XK5040数控铣床主传动系统设计

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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 (1)

1.1设计要求 (1)

第二章主传动系统设计 (2)

2.1计算转速的确定................................................. 错误！未定义书签。

2.2变频调速电机的选择......................................... 错误！未定义书签。

2.3传动比的计算..................................................... 错误！未定义书签。

2.4齿轮副齿数确定................................................. 错误！未定义书签。

2.5主轴箱传动机构简图......................................... 错误！未定义书签。

2.6转速图拟定......................................................... 错误！未定义书签。

2.7传动轴的设计 (2)

2.7.1各轴计算转速 (5)

2.7.2各轴功率和扭矩的计算 (5)

2.7.3扭转角的选择 (6)

2.7.4各轴直径的估算 (7)

2.7.5主轴轴颈尺寸的确定 (7)

2.7.6主轴最佳跨距的选择 (8)

2.8齿轮的设计 (10)

2.8.1材料和热处理工艺 (10)

2.8.2初步计算齿轮的模数 (10)

2.8.3齿轮宽度确定 (11)

2.8.4中心距的确定 (11)

2.8.5直齿圆柱齿轮的应力验算 (12)

总结 (16)

参考文献 (17)

第一章概述

1.1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0.001mm/r，最高速度0.5mm/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

2.1计算转速的确定

机床主轴的变速范围：=，且：=2250rpm,=40rpm 所以：==56.25

根据机床的主轴计算转速计算公式：=

得：=40х=134.0rpm，

选：=134rpm

2.2主轴转速图的确定

因为

（）

（）则主轴的功率转矩特性图如下

主轴的功率转矩特性

2.3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

综合如下图：

2.4确定电机的功率：

因为：

又：

即取：

时，得

得

根据电机标称功率的系列选择：标称功率为

此时电动机过载系数

此时将传动比修正为，此时如下图

因此选用上海皓天电机制造有限公司YVF2-160M-4 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：RLPB-15R0G-4-4-485-Z，售价2100元人民币。

2.7传动轴的设计

2.7.1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3-1所示。

2.7.2各轴功率和扭矩的计算

已知一级齿轮传动效率为0.98（包括轴承），第Ⅲ轴的输出功率为=4kw；

则：

Ⅱ轴的输出功率为：

Ⅰ轴的输出功率为：

则各轴输入功率为

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

各轴输入转矩

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

2.7.3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3-2所示。

表3-2 许用扭转角选取原则

最后所确定各轴所允许的扭转角如表3-3所示

2.7.4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[Φ]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，YVF2-160M-4型号交流主轴电动机电机轴，满足要求；为便能够采用标准量具和刀具，Ⅱ轴做成花键轴，故选择花键轴

综合考虑，估算各轴直径如表3-4

2.7.5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。

主轴的后轴颈一般为前轴颈的0.7～0.85倍，为了保证主轴

刚度，取后轴颈（～）～,取。

根据《机床设计手册》表6.1-36取：

内孔选择：铣床主轴结构根据标准选取，选7：24圆锥连接的主轴端部锥度号为30的轴头，内孔为17mm。

2.7.6主轴最佳跨距的选择

①、由前轴颈取=65mm，后轴颈取=50mm，选前轴承为NN3013型和234413型，后轴承为NN3010型。选主轴锥度号为30的轴

②、求轴承刚度：

主轴最大输出转矩：

（）

设定工作台面积为320х1250（），端铣刀的计算直径为200mm，端铣刀宽度60mm，故半径为0.1m。

最大圆周切削力

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：

垂直于进给方向的铅直分力:

平行于进给方向的水平分力: