数控铣床主传动系统设计.doc

3 - 目录 一、 原始参数 ………………………………………………………… 1 二、设计要求 ………………………………………………………… 1 三、主传动的变速方式的选择 ……………………………………… 1 四、主轴电机的选择及分级变速箱的设计 ………………………… 1 1、初选电机 …………………………………………………………… 1 2、变速级数Z的确定…………………………………………………… 2 3、分级变速箱传动系统变速机构的确定………………………………… 2 4、电机校验 …………………………………………………………… 3 五、附图 …………………………………………………………… 4 Project II – 数控铣床主传动系统设计 一、原始参数： 工作台尺寸： 1250×360mm， 工作台行程： X轴900mm，Y轴360mm，Z轴460mm 快速移动速度： X轴4000mm/min，Y轴4000mm/min，Z轴3000mm/min 切削进给速度： 1～2000mm/min 定位精度： 0.04mm 重复定位精度： 0.02mm 主电机功率： 3.7KW 主轴转速范围： 60～5000rpm 起动加速时间： 25ms 二、设计要求： 选择合理的主传动的传动方案 计算系统所需的各类参数 选择电机类型，并进行校验 画出转速图 三、主轴电机的选择及分级变速箱的设计 1、初选电机 根据所给主电机功率3.7KW和主轴转速范围60～5000rpm，初选华中数控GM7系列交流伺服变频（主轴）电GM7101-4SB61型号。电机参数如下表： 型号 额定功率 Kw 额定转矩 Nm 额定电流 A 额定转速 r/min 最大转速* r/min 转动惯量 10-2Kgm2 重量 Kg GM7100-4SB61 2.2 14 6 1500 6000/9000 0.015 25 GM7101-4SB61 3.7 23.6 10 1500 6000/9000 0.02 35 GM7102-4SB61 3.0 19.1 8 1500 6000/9000 0.015 25 则，电动机的恒功率调速范围 = / ==4 主轴计算转速 = （/）0.3==226 r/min 主轴恒功率调速范围= / =5000/226=22 主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机所能提供的恒功率变速范围，所以在电动机与主轴之间要串联一个分级变速箱，来扩大电动机的恒功率变速范围。 2、变速级数Z的确定 取变速箱的公比 则由于无级变速时 故变速箱的变速级数取Z=4。 由此得功率特性图为连续的、无缺口(即没有功率降低区)和但出现小段重合。 分级变速箱传动系统变速机构的确定 （1）为使变速箱结构紧凑，各级都采用齿轮变速传动，考虑滑移齿轮中心距及传动要求，令齿轮齿数互质，确定各齿轮参数如下： 齿数(模数) Z（m） 21（2.5） 34（2.5） 23(3) 28(3) 22(2) 53(2) 19（2） 48（2） 分度圆 d= mz 52.5 85 69 84 44 106 38 96 齿顶圆 da=d+2m 57.5 90 77 90 48 110 42 100 齿根圆 df=d-2*1.25m 46.25 78.75 61.5 76.5 39 101 33 91 齿宽 b=(6~10)m 20 12 20 12 20 12 20 12 中心距 A=(d1+d2)/2 68.75 76.5 75 67 （2）各对齿轮传动比：i1 =21/34=1/1.619，i2 =23/28=1/1.217，i3 =22/53=1/2.409， i4 =19/48=1/2.526，i5=34/21=1.619/1。 （3）传动原理图及转速图：见附图 （4）转速验算： nmax =6000／1.217=4930r/min，nmin =73/1.217=59.98r/min； ×100%= -1.4% ±10(φ-1)%= ±10(2-1)%= ±10%； ×100%=0.3% ±10%；所以满足转速要求。 4、电机校验： （1）电机需要的转矩 根据= 式中，——电机转子惯量；——主轴及各组件换算到电机轴的最大转动惯量； ——电机所需转速，=n×i=73~6000 r/min；——加速时间；η——传动效率； ①由所给数据知=0.025s，由所选电机参数知=0.02 Kgm2； ②根据齿轮传动效率及采用滚动球轴承支承结构，查机械设计课程设计手册得传动效率 η=0.993×0.993=0.9414； ③忽略主轴及齿轮轴的转动惯量，取齿数和最大的传动