经济型数控车床主运动传动系统设计

XXX 学院毕业论文（设计）课题名称 经济型数控车床主运动传动系统设计学生姓名 XX 学号 XX 系 部 机电工程系 专业年级 XX 数控 X 班 指导教师 XXX 年 月经济型立式数控车床主运动传动系统设计目 录摘要1关键词1Abstract1Key Words 11. 设计要求22. 总体方案的拟定及说明22.1 拟定总体传动方案 22.2 方案的选择 33. 无级变速传动链的设计33.1 求计算转速 nj 33.2 无级变速传动链的设计 34. 切削功率的估算及电动机的选择54.1 估算切削功率 54.2 选择电动机 54.2.1 初步估算电机所需功率 54.2.2 选择电动机 64.3 反算各轴传递的功率和恒功率下的最大转矩 65. 齿轮的设计及校核65.1 确定设计公用模数的齿轮副 65.2 设计齿轮副 z3/z4 75.2.1 选择齿轮类型，材料75.2.2 按齿根弯曲疲劳强度进行设计 75.2.3 按齿面接触强度设计 85.2.4 计算几何尺寸 95.3 校核齿轮副z1/z2（31/78）95.3.1 选定齿轮类型、材料95.3.2 校核齿根弯曲疲劳强度105.3.3 校核齿面接触疲劳强度105.3.4 确定几何尺寸115.4 校核其余两对齿轮副115.5 设计锥齿轮副z9/z10（79/79)125.5.1 确定齿轮材料125.5.2 按齿根弯曲强度进行设计125.5.3 按齿面接触强度设计135.5.4 计算几何尺寸135.5.5 齿轮的结构146. 轴的设计及校核 146.1 主轴的设计146.1.1 主轴上的功率 P 主 、转速 n 主 min 和转矩 T 主 max 及其他受力146.1.2 求恒功率、计算转速下，工件所受的切削力146.1.3 求作用在锥齿轮上的力146.1.4 初步确定轴的最小直径146.1.5 主轴的结构设计156.2 主轴的校核166.2.1 求轴上的载荷166.2.2 校核主轴的强度167. 轴承的计算 197.1 主轴轴承的受力197.1.1 单向推力球轴承的受力197.1.2 深沟球轴承的受力197.2 求轴承的当量动载荷197.2.1 单向推力球轴承的当量动载荷197.2.2 深沟球轴承的当量动载荷197.3 校核轴承的寿命197.3.1 校核单向推力球轴承的寿命197.3.2 校核深沟球轴承的寿命208. 键联接的选择及计算 208.1 各轴上键传递的转矩208.2 验算各轴上键的强度208.2.1 校核主轴上键的强度218.2.2 校核轴 3 上键的强度218.2.3 校核轴 3 上键的强度219. 润滑与密封及滑移齿轮的控制 229.1 齿轮的润滑229.2 轴承的润滑229.3 滑移齿轮的控制2210. 结论22参考文献 22摘 要本课题采用常规的设计方法，设计一种精度较高、加工范围较大的经济型数控立式车床的主运动传动系统。本设计通过查阅大量相关文献资料，分析了我国数控产业的发展现状与存在的问题，并提出相应的对策。根据设计要求制定总体传动方案，完成传动机构的设计，功率的估算，电机的选择，齿轮的设计及校核，轴的设计及校核，箱体的机构设计等。该系统多采用普通材料和大多数的标准件，具有良好的经济性。我国资源短缺，设计经济型的数控机床能够满足使用要求，也符合我国国情，有很好的应用前景。关键词立式数控车床；主运动传动系统；变速传动链；齿轮的设计；主轴的设计Main Movement Drive System Design for Economical Vertical CNC LatheAbstractConventional design methods are taken advantage of to design a main movement drive system with high precision, large range of processing for economical vertical CNC lathe. A large number of relevant documents are consulted and the current situation and problems in the development of numerical technology are analyzed in the design which has proposed appropriate countermeasures. According to the design requirements, overall transmission programme are made, the design of drive mechanism, estimation of power, option of electric motors, design of gears and shaft, check of the strength security on gears and shafts, etc. are finished in the design. The system mainly adopts ordinary materials and standard components, which have the characteristic of economical quality. For our country is lack of resources, economical type of CNC lathe designed can meet the needs in use and also can be in line with Chinas national conditions, which will have broad prospects for use.Key Wordsvertical CNC lathe; main movement drive system; transmission chain for shift; design of gears; design of spindle1 设计要求主要研究内容：设计一台经济型立式数控车床的主运动传动系统，该机床的设计要求如下：X、Z 轴行程： 300500X、Z 轴快进： 10/10 m/min主轴转速：30-5000rpm刀库：4 刀加工精度：IT6寿命：10年、单班工作制2 总体方案的拟定及说明2.1 拟定总体传动方案根据设计要求，拟定方案如图 2-1、图 2-2注：1变频调速电动机2、3中间轴，垂直布置4主轴，垂直布置图 2-1：方案一注：1变频调速电动机2、3、4中间轴，水平布置5主轴，垂直布置图 2-2：方案二2.2 方案的选择本设计参照卧式车床的传动方案，在其基础上设计无级变速传动链。方案一的传动链较方案二短且简单，但三联滑移齿轮垂直布置，需要另设定位锁紧装置，因此结构和控制上较方案二复杂。所以选择方案二进行设计。3 无级变速传动链的设计3.1 求计算转速 nj由各类机床的主轴计算转速表（许晓旸，2003） ，根据设计要求查中型通用机床和用途较广的半自动机床计算转速公式nj=nmin(nmax/nmin)0.3所以 nj=30*(5000/30)0.3=140r/min3.2 无级变速传动链的设计（戴曙，1993）主轴要求的恒功率调速范围Rnp=5000/140=35.7电机的恒功率调速范围Rp=4500/1500=3Rnp 远大于 Rp，故必须配以分级变速箱。取变速箱的公比 = Rp，则无级变速时FZFpFZnpR1故变速箱的变速级数 25.3lg7lFnpZ取 Z=3。则 ， 。传动系统和转速图见图 3-1、3-2a，37.5lgllgnpFR9.F图 3-2b 为主轴的功率特性。从图 3-2a 可看出，电机经 31/78 定比传动降速后，如果经88/31 传动到主轴，则电机转速从 4500r/min 降至 1500r/min（恒功率区）时，主轴转速从5000r/min 降至 1667r/min。如果经 54/64 传动至主轴，电机在恒功率段运转时，主轴的转速范围为 1520r/min504r/min。当经过 23/96 传动至主轴，电机在恒功率段运转时，主轴的转速范围为 420r/