1、主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停，變速，換向和制動(dòng)等由于某些原因，沒(méi)有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請(qǐng)聯(lián)系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一，數(shù)萬(wàn)篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對(duì)可滿(mǎn)足您的需要.。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電

2、動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與普通機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)。4 轉(zhuǎn)速高、功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。5 變速范圍寬。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般Ra>100，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。6 主軸變速迅速可靠，數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍無(wú)級(jí)變速，而且減少了

3、中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。7 主軸組件的耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的精度保持性。凡有機(jī)械摩擦的部位，如軸承、錐孔等都有足夠的硬度，軸承處還有良好的潤(rùn)滑。 1.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)，以滿(mǎn)足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。主電機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿(mǎn)足機(jī)床的動(dòng)力要求。主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲要小，傳動(dòng)效率高，以滿(mǎn)足機(jī)床的工作性能要求。操縱靈活可靠，維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿(mǎn)足機(jī)床的使用要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性

4、要求。1.3 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)配置方式數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖3-1所示。帶有變速齒輪的主傳動(dòng)大、中型數(shù)控機(jī)床采用這種變速方式。如圖3-1（a）所示，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，一滿(mǎn)足主軸低速時(shí)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無(wú)級(jí)變速?；讫X輪的移位大都采用液壓缸加撥叉，或

5、者直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)如圖3-1（b）所示，這種傳動(dòng)主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)本身的調(diào)速能夠滿(mǎn)足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是V帶和同步齒形帶。用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸如圖3-1（c）所示，這是上述兩種方式的混合傳動(dòng)，具有上述兩種性能。高速時(shí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；低速時(shí)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電動(dòng)機(jī)功率不能充分利用的缺陷。內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3-1（d）

6、所示，這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸影響較大。主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是將傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，向生產(chǎn)提供主傳動(dòng)部件裝配圖，零件工作圖及零件明細(xì)表等。在機(jī)床初步設(shè)計(jì)中，考慮主軸變速箱機(jī)床上位置，其他部件的相互關(guān)系，只是概略給出形狀與尺寸要求，最終還需要根據(jù)箱內(nèi)各元件的實(shí)際結(jié)構(gòu)與布置才確定具體方案，在可能的情況下，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕質(zhì)量，滿(mǎn)足使用要求。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意對(duì)于不同情況要區(qū)別對(duì)待，如某些立式機(jī)床和搖臂鉆床的主軸箱；要求較小的軸向尺寸而對(duì)徑向尺寸要求并不嚴(yán)

7、格；但有的機(jī)床，如臥式銑鏜床、龍門(mén)銑床的主軸箱要沿立柱或橫梁導(dǎo)軌移動(dòng)，為減少其顛覆力矩，要求縮小徑向尺寸。機(jī)床主傳動(dòng)部件即主軸變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：主軸組件設(shè)計(jì)，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)軸組件設(shè)計(jì)，其他機(jī)構(gòu)（如開(kāi)停、制動(dòng)及換向機(jī)構(gòu)等）設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑與密封裝置設(shè)計(jì)，箱體及其他零件設(shè)計(jì)等。主軸變速箱部件裝配圖包括展開(kāi)圖、橫向剖視圖、外觀圖及其他必要的局部視圖等。給制展開(kāi)圖和橫向剖視圖時(shí)，要相互照應(yīng)，交替進(jìn)行，不應(yīng)孤立割裂地設(shè)計(jì)，以免顧此失彼。給制出部件的主要結(jié)構(gòu)裝配草圖之后，需要檢查各元件是否相碰或干涉，再根據(jù)動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果修改結(jié)構(gòu)，然后細(xì)化、完善裝配草圖，并按制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加深，最后進(jìn)行尺寸、配合及

8、零件標(biāo)注等。二、主運(yùn)動(dòng)的方案選擇與主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1、機(jī)床的工藝特性工藝范圍精車(chē)、半精車(chē)外圓、車(chē)螺紋、車(chē)端面刀具材料硬質(zhì)合金、高速鋼加工工作材料鋼、鑄鐵尺寸范圍 05002、確定主軸轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速 nmax 采用硬質(zhì)合車(chē)刀半精車(chē)小直徑鋼材的外圓時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速最高。參考切削用量資料：Vmax =150dmax =K·×400 =200dmin =Rd ·×200 =40nmax = =最低轉(zhuǎn)速：用高速鋼車(chē)刀，粗車(chē)鑄鐵材料的端面時(shí)，參考切削用量資料：Vmax =1520 m/snmin = =用高速鋼車(chē)刀，精車(chē)合金鋼材料的絲杠時(shí)，參考資料：直徑500普通車(chē)床加工絲杠的

