金属切削机床三级项目.docx

1、金属切削机床三级项目燕 山 大 学机械制造装备课程三级项目报告(2250-22.5r/min 5kW数控车床主传动系统方案设计)年级专业： 学 号： 13 学生姓名： 指导教师： 一、项目任务与要求1.1项目目的本项目以机床主传动系统方案设计、运动参数计算为任务，以达到巩固课堂学习内容，训练我们掌握查阅设计手册、利用各种资源资料，对关键标准件的选取和定制全过程等综合，并通过提交任务书形式，训练设计能力与工程合作能力的目的。1.2项目任务根据下表参数，设计机床的主传动系统方案。机床类型满载功率kw最高转速prm最低转速prm变速要求数控车床5225022.5无级调速具体要求如下：1. 确定传动系

2、统设计方案；2. 运动参数设计：画出转速图；确定计算转速，确定电机参数；3. 画出传动系统图（给出齿轮齿数，对齿轮位置的优化设计使结构紧凑）；4. 选择外购件：搜集电机样本、计算并确定主电机型号以及配套驱动器，给出成本、供货期等；5. 撰写设计任务书：为结构设计提供技术要求和外购件参数及结构图；6. 项目报告一份；设计任务书一份，所提供的设计任务书为专业综合训练课程设计任务。二、传动系统设计方案选择比较机床主传动系统可分为分级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在一定范围能均匀的、离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通机床。无级变速形式可以在一定范围内连续改变转速，以便得到满足加工要求的最

3、佳转速，能在运转中变速，便于自动变速。数控车床的主传动系统通常采用无级变速。与普通车床相比，数控车床的主传动采用交、直主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求数控车床主传动系统有以下三种方式。1 电动机直接驱动 主轴电动机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机驱动。采用直接驱动可大大简化主轴箱结构，能有效地提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴电机转速的变化、输出转矩与主轴的特性完全一致。但因主轴的功率和转矩特性直接决定主轴电机的性能，因而这种变速传动的应用受到一定限制。2 采用定比传动 主轴电动机经定比传动给主轴。 定比传动可采用带传动

4、或齿轮传动，这种传动方式在一定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围仍和电动机的调速范围相同。目前，交流、直流主轴电动机的恒功率转速范围一般只有2-4，而恒转矩范围则达100以上。许多大、中型机床的主轴要求有更宽的恒功率转速范围。这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要求不匹配，调速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用于小型或高速数控机床。3 采用分档变速方式 采用这种变速方式主要是为了解决主轴电动机的功率特性和机床主轴功率特性不匹配。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配合变速机构可确保主轴的功率、转矩要求，满足各种切削运动的转矩输出，特别是

5、保证低速时的转矩和扩大恒功率的调速范围。根据题目要求分析，最后确定数控车床主传动系统采用无极变速电机配合分档变速机构。三、运动参数设计3.1转速图根据题目要求，所选的电动机为交流变频调速电机。经过查阅资料，初步选择卧龙电气公司的BPY系列变频调速三相异步电动机。其额定频率为50HZ，额定转速为1000prm，调频范围是5150HZ。 代入公式得： ，主轴的变速范围：主轴计算转速：主轴恒功率变速范围：电机的恒功率变速范围：主轴要求的恒功率调速范围远大于电动机所能提供的恒功率调速范围，故必须配以分级变速箱。如取变速箱的公比，则由无级变速时故变速箱的变速级数为了简化变速箱及其自动操纵机构，希望用双速

6、变速箱转速图初定图1.拟定转速图令，由上述式子可求得：， ，。齿轮齿数和带轮直径的确定该数控车床的主传动系统分级变速箱一级传动为带轮传动，根据传递的功率和转速选择B型普通V带，带轮直径为。采用滑移齿轮变速时，当两组传动齿轮选用的模数相等时，齿数和也要相等。传动比，齿数为；，齿数为。转速图确定图2. 转速图3.2电机的确定 根据转速图可以画出电动机的功率图，然后根据机床的功率要求计算出电动机所需的功率，从而确定电动机的型号。主轴的功率特性图图3. 主轴功率特性图由于电动机的恒功率调速范围不等于变速箱的公比，导致功率特性曲线出现缺口，现计算：如取总效率，则电动机的额定功率：选取BPY180L-6变

7、频调速电机，额定功率15kW。电动机技术参数电动机外形及安装尺寸驱动器的选择选用奥圣数控车床用变频器，型号DZB311B0150L4M成本和供货期：成本=电机+变频器=1028+500=1528元供货期预计为7天四、传动系统图的绘制4.传动系统图五、设计任务书的生成设计任务书设计题目2250-22.5r/min 5kW数控车床主轴箱设计技术参数机床类型：数控车床满载功率：5 kw 最高转速：2250 prm 最低转速：22.5prm 变速要求：无级调速设计要求（1）电动机的选择与运动参数计算（2）主传动系统的设计计算（3）轴的设计（4）滚动轴承的选择与校核（5）键的选择和校核（6）联轴器的选择（7）装配图、零件图的绘制（8）编写设计计算说明书工作量（1）主轴箱装配图A0一张 （2）设计说明书一份设计进度（1）第一阶段：主传动方案的确定，总体计算和传动件参数计算 （2）第二阶段：轴与轴系零件的设计 （3）第三阶段：轴、轴承、键及联轴器的校核及草图绘制 （4）第四阶段：装配图的绘制及计算说明书的编写参考资料(1) 机床设计图册(2) 金属切削机床，戴曙，机械工业出版社，1993