，擴大出口。應學習美、德、日經(jīng)驗，政府高度重視、正確決策、大力扶植。 中國今后要加速發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗教訓，切實改善存在的問題，又要認真學習國外的先進經(jīng)驗，沿正確的道路前進。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控車床的水平差距很大。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共 11 國(地區(qū))引進數(shù)控機床先進技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。第一階段中對數(shù)控機床特點、發(fā)展條件缺乏認識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用於生產(chǎn)而停頓。中國數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展中的主要問題 中國發(fā)展數(shù)控車床存在的主要問題 中國於 1958 年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與 CAD、CAM、CAPP 及 MTS 等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，注重加強單元技術(shù)的開拓和完善。數(shù)控車床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。通過 C 軸和 Y 軸，可以實現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。通過功能的復合化，可以擴大車床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工 。⑵功能復合化、柔性化隨著數(shù)控車床對加工對象的適應性的不斷提高，數(shù)控車床（特別適合主傳動系統(tǒng)）的設計發(fā)生了很大變化，并向著功能復合化和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。電主軸又稱內(nèi)置式電動機主軸單元，就是將高速的主軸電動機置于主軸內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)電動機、主軸的一體化功能；取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的轉(zhuǎn)動慣量，提高了主軸動態(tài)響應速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉(zhuǎn)時皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題；可精確實現(xiàn)主軸的定位和軸傳動功能。⑷用兩個電機分別驅(qū)動主軸 上述兩種方式的混合傳動，高速時帶輪直接驅(qū)動主軸，低速時另一個電機通過齒輪減速后驅(qū)動主軸 國內(nèi)外數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的發(fā)展 . 數(shù)控車床發(fā)展總趨勢近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復合化、柔性化。 ⑶采用分檔變速方式 采用這種變速方式主要是為了解決主軸電動機的功率特性和機床主軸功率特性不匹配。很明顯，這種情況下主軸電動機的功率特性和機床主軸的要求不匹配:調(diào)速電動機的恒功率范圍遠小于主軸要求的恒功率變速范圍。 定比傳動可采用帶傳動或齒輪傳動，這種傳動方式在一定程度上能滿足主軸功率和轉(zhuǎn)矩的要求，但其變速范圍仍和電動機