电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计设计说明.doc

《电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计设计说明.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计设计说明.doc（33页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 电磁离合器变速式数控车床 主传动系统设计 学学 院院 机械工程学院 专专 业业 机械工程及自动化 班班 级级 学学 生生 学学 号号 指导教师指导教师 二一五 年 五月 三十日 大学毕业设计 - - 摘摘 要要 当前,随着社会生产力的发展,机床技术的进步，高精度、高自动化的数控车床 需求量显著增多，而数控车床又具有大功率、高转速、自动变速、主轴转速范围广 等特点，所以在机床行业，数控车床成为重要的生产力量。 本论文首先介绍了数控机床在国内外发展的过程与现状以及选题目的与意义,并 分析了其存在的一些问题；对数控机床发展趋势进行了简单探讨；并对 C

2、K6140 数控 车床主轴箱传动系统进行了分析、设计与计算。 主轴箱是由安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。在调速范围 内，数控车床主轴可以获得的任意速度，以满足加工切削要求。 目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置实现无级变速。变频电机通 过带传动和变速齿轮为主轴提供动力，主轴箱内串联变速齿轮来扩大齿轮的变速范 围。 本设计将带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构，使输入轴在带轮处只受转矩， 将轴上的径向力传动到车床箱体上,改善了输入轴的受力情况。 关键词：关键词：主轴箱；无级调速；传动系统 大学毕业设计 - - ABSTRACT At present, with the dev

3、elopment of the social productive forces, the progress of machine technology, high-precision, highly automated CNC lathes significant increase in demand, and CNC lathe also has high power, high speed, automatic transmission, a wide range of spindle speed and other characteristics, so machine tool in

4、dustry, CNC lathe become an important power production. This paper introduces the present situation of CNC machine tools and process development as well as the purpose and significance of the topic, and analyzes some problems of its existence; CNC machine tool development trends were discussed brief

5、ly; And CK6140 CNC lathe headstock transmission analyzes, design and calculation. Headstock is componented by precision bearings in the hollow shaft and a series of transmission gear. In the speed range, any speed Spindle available to meet working cutting requirements. At present, the development tr

6、end is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices. Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. Spindle speed gear box series to the extended range of the gear . In this design the design of the belt drive h

7、as been changed from the original unloading structure into the loading structure, the input shaft of the pulley only by torque, radial force to the drive shaft on the lathe cabinet, improve the force of the input shaft situation. Keyword: headstock ; stepless speed ; transmission Systerm 大学毕业设计 目 录

8、摘要.I ABSTRACT.II 1 前言.1 1.1 选题背景与意义.1 1.1.1 国内外研究现状.1 1.1.2 发展趋势.2 1.2 选题目的及意义.2 1.3 设计研究内容要求.3 2 主传动系统设计.4 2.1 数控车床主传动系统设计总体方案.4 2.1.1 主传动系统传动方案的确定.4 2.1.2 主传动系统有级变速自动变换方式的确定.4 2.2 计算各轴计算转速、功率和转矩.5 2.3 电机的选择.7 3 传动系统零部件设计.11 3.1 传动皮带的设计和选定.11 3.2 轴系零部件的设计.14 3.2.1 确定各轴转速.14 3.2.2 确定传动各轴最小直径.14 3.2.

9、3轴和轴的结构设计.16 3.2.4 键的校核.17 3.2.5 齿轮模数的确定及校核.17 3.2.6 齿宽的确定.20 3.3 电磁摩擦离合器的计算和选择.21 4 主轴结构设计.22 4.1 对主轴组件的性能要求.22 4.2 轴承配置形式.22 4.3 主要参数的确定.23 大学毕业设计 5 编码器的选择与安装.25 6 结论.26 参考文献.27 致谢.28 大学毕业设计 - 0 - 1前言 1.1选题背景与意义 1.1.1 国内外研究现状 从 20 世纪 70 年代初，我国的数控车床进入市场，通过各大机床厂家的不懈努 力，在采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收

10、等措施下， 使得我国的机床制造水平有了巨大的提升，车床产量在金属切削加工中占有较大的 比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实 用和全面发展阶段。但数控机床的产品在国际市场中的竞争力仍处于较低水平，即 使在国内市场也同样面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品有大量需 求，而另一方面却有很多国产机床滞销积压，导致国内机床产品充斥市场，严重影 响我国数控机床自主发展的前景。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量差和 促销手段低等原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床） 的开发周期长，不能很好的针对用户需求提供满意的产品。下面简单介绍分析

