買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 摘要： 數(shù)控車床不僅能夠車外圓還能用于鏜孔、車端面、鉆孔與鉸孔。與其他種類的機床相比，車床在生產(chǎn)中使用最廣。 本論文首先 介紹了我國數(shù)控機床發(fā)展的過程與現(xiàn)狀 ,并分析了其存在的問題 ;對數(shù)控機床的發(fā)展趨勢進行了探討 ； 并對控車床主軸箱傳動系統(tǒng)進行了設(shè)計與計算。 主軸箱有安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪組成。 數(shù)控車床主軸可以獲得在調(diào)速范圍內(nèi)的任意速度，以滿足加工切削要求。 目前，數(shù)控車床的發(fā)展趨勢是通過電氣與機械裝置進行無級變速。變頻電機通過帶傳動和變速 齒輪為主軸提供動力。通常變頻電機調(diào)速范圍 35，難以滿足主軸變速要求；串聯(lián)變速齒輪則擴大了齒輪的變速范圍 。 本設(shè)計將原來的帶輪不卸荷結(jié)構(gòu)變?yōu)榱藥л喰逗山Y(jié)構(gòu)，使輸入軸在帶處只受轉(zhuǎn)矩，將軸上的徑向力傳動到車床機體上 ,改善了輸入軸的受力情況。 關(guān)鍵詞： 主軸箱，無級調(diào)速，傳動系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 NC do in to of in of to of in is In C a of C C of is of is in a of in to of At is to a or a of is is to of is to of a to of In in of to so is of a 文檔就送您 紙全套， Q 號交 流 401339828 或 11970985 目錄 摘要 . I . 一章 前言 . 1 . 1 . 2 控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 . 2 我國數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 3 . 8 課題研究內(nèi)容 . 8 研究方法 . 8 文構(gòu)成 . 9 第二章 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 . 10 . 10 . 10 擬定傳動方案 . 10 選擇電機 . 11 主運動調(diào)速范圍的確定 . 15 轉(zhuǎn)速圖 . 18 第三章 傳動系統(tǒng)零部件設(shè)計 . 20 . 20 V 帶傳動設(shè)計 . 20 . 23 I 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 23 I 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 27 磁摩擦離合器的計算和選擇 . 33 第四章 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 36 對主軸組件的性能要求 . 36 買文檔就送您 紙全套， Q 號交 流 401339828 或 11970985 軸承配置型式 . 38 主要參數(shù)的確定 . 38 主軸頭的選用 . 40 編碼器的選擇與安裝 . 40 第五章 結(jié)論 . 43 參 考 文 獻 . 45 致謝 . 47 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第一章 前言 題背景及目的 我國目前機床總量 380 余萬臺，臺，即我國機床數(shù)控化率不到 3。近 10 年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 臺，年產(chǎn)值約為 18 億元。機床的數(shù)控化率僅為 6。這些機床中 ,役齡 10 年以上的占 60以上；10 年以下的機床中，自動 /半自動機床不到 20， 自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60以上）。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品國內(nèi)、外市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 而相對于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床有以下明顯的優(yōu)越性： 1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 2、可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，從而效率比傳統(tǒng)機床提高3 7 倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝 配容易，不再需要“修配”。 4、可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 因此，采用數(shù)控機床，可以降低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)。 此外，機床數(shù)控化還是推行 性制造單元）、 性制造系統(tǒng)）買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 以及 算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 由于以上優(yōu) 越性，數(shù)控機床所占的比例逐漸增大。從 2005年的市場消費內(nèi)容也可可看出 ,普通機床的市場份額在下降 ,數(shù)控機床則大幅度增長，尤其是中高檔數(shù)控機床供不應(yīng)求?？梢灶A(yù)見，未來幾年普通機床的市場份額將不斷下滑 , 數(shù)控機床的消費會逐漸擴大。 2 在這樣一種背景下，我的課題選擇為設(shè)計一臺數(shù)控車床于對轉(zhuǎn)體零件的圓柱面、圓弧面、圓錐面、端面、切槽、及各種公、英制螺紋等進行批量、高效、高精度的自動加工，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量和降低工人勞動強度。