主傳動(dòng)系統(tǒng)n03.

1、數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一. 任務(wù)要求機(jī)床類型是車床，滿載功率為3KW最高轉(zhuǎn)速為1440rpm,最低轉(zhuǎn)速為25rpm, 采用無(wú)級(jí)變速。二. 電機(jī)的選擇和齒數(shù)的確定1. 計(jì)算機(jī)床計(jì)算轉(zhuǎn)速nj0 31440 0.3n,n . R0.3=25=84.346rmpJ min nI 25 丿取整后nj =85rmp電機(jī)的基本參數(shù)中，給出了額定轉(zhuǎn)速no,頻率范圍fminfmax,其中門0是對(duì)應(yīng)工 頻50HZ時(shí)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)速度范圍如下：nmaxn0 . nminn0fmax _50HZ ； fmin _ 50 HZ對(duì)電機(jī)機(jī)型選擇，可ABB集團(tuán)的QABP系列變頻調(diào)速三相異步電機(jī)，額定電 壓為380V,額定頻率為

2、50HZ其中5-50HZ為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，50-100HZ為恒功率 調(diào)速?？芍?nmax=1440rpm, nmin=72rpm 機(jī)床要求的變速范圍是25rpm1440rpm=2. 欲采用雙速變速箱，計(jì)算如下主軸要求的恒功率調(diào)速范圍叫 16.9485電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍R _1440丙 720=2主軸要求的恒功率調(diào)速范圍遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率調(diào)速范圍，故必須 串聯(lián)有級(jí)變速組。現(xiàn)取Z=2lgRnpZ晉巾614,F =4.11主軸為l440r/min時(shí)，電動(dòng)機(jī)為1440r/min，主軸為720r/min時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為720r/min ,這一段為恒功率，為上圖的AB段。由于:F Rp,當(dāng)主軸為3

3、50r/min ,電機(jī)轉(zhuǎn)速為350r/min，即C1點(diǎn)。主軸轉(zhuǎn)速720r/min降至350r/min的BC1段式電機(jī)720r/min至350r/min獲得，為恒轉(zhuǎn)矩段，電機(jī)的最大輸出功率將隨轉(zhuǎn)速的 下降而下降。同樣DE段也處于恒轉(zhuǎn)矩段，在主軸的最高轉(zhuǎn)速到計(jì)算轉(zhuǎn)速，主軸 的最大輸出功率是變化的。BC間將出現(xiàn)缺口。為了使BC之間和DE之間仍能得 到要求的切削功率，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率只能選的大一些。故電動(dòng)機(jī)在 7200r/min是的輸出功率（最大輸出功率）應(yīng)為：720P0 =31.1=6.78kw350綜上所述：可用ABB集團(tuán)的QABF系列變頻調(diào)速三相異步電機(jī)型號(hào)電 壓頻 率同步 轉(zhuǎn)速標(biāo)稱 功率額

4、定 電流額定 轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額 定轉(zhuǎn)矩重 量VHzr/mi nkWAN.m倍kgYJTG180M-4 |380507507.5117.12.81762.4、傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.5、確定齒輪齒數(shù)升速比為 ii=2,查表得 Sz=72、74、78、60、81、84、87 降速比為 i 2=1/2.06，查表得 S=72、78、81、84二者同時(shí)適用Sz=72、81、84,取Sz=84,查得小齒輪齒數(shù)為28、27,即i 1=56/28 , i 2=27/57.3、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=750r/min,傳遞功率P=7.5KW傳動(dòng)比i=2，兩班制, 一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)。3.1、確定計(jì)算功率因?yàn)檩d荷變化小取K

5、a =.2，則Pd =KaP=1.2h4 = 4.8KW3.2、選取V帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選 A型帶。3.3、確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速3.31、初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑查表小帶輪基準(zhǔn)直徑d1 =140mm3.32、驗(yàn)算帶速vnd1 n1v 二60 1000其中 n小帶輪轉(zhuǎn)速,r/min ；d1-小帶輪直徑,mm3.14 140 750v =60 0000= 5.495m/s 5,30故合適。3.33、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑d2 =140 i =140 2 = 280mm查表取d2 =280mm3.4、確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度設(shè)中心距為a,則0. 7 ( d1 d2)乞a乞2 ( d

6、?)于是 294 乞a遼840,初取中心距為a。= 700mm2帶長(zhǎng) L。=2a(4 d2) 蟲(chóng)L24a0L0 =2 700 3.14 (140 280)(280-140)2067.56mm24 600查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld , Ld= 2000mm帶傳動(dòng)頭際中心距l(xiāng) - La = a0 + = 665mm23.5、驗(yàn)算小帶輪的包角般小帶輪的包角不應(yīng)小于120-J：1 : 180 - 2 一 157.3 =167.9 _120a顯然包角合適。3.6、確定帶的根數(shù)查表得 R=1.275KW T=1.1，可得 :F0 =0.0001 ：Tn1 =0.0001 1.0 750 = 0.0825kw