11、下数 控车床的一些特点： 主轴传动系统 数控车床主传动系统可分为有级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在 一定范围能均匀的、离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通的机床。无级变 速形式则可以在一定范围内连续改变转速，从而得到满足加工要求的最佳转速，并 且能在运转中变速，便于自动变速。最重要的是数控车床的主传动系统通常采用无 级变速。 与其他普通车床相比，数控车床的主传动采用交、直流调速电动机，电动机调 速范围大，并可一实现无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求 数控车床主传动系统有以下三种方式。 1) 电动机直接驱动 电动机与主轴通过联轴器直接连接，或着是采用内装式主 轴电

12、动机驱动。采用直接驱动可以很大程度上简化主轴箱结构，能有效地提高主轴 刚度。这种传动的特点是主要在主轴转速的变化、输出转矩与主轴的特性完全一致。 但由于主轴的功率和转矩特性决定电机性能的原因，从而这种变速传动的方式受到 一定限制。 2) 采用定比传动 电动机经定比传动给主轴。定比传动是通过用带传动或齿轮 传动，这两种传动方式在一定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围 仍和电动机的调速范围相同。当前，交流、直流电动机的恒功率转速范围一般只有 2-4，而恒转矩范围则达 100 以上；而许多大、中型机床的主轴要求有更宽的恒功率 转速范围。很明显，这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要

13、求不匹配:调 大学毕业设计 - 1 - 速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用 于小型或高速数控机床。 3) 采用分档变速方式 这种变速方式主要是用于解决主轴电动机的功率特性和 机床主轴功率特性不匹配的问题。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配 合变速机构来保证主轴的功率、转矩要求，进而满足各种切削运动的转矩输出，特 别是保证低速时的转矩以及扩大恒功率的调速范围。 4) 用两个电机分别驱动主轴 此方式是上述两种方式的混合传动，高速时带轮 直接驱动主轴，低速时另一个电机则通过齿轮减速后驱动主轴。 1.1.2 发展趋势 1) 高速、高精密化 当前数控机床正向

14、高速切削、干切削和准干切削等多方向发展，加工精度也在 不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大 导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副 等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。 2) 高可靠性 3) 数控车床设计简单 CAD 化、结构设计易于模块化 应用 CAD 技术来替代人工完成繁琐的绘图工作，选择设计方案和动态特性分析、 计算、预测及优化设计，以及对整机各工作部件进行动态模拟仿真。这样很大程度 上提高了工作效率，提高设计的成功率，缩短试制周期，降低了设计成本，提高市 场竞争能力。 4) 功能复合化 扩大机床

15、的使用范围、提高效率，实现一机多用多功能，即一台数控车床可以 实现多种铣削加工方式。 5) 智能化、网络化、柔性化和集成化。 1.2 选题目的及意义 当今世界各国制造业广泛采用数控技术，来提高制造能力和水平，提高对动态 多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还把数控技术及数 控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业， 而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大 力发展以数控技术为核心的先进制造技术，提高企业生产效率和产品质量，同时降 低工人劳动强度，已成为世界各发达国家加快经济发展、提高综合国力和国家地位 的重要途径

16、。 在这一背景下，对于即将毕业走向社会的我们来讲，通过选择对数控车床的毕 业设计则有如下目的及意义： 大学毕业设计 - 2 - 1) 通过设计电磁离合器变速式数控车床主传动系统，了解变速式数控车床的工 作原理、掌握变速式数控车床主传动系统的设计过程和方法，提高对变速式数控车 床主传动系统结构的设计能力。 2) 通过运用所学知识及查阅相关资料，提高独立思考和解决问题的能力。 3) 通过对变速式数控车床主传动系统的设计，优化主传动系统、改造数控系统， 对数控技术的广泛应用和推广数控机床的改造有着深远意义。 4) 在这样一种背景下，通过本次设计培养综合运用基础知识和专业知识的能力， 解决工程实际问题

17、，使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、编码器选择、电机选 择、使用机械设计手册等基本技能及能力得到训练和提高。我选择的课题是设计 CK6140 数控车床的主传动系统，用于加工复杂轴、盘类的零件，以提高生产效率和 产品质量，降低工人劳动强度此外，力求完成课题之余，熟悉国内外数控技术及数 控机床的现状及发展趋势,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。 1.3 设计研究内容要求 相关设计要求： 1) 数控车床主轴最高转速为 4500r/min，最低转速为 30r/min，计算转速为 150r/min，最大切削功率为 5.5Kw。采用交流变频主轴电动机，额定转速为 1500r/min，最高转速为

