机床设计计算讲解
机床总体设计(全)
机床结构布局：立式、卧式、斜置式。 基础支承件的形式：底座式、立柱式、龙门式。
基础支承件的结构形式：一体式、分离式。
同一种运动分配式可以有多种结构布局形式，运动分配 设计阶段评价后，需对结构布局方案进行评价，去除不 合理方案。 评价的主要依据是定性分析机床的刚度、占地面积、与 物流系统的可亲和性等。
设计结果是得到机床总体结构布局形态图。
机床支承形式的选择
• 机床的支承件：床身、底座、立柱、横梁、横臂等。
– 柱形：支承件是立柱，或立柱与底座的组合—立式机床。 – 倒T字形：支承件是床身和立柱的组合—复合式机床。 – 槽形：支承件是床身（底座）、立柱和横臂三者的组合—单 臂式机床。 – 框形：支承件由床身、横梁及双立柱组成，形成封闭的框形 结构—龙门式机床。
总体方案综合评价与选择：对各种方案进行综合评价，从中选择较 好的方案。 总体方案的设计修改与优化
对所选择的方案进行进一步修改或优化，确定最终方案。
BACK
3.1.3 机床的设计步骤
结构设计
设计机床的传动系统，确定各主要结构的原理方案，设计部件装配图，对主要 零部件进行分析计算和优化，设计液压原理图和相应液压部件装配图，设计电 气控制系统原理图和相应的电气安装接线图，设计和完善机床总装配图和总联 系尺寸图。
上述步骤反复进行，直到达到设计结果满意为止。 定型设计，结构设计完成之后，可进行实物样机的制造、实验及评价。根 据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。
BACK
3.1.4 机床总体设计一、床系列型谱的确定由于各种机床用户生产的产品和规模不同，对机床性 能和结构的要求也不同，因此，同一机床甚至同一规 格的机床，还需要有各种变形，以满足用户各种各样 的需求。为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户 的不同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先 确定一种用途最广，需求量最大的机床作为“基型系 列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若 干变型机床，形成“变型系列”。“基型”和“变型” 构成了机床的“系列型谱”。
机床的传动设计_计算转速
19:36 28:37
n /( r/min )
19
《机械制造装备设计》
1
第二章 机床的传动设计
本章主要教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 分级变速主传动系统设计 扩大变速范围的传动系统设计 计算转速 无级变速系统设计 进给传动系统设计 结构设计
2
第三节 计算转速
一、研究计算转速的意义
传动零件设计的主要依据是所能承受的载荷大小。载荷取决于
19:36 28:37
n /( r/min )
17
第三节 计算转速
(3)各齿轮副的计算转速
各变速组内一般只计算组内最小，也是强度最薄弱的齿轮，故只 需确定最小齿轮的计算转速。 III轴和IV轴（第二扩大组）间最小齿轮为19，主轴IV获得30-190 共9级转速，主轴IV的计算转速为95，故齿轮19的计算转速为375。 II轴和III轴（第一扩大组）最小齿轮为18，III轴获得118-190共3
10
第三节 计算转速
中型机床及大型机床的 nj 为何较高
刀具：硬质合金 机床：高速发展 主电机功率：较大提高 切削转矩：受刀具、夹具、零件刚度限制，提高幅度不大 结论：较高转速才能达到机床的全部功率
11
第三节 计算转速 钻床的 nj 为何较低
钻床一般在低速下钻、攻大直径孔、螺纹 刀具：多刃 转矩较大，所需功率较大 钻头：大多为高速钢
4
第三节 计算转速
二、机床的功率转矩特性
2.主运动为旋转运动的机床 传动件传递的转矩与切削力、工件和刀具的半径有关。 ① 粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，即较大的切削力 矩，较低转速；精加工时则相反，转速高，切削力矩小； ② 当工件或刀具尺寸较小时，同样的切削面积，切削力矩
数控机床常用计算项目与计算方法
数控机床常用计算项目与计算方法编者说明：1、编制本“计算方法”的目的是用于指导数控机床的设计计算及进行数控机床“交钥匙”项目时所需的必要计算。
