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Φ500mm数控车床总体及主轴箱设计【含CAD图纸说明书】

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原稿,Φ500mm的数控车床总体设计及主轴箱设计
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Φ500mm的数控车床总体设计 主轴箱图.dwg
Φ500mm的数控车床总体设计传动系统图.dwg
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摘  要

全面阐述了数控车床的结构原理,设计特点,论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。详细介绍了数控车床的结构设计及校核,并进行了分析。另外汇总了有关技术参数。

本论文首先介绍了我国数控机床发展的过程与现状 ,并分析了其存在的问题 ;对数控机床的发展趋势进行了探讨;并对数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。

目前,数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。通常变频电机调速范围3—5,难以满足主轴变速要求;串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围 。


关键词:车床,数控,伺服电机,滚珠丝杠



Abstract

Comprehensively elaborated numerical control lathe structure principle, design features, discusses the use of servo motor and ball screw nut pair advantages. Introduces the NC lathe structure design and verification, and analysis. In addition to collect the related technology parameters.

This paper first introduces the development of NC process and current situation, and analyzes the problems of NC machine tool; development trends were discussed; and the NC lathe main spindle box drive system design and calculation.

At present, the developing trend of CNC through the electrical and mechanical device for stepless speed change. Variable frequency motor through belt transmission and gear for the spindle power. Usually the frequency control of motor speed range of 3 - 5, to meet the requirements of spindle speed; tandem gear has enlarged the range of gear transmission.

Key words: lathe, numerical control, servo motor, the ball screw


目  录

摘  要 II

Abstract III

目  录 IV

第1章  数控机床发展概述 15

1.1数控机床及其特点 15

1.2数控车床的主要功能及加工对象 15

1.3 数控机床的经济分析 16

1.3.1中小企业数控机床选用中存在的问题 16

1.3.2 数控机床选购的策略 16

1.4 数控机床的发展趋向 18

第2章 数控机床总体方案的制订及比较 19

2.1 总体方案设计内容 19

2.1.1系统运动方式的确定 19

2.1.2控制方式的选择 20

2.2 总体方案确定 20

2.2.1 系统的运动方式伺服系统的选择 20

2.2.2 数控系统 20

2.2.3 机械传动方式 20

第3章 确定切削用量及选择刀具 21

3.1科学选择数控刀具 21

3.1.1选择数控刀具的原则 21

3.1.2选择数控车削用刀具 22

3.2 设置刀点和换刀点 22

3.3 确定切削用量 23

3.3.1确定主轴转速 23

3.3.2确定进给速度 24

3.3.3 确定背吃刀量 25

第4章 传动系统图的设计计算 25

4.1主传动系统主要技术指标的确定 25

4.1.1动力参数的确定 25

4.1.2主运动调速范围的确定 26

4.1.3主轴计算转速的确定 27

4.2变速主传动系统的设计 28

4.2.1确定传动方案 28

4.2.2转速图的拟定 29

4.2.3拟定传动变速系统图 30

第5章 主轴箱装配图的设计计算 31

5.1传动皮带的设计和选定 31

5.2齿轮的的设计与校核 33

5.2.1各传动轴传递动力计算 34

5.2.2齿轮副(32/76)齿轮的设计与校核 35

5.2.3齿轮副()齿轮设计与校核 41

5.2.4齿轮副()各齿轮设计与校核 46

5.3传动轴的设计与校核 51

5.3.1传动轴I的设计与校核 51

5.3.2.轴II的设计与校核 54

结 论 57

致 谢 58

参考文献 59


第1章  数控机床发展概述

1.1数控机床及其特点

数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上,由程序读入装置接收,或由数控装置的键盘直接手动输入。

随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展,数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化,具备完善的自诊断功能;可靠性也大大提高;数控系统本身将普遍实现自动编程。 

未来数控机床的类型将更加多样化,多工序集中加工的数控机床品种越来越多;激光加工等技术将应用在切削加工机床上,从而扩大多工序集中的工艺范围;数控机床的自动化程度更加提高,并具有多种监控功能,从而形成一个柔性制造单元,更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。

1.2数控车床的主要功能及加工对象

在使用数控车床加工工件时,只要充分利用数控车床的各种功能,就可以加工许多普通车床难加工的工件。数控车床的主要加工对象有:平面类零件;变斜角类零件;曲面类(立体类)零件。