18、4500r/min，最低转速为 310r/min.； 2) 设计分级变速传动系统，用电磁离合器完成数控车床的调速。 3) 数控车床作为高度自动化的机电一体化设备，其主传动系统的设计应满足如 下基本要求: 使用性能要求 首先应满足机床的运动性能，进而把传动系统设计的更加 合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠。 传递动力要求 主电动机和传递结构能够提供和传递足够的功率和转矩， 具有较高的传动效率。 工作性能要求 主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热 变形性稳定。此外，还要求主传动系统结构简单，便于调整和维修；工艺性好，便 于加工和装配；防护性能好；使用寿命长。 大学毕业设计 - 3 -

19、 2 主传动系统设计 2.1 数控车床主传动系统设计总体方案 2.1.1 主传动系统传动方案的确定 数控机床需要自动换刀、自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴、曲线螺旋面 和端面时，需要切削直径的变化,主轴就必须通过自动变速，来维持切削速度的基本 恒定。这些自动变速即为无级变速，在一定的调速范围内选择理想的切削速度，这 样有利于提高加工精度，以及提高切削效率。无级调速有机械、液压和电气等多种 形式，数控机床一般采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电气无级变速。由 于数控机床的主运动的调速范围较大，单靠调速电机无法满足这么大的调速范围， 另一方面调速电机的功率扭矩特性也难于直接与机床的功率和转矩

20、要求相匹配。因 此，数控机床主传动变速系统常常在无级变速电机之后串联机械有级变速传动，以 满足机床要求的调速范围和转矩特性。 为简化主轴箱结构，本方案采用三级机械变速机构，运动方案如下图 2.1 所示。 图 2.1 主轴变速箱变速传动示意图 2.1.2 主传动系统有级变速自动变换方式的确定 大学毕业设计 - 4 - 有级变速的自动变换方法一般有液压和电磁离合器两种。 电磁离合器是通过应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动 操作，并有现成的系列产品可供选用，所以它已成为自动装置中常用的操作元件。 电磁离合器用于数控机床的主传动中，能简化变速机构，使机床操作更加方便。通 过安装在各传

21、动轴上离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现 主轴的变速。电磁离合器分类一般为湿式电磁离合器、摩擦片式和牙嵌式等。 液压变速机构是通过液压缸、活塞杆带动拨叉推动滑移齿轮移动来实现变速， 双联滑移齿轮用一个液压缸，而三联滑移齿轮则必须使用两个液压缸（差动油缸） 实现三位移动。液压拨叉变速是一种有效的方法，工作平稳，易实现自动化。但变 速时必须主轴停车后才能进行，另外，它增加了数控机床的复杂性，而且必须将数 控装置送来的电信号转换成电磁阀的机械动作，然后再将压力油分配到相应的液压 缸，因而增加了变速的中间环节，带来了更多的不可靠因素。 根据设计要求，本方案选择湿式电磁离合器来实现主

22、传动系统有变速的自动变 换方式。 2.2 计算各轴计算转速、功率和转矩 1) 主轴调速范围的确定 （本小节公式除非特别说明，均出自资料12） 数控车床主轴转速范围 304500r/min 则数控车床总变速范围 150 min max n n Rn （2.1） 已知计算转速min/ r150n 计 主轴的恒功率变速范围 30 150 4500 max 计 n n Rnp （2.2） 电机的恒功率变速范围8 1000 8000 Rd p 由于RnpRdp，电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。 取，则8 f dp R3 lg Rgl Z

23、 np f 对于数控车床，为了加工端面时能够满足恒线速度切削的要求，故取 Z=3，故 传动比分配可取。 大学毕业设计 - 5 - 2) 各轴计算转速的确定 （2.3） min/ 7 . 140 1.41 n n min/198 2.25 n n /min447 47 . 4 n n min/2000 7 . 0 n n min/150n 2 1 0 0 r r r r rn j 3) 各轴输入功率 （2.4） Kwpp Kwpp Kwpp Kwpp ed 77. 698 . 0 99 . 0 98 . 6 98. 099 . 0 2 . 796. 0 5 . 7 0 0 4) 各轴输入转矩 （