通過本次設(shè)計培養(yǎng)綜合運用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，解決工程實際問題的能力 ，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻閱讀、程序編制、使用手冊等基本技能及能力得到訓(xùn)練和提高。此外，力求完成課題之余，熟悉國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ,增強對如何發(fā)展民族數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 自從 1951 年計算機技術(shù)應(yīng)用于機床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（ 計算機數(shù)控（ 個階段的發(fā)展。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六代基于 未來數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢： 1、 繼續(xù)向開放式、基于 第六代方向發(fā)展 基 于 具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用 作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 2、向高速化和高精度化發(fā)展 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3、向智能化方向發(fā)展 （ 1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)向高速化和高精度化發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 （ 2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐， 建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （ 3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （ 4）引入動裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng) 可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行 3 。 我國數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1、研究現(xiàn)狀 我國數(shù)控車床從 20 世紀(jì) 70 年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力，通過采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術(shù)引進、樣機消化吸收等措施，使得我國的機床制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機床中占有較大的比例。目前，國產(chǎn)數(shù)控車床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可 靠，已進入實用和全面發(fā)展階段。 1）床身 按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對位置，床身有圖 1 所示的 5種布局形式。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，對提高刀架的運動精度有好處，但排屑困難；刀架橫滑板較長，加大了機床的寬度尺寸，影響外觀。平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌防護罩，這樣買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點，床身寬度也不會太大。斜床身和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代數(shù)控車床中被 廣泛應(yīng)用，是因為這種布局形式具有以下特點： 容易實現(xiàn)機電一體化； 機床外形整齊、美觀，占地面積??； 容易設(shè)置封閉式防護裝置； 容易排屑和安裝自動排屑器； 從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度； 宜人性好，便于操作； 便于安裝機械手，實現(xiàn)單機自動化。 2)導(dǎo)軌 車床的導(dǎo)軌可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌兩種。 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點。但傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不 采用傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導(dǎo)軌和新型塑料滑動導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長等特點。 滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)很接近，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤滑。根據(jù)滾動體的不同，滾動導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。后者的承載能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 a)后斜床身 b)直立床身 c)平床 身 d)前斜床身 e)平床身 圖 身布局型式 3）主軸傳動系統(tǒng) 機床主傳動系統(tǒng)可分為分級變速傳動和無級變速傳動。分級變速傳動是在一定范圍能均勻的、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，主要用于普通機床。