XK5040数控铣床主传动系统设计优选
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1、燕山大学课程设计说明书题目：数控铳床主传动系统设计学院（系）：机械工程学院机制系年级专业：10级机制一班学号：100101010106学生姓名：曹微指导教师：王敏婷第一章概述11.1 设计要求1第二章主传动系统设计21.2 计算转速的确定错误!未定义书签。1.3 变频调速电机的选择错误!未定义书签。1.4 传动比的计算错误!未定义书签。1.5 齿轮副齿数确定错误!未定义书签。1.6 主轴箱传动机构简图错误!未定义书签。1.7 转速图拟定错误!未定义书签。1.8 传动轴的设计21.8.1 各轴计算转速51.8.2 各轴功率和扭矩的计算51.8.3 扭转角的选择61.8.4 各轴直径的估算71.8
2、.5 主轴轴颈尺寸的确定81.8.6 主轴最佳跨距的选择81.9 齿轮的设计111.9.1 材料和热处理工艺111.9.2 初步计算齿轮的模数111.9.3 齿轮宽度确定131.9.4 中心距的确定131.9.5 直齿圆柱齿轮的应力验算14总结19参考文献20第一章概述1.1 设计要求机床类型：数控铳床满载功率4KW,最高转速2250rpm,最低转速40rpm变速要求：无级变速进给传动系统设计：行程1500,最低速度0.001mm/r,最高速度0.5mm/r,最大载荷4500N,精度第二章主传动系统设计1 .设计要求机床类型满载功率最高转速最低转速变速要求数控铳床4kw2250rpm40rpm
3、无极调速56,252 .电机的选取2.1 计算转速的确定11max机床主轴的变速范围：层1=%5，且：mg2250rpm,"iu=40rpm2250所以：=56.25p0.3根据机床的主轴计算转速计算公式：而产«得："=40,6.25=i34.0rpm,选：=134rpm2.2主轴转速图的确定因为=285.07(N*m)134max二95509550X42250=16.98(Nm)则主轴的功率转矩特性图如下2.3确定电机功率图、，一、i-1*/4_,一，一一.、,一初步给定21回出如粉红线电机功率图进而确定最佳传动比2"66画出如黑线电机功率图综合如下图
4、：2.4确定电机的功率:又：P=4人廿即取：j556.7x1.334-时，得1500匕卜=8,1k*根据电机标称功率的系列选择：标称功率为P(J=11K伸11pl=-L36此时电动机过载系数Oil此时将传动比1248'修正为与4'5,此时如下图因此选用上海皓天电机制造有限公司YVF2-160M-4变频调速三相异步电动机，连续输出功率为11kw,售价2330元人民币。变频器选择日利普电子科技有限公司的变频器，变频器型号：RLPB-15R0G-4-4-485-Z售价2100元人民币。2.7传动轴的设计2.7.1 各轴计算转速计算转速nj是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上
5、的计算转速可以从转速图是直接得出，如表3-1所示表3-1各轴计算转速轴I轴II轴田轴计舁转速1501501342.7.2 各轴功率和扭矩的计算已知一级齿轮传动效率为0.98（包括轴承），第m轴的输出功率为P>=4kw;则：II轴的输出功率为:3篇由I轴的输出功率为:4.08P一痂二4.廊.则各轴输入功率为I轴:4.16P,=-424kw10-98II轴:P2=L16KWIH轴:Pg=1OSkw各轴输入转矩I轴:PiTt=9550-二270Nr.JLUII轴:1'=9550-=265Nn:£150IH轴:3二9550-=291Nr.J1342.7.3扭转角的选择叼是每米长