2、本“计算方法”上所汇集的计算项目及计算方法仅是为一般设计手册中不常涉及的计算公式，其来源系汇集的散见于各种手册，数控系统说明书及杂志中的相应公式。
3、本“计算方法”的编制系采用按数控机床常用功能部件、单元为构成的方法编写，以利应用方便。
4、由于编者水平及资料所限，加之编撰时间仓促，如有错误，欢迎指正。
目录一、AC主轴伺服电机及变频调速电机●几个基本概念（一）主轴电机转速的计算（二）主轴电机额定输出扭矩及最大输出扭矩的计算。
（三）主轴电机恒扭矩转速范围内实际输出功率的计算。
（四）机床主轴额定输出扭矩及最大输出扭矩的计算。
（五）车、铣、钻方式下，主轴及电机所需功率的计算。
二、AC伺服电机及伺服进给轴（一）伺服进给轴额定及超载时有效推力的计算。
（二）钻孔时最大轴向进给力的计算（三）钻孔时作用在伺服电机上力的计算（四）进给伺服电机的选择计算（五）刀架用伺服电机的选用计算（六）直线伺服进给轴参考点减速档块宽度LDW的计算（七）倾斜(垂直)进给轴是否增加平衡装置的计算三、其它计算（一）切削力、切削功率及切削扭矩的计算（二）主轴轴承dMN值的计算（三）主轴轴承润滑脂封入量的计算（四）螺纹车削走刀次数的计算（五）根据粗糙度要求，计算合理切削工艺参数的计算一、AC主轴伺服电机及变频调速电机●基本概念1、电机的功率负载特性：做为一般驱动负载工作的回转电机有以下三种常用的功率负载特性：（1）连续工作制（S1）：是指该电机在额定工作条件和负载条件下允许长时间、不间断的工作。
（2）短时工作制（S2）：是指该电机在规定的短时间内允许超出额定功率进行运转工作，其超载时间优先采用10、30或60分钟等。
（3）断续工作制（S3）：是指该电机应按一定的通、断周期进行工作，以保证电机在大电流、超载情况下不致因电机温度过高，击穿绝源而烧坏。
《数控系统课程设计》——设计计算说明书
x-y数控工作台机械系统设计
1.传动方案的拟定
方案一：联轴器联接传动
优点：传动转矩较大，装拆方便，尺寸小，质量轻，维护方便
缺点：对同轴度要求较高，载荷和转速不宜变化太大。
方案二：齿轮传动
优点：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围广等。
缺点：制造成本高；精度低时，振动和噪声较大；不宜适用轴间距离较大的传动。
方案三：同步带传动
优点：传动比恒定；质量轻，速度较高；传动效率高；冲击小，噪声小；速度比大，载荷范围大。
缺点：制造安装精度较高，中心距要求比较严格。
由于设计要求及经济性方面考虑，选用方案三即同步带传动。
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第3页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第5页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第7页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第9页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第11页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第13页
《数控系统课程设计》——设计计算说明书共16页第15页。
X62W型铣床主传动系统设计计算说明书
目录第1章运动设计......................................... 第2章传动零件的初步计算............................... 第3章零件的验算....................................... 第4章结构设计的说明................................... 第5章参考文献.........................................第1章 运动设计1.1 机床的主要技术参数电动机额定功率P=7.5KW ，级数Z=18,公比 1.26ϕ=，=1500r/min n 电,极限转速min 26.5r/min n =。
1.2 计算出各级转速由 1.26ϕ=、min 26.5r/min n =、Z=18，由参考文献[2]得18级转速为26.5，33.5，42.5，53，67，85，106，132，170，212，265，335，425，530，670，850，1060，1320（r/min)。