無級變速形式可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳轉(zhuǎn)速，能在運轉(zhuǎn)中買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 變速，便于自動變速。數(shù)控車床得主傳動系統(tǒng)通常采用無級變速。 與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直 主軸調(diào)速電動機，電動機調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸結(jié)構(gòu)大為簡化。為了適應(yīng)不同的加工需求數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)有以下三種方式。 電動機直接驅(qū)動 主軸電動機與主軸通過聯(lián)軸器直接連接，或采用內(nèi)裝式主軸電動機驅(qū)動。采用直接驅(qū)動可大大簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，能有效地提高主軸剛度。這種傳動的特點是主軸轉(zhuǎn)速的變化、輸出轉(zhuǎn)矩與主軸的特性完全一致。但因主軸的功率和轉(zhuǎn)矩特性直接決定主軸電機的性能，因而這種變速傳動的應(yīng)用受到一定限制。 采用定比傳動 主軸電動機經(jīng)定比傳動給 主軸。 定比傳動可采用帶傳動或齒輪傳動，這種傳動方式在一定程度上能滿足主軸功率和轉(zhuǎn)矩的要求，但其變速范圍仍和電動機的調(diào)速范圍相同。 目前 ，交流、直流主軸電動機的恒功率轉(zhuǎn)速范圍一般只有2恒轉(zhuǎn)矩范圍則達 100以上；許多大、中型機床的主軸要求有更寬的恒功率轉(zhuǎn)速范圍。很明顯，這種情況下主軸電動機的功率特性和機床主軸的要求不匹配 :調(diào)速電動機的恒功率范圍遠小于主軸要求的恒功率變速范圍。所以這種變速方式多用于小型或高速數(shù)控機床。 采用分檔變速方式 采用這種變速方式主要是為了解決主軸電動機的功率特性和機床主軸功率特性不匹配。變速多采用齒輪副來實現(xiàn)，電動機的無級變速配合變速機構(gòu)可確保主軸的功率、轉(zhuǎn)矩要求，滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，特別是保證低速時的轉(zhuǎn)矩和擴大恒功率的調(diào)速范圍。 用兩個電機分別驅(qū)動主軸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 上述兩種方式的混合傳動，高速時帶輪直接驅(qū)動主軸，低速時另一個電機通過齒輪減速后驅(qū)動主軸 4）刀架系統(tǒng) 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件 為主?；剞D(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分度定位來實現(xiàn)機床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設(shè)計成四方、六方刀架或圓盤式刀架。根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置，回轉(zhuǎn)刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架對刀具的數(shù)目有一定的限制，當(dāng)需要數(shù)量較多的刀具時，應(yīng)采用帶刀庫的自動換刀裝置。 5）進給傳動系統(tǒng) 數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)一般均采用進給伺服系統(tǒng)，按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。前者定位精度低，但它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉；后者控制精度高、快速性能好，但它對機 床的要求比較高，且造價較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交流伺服電機之分。前者由于具有可靠性高、造價低等特點而被廣泛采用 4。 2、發(fā)展趨勢 1）高速、高精密化 當(dāng)前機床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo) 軌副等機床功買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 2）高可靠性 3）數(shù)控車床設(shè)計 、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化 采用 術(shù)以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進行設(shè)計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計，以及對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。這樣大大提高了工作效率，提高設(shè)計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計成本，提高市場競爭能力。 4）功能復(fù)合化 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工。 5）智 能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化 5。 題研究內(nèi)容及方法 課題研究內(nèi)容 本課題設(shè)計的數(shù)控車床的主要參數(shù)如下： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： ；溜板箱上直徑： 最大車削長度： ；主軸錐度：莫氏 6# 主軸轉(zhuǎn)速： 252500級或無極變頻調(diào)速）；主軸功率：4題研究的主要內(nèi)容包括主軸傳動系統(tǒng)的設(shè)計、編碼盤的安裝及離合器的使用。 