ck6136數(shù)控臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙+文檔全套】

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No bookmark name given.r/min.1.1nmax=Error! No bookmark name given.r/min=1000x200/50=1276r/min轉(zhuǎn)速范圍Rn=.1.2轉(zhuǎn)速范圍Rn=50r/min考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)。并選級(jí)數(shù)Z=18今以=1.26和1.41代入R=Z-1=1.2617=50.85所以得R=1.26更為適合。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出=1.26=1.064，從表中找到=1276, =40每隔3個(gè)數(shù)值取一個(gè)數(shù)，得：1250，1000，850，670，500，400，335，265，200，160，132，106，80，63，53，42.5共16級(jí)轉(zhuǎn)速。（3）主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z和公比已知Rn=Rn=Z-1取Z=16級(jí) 則Z=2x23=1.26 =1276 =40 Rn=50綜合上述可得：主傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù) =1276 Z=16 =1.26（4）主電機(jī)功率動(dòng)力參數(shù)的確定（估算法）a中型普通車床典型重切削條件下的用量刀具材料：YT15工件材料45號(hào)鋼，切削方式：車削外圓查表可知：切深ap(t)=3.5mm 進(jìn)給量f(s)=0.35mm/r切削速度V=90m/minb.功率估算法用的計(jì)算公式1）主切削力：Fz=1900apf0.75=19000.75=3845N2)切削功率： N切=KW=KW=6.28KW3）估算主電機(jī)功率： N=7.85KW可選取電機(jī)為：Y132S-4額定功率為7.85KW，滿載轉(zhuǎn)速為1460r/min.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇2.1.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為適合，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： 即 Z=2a3b2.1可以選18=332 2.1.2傳動(dòng)組的變速范圍的極限值齒輪傳動(dòng)最小傳動(dòng)比Umin1/4,最大傳動(dòng)比Umax,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍rmax=umax/umin因此，要按照下表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。極限傳動(dòng)比及指數(shù)X,X,值為： 表2.1 公比極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.12 1.26 1.41 1.58X值：Umin=1/4 12 6 4 3X,值：Umax=x, =2 6 3 2 1.5(X+ X,)值：rmin=x+x=8 18 9 6 4.5最大擴(kuò)大組的選擇正常連續(xù)的順序擴(kuò)大組的傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為：Z=Z11Z2Z1Z3Z1Z22.2最后擴(kuò)大組的變速范圍按照r原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大級(jí)數(shù)Z和變速范圍R為： 表2.2 Z3 2 3 1.26 Z=18 R=50 Z=12 R=12.7 1.41 Z=12 R=44 Z=9 R=15.6 1.58 Z=9 R=39 Z=6 R=10最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)目Z3=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Z3=3時(shí)大Z3=2時(shí)：R ；Z3=3時(shí)：R 因此，在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。同時(shí)，最后傳動(dòng)組與最后擴(kuò)大組往往是一致的。安裝在主軸與主軸前一傳動(dòng)軸的具有極限或接近傳動(dòng)比的齒輪副承受最大扭距，在結(jié)構(gòu)上可獲得較為滿意的處理，這也就是最后傳動(dòng)組的傳動(dòng)副經(jīng)常為2的另一原因。2.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。2.2.1 主電機(jī)的選定（1）電機(jī)功率N：根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率。N=5.5KW（2） 電機(jī)轉(zhuǎn)速：選用時(shí)，要使電機(jī)轉(zhuǎn)速nd與主軸最高轉(zhuǎn)速nmax 和I軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的降速傳動(dòng)。Nd=1440r/min 圖2.1（轉(zhuǎn)速圖） 2.2.2 第一對(duì)帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比，就可以確定帶輪直徑與齒輪的齒數(shù)。（1） 帶輪型號(hào)的確定由機(jī)械設(shè)計(jì)教程表6-4（a）可得：小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440 傳動(dòng)比i=1.152根據(jù)計(jì)算功率Nj(KW)和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1（r/min）查圖4-1選擇帶輪的型號(hào)：計(jì)算功率Nj=KWNd KW式中Nd-電機(jī)額定功率， KW-工作情況系數(shù)。車床的起動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時(shí)，取KW=1.1 Nj=1.15.5=6.05 KW三角帶的型號(hào)為B型（2）帶輪直徑的確定1小帶輪直徑D1因?yàn)镈1Dmin Dmin可查表得： Dmin=140所以取 D1=1402.大帶輪直徑D2D2=（1-）= D1（1-）2.3-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 0.02D2=（3）確定三角帶的速度 V=10.55m/s2.4當(dāng)V=1015時(shí)，最為經(jīng)濟(jì)耐用。