1.3 确定结构式在设计简单变速系统时，变速级数应选为32m n z =⨯的形式，其中 m,n 为正整数。
故211832z ==⨯，即选用两对三联齿轮，一对两联齿轮进行变速。
根据传动机构的选择原则：传动副前多后少原则，传动顺序与扩大顺序相一致的原则，变速组降速要前慢后快。
确定其变速结构式去如下：13918332=⨯⨯其最末扩大组的调速范围991.2688n r ϕ===≤，满足要求由于其调整范围已达到极值，故其最大传动比与最小传动比均已确定，即最大传动比：min 2u =最小传动比： min 14u = 1.4 绘制结构网图1-1 结构网13918332=⨯⨯1.5 绘制转速图 1.5.1 选用电动机由参考文献[4]，选用Y 系列封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，其级数P=4，同步转速为1440r/min ，电机型号Y132M-4。
机床计算公式
CNC常用計算公式
CNC常用計算公式
一：切削线速度
V=πDN/1000
N=rpm(主轴转数）
D=￠mm(切削直径）
V=M/min
π=3.14
二：切削动力
KW=(Ks×V×d×f)÷(6000×λ)
W=Kw（切削动力）
f=进刀量（mm/rev）
d=切削深度（mm）
λ=0.7～0.85（机械效率）
三：切削阻抗
P=Ks×q
P=KG
Ks=kg/平方mm
q=f×d［切削面积〔平方mm〕］
四：切削扭力
T=P×(D/2)
T=kg-m
D=￠mm(切削直径）
五：进刀速度与进刀量
V f=N×f
V f=进刀速度(mm/min)
N=rpm(主轴转数）
f=进刀量（mm/rev）
六：钻孔时间
T=L/N f=πDL/1000Vf
T=钻孔时间(min)
D=￠mm(钻头直径）
L=钻孔深度(mm)
V=M/min
f=进刀量（mm/rev）
七：刀尖圆弧半径补偿
Z=r(1-tanθ/2)
X=Ztanθ
Z=Z向补正值
X=X向补正值
r=刀尖圆弧半径
θ=斜线夹角
八：工作台进给量
V f=f z×Z×n
V f=工作台进给量(mm/min) f z=每齿进给量（mm/t)
Z=铣刀齿数
n=铣刀转数。
《数控系统课程设计》——设计计算说明书
《数控系统课程设计》——设计计算说明书设计计算说明书【一、课程设计目的】本课程设计的目的是通过对数控系统的设计计算，使学生深入了解数控系统的原理和设计过程，并熟悉数控系统的相关计算方法，培养学生的数控系统设计能力和实际操作能力。
【二、课程设计内容】本课程设计主要包括以下内容：1.数控系统概述1.1 数控系统的定义和分类1.2 数控系统的基本组成部分1.3 数控系统的工作原理2.数控系统的设计计算2.1 机床选型与参数计算2.1.1 机床的种类和特点2.1.2 机床的性能参数计算2.1.3 机床的选型与评估方法2.2 控制系统设计计算2.2.1 控制系统的功能要求2.2.2 控制系统的运动参数计算 2.2.3 控制系统的信号处理与2.3 运动系设计计算2.3.1 伺服系统的参数计算2.3.2 输送系统的参数计算2.3.3 刀具系统的参数计算2.4 传动系统设计计算2.4.1 变速器的设计计算2.4.2 传动链的设计计算2.4.3 主轴系统的设计计算3.数控系统的性能测试与调试3.1 数控系统的性能测试方法3.2 数控系统的调试流程与技巧3.3 数控系统的故障排除与维修方法【三、课程设计要求】1.学生需独立完成数控系统的设计计算，并形成设计计算说明书。
2.设计计算说明书需包含计算过程、结果及设计理论支撑。
3.设计计算说明书需具备完整的文档结构，包括封面、目录、正文、附录等部分。
4.设计计算说明书的编写应规范、准确、清晰、规整。
【四、附件】本文档涉及的附件如下：1.机床选型与性能参数计算表格2.控制系统设计计算表格3.运动系设计计算表格4.传动系统设计计算表格5.数控系统的性能测试数据记录表格6.数控系统的调试记录表格【五、法律名词及注释】1.数控系统（Numerical Control System）：通过数字控制信号控制机床运行的系统。
2.机床（Machine Tool）：完成加工任务的设备，包括车床、铣床、钻床等。
《数控系统课程设计》——设计计算说明书
《数控系统课程设计》——设计计算说明书一、设计目的本文档旨在详细说明《数控系统课程设计》的设计计算过程和相关说明，帮助读者了解设计背景、设计目标以及完成设计所需的计算方法和步骤。