数控车床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控车床普遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控车床在增加了某些特殊装置或附件后,分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。

1、直线插补: 数控车床在完成工作时所具有的基本功能之一,一般情况下分为直线插补和空间直线插补等一些插补方式

2、圆弧插补: 这也是数控车床在完成工作时所具有的基本功能之一,一般情况下可分为平面圆弧插补以及逼近圆弧插补等。

3、固定循环:   固定循环是指通过各种参数使用不同的加


内容简介:
毕业设计 (论文 ) 500数控 车床 总体设计 及主轴箱设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 要 全面阐述了数控 车 床 的结构原理,设计特点,论述了采用 伺服 电机和滚珠丝杠螺母副的优点。详细介绍了数控 车 床的结构设计及校核,并进行了分析。另外汇总了有关技术参数。 本论文首先 介绍了我国数控机床发展的过程与现状 ,并分析了其存在的问题 ;对数控机床的发展趋势进行了探讨 ;并对数控车床主轴箱传动系统进行了设计与计算。 目 前,数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置进行无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力。通常变频电机调速范围 35,难以满足主轴变速要求;串联变速齿轮则扩大了齿轮的变速范围 。 关键词 : 车 床 , 数控 ,伺服 电机 , 滚珠丝杠 of C In to C C C At NC of - 5, to of of 录 摘 要 . . 录 . 1 章 数控机床发展概述 . 15 控机床及其特点 . 15 控车床的主要功能及加工对象 . 15 控机床的经济分析 . 16 小企业数控机床选用中存在的问题 . 16 控机床选购的策略 . 16 控机床的发展趋向 . 18 第 2 章 数控机床总体方案的制订及比较 . 19 体方案设计内容 . 19 统运动方式的确定 . 19 制方式的选择 . 20 体方案确定 . 20 统的运动 方式伺服系统的选择 . 20 控系统 . 20 械传动方式 . 20 第 3 章 确定切削用量及选择刀具 . 21 学选择数控刀具 . 21 择数控刀具的原则 . 21 择数控车削用刀具 . 22 置刀点和换刀点 . 22 定切削用量 . 23 定主轴转速 . 23 定进给速度 . 24 定背吃刀量 . 25 第 4 章 传动系统图的设计计算 . 25 V 传动系统主要技术指标的确定 . 25 力参数的确定 . 25 运动调速范围的确定 . 26 轴计算转速的确定 . 27 速主传动系统的设计 . 28 定传动方案 . 28 速 图的拟定 . 29 定传动变速系统图 . 30 第 5 章 主轴箱装配图的设计计算 . 31 动皮带的设计和选定 . 31 轮的的设计与校核 . 33 传动轴传递动力计算 . 34 轮副 (32/76)齿轮的设计与校核 . 35 轮副 ( 3054)齿轮设计与校核 . 41 轮副 ( 5451)各齿轮设计与校核 . 46 动轴的设计与校核 . 51 动轴 . 51 I 的设计与校核 . 54 结 论 . 57 致 谢 . 58 参考文献 . 59 15 第 1 章 数控机床发展概述 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控 装置的程序指令记录在信息载体上,由程序读入装置接收,或由数控装置的键盘直接手动输入。 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展,数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化,具备完善的自诊断功能;可靠性也大大提高;数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的类型将更加多样化,多工序集中加工的数控机床品种越来越多;激光加工等技术将应用在切削加工机床上,从而扩大多工序集中的工艺范围;数控机床的自动化程度更加提高,并具有多种监控功能,从而形成一个柔性制造单元,更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。 控 车 床的主要功能及加工对象 在使用数控 车 床加工工件时,只要充分利用数控 车 床的各种功能,就可以加工许多普通 车 床难加工的工件。数控 车 床的主要加工对象有:平面类零件;变斜角类零件;曲面类(立体类)零件。 