24、2.5） N.m114 7 . 416 97 . 4 95509550 N.m 4 . 456 104 97 . 4 95509550 N.m235 208 12 . 5 95509550 N.m121 7 . 416 28. 5 95509550 N.m54 2 2 1 1 0 n p T n p T n p T n p T T 表 2.1 各轴的传动参数 参数 轴 0 轴 （电机轴） I 轴 (传动轴） II 轴 （主轴) 计算转（ min r ） 2000447 150/450 输入功率 （Kw） 7.57.26.77 转矩 （N m） 54121456.4/114 大学毕业设计 - 6

25、 - 由电机的转速范围(包括恒功率变速范围)和各轴传动比,画出数控车床的转速图,见 图 2-2。 图 2.2 转速图 2.3 电机的选择 1. 选择电机应综合考虑的问题 (1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求， 选择电动机类型。 (2)根据电机负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等因素，考虑电动机的温 升限制、过载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动 机功率应留有余量，负荷率一般取 0.80.9。 (3)根据使用场所的环境条件的不同，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐 蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。 (4

26、)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类 型。 (5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机 械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。 此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等诸多因素。 2. 电动机类型和结构型式的选择 由于不同机床有不同的主轴输出性能(旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑 制等)，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关。总的来说，选择主轴驱动 系统将在价格与性能之间找出一种理想的折衷。 大学毕业设计 - 7 - 3. 电动机容量的选择 选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。在决定电动机功率时我们

27、特 别需要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机 容量主要由运行发热条件而定。电动机发热与其工作情况有关。而对于载荷不变或 变化不大，且在常温下连续运转的电动机（如本课题中的电动机），只需要考虑其 所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算，本设计 中电机容量按以下步骤确定。 4. 确定电机输出功率 Pd d P P 切削 传动装置的总效率 (2.6) 1213 其中，圆柱直齿轮传动效率，查得0.98； 1 3 轴轴承效率，查得 2 0.990.990.98； 2 轴（主轴）轴承效率，查得 3 0.990.990.98。 4 由此，0.980.

28、980.980.980.922。 故， 5. 选择电动机额定功率 ed P 如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取 0.80.9，所以电动机额定 功率选取为 7.5。 Kw 6. 电动机电压和转速的选择 小功率电动机一般选为 380V 电压。所以本电机的电压可选为 380V。同一类型、 功率相同的电动机具有多种转速。一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小， 价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动 机则情况相反。要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。 本设计中的数控车床主轴的转速范围要求为 30r/min4500r/min。由于采用 三级变

29、速级数，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。 大学毕业设计 - 8 - I 轴上齿轮传动比确定为; II 轴上两对直齿轮的传动比分别为，; 由此可得电机的转速范围: 。 通过综合考虑电动机与主轴功率特性的匹配问题（数控车床主轴要求的恒功率 变速范围远大于调速电动机的恒功率变速范围），为解决这一问题，需要在电动机 与主轴之间串联一个分级变速机构，以便扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率 切削时对电动机输出功率的要求。主传动系统的采用定比传动和无级变速相结合的 传动方式。交流调频主轴电动机经带传动，传递给传动轴，传动轴再通过变速机构 传递给主轴，从而实现主轴的变速。变速机构采用齿轮副

30、来实现，如图 3.1 所示。 这样通过电动机的无级变速，配合变速机构便可确保主轴的功率和转矩要求。 图 2.3 主轴的功率转矩特性 如图 2.3 所示，车床主轴要求的功率特性和转矩特性。这两条特性曲线是以计 算转速为分界，从至最高转速的区域为恒功率区，在该区域内，任意转 j n j n max n 速下主轴都可以输出额定的功率，最大转矩则随主轴转速的下降而上升。从最低转 速至的区域为恒转矩区，在该区域内，最大转矩不再随转速下降而上升， min n j n 任何转速下可能提供的转矩都不能超过计算转速下的转矩，这个转矩就是机床主轴 的最大转矩。在区域内，主轴可能输出的最大功率，则随主轴转速的下 m

31、ax M max P 降而下降。 大学毕业设计 - 9 - 7. 确定电机的型号 由前面信息，可选取 FANUC 交流电机，型号为。这种电机转动非常 12/6000ci 平稳，采用 160,000,000/rev 的超高分辨率位置编码器，通过线圈切换可实现电机 的高速、高加速控制。 表 2.2 交流主轴电机的参数 主轴型号连续输出功 率 分钟额 定输出功率 基本速度变速范围 6.57.510 r/min 30r /min 大学毕业设计 - 10 - 3 传动系统零部件设计 3.1 传动皮带的设计和选定 （如无特殊说明，本小节公式均出自资料14） 带传动是由带和带轮组合进行传动。根据工作原理可分

