CA6150數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)11000字論文

CA6150數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)近些年來(lái)，數(shù)控車床主要是通過(guò)程序控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行對(duì)一些毛坯件進(jìn)行打磨、鉆孔、等。數(shù)控機(jī)床的主要發(fā)展方向是精確的提高加工實(shí)驗(yàn)精度，繼續(xù)提高機(jī)床的穩(wěn)定性。將通過(guò)對(duì)電氣系統(tǒng)的控制進(jìn)而更加精確的執(zhí)行更加精準(zhǔn)的操作進(jìn)而將零部件的精度提升到最高、最穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床是工業(yè)化的基礎(chǔ)，其中主要的傳動(dòng)系統(tǒng)最為重要。傳動(dòng)系統(tǒng)的頻率將帶傳動(dòng)的力矩逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷橹鱾鲃?dòng)軸提供源源不斷的動(dòng)力。本次課程設(shè)計(jì)是結(jié)合當(dāng)前青云公司實(shí)際情況完善輸入軸的受力情況，擬定傳動(dòng)方案后，對(duì)CA6150數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行開始一步一步的設(shè)計(jì)，進(jìn)而完善整個(gè)主軸箱。再逐步擬定了轉(zhuǎn)速圖，選擇了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、確定了齒輪參數(shù)，并對(duì)帶傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，接著繪制了主軸箱展開圖，對(duì)軸及其它零件進(jìn)行了校核，最后，對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主軸箱；數(shù)控車床；傳動(dòng)系統(tǒng)1.緒論 61.1課程設(shè)計(jì)的目的 61.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 61.2.1理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 6 1.3課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 82.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 82.1.1轉(zhuǎn)速范圍 82.1.2轉(zhuǎn)速數(shù)列 82.2確定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) 8 82.2.2確定結(jié)構(gòu)式 8 2.2.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 9 2.4核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 3.動(dòng)力設(shè)計(jì) 9 3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 3.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 3.1.7確定帶的張緊裝置 3.1.8計(jì)算壓軸力 3.4傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 3.5主軸合理跨距的計(jì)算 4.主要零部件的選擇 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 4.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 5.校核 24 5.2軸承壽命校核 總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 51.1課程設(shè)計(jì)的具體目標(biāo)本次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完此次一系列課程之后，將進(jìn)行的一次綜合性的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)以及計(jì)算練習(xí)。通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以將學(xué)生能夠充分運(yùn)用所理解課堂上所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，以及生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)中獲取的實(shí)踐技能，以不斷加深理解對(duì)課程中所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和常識(shí)從而慢慢發(fā)展理解所學(xué)習(xí)的各種知識(shí)(趙云龍，李文澤，2022)。而這次課程設(shè)計(jì)目標(biāo)數(shù)控機(jī)床。是在以利用電氣化的信息逐步轉(zhuǎn)變成數(shù)字化的信息再對(duì)車床運(yùn)動(dòng)以及加工過(guò)程按照工程圖紙的要求進(jìn)行加工控制，從這些細(xì)節(jié)可以看出這是一種可以編程的加工設(shè)備，能夠自主地完成從外圓弧面、端面、到螺紋內(nèi)外圓柱面、圓錐面、等工序的切削1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容從基礎(chǔ)的課程來(lái)不斷地設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，這樣設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是由理論基礎(chǔ)的分析和設(shè)計(jì)各種軸類，零部件的計(jì)算。還有最重要的圖紙的繪圖技術(shù)和技術(shù)文件的三個(gè)分部分組成。機(jī)械系統(tǒng)的具體方案的確立。和設(shè)計(jì)基本方案的分析構(gòu)成，最終方案的確立。