7、查表得 Ka=0.98 , Kl=1.03,得= 2.924(1.275 0.0825) 0.98 1.03取z=3根。3.7、計(jì)算單根帶的初拉力的最小值F。F。=500 叫近匕)qv2vZka其中：Pd帶的傳動(dòng)功率,KWv-帶速,m/sq-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m;42 5 _0 952F0 =500() 0.1 5.495 =101.99 N5.495 60.953.8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力牛167.9Fq ： 2ZF0sin：2 3 101.99 sin608.53NQ 0 2 23.9、帶輪寬:B hZ -1 e 2f = 3-115 2 10 = 50mm4、確

8、定各軸轉(zhuǎn)速和軸頸4.1、確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為n.j作沾齊25/衛(wèi).31440=84.346rmp4.2、各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸I可從主軸U 85r/min按27/57的傳動(dòng)副找上去，軸I的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)179.4r/min。4.3、計(jì)算各傳動(dòng)軸傳遞的功率其中耳=098為滾動(dòng)軸承的效率；ng=0.97為齒輪傳動(dòng)的效率；*=0.96為V帶 傳動(dòng)的效率。3 P輸入二F電=4kw0.75R = 4 漢 0.96 匯 0.98 = 3.7632kw2P2 =6.3 0.97 0.98 = 3.688kwF輸出二 5.87 0.982 二 5.64kw4.4、各傳動(dòng)軸直徑的確定軸H （主軸）：4.4

9、1、材料選?。褐鬏S采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。4.42、計(jì)算直徑：根據(jù)功率P=3.688KVy查表得主軸前軸頸直徑 D1 =5070 mm ,取D“ =60mm,主軸后軸頸直徑d2（ 0.70.9） D，取 D2 : 0.7D, = 0.7 60 二 42mm，主軸內(nèi)孔直徑的確定：d/D 0.7DD260 42 一51mmd _ 0.7 5仁35.7mm軸I：4.43、材料選取：采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。4.44、計(jì)算直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：P 9550000T -廠 乞 L- T 1Wt0.2d式中：t扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T軸所受的扭矩，N；W-軸的扭轉(zhuǎn)界面系數(shù)，mm3 ；n

10、軸的轉(zhuǎn)速，r/mi n ；P軸傳遞的功率，kw ；d計(jì)算截面處軸的直徑，mm ；【t!-許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa； 由上式可以得軸的直徑d 39550000P= 3 9550000 3?=C3_ 0.2【J n 0.2【t】n ： n式中:C95500000.2【T】查表得：取C =112 ；P=3.7632kw;n=179.4r/min ；萬(wàn)3. 7 63 2 “ cd - C 31 1 323 0. 8 mmY n V 1 79. 4取 d = 45mm5、確定齒輪參數(shù)及校核A組齒輪5.1、選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù). 根據(jù)選定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng).(1) 本次設(shè)計(jì)屬于金

11、屬切削機(jī)床類，一般齒輪傳動(dòng)，故選用6級(jí)精度.(2) 材料選擇：選擇小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS,大齒輪材 料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS.(3) 選小齒輪齒數(shù)zi=28 大齒輪齒數(shù) Z2=28X 2=56，圓整取Z2=56.實(shí)際齒數(shù)比u=乞=竺=2z1285.2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即J確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)KKaKvK.K:查表得：Ka=1.0,估計(jì)圓周速度v=4m/s.vz1礦0.76m/s，則Kv= 1.03。Kb =1.07(3)選取齒寬系數(shù);：d =0.4(4)查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =18

12、9.8MPa1/2(5)重合度系數(shù)=/- J.883.2打IL.28 56二:“82，則齒間載荷分配系數(shù)K a =1.02，齒向載荷分布系數(shù)K=KAKVKK 汙 1.0 1.03 1.02 1.07=1.12(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩755 1基 二9.553l1b8=84. N1 4 1 0小8 5.65=0.8933(6)查得區(qū)域系數(shù)Zh=2.5輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；Hiim2 = 550MPa ；(8) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8N =60nLh =60 85 12 8 300 10 ；=2.45 10N2 =2.45 108/2.842 =8.62 107(9) 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1