6、度上允许的扭转角（deg/m）,可根据传动轴的要求选取，其选择的原则如表3-2所示。表3-2许用扭转角选取原则轴一般传动轴要求高的轴要求低的轴叼(deg/m)0.5-10.25-0.51-2最后所确定各轴所允许的扭转角如表3-3所示轴I轴II轴田轴岫(deg/m)0.50.50.352.7.4 各轴直径的估算把以上确定的各轴传动轴的输入功率、允许扭转角代入扭转刚度的估算公式:d=，可得传动轴的估算直径:=91+4.241000=31血815OxO_5x_4.161000=15OxO.5x37.14mmI4.081000=49.42mm134x0_35x_计算出的轴颈要进行圆整，电机轴根据所选电
7、机确定，YVF2-160M-4型号交流主轴电动机电机轴d.-12min卡口方十,酒足要求;为便能够采用标准量具和刀具，R轴做成花键轴，故选择花键轴外径38mri花键轴尺寸平均直往当量直径极惯性矩|惯性矩|6-38x33x1035.535.9316368781844综合考虑，估算各轴直径如表3-4表3-4各轴估算直径轴I轴II轴田轴估算直径4238602.7.5 主轴轴颈尺寸的确定为保证机床的工作精度，主轴尺寸一般都是根据其刚度要求确定的，对于通用机床的主轴尺寸参数通常由结构上的需要而定。故主轴前轴颈的尺寸可通过查表得到：主轴的驱动功率为4kW,机床类型为数控铳床，则主轴前轴颈取一主轴的后轴颈一
8、般为前轴颈的0.70.85倍，为了保证主轴刚度，取后轴颈外(0.70.R5)%=15.555.25nvnDi=50inrno根据机床设计手册表6.1-36取：内孔选择：铳床主轴结构根据标准选取，选7:24圆锥连接的主轴端部锥度号为30的轴头，内孔为17mm2.7.6 主轴最佳跨距的选择、由前轴颈取D】=65mm,后轴颈取D二二50mm选前轴承为NN3013型和234413型，后轴承为NN3010型。选主轴锥度号为30的轴头，根据结构，定悬伸长度a=73mi轴承类型子分类国内新型号规格（dxDxB）圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承NN301365X100>26圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承NN3
9、01050>80X23球轴承双向推力角接触球轴承234413-M-SP65X100>44、求轴承刚度：主轴最大输出转矩:max9550X9-二285.07(Nin)134设定工作台面积为3204250（mm）,端铳刀的计算直径为200mm,端铳刀宽度60mm,故半径为0.1m。最大圆周切削力285,07R=01-2850.7N该铳床进给系统末端传动副有消隙机构，应采用不对称顺铳，则作用端铳刀上的切削分力与铳削圆周力的比例关系大致为：Pv=095P1；PH=0.24P,|P=0,SP.垂直于进给方向的铅直分力：Pv=0.95P,=0.95X2850,7=270&2N平行于进给
10、方向的水平分力：Pif=0.24P1-0.24x28507-6M.2N轴向分力：Pa=尸°石X2850,7=1425,4N则端铳刀径向作用力：p=Jpj+P：=2793,3N此力作用在工件和端铳刀上，主轴和工作台各承受一半，故主轴端受力约为P-13966N在估算时，先假定初值，则前后支承的支反力勺和也分别为：P/+u219+73"3XT=13966乂219=1862.1NPa73Frb=2Xl1396.6X-=465.5/V轴向力3也=1425”根据金属切削机床公式（如下）球轴承dF.-339严*<iz）Qos滚子轴承叫式中*小轴向和径向刚度（N/um）可求出前、后轴
11、承刚度轴承NN3013s向刚度：Km=iO：4.5N/国】轴承NN301C6向刚度：。""JN/um轴承234413-M-SP轴向刚度：0一833N/ym、求最佳跨距：Kra1074,5心=935,4二1J”初步计算时，可假设主轴的当量外径以为前、后轴承颈的平均值,（65+50）n=57.5mmo故惯性矩为卜=O.OSX（0.0654-0.0174）=88,8X10Qm11-8El2,1X10X88.8X10L一厂i-=045KAa'1074,5x0.073x10”查金属切削机床图（1024）主轴最佳跨距计算线图，%为-2.3。可根据卜飞=2,再计算支反力和支撑刚度
