主传动系统n03.

1、数控车床主传动系统设计一. 任务要求机床类型是车床，满载功率为3KW最高转速为1440rpm,最低转速为25rpm, 采用无级变速。二. 电机的选择和齿数的确定1. 计算机床计算转速nj0 31440 0.3n,n . R0.3=25=84.346rmpJ min nI 25 丿取整后nj =85rmp电机的基本参数中，给出了额定转速no,频率范围fminfmax,其中门0是对应工 频50HZ时的转速，电机速度范围如下：nmaxn0 . nminn0fmax _50HZ ； fmin _ 50 HZ对电机机型选择，可ABB集团的QABP系列变频调速三相异步电机，额定电 压为380V,额定频率为

2、50HZ其中5-50HZ为恒转矩调速，50-100HZ为恒功率 调速。可知 nmax=1440rpm, nmin=72rpm 机床要求的变速范围是25rpm1440rpm=2. 欲采用双速变速箱，计算如下主轴要求的恒功率调速范围叫 16.9485电动机的恒功率调速范围R _1440丙 720=2主轴要求的恒功率调速范围远大于电动机所能提供的恒功率调速范围，故必须 串联有级变速组。现取Z=2lgRnpZ晋巾614,F =4.11主轴为l440r/min时，电动机为1440r/min，主轴为720r/min时，电机转速为720r/min ,这一段为恒功率，为上图的AB段。由于:F Rp,当主轴为3

3、50r/min ,电机转速为350r/min，即C1点。主轴转速720r/min降至350r/min的BC1段式电机720r/min至350r/min获得，为恒转矩段，电机的最大输出功率将随转速的 下降而下降。同样DE段也处于恒转矩段，在主轴的最高转速到计算转速，主轴 的最大输出功率是变化的。BC间将出现缺口。为了使BC之间和DE之间仍能得 到要求的切削功率，电动机的最大输出功率只能选的大一些。故电动机在 7200r/min是的输出功率（最大输出功率）应为：720P0 =31.1=6.78kw350综上所述：可用ABB集团的QABF系列变频调速三相异步电机型号电 压频 率同步 转速标称 功率额

4、定 电流额定 转矩最大转矩/额 定转矩重 量VHzr/mi nkWAN.m倍kgYJTG180M-4 |380507507.5117.12.81762.4、传动系统图2.5、确定齿轮齿数升速比为 ii=2,查表得 Sz=72、74、78、60、81、84、87 降速比为 i 2=1/2.06，查表得 S=72、78、81、84二者同时适用Sz=72、81、84,取Sz=84,查得小齿轮齿数为28、27,即i 1=56/28 , i 2=27/57.3、带传动设计电动机转速n=750r/min,传递功率P=7.5KW传动比i=2，两班制, 一天运转16小时。3.1、确定计算功率因为载荷变化小取K

5、a =.2，则Pd =KaP=1.2h4 = 4.8KW3.2、选取V带型根据小带轮的转速和计算功率，选 A型带。3.3、确定带轮直径和验算带速3.31、初选小带轮的基准直径查表小带轮基准直径d1 =140mm3.32、验算带速vnd1 n1v 二60 1000其中 n小带轮转速,r/min ；d1-小带轮直径,mm3.14 140 750v =60 0000= 5.495m/s 5,30故合适。3.33、计算大带轮的基准直径d2 =140 i =140 2 = 280mm查表取d2 =280mm3.4、确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为a,则0. 7 ( d1 d2)乞a乞2 ( d