（4）確定三角帶輪的計(jì)算長(zhǎng)度L0及內(nèi)周長(zhǎng)LNL0=2A0+2.5=2596+=1660取計(jì)算長(zhǎng)度L=1883 內(nèi)周長(zhǎng)LN=1800 修正值Y=33（5）驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)uu=次/s2.6式中m為帶輪的個(gè)數(shù)u=次/s適合要求(6) 確定實(shí)際中心距AA=2.7(7) 驗(yàn)算小帶輪包角=2.8 =(8) 確定三角帶的根數(shù)Z2.9 取3根查表得：N0=2.69 C1=0.982.2.3第二對(duì)帶輪的設(shè)計(jì)（1）計(jì)算功率Nj=Nd KW KW 取A型因?yàn)镈1Dmin Dmin可查表得： Dmin=100取D1=240（2）確定三角帶的速度 V=5m/s（3）初定中心距A0 A0=（0.62）（D1+ D2）=1.5（240+300）=808mm（4）確定三角帶輪的計(jì)算長(zhǎng)度L0及內(nèi)周長(zhǎng)LNL0=2A0+=2808+=2463取計(jì)算長(zhǎng)度L=2525 內(nèi)周長(zhǎng)LN=2500 修正值Y=25（5）驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)uu=次/s式中m為帶輪的個(gè)數(shù)u=次/s適合要求（6）確定實(shí)際中心距AA=（7）驗(yàn)算小帶輪包角= = 取170（8）確定三角帶的根數(shù)Z查表得：N0=1.15 所以 取Z=43 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算3.1.1傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： mm2.9其中：N該傳動(dòng)軸的輸入功率 KW2.10Nd電機(jī)額定功率；從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min其中：可由表得：=11.5 取1.2 KW=1250 mm取=800 mm 取=400 mm =315 mm=125 mm取=40 mm取花鍵軸尺寸軸取 6-30軸取 6-35軸取軸取6-50 軸取 3.1.2齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算（1）估算根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算：mm3.1齒面點(diǎn)蝕的估算：mm3.2其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。由中心距A及齒數(shù)、求出模數(shù)：mm根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。1.齒數(shù)為36與36的齒輪N=5.28KW mm=mm mm取模數(shù)為2.52.齒數(shù)為32與40的齒輪 mm=mmmm取模數(shù)為2.53.齒數(shù)為28與44的齒輪 mm =mmmm取模數(shù)為2.54.齒數(shù)為44與22的齒輪N=4.92KW mm=mm mm取模數(shù)為2.55.齒數(shù)為33與33的齒輪 mm=mmmm取模數(shù)為2.56.齒數(shù)為22與44的齒輪mm =mmmm取模數(shù)為2.57.齒數(shù)為27與68的齒輪 N=4.05KW mm =mmmm取模數(shù)為3.58.齒數(shù)為23與72的齒輪N=3.78KW mm =mm mm取模數(shù)為3.5（1）計(jì)算（驗(yàn)算）結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。根據(jù)齒輪的接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為：mm3.3根據(jù)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)公式為：mm3.4式中：N-計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 -計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min-齒寬系數(shù)，常取610；-計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)；-大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；“+”用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)，；3.5-工作期限系數(shù)，；3.6齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)Con-齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min;T-預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=1500020000h;-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)-功率利用系數(shù)-材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變我荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用；（壽命系數(shù)）的極限當(dāng)；-工作情況系數(shù)。中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)：=1.21.6；-動(dòng)載荷系數(shù)-齒向載荷分布系數(shù)Y-齒形系數(shù)；、-許用彎曲、接觸應(yīng)力MPa1)齒數(shù)為36與36的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1 =0.72 4 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為45 整淬=1100MPa =320MPa由表10可知 可查得 Y=0.463=所以 模數(shù)取2.5適合要求。2)齒數(shù)為32與40的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1 =0.72 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為45 整淬=1100MPa =320MPa由表10可知 可查得 Y=0.454=所以 模數(shù)取2.5適合要求。3)齒數(shù)為28與44的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1 =0.72 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為45 整淬=1100MPa =320MPa由表10可知 可查得 Y=0.438=所以 模數(shù)取2.5適合要求。4)齒數(shù)為44與22的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1.04 =0.74 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為40Cr 調(diào)質(zhì)=650MPa =275MPa由表10可知 可查得 Y=0.408=所以 模數(shù)取2.5適合要求。