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燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目：XK5040数控铣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级机制二班 学 号： 080101010156 学生姓名： 吴 明 杰指导教师： 王敏婷 李宇鹏 目 录第一章 概 述11.1设计要求1第二章 主传动系统设计22.1计算转速的确定22.2变频调速电机的选择22.3传动比的计算32.4齿轮副齿数确定32.5主轴箱传动机构简图32.6转速图拟定42.7传动轴的设计42.7.1各轴计算转速42.7.2各轴功率和扭矩的计算42.7.3扭转角的选择52.7.4各轴直径的估算52.7.5主轴轴颈尺寸的确定62.7.6主轴最佳跨距的选择62.8齿轮的设计82.8.1材料和热处理工艺82.8.2初步计算齿轮的模数82.8.3齿轮宽度确定92.8.4中心距的确定92.8.5直齿圆柱齿轮的应力验算12总 结15参 考 文 献16第一章 概 述1.1设计要求机床类型：数控铣床 满载功率7.5KW，最高转速3500rpm,最低转速45rpm变速要求：无级变速进给传动系统设计：行程 1500，最低速度0.001mm/r，最高速度0.5mm/r，最大载荷4500N，精度第二章 主传动系统设计2.1计算转速的确定机床主轴的变速范围：= ，且：=3500rpm,=45rpm所以：==77.78根据机床的主轴计算转速计算公式：= 得：=45х=166.1rpm，选：=170rpm主轴的恒功率调速范围为：==20.5882.2变频调速电机的选择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===0.657所以：=4.54假设所选电机最高转速为4500rpm，额定转速为1500rpm，则机床主轴在计算转速170rpm时，电机转速为：n===990rpm取机床总效率为η=0.98х0.98=0.96，则P==7.8125kw，取安全系数S=1.25，则电动机功率P=7.8125х1.25=9.77KW，为使电动机在990rpm时得到最大输出功率P=9.77KW，电动机在1500rpm时的功率应为：9.77х=14.8kw可选用上海德驱驰电气有限公司的UABP160L-4-50-15型号交流主轴电动机，连续输出功率为15kw。选配变频器型号：DRS3000-V4T0150C，售价1380元人民币。2.3传动比的计算=== 所以：==0.1714设电机轴与中间轴通过齿轮定比传动，取其传动比为=0.7则==1.11，==0.2442.4齿轮副齿数确定选=0.7的齿轮副为34/48选=1.11的齿轮副为62/56选=0.244的齿轮副为23/952.5主轴箱传动机构简图2.6转速图拟定 2.7传动轴的设计2.7.1各轴计算转速计算转速nj是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图是直接得出，如表3-1所示。表 3-1 各轴计算转速轴I轴II轴III轴计算转速9907001702.7.2各轴功率和扭矩的计算已知一级齿轮传动效率为0.98（包括轴承），而电机在990r/min时输出功率为=15х=9.9kw则：I轴：=9.9х0.98=9.7KWII轴： =9.7х0.98=9.51KWIII轴： =9.51х0.98=9.32KWI轴：=9550·=93.57хN·mII轴扭矩：=9550·=129.74хN·mIII轴扭矩：=9550·=523.56хN·m2.7.3扭转角的选择[]是每米长度上允许的扭转角（deg/m）,可根据传动轴的要求选取，其选择的原则如表3-2所示。表3-2 许用扭转角选取原则轴一般传动轴要求高的轴要求低的轴[]（deg/m）0.5-10.25-0.51-2最后所确定各轴所允许的扭转角如表3-3所示轴I轴II轴III轴[]（deg/m）0.510.52.7.4各轴直径的估算把以上确定的各轴传递的额定扭矩、允许扭转角[]代入扭转刚度的估算公式：d=1.64,可得传动轴的估算直径：=1.64=34.11mm=1.64=31.13mm=1.64=52.46mm计算出的轴颈要进行圆整，电机轴根据所选电机确定，UABP160L-4-50-15型号交流主轴电动机电机轴=42mm，满足要求；为便能够采用标准量具和刀具，I轴做成花键轴，故选择花键轴外径=35mm。综合考虑，估算各轴直径如表3-4表 3-4 各轴估算直径轴I轴III轴III轴估算直径4235562.7.5主轴轴颈尺寸的确定为保证机床的工作精度，主轴尺寸一般都是根据其刚度要求确定的，对于通用机床的主轴尺寸参数通常由结构上的需要而定。故主轴前轴颈的尺寸可通过查表得到：主轴的驱动功率为15х0.96=14.4KW，机床类型为数控铣床，则主轴前轴颈取=110mm。主轴的后轴颈一般为