根據(jù)總體的目標(biāo)參數(shù)設(shè)計(jì)的成型，從這些標(biāo)準(zhǔn)可以感受到進(jìn)而可以進(jìn)行將傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)做具體的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。再根據(jù)清晰的設(shè)計(jì)方案和具體的零部件尺寸選擇來(lái)不斷更改1.2.2圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)通過(guò)計(jì)算出和篩選具體的系統(tǒng)中的需要的主要機(jī)件與工程技術(shù)圖樣設(shè)計(jì)與繪制。在此類背景下通過(guò)將對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容具體的自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)的評(píng)測(cè)。編制和設(shè)計(jì)出計(jì)算說(shuō)明書。1.3課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6技術(shù)參數(shù)：Nmin=22.34r/min;Nmax=561r/miZ=8級(jí)；公比為1.58;電動(dòng)機(jī)效率No=1441r/min。2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定以及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1轉(zhuǎn)速的范圍查書中具體列表表可以知道標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先需要找到22.4r/min,得出主軸的轉(zhuǎn)速2.2.2確立結(jié)構(gòu)式a、b為正整數(shù)，所以Z應(yīng)可以分解為2和3的因子，在這樣的設(shè)定里這樣就可以使用2、3聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。對(duì)于Z=8可以分解為：Z=21×22×24?？梢灾獣缘诙U(kuò)大組的變速范圍為r=φP3-1)x8滿足需求，蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1所示(高韻欣，吳凱俊，2020)。7圖2-1結(jié)構(gòu)網(wǎng)2.2.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖(1)選擇電動(dòng)機(jī)：應(yīng)該采用Y系列鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)繪制轉(zhuǎn)速圖：如圖2-2所示。圖2-2轉(zhuǎn)速圖(3)畫出蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)已知所需要的主傳動(dòng)的系統(tǒng)圖。會(huì)根據(jù)已知的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖來(lái)逐步獲取及已知的技術(shù)參數(shù)，這在某種意義上81-2軸最小中心距：A?_2min>1/3(Zmax+2m+D)圖2-3主傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.3確定各變速組此輪的傳動(dòng)副齒數(shù)(1)Sz≤101-120,中型機(jī)床Sz=71-100(3)可以使齒輪齒數(shù)變得的確定，變速組內(nèi)取出模數(shù)會(huì)一致。據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin≥19~21,齒數(shù)和Sz≤101121,根據(jù)表2,從這些細(xì)節(jié)可以看出依靠昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)各個(gè)變速組的公比，在此類背景下可以取出各傳動(dòng)比與齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表1所示。這些新成果為后續(xù)的研究指向提供了指引，凸顯了理9比基本的首要擴(kuò)大組次要擴(kuò)大組代號(hào)ZZZ3齒數(shù)各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差所有計(jì)算結(jié)果都小于4.3%,所以不需要修改齒數(shù)。輸出功率P=5kW,轉(zhuǎn)速ni=1444r/min,n?=903r/minPa=KAPed表2工作情況系數(shù)KA工作機(jī)原動(dòng)機(jī)i類ii類壓力穩(wěn)定11壓力變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)，通風(fēng)機(jī)；發(fā)電機(jī)；壓力機(jī)；印刷機(jī)；1壓力螺旋式運(yùn)輸機(jī)；鋸木機(jī)和壓力根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制，查書中具體參數(shù)(李書杰，王子和，2020)3.1.2選擇具體的傳動(dòng)帶型從這些標(biāo)準(zhǔn)可以感受到普通V帶的帶型會(huì)依據(jù)昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)傳動(dòng)的計(jì)算設(shè)計(jì)功率值Pd與小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度n1按照專業(yè)書籍查閱資料可以得出以下如圖3-1所示。圖3-1根據(jù)上述公式可以算出的Pa=4.5kW以及小帶輪的轉(zhuǎn)速n?=1442r/min,查圖3-1槽的型態(tài)YAABCDE②帶的速度所以將得出0.7(101+162)≤ao≤2(101+162)表4.包角修正的系數(shù)Ka表5.彎曲影響得系數(shù)Kb帶型ZABCDF所以z可以取整數(shù)應(yīng)得出為3根。可以基于V帶輪結(jié)構(gòu)選擇的條件，電機(jī)主軸直徑為d=30m;統(tǒng)可采用H型孔板樣或者采用P型式帶輪，從這些細(xì)節(jié)可以看出這次選擇H型作為所以可以算出，昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)的小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，A9A大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。上述結(jié)果在全面覆蓋根據(jù)書中查閱資料可以查得，A型帶的初拉力Fo=動(dòng)態(tài)平衡，蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系目標(biāo)設(shè)計(jì)符號(hào)槽的形態(tài)1YZABCDF基準(zhǔn)寬度基準(zhǔn)線上槽深基準(zhǔn)線下槽深e至端面的長(zhǎng)59最小輪緣厚467帶輪寬B外徑輪槽角對(duì)應(yīng)的-極限誤差mm時(shí)),如圖3-2c?？跁r(shí)),如圖3-2d。(1)實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.6-3)d時(shí)),如圖3-mm時(shí)),如圖3-2c?？跁r(shí)),如圖3-2d。(3)孔板帶輪：用于尺寸比較大的帶輪((dd-d)>100(4)橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的副帶輪(dd>500mm圖3-2帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)計(jì)算設(shè)計(jì)出的結(jié)果，可以得出結(jié)論有：小帶輪應(yīng)該選擇實(shí)心帶輪，如圖(a)所示，大帶輪選擇腹板帶輪如圖(b)3.2計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,由公式可以算出，主軸的計(jì)算取56r/min。(2).傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸1=900r/min軸2=354r/min,軸3=95r/min。(3)確定各傳動(dòng)軸的理論轉(zhuǎn)速。表7各個(gè)軸的理論轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)軸編號(hào)Ⅲ軸3.3齒輪模數(shù)的計(jì)算以及驗(yàn)證是否合格(1)模數(shù)計(jì)算。一般由同一變速組內(nèi)的齒輪取得同一組模數(shù)，選負(fù)重最重的小齒輪，按照最簡(jiǎn)單化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行理論的計(jì)算，這在一定程度上表明最后可以得出即可得各組的模數(shù)，如圖表3-3所展示。按照接觸疲勞得計(jì)算齒輪的模數(shù)m1-2軸由公式可得m;=2.79,m=3mm2-3軸由公式可得m;=2.85,取m=3mm3-4主軸由公式可得m;=3.21,取m=4mm組號(hào)334(2)基本的組齒輪的理論設(shè)計(jì)。表9基本組齒輪幾何尺寸表齒輪齒數(shù)分度圓的直徑齒頂圓的直徑齒根圓的直徑齒與齒的寬值為244HB-296HB,所以可以使用40Cr的材質(zhì)，按照平均值應(yīng)取270HB,大齒輪應(yīng)該采取調(diào)質(zhì)處理法則，在此類背景下從這些標(biāo)準(zhǔn)可以感受到使硬度得理論設(shè)計(jì)值為數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)的硬度理論平均取285HB。針對(duì)這一設(shè)計(jì)的合理性，本文會(huì)通過(guò)最①齒面與齒面接觸的疲勞強(qiáng)度值得計(jì)算：公式中N----傳遞的額度功率(kW),u----小齒輪得齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之間的比例Ks=K,KnKNKqK-----具體工作的時(shí)間限制的系數(shù)；T------齒輪得工作具體時(shí)間限制，這次可以取得T=15021h.;n-----齒輪的具體最少得轉(zhuǎn)動(dòng)速度(r/min)Co----基準(zhǔn)的循環(huán)實(shí)際得次數(shù)，按接觸的負(fù)重取出Co=10?,使彎曲的負(fù)重取得的具m----疲勞的曲線變化數(shù)據(jù)，按照接觸的負(fù)重取m=3;使彎曲的負(fù)重取m=6;Kn----轉(zhuǎn)速的變化實(shí)際系數(shù)可知，將查閱以上資料可取Kn=0.65K----功率得實(shí)際利用系數(shù)可以知道，將查閱以上資料可取取KN=0.74K-----材料的實(shí)際利用強(qiáng)化的系數(shù)可以知道，將查閱以上資料可取取Kq=0.66K-----工作得實(shí)際狀況的變化系數(shù)，可以取出K?=1.25K-----動(dòng)力負(fù)重的實(shí)際系數(shù)，查閱以上資料可以取出K?=3K?------齒向負(fù)重的分布系數(shù)，查閱以上資料的可以得出K?=5Y------齒輪形態(tài)的系數(shù)，查閱以上資料可知Y=0.481;[o;----許用的接觸力度(MPa),查閱以上資料可以取出[ow]---許用的彎曲力度(MPa),查閱以上資料可以取出[ow]=286Mpa;依照上述的具體的實(shí)際公式，可算出及查出取具體的實(shí)際數(shù)值可求得：(3)通過(guò)擴(kuò)大齒輪的實(shí)際計(jì)算。第一擴(kuò)大組蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)的齒輪幾何數(shù)據(jù)尺寸數(shù)值可以見下表10第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸表齒輪齒數(shù)分度圓的直徑齒頂圓的直徑齒根圓的直徑齒的寬度青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)的第二擴(kuò)大組的齒輪幾何尺寸數(shù)值見下表表11第二擴(kuò)大組的齒輪幾何尺寸數(shù)值表齒輪齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬3.4傳動(dòng)軸最小的轉(zhuǎn)軸徑得初定取得各傳動(dòng)部件的具體實(shí)際效率如下：帶傳動(dòng)的具體實(shí)際效率：η1=0.96P?=Pan?72=4×0.96×0.9Pπ=Pan?n2n?=4×0.96×0.992×0.9Pm=Pan?n2n3=4×0.96×0.993×0.Pv=Pan?n2n3=4×0.96×0.99?×0.當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可以使估算的d值減小到8%。