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nj 0.314400.32584.346min25nnRrmpjn? 取整后nj=85rmp 电机的基本参数中，给出了额定转速n0，频率范围fminfmax，其中n0是对应工频50HZ时的转速，电机速度范围如下： HZnfnHZnfn50;500minmin0maxmax? 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50HZ，其中5-50HZ为恒转矩调速，50-

2、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 np144016.9485R? 电动机的恒功率调速范围 p14402720R? 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=2 nplgRlg16.94lg0.6144.112FFZ?， 主轴为1440r/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pFR?，当主轴为350r/m

3、in，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： 072031.16.78kw350P? 综上所述：可用ABB集团的QABP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 额定电流 额定转矩

4、 最大转矩/额定转矩 V Hz r/min kW A N.m 倍 kg YJTG180M-4 380 50 750 7.5 117.1 2.8 176 2.4、传动系统图 2.5、确定齿轮齿数 升速比为i1=2，查表得Sz=72、74、78、60、81、84、87 降速比为i2=1/2.06，查表得Sz=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i1=56/28，i2=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

5、取?AK1.2，则dAPKP1.244.8KW? 3.2、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 1140dmm? 3.32、验算带速v 10006011?ndv? 其中 1n-小带轮转速，r/min； 1d-小带轮直径，mm； 3.141407505.495/5,30601000vms? 故合适。 3.33、计算大带轮的基准直径 21401402280dimm? 查表取2280dmm? 3.4、确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为0a,则 07（21dd?）?a?2（21dd?） 于是 2

6、94?a?840, 初取中心距为?0a700mm。 带长021221004)()(22addddaL? 203.14(280140)2700(140280)2067.5624600Lmm? 查表取相近的基准长度dL，2000dLmm?。 带传动实际中心距006652dLLaamm? 3.5、验算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于?120。 21118057.3167.9120dda? 显然包角合适。 3.6、确定带的根数 查表得P0=1.275KW，T=1.1，可得 010.0001n0.00011.07500.0825kwPT? 查表得K=0.98，KL=1.03,得 d004z2.92

7、()(1.2750.0825)0.981.03LPPPKK? 取z=3根。 3.7、计算单根带的初拉力的最小值0F 2d0)5.2(500qvkkvZpF? dp-带的传动功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取q=0.1kg/m； 2042.50.95500()0.15.495101.995.49560.95FN? 3.8、计算作用在轴上的压轴力 10167.92sin23101.99sin608.5322QFZFN? 3.9、带轮宽： ?B1e2f311521050mmZ? 4、确定各轴转速和轴颈 4.1、确定主轴计算转速 主轴的计算转速为0.314400.3258

8、4.346min25nnRrmpjn? 4.2、各传动轴的计算转速 轴可从主轴85r/min按27/57的传动副找上去，轴的计算转速应 179.4r/min。 4.3、计算各传动轴传递的功率 其中0.98r?为滚动轴承的效率；0.97g?为齿轮传动的效率；0.96b?为V带传动的效率。 3=4kw0.75PP?输140.960.983.7632kwP? 226.30.970.983.688kwP? 25.870.985.64kwP?输出 4.4、各传动轴直径的确定 轴（主轴）： 4.41、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=3.688KW， 查表得主轴前

9、轴颈直径1D=5070mm，取1D=60mm， 主轴后轴颈直径21.7.9D?（00）取210.70.76042mmD?D， 主轴内孔直径的确定: d/.7D?0 12604251mm22DDD? d.751=35.7mm?0 轴： 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 : ?39550000n0.2dTTtPTW? 式中：T?-扭转切应力，Mpa； T-轴所受的扭矩，mmN?； tW-轴的扭转界面系数，3mm； n-轴的转速，r/min； 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

10、，Mpa； 由上式可以得轴的直径 333395500009550000d0.2n0.2nnTTPPPC?【】【】 式中: 9550000.T?】 查表得：取112C?； P=3.7632kw； n=179.4r/min； 333.7632d11230.8mmn179.4PC? 取d45mm? 5、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

11、,二者材料硬度差为40HBS. （3）选小齿轮齿数z1=28 大齿轮齿数z2=282=56，圆整取 z2=56. 实际齿数比 2156u228zz? 5.2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算,即 213121()EHdHZZZKTudu? 确定公式内的各计算数值 （1）试选载荷系数?KKKKKVAt? 查表得：KA=1.0,估计圆周速度v=4m/s ，s/m76.0100vz1?，则KV=1.03。 1211111.883.21.883.21.82zz2856? r1.82?，则齿间载荷分配系数K=1.02，齿向载荷分布系数K=1.07 12.107.102.103.10.1?KKK