32、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 0.7、梯形截面环行带。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 V2530m/s；传动功率 P700kW；传动比 i10；轴间距较小的传动。 其主要失效形式： 带在带轮上打滑，不能传递动力； 带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断； 带的工作面磨损。 V 带传动设计的主要依据是在工作中

33、保证带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，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： ca P 由表 8-7 查得工况系数1 . 1KA （3.1）8.25Kw7.51.1P P Aca K 2) 选定带型： 根据和由图 8-10 确定选用 A 型。 ca P j n 确定带轮的基准直径并验算带速传 V： 1 dd 初选带轮的基准直径由表 8-6 和表 8-8 确定： 1 dd 取小带轮直径=125mm 1 dd 验算带速 V： 因为 5m/sV30m/s,故带速合适。 sm n d d /54 . 6 100060 1000125 1000

34、60 11 V 大学毕业设计 - 11 - 计算大带轮的基准直径。 2 dd =i=2.25125=281.25mm （3.2） 2 dd 1 dd 由【4】公式(8-15a) 150 P1 1 2 1 2 D n n D 式中： -小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取 0.02。 n n 则：，由【4】表 8-8 取圆整为 280mm。mmD276)02 . 0 1 (125 665 1500 2 157 P 3) 验算带速度 V 按【4】式（8-13）验算带的速度 150 P （3.3） 1 1 3.14 125 1440 9.42 60 100060 1000 Dn m V

35、s ，故带速合适。smvsm305 4) 初定中心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局来初步选定，一般可在下列范围内选 取： 根据【4】经验公式（8-20） 152 P (3.4)(2)(7 . 0 21021 DDADD 取 2，取=700mm. 0 A 5) 三角带的计算基准长度 L 由【4】公式（8-22）计算带轮的基准长度 158 P 0 2 12 2100 42 2 A DD DDAL (3.5) 由【4】表 8-2，圆整到标准的计算长度 L=2300mm 146 P 6) 验算三角带的挠曲次数 ，符合要求。 1000 10.3140 s mv u L 次 7) 确定实际中心距A

36、 大学毕业设计 - 12 - 按【4】公式（8-23）计算实际中心距 158 P A= (3.6) 8) 验算小带轮包角 1 根据【4】公式（8-25） 158 P ，故主动轮上包角合适。 OOOo A DD 120 9 . 170 3 . 57180 12 1 9) 确定三角带根数Z 根据【4】式（8-26）得 158 P (3.7) 00 ca l p z pp k k 查表【4】表 8-4d 由 i=1.8 和得= 0.15KW, 153 Pmin1500 1 rn 0 p 查表【4】表 8-5，=0.98；查表【4】表 8-2，长度系数=1.01k l k (3.8)39. 4 01.

37、 198 . 0 )15 . 0 92. 1 ( 0 . 9 Z 取根Z5 10) 计算预紧力 查【4】表 8-3，q=0.1kg/m 由【4】式（8-27） (3.9) 2 0 ) 5 . 2 (500qv k k vZ p F ca 其中：-带的变速功率,KW； ca p v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取 q=0.1kg/m。 v=1500r/min=9.42m/s。 NF82.15642 . 9 1 . 0) 98 . 0 98 . 0 5 . 2 ( 542 . 9 0 . 9 500 2 0 11)计算作用在轴上的压轴力 (3.10)NZFFQ26.1563 2 9

38、 . 170 sin82.15652 2 sin2 1 0 大学毕业设计 - 13 - 传动比 i= 查表【4】表 8-4a 由和得=2.32KW 152 PmmD125 1 min1500 1 rn 0 p 3.2 轴系零部件的结构设计 3.2.1 确定各轴转速 1. 确定主轴计算转速：计算转速是传动件传递全部功率的最低转速。各传 j n 动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 已知主轴的计算转速为min/150rn j 2. 各变速轴的计算转速： 轴的计算转速可传动比找上去，轴的计算转速为 675r/min； 轴的计算转速为 2000r/min； 1j n 3