6、?)于是 294 乞a辽840,初取中心距为a。= 700mm2带长 L。=2a(4 d2) 虫L24a0L0 =2 700 3.14 (140 280)(280-140)2067.56mm24 600查表取相近的基准长度Ld , Ld= 2000mm带传动头际中心距l - La = a0 + = 665mm23.5、验算小带轮的包角般小带轮的包角不应小于120-J：1 : 180 - 2 一 157.3 =167.9 _120a显然包角合适。3.6、确定带的根数查表得 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、计算单根带的初拉力的最小值F。F。=500 叫近匕)qv2vZka其中：Pd带的传动功率,KWv-带速,m/sq-每米带的质量，kg/m；取q=0.1kg/m;42 5 _0 952F0 =500() 0.1 5.495 =101.99 N5.495 60.953.8、计算作用在轴上的压轴力牛167.9Fq ： 2ZF0sin：2 3 101.99 sin608.53NQ 0 2 23.9、带轮宽:B hZ -1 e 2f = 3-115 2 10 = 50mm4、确

8、定各轴转速和轴颈4.1、确定主轴计算转速主轴的计算转速为n.j作沾齐25/卫.31440=84.346rmp224.2、各传动轴的计算转速轴I可从主轴U 85r/min按27/57的传动副找上去，轴I的计算转速应179.4r/min。4.3、计算各传动轴传递的功率其中耳=098为滚动轴承的效率；ng=0.97为齿轮传动的效率；*=0.96为V带 传动的效率。3 P输入二F电=4kw0.75R = 4 汉 0.96 汇 0.98 = 3.7632kw2P2 =6.3 0.97 0.98 = 3.688kwF输出二 5.87 0.982 二 5.64kw4.4、各传动轴直径的确定轴H （主轴）：4

9、.41、材料选取：主轴采用45号钢，调质处理。4.42、计算直径：根据功率P=3.688KVy查表得主轴前轴颈直径 D1 =5070 mm ,取D“ =60mm,主轴后轴颈直径d2（ 0.70.9） D，取 D2 : 0.7D, = 0.7 60 二 42mm，主轴内孔直径的确定：d/D 0.7DD260 42 一51mmd _ 0.7 5仁35.7mm轴I：4.43、材料选取：采用45号钢，调质处理。4.44、计算直径：按扭转强度条件计算，轴的扭转强度条件为：P 9550000T -厂 乞 L- T 1Wt0.2d式中：t扭转切应力，Mpa；T轴所受的扭矩，N；W-轴的扭转界面系数，mm3

10、；n轴的转速，r/mi n ；P轴传递的功率，kw ；d计算截面处轴的直径，mm ；【t!-许用扭转切应力，Mpa； 由上式可以得轴的直径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 ；万3. 7 63 2 “ cd - C 31 1 323 0. 8 mmY n V 1 79. 4取 d = 45mm5、确定齿轮参数及校核A组齿轮5.1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数.根据选定的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动.(1) 本次设计属于

11、金属切削机床类，一般齿轮传动，故选用6级精度.(2) 材料选择：选择小齿轮材料为 40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材 料为45钢(调质)硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS.(3) 选小齿轮齿数zi=28 大齿轮齿数 Z2=28X 2=56，圆整取Z2=56.实际齿数比u=乞=竺=2z1285.2、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即J确定公式内的各计算数值(1) 试选载荷系数KKaKvK.K:查表得：Ka=1.0,估计圆周速度v=4m/s.vz1矿0.76m/s，则Kv= 1.03。Kb =1.07(3)选取齿宽系数;：d =0.4(4)查得材料的弹性影响系数Z

12、e =189.8MPa1/2(5)重合度系数=/- J.883.2打IL.28 56二:“82，则齿间载荷分配系数K a =1.02，齿向载荷分布系数K=KAKVKK 汙 1.0 1.03 1.02 1.07=1.12(2) 计算小齿轮传递的转矩755 1基 二9.553l1b8=84. N1 4 1 0小8 5.65=0.8933(6)查得区域系数Zh=2.5轮的接触疲劳强度极限；Hiim2 = 550MPa ；(8) 计算应力循环次数8N =60nLh =60 85 12 8 300 10 ；=2.45 10N2 =2.45 108/2.842 =8.62 107(9) 查得接触疲劳寿命系