数控 车 床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控 车 床普遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控 车 床在增加了某些特殊装置或附件后,分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功 能等。 1、直线插补 : 数控 车 床 在完成工作时所具有的基本功能之一,一般情况下分为直线插补和空间直线插补等一些插补方式 2、圆弧插补 : 这也是 数控 车 床 在完成工作时所具有的基本功能之一,一般情况下可分为平面圆弧插补以及逼近圆弧插补等。 3、固定循环 : 固定循环是指通过各种参数使用不同的加工要求,主要用于实现一些鱼油经典型的需要多次重复的工作,这样使用固定循环 是可以有效的简 16 化程序的编制。 控机床的经济分析 近几年,随着国民经济快速稳定发展,我国机床制造行业受益于国家振兴装备制造业的大环境,有了长足进展,这其中领先当今机械制造技术水平的数控机床产业更胜一筹。 由于数控设备的先进性、复杂性和发展的迅速性 ,以及品种型号、档次的多样性 ,决定了选用数控设备的复杂性和难度。如何从品种繁多、价格昂贵的产品中选择适用的设备 , 成为中小型企业十分关心的问题。 目前中小型企业缺乏数控设备的使用经验和掌握数控加工技 术的人才 ,在数控机床选购中存在着盲目性、片面性 ,主要表现在以下几方面 : 部分企业领导认为配置高精度数控设备是企业档次的象征。选型时不考虑投资效益 ,忽略性价比 ,盲目追求进口、高档 ,片面讲究功能齐全。而在后来的使用过程中才发现有些功能用不上或几乎不用。 数控机床类型、规格不配套。选购不同厂家的产品 , 数控系统不统一 , 购置后给操作、编程、维修带来困难。 而忽略附件和刀具的配套 , 致使在使用中因缺少某个附件或刀具而影响整个 主机的运行。 所购设备的功能的发挥受到制约。 控机床选购的策略 购数控机床时,企业要有明确的目的和出发点,首先考虑的是数控机床的实用性。 (1)数控机床规格、精度的实用性。在选择数控机床时 ,首先应确定数控机床上加工的典型零件。零件的尺寸决定机床的加工范围;零件关键部位的精度决定了所选机床的精度等级。机床精度的评定指标较多,因数控机床类别而异 ,但共有的关键项目是定位精度、重复定位精度以及综合加工精度。定位精度与传动链各环节的弹性、间隙 等因素有关 ,反映了机械系统中的扭曲、挠度、爬行、共振等诸因素造成的综合误差。这些指标既反映了伺服机构的刚度 ,也说明了位置反 17 馈测量系统的质量。重复定位精度反映了数控轴在全行程内定位点的稳定性,传动链刚性直接影响重复定位精度。综合加工精度指最后加工出来的工件尺寸与所要求尺寸之间的误差。选购时应避免盲目追求高精度,注意机床精度与工件精度相匹配。 (2)数控系统功能的实用性。数控系统功能可分为基本功能与选用功能 , 各知名品牌数控系统的基本功能差别不大。除基本功能以外 , 数控系统还为用户提供多种可选功能。通常数 控系统具备的基本功能比较便宜 , 而特定选择的功能很贵。在可供选择的功能模块中 , 性能差别很大 ,价格也相差数倍,所以要根据加工要求和机床性能的需要来选择。 从控制方式、驱动形式、反馈形式、检测、操作方式、接口形式和故障诊断等方面来衡量 , 合理地选择适合机床的可选功能 ,放弃可有可无或不实用的可选功能。比如,自动换刀装置 (是加工中心的基本特征, 置的投资往往占整机的 30% 50%。因此在满足使用要求的前提下尽量选用结构简单和可靠性高的 以提高机床的可靠性和降低整机的价格。应当注意,单独签订 合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价 ,应尽可能在购买主机时一并购置部分易损部件及其他附件。 济性是指选用的数控机床在满足加工要求的条件下 , 所支付的“钱”最少或较为合理的。经济性往往是和实用性紧密相连的 , 机床选得实用、经济 , 可避免不必要的浪费 , 避免以高代价换来功能过多而又不实用的较复杂的数控机床,避免在操作使用、维护保养等诸多方面带来困难。 数控机床的设计使用寿命一般为 7 年 , 主要以数控方面的使用寿命为准。同时还得考虑市场占有率 , 市场占有率高的数控设备说明是旺销产 品 , 已受到多数用户的青睐和肯定 , 一般不会有太多的质量问题。 选购数控机床应考虑投资回报 , 能够在短期内收回投资的机床才是好机床。因为数控机床的主要优势是实现工序集中,从而提高生产率和加工精度,所以数控机床既适于单件小批生产,又适于大批量生产。多数中小型企业购买的数控机床用于批量生产,因为批量生产不仅节省编程、对刀等辅助时间,提高机床利用率;而且对操作者的技术要求不高,人工费用也相对较低。所以用于大批量生产的机床投资回报较快。少数产品附加值高,具有一定经济实力的企业,为了生产组织方便而购买用于单件生 产的数控机床。机床利用率较低时,不仅要考虑设备 18 的使用费用,比如润滑油、冷却液、电力消耗等,还要计算设备折旧。另外一个不可忽视的因素是设备的贬值,数控机床的升级、更新较快,同配置的一台机床,现在售价 40 万,三年后可能降至 35 万,这样算起来贬值和折旧一样不可忽视。所以没有定型产品或产品附加值较低的中小型企业,在购置贵重数控设备之前,一定要充分研究收回投资的周期。有些企业事先确定较稳定的批量加工意向,甚至已经接到订单,选购机床时要求机床厂为其准备工装、编制程序、培训工人,即所谓“交钥匙”工程,这是投资数控机床最理 想的情况。 控设备的可靠性是广大数控设备用户必须关心的焦点问题 , 因此在选用数控设备时应注意生产厂家的规模和市场占有率 , 确认其产品是否达到国家规定的平均无故障时间标准 (规定为 500h)。目前多数机床厂都采购成熟的数控系统和零部件进行组装。国内应用较多的数控系统有日本 国的西门子等。立式加工中心的床身出自昆明和南京的居多,而床身中的直线导轨、主轴又分别来自德国和台湾等地。所以机床的主要零部件的质量一般是可靠的,需要重点考察的是数控机床组装企业的售后服务网络是否健全 ,服务队 伍的素质是否能胜任工作 ,服务能否及时 ,是否能履行承诺等。 控机床的发展趋向 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势,近几年来,在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在: 合加工技术日趋成熟,包括 车 车 复合、车 钻 磨复合,成形复合加工、特种复合加工等,复合加工的精度和效率大大提高。 “一台机床就是一个加工厂 ”、 “一次装卡,完全加工 ”等理念正在被更多人接受,复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2数控机床的智能化技术有新的突破,在数控系统的性能上得到了较多体现。如:自动调整干涉防 碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能 进入了实用化阶段,智能化提升了机床的功能和品质。 3机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用, 19 使得柔性线更加灵活、 功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车 车 复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、 激光加工机 床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级( 升到目前 的微米级( 有些品种已达到 精密数控机床的微细切削和磨削加工,精度可稳定达到 状精度可达 右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级( 通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用 高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术,提高 机床加工的几何精度,降低形位误差、表面粗糙度等,从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展,并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置,高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机,高性能的直线滚动组件,高精度主轴单元等功能部件推广应用,极大的提高数控机床的技术水平。 第 2 章 数控机床总体方案的制订及比较 体方案设计内容 接到一个数控装置的设计任务以后,必须首先拟定总体方案,绘制系统总体框图,才能决定各种设计参数和结构,然 后再分别对机械部分和电气部分进行设计。 机床数控系统总体方案的拟定包括以下内容:系统运动方式的确定、伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定,计算机系统的选择等内容。 一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案,进行综合分析、比较和论证,最后确定一个可行的总体方案。 统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统和连续控 20 制系统。 制方式的选择 系统可分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。 经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。开环控制系统中,没有 检测反馈装置,数控装置发出的信号的流程是单向的,也正是由于信号的单向流程,它对机床移动部件的实际位置不做检测,所以机床加工精度要求不太高,其精度主要取决于伺服系统的性能。开环伺服系统主要由步进电机驱动。这类机床工作比较稳定,反应迅速,调试和维修都比较简单。 主要讨论上述 2 种方案的设计。 体方案确定 统的运动方式伺服系统的选择 由于经济型数控机床应具备定位,直线插补,顺、逆圆弧插补,暂停,循环加工,公英制螺纹加工等功能,故应选择连续控制系统。