二、设计背景数控系统是一种通过数字指令控制机床运动和加工加工程序的系统。
在数控系统的设计过程中，需要进行各种计算，包括但不限于机械运动参数计算、加工程序编写、卡位计算、功率计算等。
本文档将对这些计算进行详细说明，以帮助读者理解和掌握数控系统的设计过程。
三、设计目标1.实现数控系统运动和加工的精度要求；2.提高数控系统的工作效率；3.确保数控系统的安全性和稳定性。
四、设计计算方法1.机械运动参数计算机械运动参数计算是数控系统设计的基础，主要涉及到坐标系的确定、运动轨迹的计算、运动速度的确定等。
在进行机械运动参数计算时，需要考虑到机床本身的结构和特点，以及加工件的形状和加工要求。
常用的计算方法包括直线插补计算、圆弧插补计算等。
2.加工程序编写加工程序编写是数控系统设计的核心内容之一，主要涉及到加工过程的决策和指令的编写。
在进行加工程序编写时，需要考虑到工件的几何形状、加工顺序、工具路径和进给速度等因素，以保证加工结果符合预期要求。
常用的编程语言包括G代码、M代码等，根据设计要求和机床的性能来选择适当的编程语言进行编写。
3.卡位计算卡位是指机床在运动中遇到的障碍物，需要通过计算来确定加工件的安全位置。
卡位计算主要考虑到机床的运动范围、工件的尺寸和形状、工具路径的交叉等因素。
通过计算可以确定卡位的位置和机床的运动速度，以保证加工的安全性和稳定性。
4.功率计算功率计算是指计算机床在加工过程中所需的功率大小。
功率计算主要考虑到加工过程中的摩擦、切削、传动等因素，通过计算可以确定机床的功率需求，以便选择合适的电源和电机。
常见的功率计算方法包括切削力计算、动力学计算等。
五、设计计算步骤1.确定设计目标和要求；2.进行机械运动参数计算；3.编写加工程序；4.进行卡位计算；5.进行功率计算；6.对设计结果进行验证和测试；7.完善设计计算说明书。
车床外径加工实数计算公式
车床外径加工实数计算公式车床是一种用来加工金属、塑料、木材等材料的机床，它可以进行旋转加工，包括车削、镗削、钻削、攻丝等工艺。
在车床加工中，外径加工是一种常见的加工方式，它主要用来加工工件的外径尺寸，通常需要根据工件的要求进行精确计算。
本文将介绍车床外径加工的实数计算公式，并对其进行详细解析。
1. 车床外径加工实数计算公式。
在车床外径加工中，我们通常需要根据工件的要求计算刀具的进给量和转速。
下面是车床外径加工的实数计算公式：切削速度 Vc = π×D×n。
进给量 f = π×D×n×z。
其中，Vc为切削速度，D为工件的直径，n为车削转速，f为进给量，z为刀具的刃数。
2. 实数计算公式详解。
2.1 切削速度。
切削速度是车床外径加工中的一个重要参数，它表示在单位时间内切削刀具与工件接触的线速度。
切削速度的计算公式为 Vc = π×D×n，其中π为圆周率，D 为工件的直径，n为车削转速。
切削速度的单位通常为m/min。
2.2 进给量。
进给量是车床外径加工中另一个重要参数，它表示刀具在加工过程中每分钟进给的距离。
进给量的计算公式为 f = π×D×n×z，其中π为圆周率，D为工件的直径，n为车削转速，z为刀具的刃数。
进给量的单位通常为mm/r。
3. 实例分析。
为了更好地理解车床外径加工的实数计算公式，我们来看一个实际的加工案例。
假设有一个直径为100mm的轴承座需要进行外径加工，要求切削速度为200m/min，进给量为0.2mm/r，刀具刃数为2。
我们可以根据上面的实数计算公式来计算车削转速和切削速度。
首先，根据切削速度的计算公式 Vc = π×D×n，我们可以得到车削转速 n =Vc / (π×D) = 200 / (π×100) ≈ 63.66r/min。
然后，根据进给量的计算公式 f = π×D×n×z，我们可以得到进给量 f = π×100×63.66×2 ≈ 400mm/r。
数控加工算法--数值计算PPT课件
1.1 基点的坐标计算
基点的含义：
特点：基点可以直接作为运动轨迹的起点或终点；相邻基点间只能有一个几何元素。
基点直接计算的内容：
每条运动轨迹的起点和终点在选定坐标系中的坐标、圆弧运动轨迹的圆心坐标值。
构成零件轮廓的几何元素的交点或切点称为基点。
特点：方法比较简单，一般可根据零件图样上给定的尺寸运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识，直接计算出数值。要注意小数点后的位数要留够，以保证足够的精度。
*
刀位点