39、. 各齿轮的计算转速 同一变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最 小齿轮的计算转速。 变速组 1 中，21/99 只需计算 z = 21 的齿轮，计算转速为 675r/min； 变速组 2 计算 z = 37 的齿轮，计算转速为 150r/min； 核算主轴转速误差 (3.11)min/14.115736/7245/4549/35224/1261500rn 实 min/1120rn 标 ，所以合适。%5%3 . 4%100 1120 )11201157( %100 )( 标 标实 n nn 3.2.2 确定传动各轴最小直径 根据【5】公式（7-1） ，并查【5】表 7

40、-13 得到取 1。 mm n P d j 491 轴的直径：取 min/675,96 . 0 11 rn j 大学毕业设计 - 14 - (3.12) mm n d j 3 .29 1675 96. 05 . 7 91 5 . 7 91 4 4 轴的直径：取 min/150,922 . 0 99 . 0 99 . 0 98 . 0 212 rnj mm n d j 61.40 1150 922 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 其中：P-电动机额定功率（kW） ； -从电机到该传动轴之间传动件的所有传动效率的乘积； -该传动轴的计算转速（） ； j nminr -传动轴允许

41、的扭转角（） 。 mo 各轴间的中心距的确定： ； (3.13)( 5 . 166 2 3)7734( 2 )( 21 mm mzz d ；)(195 2 3)6565( mmd ；)(111 2 3)3737( mmd V NdTF mNnPT r 7 . 1535)10112/(862/2 86800/96 . 0 5 . 71055 . 9 /1055. 9 3 66 最大挠度： (3.14) mm EI blbF 3 4 3 4 9 4 322 22 max 1068.110 10 64 30 1021048 10426446434267 .1535 48 43 (3.15) ; 6

42、. 39740 64 3014 . 3 64 ;101 . 2 4 44 9 mm d II MPaEE 轴的； 材料弹性模量； 式中； 查【1】表 3-12 许用挠度； mmy12 . 0 403. 0 。 所以合格,yYB 大学毕业设计 - 15 - 轴、轴的校核同上。 3.2.3 和 II 轴的结构设计 1. 轴上的零件主要是电磁离合器和齿轮。其中用凸台跟轴用弹性挡圈定位, 电磁离合器选用轴间和锁紧螺母定位。 传动轴即需要满足强度要求，还必须满足刚度的要求，强度要求是保证轴在反 复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有 较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要

43、矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必 验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传 动轴有足够的刚度。 2. 轴的支承形式 该轴不受或只受极小的轴向力，主要受径向力，故左、右端选用深沟球轴承。 图 3.1 中间传动轴的支承形式 3. 轴上零件的轴向定位 II 轴上的主要零件主要有三对直齿圆柱齿轮及其中两直齿圆柱齿轮对应的电磁 离合器。滚子轴承的左端靠在端盖上，右端用轴肩定位。与电机轴上齿轮相啮合的 齿轮左端用锁紧螺母固定,右端用轴肩定位.另外两齿轮所对应的电磁离合器位于它 们中间，相互紧靠，两齿轮的另两端用轴肩，另外两段采用锁紧螺母定位。轴右端 的轴承左边利用轴肩定

44、位，右端用一摔油盘（有套筒的作用）和锁紧螺母进行定位。 轴的选材和最小直径 min d的确定 轴的材料选择为：45 号钢（调质处理） 。 轴的最小尺寸，由式（152） ， 3 min0 P dA n (3.16) 式中， 0 A由表 153，可取得 110，故： 99.37 208 12 . 5 110 3 min d 大学毕业设计 - 16 - 取 min d40mm。由于 min d取值较计算值大的多，所以不用再按弯扭合成强度条 件计算和进行疲劳强度校合。 轴的零件图如图 3-2. 图 3.2 中间转动轴零件示意图 3.2.4 键的校核 键和轴的材料都是钢，由【4】表 6-2 查的许用挤压应力,MPa p 120100 取其中间值，。键的工作长度，键与MPa p 110mmmmmmbLl16822 轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得mmmmhk5 . 375 . 05 . 0 (3.17)MPaMPaMPa kld T pp 110 3 . 102 30165 . 3 10862102 33 式中： ；】表键【，弱材料的许用挤压应力键、轴、轮毂三者中最 ；键的直径， ；为键的宽度，为键的公称长度，圆头平键键的工作长度， 。为键的高度此处度；键与轮毂键槽的接触高 传递的转矩 264,