9、最大直徑是50，Vmin =1.5 米/分nmin = =轉(zhuǎn)/分因此：取最低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速范圍 Rn= =由于高速鋼車(chē)刀少用低速，且為了避免結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，因此取轉(zhuǎn)速范圍主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖三、確定齒輪齒數(shù)1、根據(jù)分度圓直徑選齒數(shù)： d=mza組： Za1 = 64Za2 = 54Z = 34b組: Zb1 = 95 Zb2 = 30 2、齒輪的各參數(shù)a組：模數(shù)m=4壓力角=20°齒距 P = 齒厚 s = 齒槽寬 e =頂隙 c = c齒頂高 h = hm = 4齒根高h(yuǎn) = (h+c全齒高 h = h+h=(2h+c中心距 a1 = (d1+d2)/2 = 240 a2 = (d1+d3)

10、/2 = 178b組:模數(shù)壓力角=20°齒距 P = 齒厚 s = 齒槽寬 e =頂隙 c = c齒頂高 h = hm = 4齒根高 h = (h+c全齒高 h = h+h=(2h+c中心距 a = (d4+d5)/2 = 240四、選擇電動(dòng)機(jī)1、 電動(dòng)機(jī)功率N電=7.5kw 轉(zhuǎn)速n電=1450轉(zhuǎn)/分2、 電機(jī)型號(hào)J02514 電機(jī)軸徑=38五、皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間=810小時(shí)（按小帶輪計(jì)算）1、 計(jì)算功率Pc = KA·×7.5 = 9kw2、 選膠帶型別為：B型3、 選小帶輪直徑d1=140(實(shí)心輪)大帶輪直徑d2=280(四孔板輪)4、 帶速：V

11、=米/秒（B型：Vmax=25米/秒）5、 實(shí)際傳動(dòng)比：i=取=005i=4<76、 初定中心距=（1）d2=(10.95)×280=280266取=2707、 初定膠帶節(jié)線長(zhǎng)度Lop=2+(d1+d2)+ =2×270+×(140+280)+ =1218取Lp=1290 Li=12508、 計(jì)算中心距=+=270+=3069、 小帶輪包角180°-×60° =180°-×60°°>120°10、 單根膠帶傳遞的功率： P011、 單根膠帶傳遞功率的增量：P0=kb

12、3;n1·(1-)×10×1450×(1-)12、 膠帶根數(shù)：由于需要傳遞的功率N=7kw，因此需膠帶4根13、 單根膠帶初拉力： F0=18公斤14、 有效圓周力： Ft=公斤15、 作用在軸上的力：F=2F0·Z·sin=2×18×4×sin =134公斤16、 帶輪寬：B=（Z-1）e+2f=(4-1)×20+2×12.5=85六、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 1、傳動(dòng)比：i= 2、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：軸（電動(dòng)機(jī)軸）：Pkw n=1450r/min T=9550×=9

13、550×=49.4 N·m軸（主軸）： P=P×kw n= = = 1218r/min T=9550×=9550×=56.45 N·m軸（編碼器）： P=P××kw n= = = 766r/min T=9550×=9550×=86.02 N·m七、主軸調(diào)速系統(tǒng)的選擇計(jì)算1、對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮: a.由于調(diào)速范圍廣，且要求有較硬的機(jī)械特性。所以，以選用矢量控制方式為宜。對(duì)于普通車(chē)床來(lái)說(shuō)，由于對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高，用“無(wú)反饋矢量控制”方式已經(jīng)足夠。 b.因?yàn)檎{(diào)速范圍廣，且高速與低速段機(jī)械特

14、性的特點(diǎn)不一樣，故工作頻率范圍應(yīng)不限于額定頻率以下。 c.電動(dòng)機(jī)的容量一般應(yīng)比原拖動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)容量為大。 d.在低速段，可能出現(xiàn)較大的沖擊過(guò)載，容易引起變頻器的跳閘。所以，變頻器的容量以比電動(dòng)機(jī)的容量大一檔為好。2、一檔傳動(dòng)比，且方案基本工作情況a. 電動(dòng)機(jī)和主軸之間的傳動(dòng)比只有一檔,傳動(dòng)比b. 變頻器的最大輸出頻率等于電動(dòng)機(jī)的額定頻率。從而，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速等于其額定轉(zhuǎn)速，它折算到負(fù)載軸上的值應(yīng)大于負(fù)載要求的最大轉(zhuǎn)速:=c. 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的折算值(折算到負(fù)載軸上的轉(zhuǎn)矩)；綜上所述，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線如圖的曲線2所示，圖曲線1是車(chē)床的機(jī)械特性曲線。為了便于比較，圖中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為