13、 =1.01; KhN2 =1.10(10) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，得Kh NT-1 Hl i m 1crH = 1.016/l0TOa = M0P5aSKH N2；- Hl i m 2”-H 2 =1.10 M5F0a = M0P5a2 S取卜 H 1= 605MPa2)計(jì)算(1) 小齒輪分度圓直徑d1，代入；“中較小的值2Kuu1邙:：幾32 譏 414 1052 1 佃8 25 8926050.5=110.67mm(2) 計(jì)算圓周速度vd1n1v =60 10003.14 110.67 8560 1000=0.492m/ svz 0 492 x 28修正載

14、荷系數(shù)按盤92T-=0.138m/s 查得動(dòng)載荷系數(shù)K； =1.01(4) 校正試算的分度圓直徑d1d1 =d13 Kv =110.67 3 1.01 = 109.94mm Kv1.03(5) 計(jì)算模數(shù)mm = d1/乙=109.94/28 = 3.97mm，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取 m=4mm(6) 計(jì)算中心距a (zi % m= 28 56 Jl68mm2 2(7) 計(jì)算分度圓的直徑d mz 28 4 = 112mmd2 = mz2 =56 4 = 224mm(8) 計(jì)算齒寬bb = 抽=0.4 112= 44.8mm,圓整 取2 = 45mm, d=50mm。5.3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度

15、的設(shè)計(jì)公式為 2KT1Yf1Y SC L 1盧* ；丫 芋 渾匕 匚1 bdg名菲 aYsa(1)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力-F lim1 =500MPa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力二Fiim2 =380MPa ；(1) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1h.0，Kfn20 ；(2) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1.0,得KF W F i m 11 匯 5 0 0r i“1】竺 FLLm15 MP a, A F2380MPaS1F2(3) 重合度系數(shù)Y；：=0.250.75sa-0.250.751.65-0.70(4) 查取齒形系數(shù)查得 YFa2.80 ； YFa2

16、=2.31。(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 YSa1 =1.53 ； YSa2 =1.71。(6) 計(jì)算彎曲應(yīng)力52.80 1.53 0.7 =124MPa :2 1.12 4.14 1050 112 4F2124 2.31 1.712.8 1.53= 114.3MPa ： LF2 1，很明顯設(shè)計(jì)合適。B組齒輪5.4、選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù).根據(jù)選定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（1） 本次設(shè)計(jì)屬于金屬切削機(jī)床類，一般齒輪傳動(dòng)，故選用6級(jí)精度。（2）材料選擇：選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料 為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二

17、者材料硬度差為40HBS。（3） 選小齒輪齒數(shù)zi=27大齒輪齒數(shù)Sz=104故Z2=57數(shù)比誤差為在允許范圍內(nèi)5.5、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即2K T；du 二1（ZEZH Z ;）2u（J）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)KKaKvK.K：查表得:Ka=1.0,估計(jì)圓周速度v=4m/s.vz1100=1.08m /s，則Kv=1.03。二 1.88-3.210Z2丿1.88-3.211=1.82IL.2757二：T82，則齒間載荷分配系數(shù)Ka =1.03，齒向載荷分布系數(shù)Kb =1.07K 二 KAKVK：K1.0 1.03 1.03 1.07 = 1.14（2

18、）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 9. 5 5 1=9. 5 3.1703 621. N 91 0 m mn11 7 9. 4（3）選取齒寬系數(shù):d =0.6（4）查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa1/2(5)重合度系數(shù)4-1.82V-3-= 0.85(6)查得區(qū)域系數(shù)Zh=2.5(7)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 二h imi =600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 62 =550MPa ;（8）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8N60njLh =60 179.4 12 8 300 10 =5.17 108 8N2 =5.17 10 /2.1 =2.46 10（9）查得接觸疲勞壽命系

19、數(shù)KHN1 = 1.0; K HN 2 = 1.07（10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，得K yH= 一 m1 1.0 6MDP）a =6M）PaSK 6 2 二一 3 2 1 . 0 7 M5P0a 二 M8P9a2 S取卜H l-589MPa2）計(jì)算（1）小齒輪分度圓直徑d1，代入f中較小的值、OkT 石/ZEZHZ疹2 3【2匯1.14勺.9905 2.1 + 1189.87.57.85d1 討可 （帀HHp =0589=85.643.14 85.64 179.460 000二 0.80m/s（2）計(jì)算圓周速度v：d1 n1v =60 1000(2)修正載荷系數(shù)按卷二晉 16m/s，查得動(dòng)載荷系數(shù)K； -1.02(4) 校正試算的分度圓直徑d1(5)計(jì)算模數(shù)m(8)di =di3/ =85.64 k Kv102 =85.36 mm1.03m=d1/召=85.36/27 =3.16mm，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值,計(jì)算中心距a(zi z2)27 57