ck6140主传动设计及其伺服系统设计毕业设计(编辑修改稿)

ck6140主传动设计及其伺服系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

变速元件构成的变速箱来实现变速的，传递功率大，变速范围大，传动比准确，工作可靠。 但速度不能连续变化，且有速度损失，传动不够平稳。 1）滑移齿轮变速机构：其优点是变速范围大，得到的转速级数多；变速较 方便，可传递较大功率；非工作齿轮不啮合，空载功率损失较少。 其缺点是变速箱结构复杂；划移齿轮多采用直齿圆柱齿轮，承载能力不如斜齿圆柱齿轮；传动不够平稳；不能在运转中变速。 2）交换齿轮变速机构：其优点是结构简单，不需要操纵机构；轴向尺寸小，变速箱结构紧凑；主动齿轮与从动齿轮可以对调使用，齿轮数量少。 其缺点是更换齿轮时费力；装于悬臂轴端，刚性差；备换齿轮容易散失等。 因此，它适用于不需要经常变速或变速时间长对生产率影响不大，但要求结构简单紧凑的机床。 3）多速电动机：其优点是可简化变速箱的机械结构；在运转中变速， 使用方便其缺点是多速电动机在高、低速时的输出功率不同，设计中一般是按低速的小功率选定电动机，而使用高速时的大功率就不能完全发挥其能力；多速电动机的转速级数越多，转速越低，则体积越大，价格也越高；电气控制也较复杂。 4）离合器变速机构：齿轮式离合器和牙嵌式离合器结构简单，外形尺寸小；传动比准确，工作中不打滑；能传递较大的转矩；但不能在运转中变速。 片式摩擦离合器可实现运转中变速，接合平稳，冲击小；但结构较复杂，摩擦片间存在相对滑动，发热较大，并能引起噪声。 对比以上两种方案，故选择直流电动机无级变速串联齿轮有级 变速方式。 进给系统的组成及选用 纵向和横向进给是两套独立的传动链，他们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床要求。 为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小传动效率改的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动的刚度和消除间隙。 齿轮副也应有消除齿册间隙的机构采用滚动导轨可减少到贵贱的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量的移动，切润滑方便。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 9 图 伺服系统总体方案框图 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 10 第三章 主变速箱总体设计 电机的选用 车刀的选择 1） 加工材料 表 31 加工材料及参数 加工材料 刀具材料 加工形式 主切削刀（ FZC , FZFZFZ NYX , ) 结构钢及铸钢 高速钢 外圆纵车横车及镗孔 1766 0 刀具材料的选择：选择 W6Mo5Cr4V2，硬度（ HRC） 65 抗弯强度 3800Pa 冲击韧性 MJ 高温 硬度（ HRC） 选用理由：虽然此刀具磨削性能稍差，但热塑性好，适用于制造成形刀具及承受抗冲击刀具，且在 o600 高温时还有较高硬度。 2） 确定刀具的重要参数 (查资料 [1]) 表 32 车削碳刚的切削速度 加工材料 硬度 高速钢 V（米 /分） 硬质合金刚 V（米 /分） 碳刚 175275 22 75 切深 t=3mm，走刀量 s=， vkkV 21 当取 So= 时， k1= 取 to=5 时， k2= vkkV 21 =  75= .13 3） 主切削力 FZ=cFZ .apxfz . f yfz .vnfz .kFZ 查文献 [1] kFZ=1  1   1=  .23 前角为 13o，主偏角 45o ，刃倾角为 0 o ，刀尖圆弧半径 2 FZ=1776 5  1 =4537N  .33 其中 FZ所消耗的功率占总切削功率的 95%左右，所以只需要计算 FZ主切削力产生的功率即可。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 11 4）切削功率 Pm 60 5 3 760 10 33m  CZ VFP  .43 选择电机 考虑到机床的传动比效率 mE PP /m  .53 式中： 是机床的传动效率m ，一般取 ~，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。 本次设计选用 .80 KWPP mE    .63 参考文献 [2]，这里选用 Y132S4，额定功率 ，额定电压 380W，最高转速1440r/min，同步转速 1500r/min. 图 电动机图 此机床为了减少相对速度的损失，所以公比 取得较小 这里我们选用主轴的标准公比为  RZ  .73 这里选用 18 级传动 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 12 确定结构网和结构式 传动组和传动副的确定 18=3x6 18=6x3 18=3x3x2 18=3x2x3 18=2x3x3 在以上两行方案中，第一行的方案虽然可以省掉一根轴，缺点是有一个传动组内由6个传动副，如果做一个六联滑移齿轮，会增加轴向尺寸，所以不采用。 第二行的三个方案的比较可以根据以下原则，从电动机到主轴，一 般为降速传动，接近电机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也较小。 如果是传动副较多的传动组放在接近电机处，则可使小尺寸零件多些，这就是‘前多后少’原则，从这角度出发。 取 18=3X3X2 的方案较好。 结构式的各种方案的选择 在 18=3X3X2 中，又因基本组和扩大组不同而又不同的方案，可能有的方案有： 18=31X33X29 18=31X36X23 18=33X31X29 18=36X31X23 18=36X32X21 18=32X36X21 在降速传动中，防止轮齿直径过大而使径向尺 寸常限制最小传动比 41imax，在升速时防止产生过大噪音和震动限制最大转速比 2imax ，因此，主传动链任一传动组最大变速范围 108 max R。 