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机床主传动系统设计

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(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 第一章 概述

1.1机床主轴箱课程设计的目的 （1）通过机床主传动系统的机械变速机构设计，使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法； （2）巩固和加深所学理论知识，扩大知识面，并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题； （2）通过机械制造装备课程设计，使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练； （3）熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。

1.2设计参数 普通车床传动系统设计的设计参数： （a）主轴转速级数Z=12； （b）主轴转速范围r/min； （c）公比φ=1.41； （d）电机功率为7.5KW； （e）电机转速为1440r/min。

第二章 参数的拟定 2.1 确定极限转速 由

因为=1.41 ∴得=44.64 取=45 ∴ r/min 取标准转速1440r/min

2.2 主电机选择 已知异步电动机的转速有3000 、1500 、1000、750，已知是4KW，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5，满载转速1440，。 第三章 传动设计 3.1 主传动方案拟定 可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有、、……个传动副。即 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子： ，可以有3种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为12=3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：

根据主变速传动系统设计的一般原则 3.3 转速图的拟定 第四章 传动件的估算 4.1 三角带传动的计算 三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。 (1)选择三角带的型号 根据公式

1.17.58.25aaPKPkw 式中P---电动机额定功率， --工作情况系数 因此选择A型带。 (2)确定带轮的计算直径， 带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜过小， 即。查《机械设计》表8-3，8-7取主动轮基准直径=125mm。 由公式

式中： -小带轮转速， -大带轮转速，所以45.248)02.01(12571014402D，取整为250mm。 (3)确定三角带速度 按公式113.1412514409.95601000601000DnmVs 因为5m/min(4)初步初定中心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选

取： 根据经验公式120120.72DDADDmm 即：262.5mm< <750mm 取=600mm. (5)三角带的计算基准长度





A

DDDDAL

202501253.142600125250246001795.5Lmm



由《机械设计》表8-2，圆整到标准的计算长度 (6)验算三角带的挠曲次数

100011.0640smvuL次符合要求。 (7)确定实际中心距

(8)验算小带轮包角，轮上包角合适 (9)确定三角000021118057.5168120DDA带根数 得: 传动比: 查表得= 0.40KW, = 3.16KW； =0.97；， =0.95

7.18Z2.193.160.40.970.95 所以取根 (10)计算预紧力 查《机械设计》表8-4，q=0.18kg/m

20

2

2.550017.182.550010.189.959.9530.97207.52capFqvvzkN







 (11)计算压轴力 NFZFp3.12382/168sin52.207322/sin)(2)(0min0min 4.2 传动轴的估算 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 4.2.1 主轴的计算转速 主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速：

13min121331.51.4188/minzjnnnr



 4.2.2 各传动轴的计算转速 轴Ⅳ：有12级转速，其中80r/min通过齿轮获得63r/min，刚好能传递全部功率： 所以：nV =80r/min 同理可得：nⅣ =250r/min ，nⅢ =630r/min ，nⅡ =630r/min,nⅠ =800r/min 4.2.3 各轴直径的估算

其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数 A-系数 -从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积； -该传动轴的计算转速。 计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 Ⅰ轴：K=1.06，A=120

所以417.50.96(1201.06)25.3800dmmmm ， 取28mm Ⅱ轴：K=1.06，A=120 42

7.50.960.990.98(1201.06)27.4630dmmmm, 取30mm

Ⅲ轴：K=1.06，A=110 43

6.985440.990.98(1101.06)38.5630dmmmm , 取40mm

Ⅳ轴：K=1.06，A=100 44

6.985440.990.980.990.98(1001.06)25027.4dmmmm

, 取30mm

此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。 4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 4.3.1 齿轮齿数的确定 当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从表3-6（机械制造装备设计）中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。 第一组齿轮： 传动比：, 齿数和取84 =42， =42， =35， =49； 第二组齿轮： 传动比：,， 齿数和取90： =45， =45， =18， =72， =30， =60； 第三组齿轮： 传动比：, 齿数和取110： =73， =37， =22， =88， 4.3.2 齿轮模数的计算 (1)Ⅰ-Ⅱ 齿轮弯曲疲劳的计算：

1dNN7.50.96kw7.2kw

33

7.232322.0554500jNmmmzn

机床主轴变速箱设计指导P36，为大齿轮的计算转速，可根据转速图确定） 齿面点蚀的计算：337.237037090560jNAmmn 取A=90，由中心距A及齿数计算出模数： 1222902.0455434jAmZZ 根据计算选取两个中的较大值，选取相近的标准模数。 取所以取 (2) Ⅱ-Ⅲ齿轮弯曲疲劳的计算：

2N7.50.960.990.980.99kw6.916kw

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精密机床主传动变速系统的设计

精密机床主传动变速系统的设计

浅谈精密机床主传动变速系统的设计[摘要]精密机床主传动变速系统是机械制造和加工的关键工程。

本文主要探讨了精密机床主传动变速系统的设计问题。

主要从主传动系和精密机床进给系进行设计，以期对机械工程提供有益参考。

[关键词]精密机床，主传动系，机床进给系，设计中图分类号：tg502 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0241-01引言主传动系统是用来实现精密机床主运动的传动系统，它应该具有一定的转速和一定的变数范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。

1 精密机床主传动系统设计理念在本精密机床的主传动系统设计中，采用交流电机，液压变速16级，采用停车手工变档方案，可以大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速。

其传动系统简图（如图1）：2 精密机床进给系统的设计2.1 调速方式的选择无极变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度，能再运转中变速，以便实现变速自动化，能再负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。

