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1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 数控车床主传动系统设计学院（系）：机械工程学院机制系年级专业： 08 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 教授 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院 基层教学单位：机械制造研究所 学 号学生姓名专业（班级）08机制设计题目数控车床主传动系统设计设计技术参数数控车床 满载功率：7.5Kw 最高转速：3500r/min最低转速：22.5r/min 变速要求：无级调速设计要求1.确定结构方案；2.计算传动件基本尺寸，确定其结构。3.绘制主轴箱展开图。4.设计图纸及说明书符合规范。工作量展开图A0一张；课程设计说明书。 1份（不少于5
2、千字）工作计划第1周 计算传动件基本尺寸，绘制结构方案图。第2周 绘制展开图。第3周 绘制展开图。第4周 完成夹具的虚拟装配，撰写课程设计说明书，制作答辩用的ppt，答辩。参考资料机床设计图册、机床设计手册、机械设计手册指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2010 年 11 月 29 日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评价：（1）方案的合理性 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差（2）机床结构设计及计算 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差（3）主轴箱展开图及说明书 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差（4）出勤、平时表现及独立设计
3、能力 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差 成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评价：（1）表达能力： 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差（2）回答问题： 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差（3）设计质量： 优秀， 良好， 中等， 一般， 较差成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年 月 日 目 录第1章 概述11.1机床课程设计的目的 11.2 主轴箱概述 1第2章 参数的拟定及电机的选择 . 22.1驱动源的选择 22.2转速图的拟定22.3确定齿轮齿数5 2.4 转速图及功率特性曲线 52.5 传动系统图 62.6 电机功率 .62.7 电机参数 .7第3章
4、 传动件的设计 93.1确定各州计算转速 93.2 传动轴的估算 93.3 齿轮摸数的计算 103.4 齿轮参数的去定 103.5 尺宽的确定 .113.6 中心距的计算 .11第4章 主轴组件设计 124.1主轴主要参数确定 124.2主轴的构造 .134.3轴上零件的定位 .134.4主轴轴承 . 13第5章 主轴零件的验算 155.1齿轮强度校验 155.2主轴的校核 16第6章 润滑与密封 18结束语 .19参考文献 20第1章概述1.1金属切削机床在国民经济中的地位装备制造业是保证国民经济发展建设的基础，装备制造业的技术水平和现代化水平决定着整个国民经济水平的发展,肩机床的属性决定了
5、它在国民经济中的重要地位，负着为国民经济各部门提供现代化装备的任务，它为工业、农业、运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具，是国民经济赖以发展的基础，机床的种类、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。因此，机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志之一。1.2机床课程设计的目的机床课程设计，是在学习过课程金属切削机床之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌
6、握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。1.3 主轴箱概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统，它包括电动机，传动系统和株洲部件。它与普通机床主轴箱比较，相对来说简单，只有两级或三级齿轮变速系统和，它主要是用以扩大电动机无极调速范围，以满足一定恒功率和转速问题。第2章参数的拟定及电机的选择2.1 驱动源的选择机床上常用的无极变速机构是直流或交流调速电机，直流电动机从转速向上至最高转速是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速向下至最低转速是调节驱动电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机体积小，转动惯量小，动
7、态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电机高，磨损与故障也小，所以在中小功率领域，交流调速电动机占较大优势，鉴于此，本设计选用交流调速电机。2.2转速图的拟定1）转速要求转速范围电机的基本参数中，给出了额定转速n0，频率范围fmax与fmin。其中，n0是对应工频50HZ是的转速，而电机的速度范围如下计算(转速与频率成正比 )：nmax= n0fmax/50nmin= n0fmin /50对电机进行选择，查数据可得北京中源动力电气技术有限公司的YVF 系列变频电机频率范围为5-150HZ其他参数如下 由上公司可得该系列电机的最高转速4500rpm。最低转速nmin= n0fmi
8、n /50=150 rpm而机床主轴要求输出的调速范围为：22.5-3500rpm，即；主轴的计算转速；取主轴要求的恒功率调速范围电动机恒功率调速范围主轴要求的恒功率调速范围远大于电动机所能提供的恒功率调速范围，所以必须配以分级变速箱。使主轴在低速段工作时要求电机工作在相应的高速段，这样电机的功率因数高，工作效率高。采用两级的齿轮定比传动，适当增加电机功率可满足要求。为使电动机尽可能工作在高速段，且所选电动机功率也比较小，应满足如取变速箱的公比=3，则与无级变速时故变速箱的变速级数：,取Z=4. 然而为了简化变速箱及其自动操纵机构，希望用双速变速箱，现取Z=2，则有 得5.76 则初步画出转速
9、图如下则由上图得：解得：n=784rpm，=610rpm，=0.134， =168rpm，现取=1 / 5，则=0.67，=1.16 ;2.3确定齿轮齿数采用滑移齿轮变速时，滑移齿轮控制的两组齿轮传动副，当所选用的的齿轮模数相等时，齿轮总数应该相等，且最小齿轮齿数的为23，根据金属切削机床表8-1,，则i=1.16的传动副齿数分别为74 ,64, i=0.94的传动副的齿数分别为23, 115。i=0.67时的带轮副带轮直径分别为126mm，188mm。2.4转速图、功率特性曲线如下2.5传动系统图2.6电机功率转速图和主轴功率特性如上图。主轴为3500rpm时，电动机为4500rpm。主轴转
10、速为1166rpm时，电动机转速1500rpm。之一段位恒功率，功率特性图中为AB段。由于档变速箱通过23/115传动主轴，电动机又为4500rpm时，主轴转速为4500126/18823/115=610rpm，即图中C点。主轴转速为1166至610rpm的BC段是电动机1500784rpm获得的。这一段是恒转矩。同样，主轴从201到计算转速105rpm的DE段，电动机也处于恒转矩范围内。为是BC段玉DE段之间仍能得到要求的切削功率，电动机功率的最大输出功率只能取得大些。为使电动机在784rpm时能得到最大输出功率P=7.5kw，电动机在1500rpm时的输出功率应为 7.51500/784=
11、14.35kw通常情况下，电动机的过载系数为k=1.251.30则选择北京中源动力成产的电动机最大功率18.5kw，则过载系数为 K=18.5/14.35=1.292.7电动机的参数如下第3章传动件的设计3.1 确定各轴计算转速 计算转速是传动件传递全功率的最低转速，各个传动轴上的计算转速可从转速涂上直接得出轴（r/min）784525105105表3.1各轴的计算转速3.2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。(1) 按扭转刚度估计轴的直径其中：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