坐 标
②
x=-0.25-0.1=-0.35,y=4+0.25=4.25
③
x=2+0.25=2.25 ,y=4.25
④
x=2.25 ,y=1+0.25=1.25
⑤
x=5+0.25=5.25 ,y=1.25
⑥
x=5.25 ,y=0-0.25=-0.25
第四章 数控编程中的数学处理
第一节 数值计算 第二节 直线圆弧零件轮廓的基点坐标计算 第三节 非圆曲线节点坐标的计算 第四节 列表曲线型值点坐标的计算 第五节 简单立体型面零件的数值计算
*
1.1 基点的坐标计算
1.3 刀位点轨迹的计算
第一节 数值计算
1.4 辅助计算
1.2 节点的坐标计算
③选择数学模型，确定计算方法。在决定采用什么算法时，主要考虑两因素：1.尽可能按等误差的条件，确定节点坐标，以便最大程度地减少程序段数目；2.尽可能寻找简便的算法，简化计算机编程，省时；
④根据算法，画出计算机处理流程图；
⑤用高级语言编程调试程序，获得节点坐标数据。
②确定编程允许误差，即应使δ≤δ允；
毕业设计,改进机床。机床进给系统机械部分设计计算
机床进给系统机械部分设计计算伺服系统机械部分设计计算内容包括：确定系统的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩机计算，确定伺服电机，绘制机械部分装配图及零件工作图等。
现分述如下：3.1 系统脉冲当量及切削力的确定脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。
经济型数控车床、铣床常采用的脉冲当量是0.01~0.005mm/脉冲,根据机床精度要求确定脉冲当量：纵向：0.01mm/step ；横向：0.005mm/step3.2 切削力的计算1.纵车外圆：主切削力Fz （N ）由经验公式（1）估算：Fz= 0.67D 5.1max=0.67×3201.5N=3835.3N 按切削力各分力比例：Fz ：Fx:Fy=1:0.25:0.4 Fx=3835.3× 0.25N=958.8N Fy=3835.3 × 0.4N=1534.1N 2.横切端面：主切削力|Z F 可取纵切的一半，即|Z F =21Fz=1917.65N 此时走刀抗力|Y F （N ），吃刀抗力|X F （N ）依然按上述经验公式粗略计算： |Z F ：F |y :F |x =1:0.25:0.4 F |y =1917.65× 0.25N=479.4N F |x =1917.65 × 0.4N=767.06N3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型 （一）纵向进给丝杠：1.计算进给牵引力Fm(N)作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切屑时的走刀抗力以及移动件的重量和切屑分力作用在导轨上的摩擦力，因而其数值大小和导轨的形式有关。
本次设计纵向进给为综合型导轨，则按以下公式确定：|()X Z Fm KF f F G =++式中：K —考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合型导轨取K=1.15 |f —滑动导轨摩擦系数：0.15~0.18，取|f =0.16 G —溜板及刀架重力，由已知G=800N代入得：Fm=1.15×958.8＋0.16×(3835.3+800)N=1844.7N 2.计算最大动负载Q选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100万（610）转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。
机床的传动设计_计算转速
10
第三节 计算转速
中型机床及大型机床的 nj 为何较高
刀具：硬质合金 机床：高速发展 主电机功率：较大提高 切削转矩：受刀具、夹具、零件刚度限制，提高幅度不大 结论：较高转速才能达到机床的全部功率
11
第三节 计算转速 钻床的 nj 为何较低
钻床一般在低速下钻、攻大直径孔、螺纹 刀具：多刃 转矩较大，所需功率较大 钻头：大多为高速钢
三、机床变速系统传动件计算转速的确定
步骤：①先确定主轴计算转速；②再按传动顺序由后往前依 次确定各传动轴的计算转速；③最后确定各传动件的计算转速。 例 已知某通用车床转速图，试
确定变速系中传动件的计算转速。
1. 主轴的计算转速
n j n1
Z 1 3
31 .5 1.41
12 1 3
90 r / min
《机械制造装备设计》
1
第二章 机床的传动设计
本章主要教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 分级变速主传动系统设计 扩大变速范围的传动系统设计 计算转速 无级变速系统设计 进给传动系统设计 结构设计
2
第三节 计算转速
一、研究计算转速的意义
传动零件设计的主要依据是所能承受的载荷大小。载荷取决于
级转速，III轴的计算转速为118，故齿轮18的计算转速为300。
同理，可知I轴和II轴（基本组）最小齿轮16的计算转速695；定 比传动组的齿轮为26的最小齿轮计算转速为1450。
18
第三节 计算转速
1450
0
ⅠⅡBiblioteka ⅢⅣ15001180 950 750 600 475 375 300 235 190 150 118 95 75 60 47.5 37.5 30
普通机床主传动系统设计计算说明书
u6 = 7、
绘制传动系统图
6
图 2 传动示意图
七、 动力设计
1、 各传动零件的设计
z −1 3
n = nmin φ 1）
= 160 r min， 取主轴的计算转速为180 r min
各轴的计算转速
表 2 各轴的计算转速
轴序号 计算转 速
电动机 1440
Ⅰ 1000
Ⅱ 710
Ⅲ 355
Ⅳ 180
2)最小齿轮计算转速
1
n max n min
= 11.1
2、转动轴直径。 3、齿轮模数。 4、主轴设计（轴颈、内孔、前端悬伸量、合力支撑跨距） （三） 、结构设计 1、参考同类机床绘制草图。这一阶段的工作较为复杂，绘图 和计算工作交叉进行，反复修改，力求使零部件的结构合理、 配置适当。 2、草图完后，要验算传动件。 1）齿轮：同模数中承受载荷最大的，齿数最小的齿轮 2）传动轴：验算其中一根传动轴的强度 3）主轴：刚度（弯曲刚度、扭转刚度） 3、完成装配图 （四）零件工作图（主轴） （五）编写设计计算说明书 设计计算说明书是对整个设计计算工作的整理和总结，是一 份重要的技术文件。 1、 需要寿命的内容要有条理的加以阐述， 有必要的插图或 表格； 2、 3、 采用的公式及数据要注明资料的来源； 文字力求通顺简练，字迹工整。
m
24
（89） （90） （91） （92） （93） （94） （95） （96） （97）
TS P
3
=
18000 2
= 9000，B = 8 × 3, = 3.78
60n 1 T C0
=
60×1000×9000 10 7
K n = 0.82，K N = 0.58，K q = 0.63，K s = K T K n K N K q = 1.13， σj =
CA6136 总体设计计算
第二章 总体设计计算2.1 主参数的设计1）根据设计要求，设计机床型号为：CA6136。
按照〈GB15375-94金属切削机床型号编制方法〉其含义如下：C ：类型号：车床 A ：专用代号：普通 6 ：系列代号：表示落地卧式车床 1 ：卧式车床类36 ：主要参数代号：最大工作回转直径360mm2）功能设计：CA6136机床的功能为机械加工圆柱面、回转成形面、螺纹及内圆柱面2.1.2运动参数的设计1）：主轴转速： 正转 12级 37—1600r/min反转 6级 102—1570r/min （已知）2）：最大车削长度： 650mm （已知）3）公比的确定： 1max minZ n n φ-=1.41φ===（正转） 传动系统采用等公比传动，公比 1.41φ=2.2电机的选择2.2.1 车刀的选择1）加工材料的选择：普通车床加工材料大多为合金钢、45钢2）确定车刀及其重要参数：有加工材料选择车刀材料为硬质合金钢 其主要参数： 0015γ= 0s λ=2.2.2：电机功率的确定主切削功率的计算：**p p p a f =**p p p a f =查文献2 ，表4.2-5 p=2305取 f=0.3mm/r v=100m/min 3p a mm =203530.3 1.67 3.058p kw =⨯⨯⨯=203530.3 1.67 3.058p kw =⨯⨯⨯=取机床传动效率：()0.80.75~0.85η=p=3.058kw/0.8=3.8kw故取 4p kw =额知车床学经常起停，不断的换向，实现正反转，因此选择三项异步电机（鼠笼式）查文献1 ，表22-1-20选Y 系列三项异步电机查表，22-1-51选：YEJ112M-4型4n p kw = n=1440r/min2.3机床传动系统的设计2.3.1传动布局的选择方案一、集中传动式布局集中传动式布局将主轴组件和主传动的全部变速机构集中装于同一个箱体内。