13、数KHN1 =1.01; KhN2 =1.10(10) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数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)计算(1) 小齿轮分度圆直径d1，代入；“中较小的值2Kuu1邙:：几32 讥 414 1052 1 佃8 25 8926050.5=110.67mm(2) 计算圆周速度vd1n1v =60 10003.14 110.67 8560 1000=0.492m/ svz 0 492 x

14、28修正载荷系数按盘92T-=0.138m/s 查得动载荷系数K； =1.01(4) 校正试算的分度圆直径d1d1 =d13 Kv =110.67 3 1.01 = 109.94mm Kv1.03(5) 计算模数mm = d1/乙=109.94/28 = 3.97mm，圆整成标准值，取 m=4mm(6) 计算中心距a (zi % m= 28 56 Jl68mm2 2(7) 计算分度圆的直径d mz 28 4 = 112mmd2 = mz2 =56 4 = 224mm(8) 计算齿宽bb = 抽=0.4 112= 44.8mm,圆整 取2 = 45mm, d=50mm。5.3、按齿根弯曲强度设计

15、由弯曲强度的设计公式为 2KT1Yf1Y SC L 1卢* ；丫 芋 浑匕 匚1 bdg名菲 aYsa(1)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限应力-F lim1 =500MPa ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限应力二Fiim2 =380MPa ；(2) 查得弯曲疲劳寿命系数KFN1h.0，Kfn20 ；(3) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1.0,得KF W F i m 11 汇 5 0 0r i“1】竺 FLLm15 MP a, A F2380MPaS1F2(4) 重合度系数Y；：=0.250.75sa-0.250.751.65-0.70(5) 查取齿形系数查得 YFa2.80 ；

16、YFa2 =2.31。(6) 查取应力校正系数由表 10-5 查得 YSa1 =1.53 ； YSa2 =1.71。(7) 计算弯曲应力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，很明显设计合适。B组齿轮5.4、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数.根据选定的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（1） 本次设计属于金属切削机床类，一般齿轮传动，故选用6级精度。（2）材料选择：选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料 为45钢（调质）硬度为240

17、HBS,二者材料硬度差为40HBS。（3） 选小齿轮齿数zi=27大齿轮齿数Sz=104故Z2=57数比误差为在允许范围内5.5、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即2K T；du 二1（ZEZH Z ;）2u（J）确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数KKaKvK.K：查表得:Ka=1.0,估计圆周速度v=4m/s.vz1100=1.08m /s，则Kv=1.03。二 1.88-3.210Z2丿1.88-3.211=1.82IL.2757二：T82，则齿间载荷分配系数Ka =1.03，齿向载荷分布系数Kb =1.07K 二 KAKVK：K1.0 1.03 1.03 1.07 = 1

18、.14（2）计算小齿轮传递的转矩T1 = 9. 5 5 1=9. 5 3.1703 621. N 91 0 m mn11 7 9. 4（3）选取齿宽系数:d =0.6（4）查得材料的弹性影响系数 Ze =189.8MPa1/2(5)重合度系数4-1.82V-3-= 0.85(6)查得区域系数Zh=2.5(7)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 二h imi =600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限 62 =550MPa ;（8）计算应力循环次数8N60njLh =60 179.4 12 8 300 10 =5.17 108 8N2 =5.17 10 /2.1 =2.46 10（9）查得接触

19、疲劳寿命系数KHN1 = 1.0; K HN 2 = 1.07（10）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数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）计算（1）小齿轮分度圆直径d1，代入f中较小的值、OkT 石/ZEZHZ疹2 3【2汇1.14勺.9905 2.1 + 1189.87.57.85d1 讨可 （帀HHp =0589=85.643.14 85.64 179.460 000二 0.80m/s（2）计算圆周速度v：d1 n1v =60 1000(2)修正载荷系数按卷二晋 16m/s，查得动载荷系数K； -1.02(4)校正试算的分度圆直径d1(5)计算模数m102 =85.36 mm1.03di =di3/ =85.64 k Kv取 m=4mmm=d1/召=85.36/27 =3.16mm，圆整成标准值,计算中心距a(zi z2