研究方法 第一步，明確 設(shè)計要求，找出研究的重難點：普通數(shù)控車床最基本的要求是精度達標(biāo)，穩(wěn)定可靠，操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美 觀。 第二步， 進工廠觀摩，大量收集國內(nèi)外相關(guān)資料，吸取專家的設(shè)計經(jīng)驗。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第三步， 初步確定總體設(shè)計方案： 1、軟件方面 綜合考慮功能、價格、技術(shù)先進、服務(wù)方便等因素，以及數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能是否與 性能相匹配，盡量減少過剩的數(shù)控功能。選擇了 02D 機床微機控制系統(tǒng)。 2、硬件方面 （ 1）根據(jù)機床性能要求，確定機床支承件結(jié)構(gòu)形式為斜床身結(jié)構(gòu)，并進行總體布局； （ 2）選擇主電機。根據(jù)切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號； （ 3）設(shè)計主傳動系統(tǒng)及箱體。由主電機的變速范圍， 確定變速箱的減速級數(shù)以及傳動方式。 文構(gòu)成 本論文構(gòu)成如下： 第一章闡述課題的研究背景及內(nèi)容。 第二章詳細論述主軸系統(tǒng)包括各傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第三章詳細介紹液壓卡盤的設(shè)計選用。 第四章闡述數(shù)控系統(tǒng)的選擇及其設(shè)計。 第五章提供了在本機床加工一典型零件的程序。 第六章總結(jié)本課題設(shè)計的特點及其有待改進之處。 論文最后是本次畢業(yè)設(shè)計的心得和參考文獻。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第二章 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應(yīng)滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求： 1、具有更大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn)無級 調(diào)速 ; 2、具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低 ; 3、良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 . 體設(shè)計 擬定傳動方案 數(shù)控機床需要自動換刀、自動變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端面時，需要切削直徑的變化 ,主軸必須通過自動變速，以維持切削速度基本恒定。這些自動變速又是無級變速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。無級調(diào)速有機械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機床一般采用由直流或交流調(diào)速電動機作為驅(qū)動源的電氣無級變速。由于數(shù)控機床的主運動的 調(diào)速范圍較大（ 100 200R ），單靠調(diào)速電機無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機的功率扭矩特性也難于直接與機床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。因此，數(shù)控機床主傳動變速系統(tǒng)常常在無級變速電機之后串聯(lián)機械有級變速傳動，以滿足機床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。 為簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，本方案僅采用二級機械變速機構(gòu)，運動方案如圖 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。 液壓變速機構(gòu)是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現(xiàn)變速，雙聯(lián)滑移齒輪用 一個液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個液壓缸（差動油缸）實現(xiàn)三位移動。液壓買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實現(xiàn)自動化。但變速時必須主軸停車后才能進行，另外，它增加了數(shù)控機床的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來的電信號轉(zhuǎn)換成電磁閥的機械動作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來了更多的不可靠因素。 圖 軸傳動圖 電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作元件。電磁離合器用于數(shù)控機 床的主傳動時，能簡化變速機構(gòu)，操作方便。通過若干個安裝在各傳動軸上的離合器的吸合和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實現(xiàn)主軸的變速。電磁離合器一般分為摩擦片式和牙嵌式 6。 選擇電機 1、選擇電機應(yīng)綜合考慮的問題 (1)根據(jù)機械的負(fù)載特性和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 (2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護措施，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 (4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 (5)根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價格、維護等等因素 11。 