15、折算到負(fù)載軸上的值。電動(dòng)機(jī)的容量在圖中，負(fù)載所需功率其大小與面積成正比。而電動(dòng)機(jī)的容量則與面積成正比，其大小為：可見(jiàn),采用了變頻調(diào)速后,電動(dòng)機(jī)的容量需增大倍以上。3、電動(dòng)機(jī)的工作頻率范圍a. 最高頻率。b. 最底頻率因?yàn)橹挥幸粰n轉(zhuǎn)速，故頻率調(diào)節(jié)范圍為：當(dāng)時(shí), ；當(dāng)時(shí)，。異步電動(dòng)機(jī)在這樣低的頻率下連續(xù)工作，如不用負(fù)載反饋，是比較困難的。4、一檔傳動(dòng)比，且方案基本工作情況a. 電動(dòng)機(jī)和主軸之間的傳動(dòng)比仍只有一檔，但變頻器的最高輸出頻率允許超過(guò)額定頻率。但一般不宜超過(guò)額定頻率的倍(即：).設(shè)最大調(diào)頻比則:電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速也約為額定轉(zhuǎn)速的倍：b. 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩線圈如圖中的曲線2所示。

16、曲線1為車(chē)床的機(jī)械特性曲線。電動(dòng)機(jī)的容量如圖，電動(dòng)機(jī)的容量與面積成正比，其大小為可見(jiàn),頻率范圍擴(kuò)大之后,電動(dòng)機(jī)的容量可以比減小倍,但與負(fù)載功率相比,仍需增大很多。5、電動(dòng)機(jī)的工作頻率范圍設(shè)：最高頻率為，則最低頻率為當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。6、兩檔傳動(dòng)比，且方案基本工作情況將電動(dòng)機(jī)和主軸之間的傳動(dòng)比分成兩檔(和)，使變頻器的輸出頻率、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4-1表4-1 頻率、電動(dòng)機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系工作頻率電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低檔傳動(dòng)比負(fù)載轉(zhuǎn)速高檔傳動(dòng)比負(fù)載轉(zhuǎn)速表中，是兩檔轉(zhuǎn)速分界點(diǎn)的“中間速”。在抵擋時(shí)，傳動(dòng)比為，當(dāng)從到（到）時(shí)，從到；在高檔時(shí)，傳動(dòng)比為，當(dāng)從到 (從到)時(shí),從到。忽

17、略電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率的變化的因素，則有： 圖作為兩檔中間的分界轉(zhuǎn)速（中間速）所以,電動(dòng)機(jī)工作頻率的范圍可見(jiàn),采用兩檔傳動(dòng)比后,在負(fù)載的速度范圍不變的情況下,工作頻率的調(diào)節(jié)范圍大大的縮小了。采用兩檔傳動(dòng)比后，在全頻率范圍內(nèi)的有效轉(zhuǎn)矩線如圖中之曲線2所示，曲線1為車(chē)床的機(jī)械特性曲線?？梢钥闯鰞烧咭呀?jīng)十分接近了。7 、動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的容量與面積成正比,如圖3所示。其大小為：可見(jiàn),采用兩檔傳動(dòng)比后,電動(dòng)機(jī)容量可比減小倍。電動(dòng)機(jī)的工作頻率范圍設(shè)：最高頻率為，則最低頻率為當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)可見(jiàn),最低工作頻率增大了很多,使變頻調(diào)速系統(tǒng)在最低速時(shí)的工作穩(wěn)定性大大改善了.8、調(diào)速系統(tǒng)的選擇經(jīng)上述分析，主軸拖動(dòng)系統(tǒng)在不更換電動(dòng)

18、機(jī)的條件下，要實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)速，可以采用機(jī)械多檔變速傳動(dòng)，與變頻器調(diào)速相結(jié)合的方法。原拖動(dòng)與系統(tǒng)概況。電動(dòng)機(jī)的主要數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率：電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速：1450rpm主軸轉(zhuǎn)速范圍：102000r/min計(jì)算數(shù)據(jù) a. 調(diào)速范圍 b. 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 n/(r/min) 1.恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大轉(zhuǎn)速T/(N/m)5002000 2.恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的轉(zhuǎn)矩 3.恒功率區(qū)的最小轉(zhuǎn)矩普通籠型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)的性能分析普通籠型異步電動(dòng)機(jī)是按工頻電源條件下運(yùn)行所設(shè)計(jì)制造的，用變頻器對(duì)其進(jìn)行調(diào)速時(shí)，因變頻器輸出波形中含有諧波的影響，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、效率均有下降，電流與線圈溫升將有所增高，電機(jī)在額定頻率以下連續(xù)進(jìn)行時(shí)，影響其帶負(fù)載能力的主要因素是溫升，在額定頻率以上連續(xù)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)允許最高頻率受軸承的極限轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)件的強(qiáng)度限制，因此初步選定電機(jī)的變頻范圍在10Hz75Hz之間。最大頻率調(diào)節(jié)比因此在不變換主軸電機(jī)的條件下，主軸拖動(dòng)系統(tǒng)需采用機(jī)械三檔以上變速傳動(dòng)比在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，三檔與四檔變速傳動(dòng)的方案相似，而采用四檔變速對(duì)電機(jī)的調(diào)速更為合適，因此決定利用機(jī)械四檔變速傳動(dòng)方案。確定傳動(dòng)比拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械四檔變速分配傳動(dòng)比檔次低中高最高電機(jī)工作區(qū)恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率主軸轉(zhuǎn)速r/min10 50507236