机床磨床主传动系统结构设计方案Word格式文档下载.docx

1、50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达6080M/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。 磨床的分类1.2磨床可分为十余种： 1、外圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。 2、内圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。 3、座标磨床：具有精密座标定位装置的内圆磨床。 4、无心磨床：工件采用无心夹持，一般支承在

2、导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。 5、平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。 6、砂带磨床：用快速运动的砂带进行磨削的磨床。 7、珩磨机：用于珩磨工件各种表面的磨床。 8、研磨机：用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。 9、导轨磨床：主要用于磨削机床导轨面的磨床。 10、工具磨床：用于磨削工具的磨床。 11、多用磨床：用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。12、专用磨床：从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为：花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。1.3国内外磨床的现状 1.

3、3.1机床的模块化设计 从最早的德国在1930年首先提出的“模块化构造”的设计方法到本世纪5 0 年代欧美一些国家正式提出所谓“模块化设计” 的概念，机床的模块化设计愈来愈受到重视。并己形成较成熟的模块化系统，取得了很好的经济效益，因而采用模块化设计在世界各地得到了迅速发展。采用模块化设计产品有下列优点：1、产品更新换代快；2、可以缩短设计和制造周期；3、可以降低成本； 、维修方便；45、产品性能可靠。这种方法可以提高机床设计的柔性和可变性。1.3.2新型砂轮材料的应用带来磨削技术的变革 刀具磨削加工是高速、高精度的成形磨削，这也是生产中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮

4、必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这两者往往是有矛盾的；二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度，国外现己采用高精度金刚石滚轮来修整砂轮，并开发了连续修整成形磨削新工艺，效果较好。磨削加工最基本的特点之一，是磨料粒度很小，由于磨料的内聚性，使用普通的方法，难以制造出均匀一致的细粒度砂轮。应用电泳沉积10-20nm 超细粒度磨料形成磨料粒，是值得注意的新技术。 近年来低压化学气相沉积（ CVD ） 金刚石膜，发展速度迅速。为了生产出质量更高的砂轮，各国都在积极改进传统的粘结剂，以便生产出适合不同要求的CBN砂轮。2磨床传动方案的分析确定 机械传动装置位于原动机和工作机之间

5、，用以用以传递运动和动力或改变运动方式。传动方案设计是否合理，对整个机械的工作性能、尺寸、重量和成本等影响很大，因此，传动方案的设计是整个机械设计中的关键环节。2.1磨床对传动方案的要求 合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、重量轻、成本低廉、工艺性好、使用和维护方便等要求。任何一个方案，要同时满足以上所有要求是时分困难的，因此要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。2.2磨床传动方案的拟定 满足同一工作机功能要求，往往可采用不同的传动机构，不同的组合和布局，从而可得出不同的传动方案。拟定传动方案时，应充分了解各种传动机构的性能及适用

6、条件，结合工作机所传递的载荷性质和大小、运动方式和速度以及工作条件等，对各种传动方案进行分析比较，合理的选择。本次设计的任务主要是磨床主传动系统的结构设计。下面提出几个方案进行比较：1、齿轮传动 齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动装置中一般应首先采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好，故在高速级或要求传动平稳的场合，常采用斜齿圆柱齿轮传动。2、带传动 具有传动平稳、吸振等特点，且能起过载保护作用。但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率的条件下，传动结构尺寸较大。3、链传动 由于工作时链速和瞬时传动比呈周期性变化，

7、运动不均匀、冲击振动大，一般布置在传动系统的低速级。经过分析，决定采用斜齿圆柱齿轮传动，经过一级变速达到设计效果。3总体设计 3.1电动机的选择 3.1.1电动机类型的选择 电动机的类型和结构形式应根据电源种类、工作条件、工作时间的长短及载荷的性质、大小、启动性能和过载情况等条件来选择。工业上一般采用三相交流电动机。Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用广泛。本次设计采用Y系列三相异步电动机。3.1.2电动机功率的选择 电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性能都有影响。功率选得过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选

8、得过大，则电动机的价格高，且经常不在满载下运行，电动机效率和因数都较低，造成很大的浪费。电动机功率的确定，主要与其载荷大小、工作时间长短、发热多少有关。对于长期稳定工作的机械，可根据电动机所需功率P来选择，而不必校验电动机的发热和启d动力矩。选定磨床砂轮型号尺寸为2502575，同时确定砂轮转速为1450r/min。工作机有效功率：P=Fv/1000 WW根据砂轮转速及尺寸可确定 v=18.84m/s , 其中 F=250N，=1， W因此， P=Fv/1000=25018.84/10001=4.71kW WW计算电动机所需功率：首先确定传动装置的总效率。设各效率分别为（8级1闭式齿轮传动）、

9、（滚动轴承）、2-2（弹性联轴器）。查机械设计课程设计表32得：=0.97、=0.98、=0.99，总效率 3122=0.970.98=0.99=0.92 312电动机所需功率为：P=P/=4.71/0.92=5.12kW wd由机械设计课程设计表16-1选电动机额定功率5.5kW 3.1.3电动机转速的选择 同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750r/min等几种。一般来说，电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外轮廓尺寸愈小，价格愈低。反之，外轮廓尺寸愈大，价格愈贵。当工作机转速较高时，选用高速电动机较经济。选电动机的同步转速3000r/min，工作机转速n=145

10、0r/min，总传动比i=n/n wmw表3.1 电动机相关数据 型号 额定功率 同步转速 满载转速 传动比 2 5.5kW 3000r/min Y132S1-2 2900r/min 查机械设计课程设计表16-2知电动机机座中心高132mm，外伸轴径38mm，外伸轴长度80mm。3.2传动装置运动和动力计算 3.2.1各轴转速计算 n=n=2900r/min mn=n=1450r/min w3.2.2各轴输入功率 P=P=4.920.990.98=4.77Kw 32dP=P=4.770.970.98=4.53Kw 213.2.3各轴输入转矩 T=9550P/n=95504.77/2900=15

11、.71Nm T=9550P/n=95504.53/1450=29.84Nm 表3.2 各轴动力与运动参数 轴号 转速 功率 转矩 传动比 15.71Nm 2900r/min 4.77kW 2 29.84Nm 4.53kW 1450r/min 4传动零件的设计计算 4.1齿轮的设计 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千万，圆周速度可达200m/s。齿轮传动的主要特点有：1、效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。2、结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。3、工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，

12、工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。4、传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动广泛应用，也是由于具有这一特点。4.1.1齿轮各参数的设计计算 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。1、初选直齿圆柱齿轮试算 2、选定齿轮精度为7级精度 3、材料的选择 由机械设计表10-1选小齿轮材料为45钢，调质，硬度235HBS；大齿轮材料45钢，正火，硬度190HBS。硬度差为45H

13、BS。4、初选小齿轮齿数Z=24,则大齿轮齿数Z=iZ=242=48,u=2 1215、按齿面接触强度计算 2?TKZ1u?1t 2.32dE?31t?u?Hd 确定公式内各数值（1）=1.3 试选载荷系数K1） t 计算小齿轮传递的转矩2）4Nmm 10T=T=15.71Nm=1.5711=1 选齿宽系数3） 由机械设计教材表10-7d=189.8Z 由机械设计教材表10-6查得材料弹性影响系数4） MPaE5） 由机械设计教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 =550Mpa，由图10-21c查得大齿轮接触疲劳强度极限=390Mpa Hlim2Hlim16） 计算应力循环次数