當(dāng)軸上有鍵槽擇軸一：p?=3.8kw,取【φ】=0.9°帶入公軸二：p?=3.65kw,軸三：p?=3.51kw,由于蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)功率依根據(jù)所需要的設(shè)計(jì)方案，在這樣的設(shè)定里軸承為圓錐滾子軸承時(shí)，這是軸承應(yīng)該為NN3016K型。定懸伸量a=123mm,主軸孔徑為42mm。55%,這里取62%,即180mm,故半徑為0.08m;切削力先假設(shè)1/a=3,l=3a=250mm。前后支承反力RA和RB分別為主軸的當(dāng)量外徑de=(85+61)/2=73mm,所以慣性矩為合理跨距應(yīng)該為(0.77-1.3)lo,取合理跨距1=358mm。根據(jù)蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)增大軸徑：增大主軸的剛度(劉宇琪，朱婧怡，2017):從這些標(biāo)準(zhǔn)可以感受到前軸徑D=80mm,這在一定程度上象征著后軸徑d=50mm。根據(jù)現(xiàn)有的理論體系，本文對(duì)一些種現(xiàn)象，為解決具體問(wèn)題提供了全面的方法論框架。另外，4.1電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速為n=1434r/min,功率為P=5kW可以選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)4.2軸承的選擇I軸：與帶輪靠深溝球軸承6006;Ⅱ軸：對(duì)稱布置深溝球軸承6005;4.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇這在某種程度上表示蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)可以選擇左右搖擺的操縱桿控制桿將可以將通過(guò)桿的推力來(lái)控制Ⅱ軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。5.1軸的校核(b)主軸的前部軸承部處方面的傾角范圍θ≤容許值0]軸承≤0.001rad(c)在安裝部齒輪處方面的傾角范圍為θ≤容許值0]齒≤0.001radFy=0.4Fz=507(N),Fx=0.25Fz所以取得如下公式FQz=2105(N),Fey主軸載荷圖如圖5-1所示：(a)垂直平面內(nèi)圖5-1主軸的載荷分布圖θ齒z=θ齒1+θ齒2+θ齒3=6.9×10-5θ齒=θ齒1+θ齒2+θ齒3=13.86×10-5從這些標(biāo)準(zhǔn)可以感受到兩者合程如下公式為：5.2軸承壽命校核在此類背景下對(duì)Ⅱ軸的受力分析，如圖5-2所示。得：前支承軸的徑向力F=2641.23N。從這些細(xì)節(jié)可以看出由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命[L?oh]=14500h軸承壽命應(yīng)該可以滿足使用需求。5.3鍵的選用及校核(1)Ⅲ軸上的鍵的選擇與應(yīng)用與強(qiáng)度方面檢查驗(yàn)證：蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)的Ⅲ軸與齒輪的聯(lián)接方式應(yīng)用普通平鍵進(jìn)行聯(lián)接，這在某種程度上表示軸的直徑d=46mm;齒輪快厚度L=77.3mm;傳遞可以使用的扭矩力度擇Tm=267840N·mm;選擇使用A型的平鍵，初選鍵型號(hào)為14×70,GB1096-79,l=70(mm)。查閱書中資料可以得出[a]p=op=4Tm/dhl=4×267840/(48×14×70)=22.86MT=2Tm/dbl=2×267840/(48×14×70)=11.43MPa齒輪的連接處可以采用普通平鍵進(jìn)行連接，軸的直徑為d=82mm;傳遞扭轉(zhuǎn)力矩Tv=357230N·mm;齒輪快厚度L=97mm;選用Aσp=4T,v/dhl=4×357230/(80×14×80)=13.43MPa<[a]p=110t=2Tv/dbl=2×357230/(80×22×80)=5.07MPa<[o]p本文在詳細(xì)的了解到了CA6150數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上，認(rèn)真考慮出對(duì)于蘇州昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行的初步的計(jì)算設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)首先了解到了昆山市青云機(jī)械廠CA6150數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)包括主軸電機(jī)、主軸組件與傳動(dòng)系統(tǒng)，與普通的機(jī)床相比，在這樣的設(shè)定里變速功能絕大部分由主軸電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有些只有兩極或三級(jí)齒輪變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)用以擴(kuò)大電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。本設(shè)計(jì)中著取得的成果有：1.數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪多級(jí)變速的情況變?yōu)榉謾n無(wú)級(jí)變速，電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速后，通過(guò)帶輪輸送到輸入軸上，再經(jīng)過(guò)齒輪有級(jí)變速擴(kuò)大變速范圍，滿足變速范圍的要求。2.本設(shè)計(jì)會(huì)將原本的帶輪不卸荷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?yōu)榱藥л喿詣?dòng)卸荷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這在一定程度上表明從而使輸入軸的帶輪處可以只能受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而可以將傳動(dòng)軸上的徑向力逐步傳動(dòng)到車床機(jī)體殼上從而逐步完善了輸入轉(zhuǎn)軸的受數(shù)控車床主傳統(tǒng)系統(tǒng)工作原理以及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有十分明確的概念，從這