12、KKVA （2）计算小齿轮传递的转矩 6651113.6889.55109.55104.1410mmn85PTN? （3）选取齿宽系数4.0?d? （4）查得材料的弹性影响系数2/18.189MPaZE? （5）重合度系数 89.0365.1434?Z (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;6001limMPaH?大齿 轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim?; （8）计算应力循环次数 ?811872606085128300102.45102.4510/2.8428.6210hNnjLN? （9）查得接触疲劳寿命系数121.01;1.10HNHNKK

13、? （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 1lim112lim221.016006061.10550605HNHHHNHHKMPaMPaSKMPaMPaS? 取?a605MPH? 2）计算 （1）小齿轮分度圆直径1d，代入H?中较小的值 25213312121.124.141021189.82.50.89()0.52605EHdHZZZKTudu? =110.67mm （2）计算圆周速度v 113.14110.67850.492/601000601000dnvms? （1）修正载荷系数 按1vz0.492280.138m/s100100? ，查得动载荷系数 01.

14、1?vK （4）校正试算的分度圆直径d1 33111.01d110.67109.941.03vvKdmmK? （5）计算模数m 11/109.94/283.97mdzmm? ，圆整成标准值，取m=4mm （6）计算中心距 ? ?1228564zzma168mm22?（） （7）计算分度圆的直径 1122dmz284112mmdmz564224mm? （8）计算齿宽b 。，圆整取mm50bmm45bmm8.441124.0db121d? 5.3、按齿根弯曲强度设计 由弯曲强度的设计公式为 ? ?11221121221112,FFaSaFFaSaFFFFaSaYYKTYYYbdmYY? （1）查得

15、小齿轮的弯曲疲劳强度极限应力lim1500FMPa?；大齿轮的弯 曲疲劳强度极限应力lim2380FMPa?； （2）查得弯曲疲劳寿命系数11.0FNK?，21.0FNK?； （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 1lim1115005001FNFFKMPaS? ，?a3802MPF? （4）重合度系数 70.065.175.025.075.025.0?Y （5）查取齿形系数 查得12.80FaY?；22.31FaY?。 （6）查取应力校正系数 由表10-5查得11.53SaY?；21.71SaY?。 （7）计算弯曲应力 ?51121.124.14102.801

16、.530.7124501124FFMPa? ?221242.311.71114.3a2.81.53FFMP? ,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240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 （3）选小齿轮齿数z1=27大齿轮齿数 Sz=104 故 Z2=57 数比误差为 ? ?uu2.0572.102.1%u2.057u? 在允许范围内。 5.5

17、、按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算,即 213121()EHdHZZZKTudu? 确定公式内的各计算数值 （1）试选载荷系数?KKKKKVAt? 查表得：KA= 1.0,估计圆周速度v=4m/s，1vz1.08m/s100?，则KV=1.03。 1211111.883.21.883.21.82zz2757? r1.82?，则齿间载荷分配系数K=1.03，齿向载荷分布系数K=1.07 14.107.103.103.10.1?KKKKKVA （2）计算小齿轮传递的转矩 6651113.73629.55109.55101.9910mmn179.4PTN? （3）选取齿宽系数6.0?d?

18、（4）查得材料的弹性影响系数2/18.189MPaZE? （5）重合度系数 441.820.8533Z? (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;6001limMPaH?大齿 轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim?; （8）计算应力循环次数 ?8118826060179.4128300105.17105.1710/2.12.4610hNnjLN? （9）查得接触疲劳寿命系数121.0;1.07HNHNKK? （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 1lim112lim221.06006001.07550589HNHHHNH

19、HKMPaMPaSKMPaMPaS? 取?a589MPH? 2）计算 （1）小齿轮分度圆直径1d，代入H?中较小的值 25213312121.141.99102.11189.82.50.85()0.52.1589EHdHZZZKTudu? =85.64 （2）计算圆周速度v 113.1485.64179.40.80/601000601000dnvms? （2）修正载荷系数 按1vz0.80270.216m/s100100? ，查得动载荷系数 02.1?vK （4）校正试算的分度圆直径d1 33111.02d85.6485.361.03vvKdmmK? （5）计算模数m 11/85.36/273.16mdzmm? ，圆整成标准值，取m=4mm （7）计算中心距 ? ?1227574zzma168mm22?（） （7）计算分度圆的直径 1122dmz274108mm