数控铣床主传动系统设计

燕山大学课程设计说明书题目数控铣床主传动系统设计目录第一章概述111设计要求1第二章主传动系统设计121计算转速的确定错误未定义书签。22变频调速电机的选择错误未定义书签。23传动比的计算错误未定义书签。24齿轮副齿数确定错误未定义书签。25主轴箱传动机构简图错误未定义书签。26转速图拟定错误未定义书签。27传动轴的设计1271各轴计算转速1272各轴功率和扭矩的计算1273扭转角的选择1274各轴直径的估算1275主轴轴颈尺寸的确定1276主轴最佳跨距的选择128齿轮的设计1281材料和热处理工艺1282初步计算齿轮的模数1283齿轮宽度确定1284中心距的确定1285直齿圆柱齿轮的应力验算1总结1参考文献1第一章概述11设计要求机床类型数控铣床满载功率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0001MM/R，最高速度05MM/R，最大载荷4500N，精度第二章主传动系统设计1设计要求2电机的选取21计算转速的确定机床主轴的变速范围，且2250RPM,40RPM所以5625225040根据机床的主轴计算转速计算公式03得401340RPM，选134RPM22主轴转速图的确定因为机床类型满载功率最高转速最低转速变速要求数控铣床4KW2250RPM40RPM无极调速56,25则主轴的功率转矩特性图如下主轴的功率转矩特性23确定电机功率图初步给定画出如粉红线电机功率图进而确定最佳传动比画出如黑线电机功率图2466综合如下图24确定电机的功率因为00又即取4时，得得081根据电机标称功率的系列选择标称功率为011此时电动机过载系数此时将传动比修正为，此时如下图2466245因此选用上海皓天电机制造有限公司YVF2160M4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RLPB15R0G44485Z，售价2100元人民币。27传动轴的设计271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，各个传动轴上的计算转速可以从转速图是直接得出，如表31所示。表31各轴计算转速轴轴轴轴计算转速150150134272各轴功率和扭矩的计算已知一级齿轮传动效率为098（包括轴承），第轴的输出功率为4KW；3则轴的输出功率为24098408KW轴的输出功率为1408098416KW则各轴输入功率为轴1416098424KW轴2416KW轴3408KW各轴输入转矩轴轴轴273扭转角的选择是每米长度上允许的扭转角（DEG/M）,可根据传动轴的要求选取，其选择的原则如表32所示。表32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（DEG/M）0510250512最后所确定各轴所允许的扭转角如表33所示轴轴轴轴（DEG/M）0505035274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,可得传动轴的估算直径计算出的轴颈要进行圆整，电机轴根据所选电机确定，YVF2160M4型号交流主轴电动机电机轴，满足要求；为便142MM能够采用标准量具和刀具，轴做成花键轴，故选择花键轴外径。238MM花键轴尺寸平均直径当量直径极惯性矩惯性矩355359316368781844综合考虑，估算各轴直径如表34表34各轴估算直径轴轴轴轴估算直径423860275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，机床类型为数控铣床，则主轴前轴颈取。165MM主轴的后轴颈一般为前轴颈的07085倍，为了保证主轴刚度，取后轴颈,取。250MM根据机床设计手册表6136取内孔选择铣床主轴结构根据标准选取，选724圆锥连接的主轴端部锥度号为30的轴头，内孔为17MM。276主轴最佳跨距的选择、由前轴颈取65MM，后轴颈取50MM，选前轴承为12NN3013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A73MM。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NN30136510026圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承NN3010508023球轴承双向推力角接触球轴承234413MSP6510044、求轴承刚度主轴最大输出转矩设定工作台面积为3201250（），端铣刀的计算直径为2200MM，端铣刀宽度60MM，故半径为01M。最大圆周切削力285070128507N该铣床进给系统末端传动副有消隙机构，应采用不对称顺铣，则作用端铣刀上的切削分力与铣削圆周力的比例关系大致为09502405垂直于进给方向的铅直分力平行于进给方向的水平分力024024脳285076842轴向分力则端铣刀径向作用力2227933此力作用在工件和端铣刀上，主轴和工作台各承受一半，故主轴端受力约为213966在估算时，先假定初值,则3L3脳73219前后支承的支反力和分别为2脳13966脳732194655轴向力14254根据金属切削机床公式（如下）球轴承未344325伪滚子轴承式中、轴向和径向刚度（）可求出前、后轴承刚度轴承NN3013径向刚度10745/渭轴承NN3010径向刚度轴承234413MSP轴向刚度、求最佳跨距初步计算时，可假设主轴的当量外径为前、后轴承颈的平均值，。故惯性矩为查金属切削机床图（1024）主轴最佳跨距计算线图，。可根据，再计算支反力和支撑刚度，求最佳跨距，经过进一步的迭代过程，最终取得最佳跨距为。0168MM28齿轮的设计281材料和热处理工艺由于机床主轴齿轮一般在高速、中载、无猛烈冲击的条件下工作，而且要求热处理变形小，所以选择齿轮材料为40CR，高频淬火，HRC5055。282初步计算齿轮的模数一般同一变速组中的齿轮去同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算式中按接触疲劳强度计算的齿轮模数（MM）驱动电动机功率（KW）；大齿轮齿数与小齿轮齿数比1，外啮合取“”号，内啮合取“”号；齿宽系数，；蠄小齿轮齿数；1许用接触应力（MPA）斜计算齿轮的计算转速；电机轴与中间轴的齿轮副中，114KW蠄1055，,1501斜1370MPA，取21中间轴与主轴的齿轮副中，10，214KW蠄，,155斜1370MPA150，取22中间轴与主轴的齿轮副中，3454KW蠄1020，,1341斜1370MPA，取33一般上使中间轴和主轴之间的两对齿轮模数相等，故选取233表41各齿轮副的齿数和模数齿轮齿数555555552090模数223333283齿轮宽度确定机床主传动系统中推荐的齿宽系数,取，同一齿轮副中，小齿轮比大齿轮宽510MM，则各蠄10齿轮的齿宽如表4242各齿轮副的齿宽齿轮Z齿宽B202030304030284中心距的确定齿轮和齿轮的中心距1121，分度圆直径在此处键入公式。12ZM110齿顶圆直径齿根圆直径齿轮和齿轮的中心距1222，分度圆直径12ZM165齿顶圆直径齿根圆直径齿轮和齿轮的中心距1323，分度圆直径1ZM602ZM270齿顶圆直径齿根圆直径285直齿圆柱齿轮的应力验算在验算变速箱中齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大的、齿数最少的齿轮进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触应力，对低速传动齿轮主要验算弯曲应力，对硬齿面软齿芯的渗碳淬火齿轮，一定要验算弯曲应力。接触应力验算公式弯曲应力验算公式式中N传递的额定功率（KW）,N；电动机功率（KW）；从电动机到所计算齿轮的传递效率；M初算的齿轮模数（MM）；B齿宽（MM）Z小齿轮齿数；大齿轮齿数与小齿轮齿数比1，外啮合取“”号，内啮合取“”号；寿命系数；工作期限系数；6010T齿轮在机床工作期限内的总工作时间；齿轮的最低转速；1基准循环次数；0M疲劳曲线指数；转速变化系数；功率利用系数；材料强化系数；齿向载荷分布系数；1动载荷系数；2工作状况系数，考虑载荷冲击的影响，主运动取31216；3Y齿形系数；许用接触应力；斜许用弯曲应力；斜、齿轮副模数，选30齿轮，111按接触应力验算T15000H,M3，则115001076010360脳150则082058076，取086，N4K1122143115086W，B20，M2，,155斜1370MPA150按弯曲应力计算,M9，则T15000H1150，则09909077，取0657，11221431150657，N4KWB20155M2,Y049斜354MPA综上所述，无论从接触应力还是弯曲应力，均符合要求，故取2符合要求。1、齿轮副和模数相等，选20齿轮，2313按接触应力验算T15000H,150,M3，则101076010360脳150则07109075027，取138，11，14，104，114，N4KW，B12340，,120M3斜1370MPA150按弯曲应力计算,，则T15000H1150M9，则08609075，,取060612，14，104，06，Y042，N4KW，B12340，20，M3，354MPA，1501斜综上所述，无论从接触应力还是弯曲应力，均符合要求，故取3符合要求。23总结经过为期四周的不懈努力，我们顺利完成了对数控铣床主传动系统的设计。在这四周的时间里，按照设计要求、结合所学设计理论，一步一步，认真地分析、计算，终于完成了这个课程设计。虽然在本次课程设计过程中，我们明显感觉本次课程设计难度较高，但是我们还是把它完成了。通过本次课程设计，使我们以前所学的多门知识得到了一次综合运用，也使我们进一步理解了各门学科之间的相互联系。同时作为毕业设计前的最后一次课程设计，可以说是毕业设计前的一次练兵，也为以后的设计工作打下了一定的基础。本次课程设计在提高我们解决实际问题能力的同时，也让我们认识到了自己的许多不足之处，还有待提高。另外，在本次设计过程中，老师不辞辛苦指导我们，给予了我们很大的帮助，在此深表感谢当然，由于我们水平有限，整个设计中不妥之处在所