2、電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇 由于不同的機床要求不同的主軸輸出性能 (旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等 )，因此，主 軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實際使用需要是緊密相關(guān)的。總的來說，選擇主軸驅(qū)動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷 9。表 1 簡要給出了用戶所期望的主軸驅(qū)動系統(tǒng)的性能。下面將對各種交流主軸系統(tǒng)進行對比、分析。 表 想主軸驅(qū)動系統(tǒng)性能 項目 內(nèi)容 高性能 低速區(qū)要有足夠的轉(zhuǎn)矩 寬恒功率范圍 ,并在高速范圍內(nèi)保持一定轉(zhuǎn)矩 高旋轉(zhuǎn)精度 高動態(tài)響應(yīng) 高加減速 ,起制動能力 具有強魯棒性 ,能適應(yīng)環(huán)境條件和參數(shù)變化 高效率 ,低噪聲 低價格 低購買價格 ,低維護價格 ,低服務(wù)價格 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 通用要求 耐用性 ,可維護性 ,安全可靠性 感應(yīng)電機交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)是當(dāng)前商用主軸驅(qū)動系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零點幾個 上百 泛地應(yīng)用于各種數(shù)控機床上。 經(jīng)過對比分析本設(shè)計中決定采用 列變頻主軸電機 。 列是高速、高精、高效的伺服系統(tǒng)，可實現(xiàn)機床的高速、高精控制，并使機床更緊湊。 3、電動機容量的選擇 選擇電動機容量就是合理確定電動機的額定功率。決定電動機功率時要考慮電動機的發(fā)熱、過載能力和起動能力三方面因素，但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件而定。電動機發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。但對于載荷不變或變化不大，且在常溫 下連續(xù)運轉(zhuǎn)的電動機（如本課題中的電動機），只要其所需輸出功率不超過其額定功率，工作時就不會過熱，可不進行發(fā)熱計算 8，本設(shè)計中電機容量按以下步驟確定： （ 1）確定電機輸出動率 ） 傳 動 裝 置 的 總 效 率 1 2 1 3 ( 其中， 1 V 帶輪傳動效率，由資料 12，表 2 4 查得1 2滾動軸承效率，由資料 12，表 2 4 查得2 3圓柱齒輪傳動效率，由資料 12，表 2 4 查得3 98； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 由此， =， 錯誤 !未找到引用源。 （ 3）選擇電動機額定功率動機功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 以電動機額定功率選取為 （ 4）電動機電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 由資料 10,表 22 1 9，小功率電動機一般選為 380V 電壓。所以本電機的電壓可選為 380V。 同一類型、功率相同的電動機具有多種轉(zhuǎn)速。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動機，其尺寸和重量小，價格較低，但會使傳 動裝置的總傳動比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。選用轉(zhuǎn)速低的電動機則情況相反。要綜合考慮電機性能、價格、車床性能要求等因素來選擇 10 。 本 課 題 中 數(shù) 控 機 床 的 主 軸 的 轉(zhuǎn) 速 范 圍 要 求 為25r/500r/于只有一根中間 傳動軸，傳動鏈較短，因此變速級數(shù)較少，故對電動機恒功率變速范圍以及整個變速范圍要求較高。 V 帶輪傳動比確定為 錯誤 !未找到引用源。 ， I 軸上齒輪傳動比確定為 錯誤 !未找到引用源。 ， 上兩對直齒輪的傳動比分別為 ， 所以兩條傳動鏈中，高速傳動鏈傳動比 4， 低速傳動鏈傳動比 ，由此可得電機的轉(zhuǎn)速范圍 ： （ 5）確定電機的型號 由前面信息，可選取 列變頻主軸電機型號 列變頻主軸電機的特點： 1. 雙功率設(shè)計，應(yīng)對短時重載切削。 2. 恒功率范圍寬，可實現(xiàn) 1:6 倍恒功率設(shè)計 3. 導(dǎo)入基頻 計（是我司 “基頻制設(shè)計原理 ”買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 在機床主軸電機上的成功應(yīng)用），達成低速力矩大，確保低速強力切削，超寬恒功率調(diào)速范圍，保障高速切削光潔度。 降低變頻器功 率，節(jié)省成本和電源容量。 列變頻主軸電機特別適合數(shù)控車床類機床的主軸驅(qū)動，配合高性能矢量變頻器或主軸驅(qū)動器，更能發(fā)揮其優(yōu) 良的主軸特性，成為性能與經(jīng)濟性具佳的數(shù)控車床類機床的變頻主軸驅(qū)動方 案。 電機參數(shù)如下表所示： 表 機參數(shù) 型號 續(xù)額定 動慣量 G 錯誤 ! 未找到引用源。 （ 錯誤 ! 未找到引用源。 ） 恒轉(zhuǎn)矩范圍 恒功率范圍 額定功率定電流A 額定轉(zhuǎn)矩定功率定電流A 額定轉(zhuǎn)矩 301000r/1 10006000 r/6 10004500 r/4 4 機座長為 470機軸徑為 48軸伸為 60心買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 高 115余安裝尺寸及其外形由資料 7得。 