5)齒數(shù)為33與33的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1 =0.74 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為40Cr 調(diào)質(zhì)=650MPa =275MPa由表10可知 可查得 Y=0.454=所以 模數(shù)取2.5適合要6)齒數(shù)為22與44的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1.04 =0.74 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為40Cr 調(diào)質(zhì)=650MPa =275MPa由表10可知 可查得 Y=0.408=所以 模數(shù)取2.5適合要求。7)齒數(shù)為27與68的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.4 由表9得：=1.04 =0.98 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為40Cr 調(diào)質(zhì)=650MPa =275MPa由表10可知 可查得 Y=0.435=所以 模數(shù)取3.5適合要求。8)齒數(shù)為23與72的齒輪節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.2 由表9得：=1.04 =1.02 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為40Cr 整淬=1250MPa =385MPa由表10可知 可查得 Y=0.42=所以 模數(shù)取3.5適合要求。4 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動(dòng)，此，它的精度和性能性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度與表面粗糙度）。4.1各部分尺寸的選擇（1）內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸有增大的趨勢(shì)。我國(guó)已有標(biāo)準(zhǔn)可循（2-1）。見機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)所以，內(nèi)孔直徑取40mm（2）軸頸直徑前支承的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)估算為90（3）前錐孔尺寸莫氏錐度號(hào)取5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸大端直徑 D=44.399 圖4.14.2主軸材料與熱處理材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC5055，軸徑應(yīng)淬硬。（1）主軸直徑的選擇根據(jù)P-D1統(tǒng)計(jì)曲線可選：D1=90按機(jī)床參數(shù)確定主軸前軸頸直徑 因?yàn)?，軸的剛度K與抗彎截面慣性矩I成正比 一般取d/D0.7 取d/D=0.550.6 所以d=40（2）主軸前端懸伸量的選擇0.61.5所以 （3）主軸合理跨距的選擇根據(jù)表3-14 見金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)計(jì)算前支承剛度。4.1取 則 4.2 其中 為參變量綜合變量4.3此處取彈性模量（3） 確定最佳跨距L0 由圖3-34 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)。得： 4.4又因?yàn)楹侠砜缇嗟姆秶鸀?1.5）=189378所以L=2524.3主軸軸承4.3.1軸承類型選擇主軸前軸承的類型：雙列短圓柱滾子軸承。這種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1：12錐度，磨擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用，因此整個(gè)部件支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖4.24.3.2軸承間隙調(diào)整為了提高主軸回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗振性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒有明顯效果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。調(diào)整結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 圖4.3調(diào)整說(shuō)明：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母，使內(nèi)圈向大端移動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。移動(dòng)量完全靠經(jīng)驗(yàn)，一旦調(diào)整過(guò)緊，難以把內(nèi)圈退回。4.3.3主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接用平鍵；軸做成圓柱體和錐面（錐度一般取1：12）。平鍵用兩個(gè)平鍵，兩個(gè)平鍵不但平衡高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。4.3.4潤(rùn)滑與密封主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏油的措施有：堵加密封裝置阻止油外流。采用如下的裝置： 圖4.4在軸承蓋的孔開了一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（矩形或鋸齒形）。參考文獻(xiàn)1 顧維邦.金屬切削機(jī)床概論.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.117 2 李廣第,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ).北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2001.1152193 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)2 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1980.670674 4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1986.4955005 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結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)數(shù)控車床設(shè)計(jì)的實(shí)踐表明,進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵,設(shè)計(jì)后產(chǎn)生失步現(xiàn)象或定位精度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求等缺陷,在很大程度上是由于進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇不合理造成的,并非數(shù)控系統(tǒng)中控制模塊引起的,實(shí)踐中應(yīng)重視進(jìn)給系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。27