数控车床主传动系统结构与控制设计

沈阳理工大学课程设计专用纸

图 1.1转速图和主轴功率特性图

2．齿轮齿数的确定

（1）Ⅰ轴与Ⅱ轴的中间齿轮的齿数

取 301min ==Z Z 111/'0.6u Z Z == 根据上式求得 150z '=

且11

80120z z '+=<，所以满足要求。 （2）Ⅱ轴与Ⅲ轴之间齿轮的齿数

取 min 220Z Z == 222/'0.33u Z Z == 根据上式求得 260Zz =

且22

80120z z '+=<，所以满足要求。 （3）Ⅲ轴与Ⅳ轴之间齿轮的齿数

取 min 325Z Z == 333/'0.33u Z Z == 根据上式求得 3'75Z =

且33

100120z z '+=<，所以满足要求。

（4）Ⅳ轴与Ⅴ轴之间齿轮的齿数

取 min 4

50Z Z '== 444/'0.99u Z Z == 根据式求得 450Z =

且44

100120z z '+=≤，所以满足要求。 联立上面两式求得：Z 5=55, 5

50z '=。 图1.2

3．主轴及各传动轴计算转速的确定： (1) 主轴计算转速的确定：

根据转速图得中型车床主轴的计算转速80min v n r =。 (2) 各轴的计算转速的确定

主轴计算转速确定后，就可以从转速图上得出各传动轴的计算转速，对于上述转速图可得各传动轴的计算转速如下：

2轴的计算转速：1250min n r = 1轴的计算转速：2750min n r = 4．估算各传动轴轴径：

圆整后取458d mm = 5齿轮模数估算

（1）第一对齿轮：

1750min n r =；301=Z ；10.6u =；

()()3

3

12

2

2

21

1

1 1.680.411

1630016300 2.408300.41250750

m j u

P

m Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦

取标准值5.21=m （2）第二对齿轮：

2250min n r =； 220Z =；20.33u =；

()()3

3

22

2

2

2

2

2

130.511

1630016300 2.718350.51250250

m j u

P

m Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦

取标准值32=m （3） 第三对齿轮：

2250min n r =；423=Z ；67.01=u ；

()()3

3

32

2

2

2

3

3

130.6711

1630016300 2.8188420.671250250

m j u

P

m Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦

取标准值33=m （4）第四对齿轮：

m in 1254r n =； 534=Z ；8.04=u ；

()[]()90.2125

12508.053811

8.01163001163003

223

4

2

2

4

4=⨯⨯⨯⨯⨯+=±=n u Z P

u m j m σϕ

取标准值34=m 所以取m=3 两组都是 6中心距的计算： D1=

D2=(z1+z2)m/2=150mm 7分度圆的计算

二 传动轴的验算

轴在载荷的作用下会产生弯曲和扭转变形，当这些变形超过某个允许值时，会使机器零部件工作状况恶化，甚至使机器无法正常工作，故对精密机器的传动和对刚度要求高的轴，要进行刚度校核，以保证轴的正常工作。轴的刚度分为扭转刚度和弯曲刚度两种，前者是用扭转角 来度量，后者以挠度 和偏角 来度量。

在前面我们已经用扭转刚度公式对各传动轴轴径进行了估算，下面要用弯曲刚度对轴进行刚度验算。

把不等直径的阶梯轴，连同安装的零件，当成直径为d 的等直径轴计算。 1．当载荷作用于支点间时，其计算公式为：

式中 l ——支点间的距离，mm ；

li ，di ——轴上第i 段的长度和直径，mm 。 2．当载荷作用于外伸端时，其计算公式为：

式中 l ——支点间的距离,mm ；

li ，di ——轴上第段的长度和直径，mm ； c ——外伸端长度，mm 。 简化I 轴为简支梁如图1.3所示：

图1.3简化I 轴简支梁

∑

==

n

i

i v i d l l d 14

4

∑=+=n

i

i v i d l l c d 142

4

2.计算轴的当量直径

3．计算挠度

由公式 得 322131.66102911.4890

t T

X X F d

=

==N

0tan 201055.93r t F F x == N

由于1轴2轴3轴不处于同一平面，所以先建一个直角坐标系，将以上各力投影到坐标轴上，再进行受力分析

0cos 601272.89tx t F F x == N 0cos 302423.8ty t F F x N == N x F F r rx 23.92230cos 0==

N x F F r ry 45.53260cos 0==

89.1462=-=rx tx x F F F N N F F F rx ty y 25.3066-=--= 带轮

N X X d

T

F t 3.1053250

1066.131223===

N F r 94.2330-=

64444424

1075.3352565014044179355.105.2105.1351

x i d l l c d n i i

v =++++==+=∑kW x N 34.1094.011==33

1066.1031750

1034.1055.9X X X T ==（mm ） N·

mm