主運動調(diào)速范圍的確定、 計算各軸計算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 主運動調(diào)速范圍的確定 （本小節(jié)公式除非特別說明，均出自資料 12） 數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 25 2500r/數(shù)控車床總變速范圍 100m i nm a x 于采用的 是無級調(diào)速，所以采用以下的公式： m i n/52 5 0 025)(m i nm a xm i n （計 因為數(shù)控機床主軸的變速范圍大于計算轉(zhuǎn)速的實際值同時為了便于計算 故?。?計主軸的恒功率變速范圍 241042500m a x 計10006000R d 動機直接驅(qū)動主軸不能滿足恒功 率變速要求，因此需要串聯(lián)一個有級變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。 取 6f 則 f對于數(shù)控車床，為了加工端面時滿足恒線速度切削的要求，應(yīng)使轉(zhuǎn)速有一些重復(fù)，故取 Z=2 故前面?zhèn)鲃颖确峙淇扇　?各軸計算轉(zhuǎn)速 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 m 60 . 5 0 42m 82 0 0n2100j各軸輸入功率 00各軸輸入轉(zhuǎn)矩 N . 2110以后計算選擇，供以后計算使用： 表 軸的傳動參數(shù) 參數(shù) 軸 0 軸（電機軸） I 軸 (傳動軸） （中間傳動軸） （主軸 ) 計算轉(zhuǎn)（ 1000 08 104/入功率 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 轉(zhuǎn)矩（ ） 54 121 235 14 傳動比 ， 轉(zhuǎn)速圖 由電機的轉(zhuǎn)速范圍 (包括恒功率變速范圍 )和各軸傳動比 ,作數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速圖 , 見圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 速圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第三章 傳動系統(tǒng)零部件設(shè)計 動皮帶的設(shè)計和選定 （如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料 14） 帶傳動是由帶和帶輪組成傳遞運動和動力的傳動。根據(jù) 工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動和嚙合帶傳動。摩擦帶傳動是機床主要傳動方式之一，常見的有平帶傳動和 V 帶傳動；嚙合傳動只有同步帶一種。 普通 V 帶傳動是常見的帶傳動形式，其結(jié)構(gòu)為：承載層為繩芯或膠簾布，楔角為 40 、相對高度進似為 形截面環(huán)行帶。其特點為：當(dāng)量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動比大、預(yù)緊力小。繩芯結(jié)構(gòu)帶體較柔軟，曲撓疲勞性好。其應(yīng)用于：帶速 V 25 30m/s;傳動功率 P700動比 i 10 軸間距小的傳動。 一主要失效形式 1帶在帶輪上打滑，不能 傳遞動力； 2帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷； 3帶的工作面磨損。 保證帶在工作中不打滑的前提下能傳遞最大功率，并具有一定的疲勞強度和使用壽命是 V 帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)，也是靠摩擦傳動的其它帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)。 V 帶傳動設(shè)計 (1)設(shè)計功率 由表 8得工況系數(shù) 6 K 51 P (2) 選定帶型： 根據(jù) 型。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑1： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1初 選帶輪的基準(zhǔn)直徑1表 8定： 取小帶輪直徑125驗算帶速 V： 因為 5m/ 2dd=i1125=300據(jù)表 8整為215 定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度 1初定帶輪距 得： 即 : 初取 2計算帶所需的基準(zhǔn)長度： )125315()315125(250024)()(220202122100由表 8帶的基準(zhǔn)長度 800計算實際中心距 a ： 45)2 00 安裝時所需最小軸間距： d 5 1 80 1 m 張緊或補償伸長所需最大軸間距： d 5 9 m a x 000125100060 11V 21021 27.0 880 )315125( ）（買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (5)驗算小帶輪包角 1 ： 90160545 25315(21 a dd 所以小帶輪包角合適。 (6)計算帶的根數(shù) Z。 1單根 V 帶的基本額定功率1P： 根據(jù) 000r/表 8基本額定功率1P= 再根據(jù)000r/i= A 型帶查表 8=表 8 于是得查表 K ： 4 8 ( 00 2計算帶的根數(shù) z。 取5根。 計算單根 V 帶的初拉力的最小值F： 00)00)(220應(yīng)使帶的實際初拉力(計算壓軸力 壓軸力的最小值為： 15262s 2)( 1m i i n (9)帶輪 的結(jié)構(gòu)和尺寸： 由表 8為了減輕傳動軸上載荷，采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)，使帶輪上買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的載荷由軸承支撐進而傳給箱體，軸只承受轉(zhuǎn)矩，裝配裝置參見裝配圖。 系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 I 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 （如無特殊說明，本小節(jié)公式均出自資料 14） I 軸上的零件主要是齒輪 1。一端用