精密机床上常用的无级变速机构为直流或交流调速电动机。

交流电机体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，磨损和故障少，在中，小功率领域应用广泛。

直流调速在控制力度和精度上比交流变频调速要好，在大功率和低速工作场合，调速性能更稳定，考虑到此次改造为大功率，大扭矩加工精密机床，常在低速下运行，故此次选择直流无级调速。

2.2 伺服进给系统设计数控精密机床的伺服进给系统由伺服驱动电路，伺服驱动装置，机械传动机构及执行部件组成。

它的作用是接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路做转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达等）和机械传动机构，驱动精密机床的工作台等执行部件实现工作进给和快速运动。

机床设计-传动系统

机床设计-传动系统

1400r/min 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5
转速图的绘制
主传动系统的传动路线表达式：
36
1
主电机 440r / min
φ126 φ256
I
3306 4224
II
42
4222 62
III
60
1380 72
IV(主
轴)
48
主轴的转速计算：
126
n主轴
=
n电机
× 256
×uI-II
×uII-III
×uIII-IV
a
126
n主轴max
=
n电机
× 256
×uI
-II
max
×uII -III max
×uIII-IVmax
126
n主轴min
=
n电机
× 256
×uI
-II
min
×uII -III min
×uIII-IVmin
直接标出转速值 。 注意： 转速格线间距大小并不代表公比ф的
数值大小。
转速图一点三线 转速点——传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。
如轴Ⅳ（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。
传动线——相邻两轴的相关两个 转速点之间的连线。
传传动比大于1其对数值为正，传 动线向右上倾斜；
应用： 普通机床应用最为广泛的一种变速方式。
变速方式的选择
主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。
（1）有级变速 变速机构——是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不 同转速的传动装置。 有级（或分级）变速机构
➢滑移齿轮变速机构 ➢交换齿轮变速机构 ➢多速电动机 ➢离合器变速机构 ➢摆移变速机构
C618数控车床的主传动系统设计

C618数控车床的主传动系统设计

第四章主传动部分改造与设计在改造设计之前，让我们先来看一下数控机床主传动与普通机床相比所具有的特点：1）采用调速电机驱动，以满足主轴根据数控指令进行自动变速的需要；2）传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构；3）转速高、功率大；数控机床的主传动系统除应满足普通机床传动要求外，还应满足如下要求：○1具有更大的调速范围，并实现无极调速。

数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率、加工精度和表面质量，必须有更高的转速和更多的调速范围。

为了适应各种工序和各种加工材质的要求，主运动的调速范围还应进一步扩大。

②具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。

数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。

为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性；最后一级采用斜齿轮传动，使传动平稳；采用高精度轴承及合理的支承跨距等，以提高主轴件的刚性。

③具有良好的抗振性和热稳定性。

数控机床上一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具和或零件，使加工无法进行。

因此在主传动系统中的各主要零部件不但要求有一定的静刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力——抗振性。

抗震性用动刚度或动柔度来衡量。

如果把主轴组件视为一个等效的单自由度系统，则动刚k与动力参数的关系为：度dd k =22221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-n n k ωωξωω (4-1)式中: k —机床主轴结构系统的静刚度（m N μ/）；ω—外加激振力的激振频率（Hz ）； n ω—主轴组件的固有频率（n ω=mk ，m 为当量质量，k 为当量静刚度）； ξ—阻尼比（ξ=cγγ，γ是阻尼系数，c γ是临界阻尼系数，c γ=n m ω2）。

电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计

电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计

电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计概述：数控车床是一种应用广泛的机床设备，其主要用于加工精密零件。

主传动系统是数控车床中至关重要的部分，它决定了车床的加工能力和性能。

本文将介绍电磁离合器变速式数控车床主传动系统的设计。

设计目标：1.提高车床的加工能力和性能；2.提高车床的传动效率；3.提高车床的运行平稳性；4.提高车床的控制精度。

设计原理：数控车床主传动系统由电机、离合器和变速箱组成。

电机提供动力，离合器用于连接和断开电机和传动系统，变速箱用于调整传动比。

设计原理如下：1.电机选择：选择适合的电机是设计的首要任务。

根据车床的工作负载和转速要求，选择能够提供足够功率且转速范围合适的电机。

2.离合器选择：离合器的选择对车床的性能有很大影响。

应选择耐磨损、传动效率高的离合器。

电磁离合器是一种常用的选择，其工作原理是通过电磁力连接和断开离合器，具有快速响应和稳定性好的特点。

3.变速箱设计：变速箱用于调整传动比，以适应不同工件的加工需求。

根据车床的工作范围和加工要求，选择合适的变速箱。

变速箱应具有平稳的传动和快速的换档功能。

4.控制系统设计：控制系统是数控车床的核心部分，其设计应满足车床运行的精度要求。

控制系统可以使用PLC或其他控制器，用于控制电磁离合器、变速箱和其他部件的运行。

设计优化：为提高设计的性能和效率，可以进行以下优化：1.优化传动比：根据不同工件的加工需求，优化传动比，以提高车床的加工能力和效率。

2.优化离合器选型：选择适合的离合器，以提高车床的传动效率和稳定性。

可以考虑使用升级版的电磁离合器，具有更好的响应速度和传动效率。

3.优化控制系统：优化控制系统的设计，提高控制精度和响应速度。

可以采用闭环控制和反馈控制，以提高车床的运行稳定性。

总结：电磁离合器变速式数控车床主传动系统的设计对车床的加工能力和性能有重大影响。

通过选择适当的电机、离合器和变速箱，并优化传动比和控制系统，可以提高车床的加工能力和效率，提高运行平稳性和控制精度。