在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。 在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组，因为其它传动组的变速范围都比其它小即： m a x1n nn RR PX  ）（ 经验证，只有 18=31X33X29与 18=33X31X29这里选用变速组的扩大顺序与传动顺序一致，即 18=31X33X29。 确定各级的转速 各级转速可以直接从 [3]P77 表 36 查得： ,40,50,63,80,100,125,160,200， 250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600. 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 13 绘制转速图 确定传动轴的轴数 传动轴数 =变速组数 +空比传动副 +1=4 绘制转速图 先 按传动轴数及主轴转数级格距 lg 画出网格，用以绘制转速图。 所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需 4轴。 加上电动机轴共 5轴，故船速需 5 条竖线，主轴一共 18 级。 电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需 18条横线。 注明各级转速，电动机轴上注明。 现在从后向前推各根轴的转速 411xmin U 2xmax U 8xxm ax   ，R 由此可知传动副 c： 61c 141i  32c  即轴Ⅲ六种转速只有一种可能： 125,160,200,250,315,400,500,630,800r/min 然后决定轴Ⅱ的转速。 传动轴 b的级比指数为 3，在传动比极限范围内，为了避免升速，又不使传动比太小，可取 11i 331b   11i 662b   1 11i 003b   轴Ⅱ的转速确定为 500,630,800r/min。 同理，对于轴Ⅰ可取 11i 111a   222a 11i   333a 11i   这样就确定了轴Ⅰ的转速为 1000r/min，电动机轴与轴Ⅰ之间为带传动，传动比接近 21/1/2 。 最后，在图上补足各连线，就可以得到如下的转速图。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 14 图 主变速系统转速图 传动图如下： 图 主变速系统传动图 带轮直径确定的方法，步骤 选择三角皮带轮 型号 一般机床上的都采用三角带。 根据电机转速和功率查图即可确定型号（详情见文献武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 15 [4]41节）。 但图中的解并非只有一种，应使传动带数为 3～ 5 根为宜。 本次设计中所选的带轮型号和带轮的根数如下： B 型带轮 选取 3 根 确定带轮的最小直径 Dmin（ D 小） 各种型号胶带推荐了最小带轮直径，直接查表即可确定。 根据皮带的型号，参照文献 [5] 查表可取： Dmin=140mm 计算大带轮直径 D 大 根据要求的传动比 u和滑功率ε确定 D 大。 当带轮为降速 时：   1UDD 小大  .83 三角胶带的滑动率ε =2%。 三角传动中，在保证最小包角大于 120 度的条件下，传动比可取 1/7 ≤ u≤ 3。 对中型通用机床，一般取 1～ 为宜。 因此： ≤ D大≤ 343mm 经查表取： D 大 =200mm 确定齿轮齿数 传动组 a 如转速图所示传动组 a， 1a ，22a 1i ，33a 1i 。 查文献 [3]P94 表 39，取 u 为 ,，结果如下： 1u = ......72,70,68,66,65,63,61......ZS 2u =2 ......73,72,70,67,65,62,60......ZS 3u =3 ......72,69,66,63,60......ZS 从以上各种可挑出 7260和ZS 是共同 适用的，可取 72ZS ，从表中查出小齿轮分别为 32,28,24。 即 4032i1a ， 4428i2a ， 4824i3a ，可得轴上的三联齿轮齿数分别为 36,44,48。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 16 传动组 b 如转速图所示传动组 b， 1i1b  ，32b 1i ，63b 1i 。 查文献 [3]P94 表 39，取u 为 1,，结果如下： 1u =1 ......8886,84,82...... ，ZS 2u =2 ......87,86,84,81...... ，ZS 3u =3 ......86,85,84,81......ZS 从以上各种可取 84ZS ，从表中查出小齿轮分别为 42,28,17。 即 4242i1b ， 5628i2b ，6717i 3b  ，可得轴上的三联齿轮齿数分别为 42,56,67。 传动组 c 如转速图所示传动组 c， 41i1c ， 12i2c 。 查文献 [3]P94 表 39，取 u 为 4,2 的三行，结果如下： 1u =4 ......9086,85,84,81...... ，ZS 2u =2 ......9087,86,84,81...... ，ZS 从以上各种可取 90ZS ，从表中查出小齿轮分别为 18,60。 即 7218i1c ， 3060i2c ，可得轴上的三联齿轮齿数分别为 72,30。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 17 第四章 主变速箱详细设计 带传动的设计 电动机的 转速 n=1440r/min，传递功率 ，电动机轴与 I轴之间的降速比为 1440/1000=，即带传动的传动比为 ，两班制工作，一天运转 16 小时，工作年数 10年。 确定计算功率 由参考文献 [5]表 87查得工作情况系数取 AK =，故： KWKWPKP A   .14 选取 V 带型 根据小带轮的转速和计算功率，由文献 [5]图 810，选 B带。 验算带速和确定带轮直径 1）初选小带轮的基准直径 参考文献 [5]表 86 和表 88，取小带轮直径 mm140d 1d  2）验算带速 100060 nd 11d V  。