电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

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 PP  切 削 传动装置的总效率 1 2 1 3  () 其中， 1 ―圆柱直齿轮传动效率，查得 3 ＝ ；； 2 ― Ⅱ 轴轴承效率，查得 2 ＝ ＝ ； 3 ―Ⅲ轴（主轴）轴承效率，查得 4 ＝ ＝。 由此， ＝ 。 故， 错误 !未找到引用源。 5. 选择电动机额定功率 edP 如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取 ～ ，所以电动机额定功率选取为。 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/min—— 4500r/min。 由于采用三级 变速级数，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。 I轴上齿轮传动比确定为 错误 !未找到引用源。 II轴上两对直 齿轮的传动比分别为 错误 !未找到引用源。 ， 错误 !未找到引用源。 ＸＸ 大学毕业设计 9 由此可得电机的转速范围 : 错误 !未找到引用源。 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来实现，如图 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 主轴的功率转矩特性 如图 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 jn 为分界，从 jn 至最高转速 maxn 的区域Ⅰ为恒功率区，在该区域内，任意转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 minn至 jn 的区域Ⅱ为恒转矩区，在该区域内，最大转矩不再随转速下降而上升，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maxM。 在Ⅱ区域内，主轴可能输出的最大功率 maxP ，则随主轴转速的下降而下降。 7. 确定电机的型号 由前面信息，可选取 FANUC 交流电机，型号为 12/6000ci。 这种电机转动非常平稳， 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。 ＸＸ 大学毕业设计 10 表 交流主轴电机的参数 主轴型号 连续输出功率 ３ ０ 分钟 额定输出功率 基本速度 变速范围 10ＫＷ １５００r/min 30～６０００r/min ＸＸ 大学毕业设计 11 3 传动系统零部件设计 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40176。 、相对高度进似为 、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 V≤ 25～ 30m/s； 传动功率 P＜ 700kW； 传动比 i≤ 10； 轴间距较小的传动。 其主要失效形式： 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。 V 带传动设计的主要依据是在工作中保证带不打滑 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 caP 的确定： 由表 87 查得工况系数  8 .2 5 K w7 .51 .1P P  Aca K （ ） 2) 选定带型： 根据 caP 和 jn 由图 810确定选用 A型。 确定带轮的基准直径 1dd 并验算带速传 V： ① 初选带轮的基准直径 1dd 由表 86和表 88确定： 取小带轮直径 1dd =125mm ② 验算带速 V： 因为 5m/sV30m/s,故带速合适。 smndd / 060 100 0125100 060 11V   ＸＸ 大学毕业设计 12 ③ 计算大带轮的基准直径 2dd。 2dd =i• 1dd = 125= （ ） 由【 4】 150P 公式 (815a)   11212 DnnD 式中： n 小带轮转速， n 大带轮转速，  带的滑动系数，一般取。 则 ： mmD 276)(12566515002 ，由【 4】 157P 表 88 取圆整为 280mm。 3) 验算带速度 V 按【 4】 150P 式（ 813）验算带的速度 11 3 . 1 4 1 2 5 1 4 4 0 9 . 4 26 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Dn mV s    （ ） ∵ smvsm 305  ，故带速合适。 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】 152P 经验公式（ 820） )(2)( 21021 DDADD  () 取 2错误 !未找到引用源。 ，取 0A =700mm. 5) 三角带的计算基准长度 L 由【 4】 158P 公式（ 822）计算带轮的基准长度    02122100 422 A DDDDAL   () 由【 4】 146P 表 82，圆整到标准的计算长度 L=2300mm 6) 验算三角带的挠曲次数 1000 1 0 .3 1 4 0 smvu L   次，符合要求。 7) 确定实际中心距 A 按【 4】 158P 公式（ 823）计算实际中心距 ＸＸ 大学毕业设计 13 A=错误 !未找到引用源。 () 8) 验算小带轮包角 1 根据【 4】 158P 公式（ 825） OOOo A DD 121  ，故主动轮上包角合适。 9) 确定三角带根数 Z 根据【 4】 158P 式（ 826）得 00calpz p p k k  () 查表【 4】 153P 表 84d 由 i= 和 min15001 rn  得 0p = , 查表【 4】表 85， k =；查表【 4】表 82，长度系数 lk = )( Z () ∴取 Z5 根 10) 计算预紧力 查【 4】表 83， q=由【 4】式（ 827） 20 )(500 qvk kvZpF ca  () 其中： cap 带的变速功率 ,KW； v带速 ,m/s； q每米带的质量， kg/m；取 q=。 v=1500r/min=。 NF ) ( 20  11) 计算作用在轴上的压轴力 NZFFQ 5 6 32 7 0s i 5 6522s i n2 10  () 传动比 i=错误 !未找到引用源。 ＸＸ 大学毕业设计 14 查表【 4】 152P 表 84a 由 mmD 1251  和 min15001 rn  得 0p = 轴系零部件的结构设计 确定各轴转速 1. 确定主轴计算转速：计算转速 jn 是传动件传递全部功率的最低转速。 各传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Ⅱ的 计算转速可传动比找上去，轴Ⅱ的计算转速 错误 !未找到引用源。 为675r/min； 轴Ⅰ的计算转速 1jn 为 20xxr/min； 3. 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 ∵ m i n/ 1 5 736/7245/4549/352 2 4/1 2 61 5 0 0 rn  实 () min/1120 rn 标 ∴ %5%%1001120 )1120xx57(%100)( 标 标实 n nn，所以合适。 确定传动各轴最小直径 根据【 5】公式（ 71），   mmn Pd j491 ，并查【 5】表 713得到  取 1。 ① Ⅰ轴的直径：取 m in/675, 11 rn j    mmnd j 44   () ② Ⅱ轴的直径：取 m in/150, 212 rn j   ＸＸ 大学毕业设计 15   mmnd j 5 0 9 2 44   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； jn 该传动轴的计算转速（ minr ）；  传动轴允许的扭转角（ mo ）。 ③ 各轴间的中心距的确定： )( 6 62 3)7734(2 )( 21 mmmzzd  ； () )(1 9 52 3)6565( mmd  ； )(1 1 12 3)3737( mmd V  ；NdTF mNnPT r 5 3 5)101 1 2/(862/2 868 0 0/66。