考虑达到属于经济型数控机床加工精度要求不高, 为了简化结构、降低成本,采用步进电机开环控制系统。 控系统 根据机床要求,采用 8 位微机。由于 列单片机具有集成度高,可靠性好,功能强,速度快,抗干扰性强,具有很高的性能价格比等特点,决定采用 列的 8031 单片机扩展系统。 控制系统由微机部分、键盘及显示器、 I/O 接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成,系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现,显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。 械传动方式 为实现机床所要求的分辨率,采用步进电机经齿轮减速 再传动丝杆,为保证一定的传动精度和平稳性,尽量减少摩擦力,选用滚珠丝杆螺母副。同时,为提高传动刚度和消除间隙,采用预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿轮间隙的结构。 21 系统总体方案框图如下: 图 2统总体方案框图 第 3 章 确定切削用量及选择刀具 择数控刀具的原则 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具,由于换刀时 间短,为了充分 发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选得低些,一般取 15于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化 加工刀具,刀具寿命应选得高些,尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时 间内所分担到的全厂开支 M 较大时,刀具寿命也应选得低些。大件精加工时,为保证至少完成一次走刀,避免切削时中途换刀,刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度 来确定。与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要冈牲好、精度高, 而且要求尺寸稳定,耐用度高,断和排性能坛同时要求安装调整 方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料 (如高速钢、超细粒度硬质合金 )并使用可转位刀片。 22 择数控 车 削用刀具 在数控加工中, 车 削平面零件内外轮廓 及 车 削平面常用平底立 车 刀,该刀具有关参数的经验数据如下 :一是 车 刀半径 小于零件内轮廓面的最小曲率半径 般取 是零件的加工高度 H动机直接驱动主轴不能满足恒功率变速要求,因此需要串联一个有级变速箱,以满足主轴的恒功率调速范围。 30 ( 5) 确定转速级数 Z 取 4,则 对于数控车床,为了加工端面时满足恒线速度切削的要求,应使转速有一些重复,故取 Z=2 ( 6) 拟定转速图和功率特性图如图 拟定传动系统 的原则是:在保证机床的运动和使用要求的前提下,运动传动链要尽可能的短而简单;传动效率高以及操作简单方便 。首先要考虑某些结构方面的问题,考虑结构能否实现:如小齿轮的齿根圆是否大于轴的直径,大齿轮的顶圆是否会碰及相邻轴等;其次因考虑结构是否合理,如布置是否紧凑,操纵是否方便等。 该机床采用双联滑移齿轮变速组,采用窄式排列结构,使机床结构紧凑。主轴变速拟采用通过滑移齿轮的移位来实现,需保证当齿轮 2与齿轮 4 完全脱开啮合之后,齿轮 3 和齿轮 6才能开始进入啮合,所以齿轮 5与齿轮 6 相邻间的距离 轮 b 2与齿轮宽度 3b 之和),一般 b 3b + 2b + , =1: 4 综合考虑个因素,拟订传动系统图。 31 第 5 章 主轴箱装配图的设计计算 动皮带的设计和选定 带传动是由带和带轮组成传递运动和 动力的传动。根据工作原理可分为两类:摩擦带传动和啮合带传动。摩擦带传动是机床主要传动方式之一,常见的有平带传动和 V 带传动;啮合传动只有同步带一种。 普通 V 带传动是常见的带传动形式,其结构为:承载层为绳芯或胶帘布,楔角为 40 、相对高度进似为 形截面环行带。其特点为:当量摩擦系数大,工作面与轮槽粘附着好,允许包角小、传动比大、预紧力小。绳芯结构带体较柔软,曲挠疲劳性好。其应用于:带速 V 25 30m/s;传动功率 P 700动比 i 10 轴间距小的传动。 一主要失效形式 1带在 带轮上打滑,不能传递动力; 2带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断; 3带的工作面磨损。 保证带在工作中不打滑的前提下能传递最大功率,并具有一定的疲劳强度和使用寿命是 V 带传动设计的主要依据,也是靠摩擦传动的其它带传动设计的主要依据。 (1)设计功率的确定: 查得工况系数 K d (2) 选定带型: 根据 确定为 (3)传动比: 根据转速图知 ,传动比为 u (4)确定小带轮基准直径: 参考表取 d 1251 32 (5)确定大带轮直径: 00% 取标准值 002 (6) 验算带速: d 500125100060 11 因为 在 55 之间,所 以经济耐用。 (7)初定带轮轴中心距0a: 得: 21021 27.0 即: 初取 000 (8)确定带基准长度0 0122100 422 a 4004 12516016012524002 2 选取基准长度 2500 (9)计算实际轴间距 a : 0 取标准值 50 。 安装时所需最小轴间距: d i n 张紧或补偿伸长所需最大轴间距: d 5 a x (10)验算小带轮包角: 21 a dd 33 所以小带轮包角合适。 (11)单根 V 带的基本额定功率 1P : 根据 251 和 查得 B 型 V 带的基本额定功率 。 (12)单根 V 带的额定功率增量: 考虑到传动比的影响,额定功率的增量由表查得: (13)计算带的根数: z 根。 (14)单根 V 带的预紧力0F: 20 0 (15)作用在轴上的力: r 0 (16)带轮的结构和尺寸: 由表可查得 带轮的具体结构参见零件图 为了减轻传动轴上载荷,采用卸荷式带轮结构,使带轮上的载荷由轴承支撑进而传给箱体,轴只承受转矩,装配装置参见装配图。 轮的的设计与校 核 一般同一变速组的齿轮模数相同 ,所有齿轮中首先选择负荷较重的小齿轮按接触疲劳强度公式进行初算。所以从最小齿轮 Z=26 开始设计校核。(注意:为便于阅读在本节内容中,在相啮合的每对齿轮的设计与校核时,主动齿以数字 1 为下角标,被动齿轮以数字 2 为下角标) 34 电动机 输出功率0P=1定转速0n=1500r/ 输出转矩 0T =95500P / 0n=70 轴 I 1P=0P 0=11 0为带传动效率 1n=0500 /2 50r/T=955011 中间轴 2P=1P 1 2= 1 2分别为轴承、齿轮传动效率。 2n=1221 r/T=9550229550 183 高速档轴 3P=2P 23 23=3 23分别为、轴 轮传动效率 3n=2n 21 1=521 rT=9550339550 183 低速档轴 3P=2P 23 23=n=2n 21 17 rT=9550339550 484 动力传动情况表: 轴号 功率 矩 转速r动比 传动效率 输入 输出 输入 输出 电机 1 0 1500 35 轴 I 0 107 : 83 521 1: 速 55 183 521 1:1 速 55 484 217 1:齿轮副 (32/76)齿轮的设计与校核 因生产批量较小,故小齿轮用 40质处理,硬度 24186均取为 260之啮合的大齿轮用 42质处理,硬度 21755均取为 图 荷变化 图 计算步骤如下: 1. 齿面接触疲劳强度计算 1) 转矩 1T=955022=9550 =183 . 齿宽系数 b=触疲劳强度极限 710580 36 许用接触疲劳强度极 1H=639 2H =0.9 =522 010 查表2 初步计算小齿轮直径1d= 13 i 1 ) = 3 21 8 3 0 0 0 ( 1 )0 . 7 5 2 27632 827632 =1d=90步计算齿宽 b=36 b=35)圆周速度 v v=11d 9 0 5 2 16 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0n =s. 精度等级 8 级 齿数 Z 和模数 m 1Z=32,m=9032=以取 m=3 , 1d=96Z=76,m=3, 2d=76 3=232用系数载荷系数间载荷分配系数 = 2 18300096 =3751N 3751 =00N= (11Z +21Z )=1132 76 01s i n 0 . 4 3 2t a n t a n 1 0 0 . 4 4 6 37 1 . 8 6 0 . 4 4 6 2 . 3 0 2 000t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 9c o s c o s 1 0 c o s c o s / c o sb n t 0 0 0c o s 1 0 c o s 2 0 / c o s 2 9 0 . 9 7 由此得 2/ c o 21 . 8 6 / 0 . 9 7 1 . 7 1 齿间载荷分布系数 查表 = 2 31b 10 C b =231 . 1 7 0 . 1 6 0 . 4 0 . 6 1 1 0 3 5 1 . 1 6 载 荷 系 数 K K=AK K 性系数合度系数 Z由式得因 1 得 1 故 4 13Z 11 0 . 7 31 . 8 6 螺旋角系数 Z0c o s c o s 1 0 0 . 9 9Z 接触最小安全系数38 总工作时间0 300 8 800h 应力循环次数10 齿间
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本文标题:Φ500mm数控车床总体及主轴箱设计【含CAD图纸说明书】
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