定梁龙门加工中心各轴设计计算
定梁龙门加工中心各轴设计计算摘要：一、引言二、定梁龙门加工中心的结构特点三、各轴设计计算的原则与方法1.X 轴设计计算2.Y 轴设计计算3.Z 轴设计计算4.A 轴设计计算5.C 轴设计计算四、各轴设计计算的案例分析1.X 轴案例分析2.Y 轴案例分析3.Z 轴案例分析4.A 轴案例分析5.C 轴案例分析五、总结正文：一、引言定梁龙门加工中心是一种具有广泛应用的数控机床，主要用于各种零件的大批量加工。
为了保证其性能稳定、可靠，各轴的设计计算至关重要。
本文将详细介绍定梁龙门加工中心各轴设计计算的原则、方法及案例分析。
二、定梁龙门加工中心的结构特点定梁龙门加工中心主要由床身、横梁、立柱、工作台等部件组成，各轴的设计计算需要充分考虑其结构特点及运动要求。
三、各轴设计计算的原则与方法1.X 轴设计计算X 轴主要负责工件的横向移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
2.Y 轴设计计算Y 轴主要负责工件的纵向移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
3.Z 轴设计计算Z 轴主要负责刀具的上下移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
4.A 轴设计计算A 轴主要负责刀具的倾斜运动，其设计计算需考虑旋转速度、加速度、定位精度等因素。
5.C 轴设计计算C 轴主要负责刀具的旋转运动，其设计计算需考虑旋转速度、加速度、定位精度等因素。
四、各轴设计计算的案例分析1.X 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的X 轴行程为600mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×600=16.67m/s。
2.Y 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的Y 轴行程为600mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×600=16.67m/s。
3.Z 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的Z 轴行程为500mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×500=20m/s。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
切削机床课程设计设计题目卧式车床主传动系统设计系别机械工程系专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号设计日期 2013年4月卧式车床设计任务书一、设计题目卧式车床主传动系统设计 设计系数：主轴最低转速=m in n 100min /r ,min /1250max r n = 公比Ф=1.26=406.1电机功率P=7.5KW二、确定结构式和结构网1. 由公式1-minmaxz n n n R ϕ==得：Z=122.结构式、传动组和传动副数的确定 ①传动组和传动副数可能的方案有： 12 = 4×3 12 = = 3×412 = 3×2×2 12 = 2×3×2 12 = 2×2×3第一行方案有时可以省掉一根轴。
缺点是有一个传动组内有四个传动副。
如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。
所以一般少用。
第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。
接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。
如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。
这就是“前多后少”的原则。
从这个角度考虑，以取 12 = 3 x2x2 的方案为好。
②结构式或结构网的各种方案的确定由①知方案有a.63122312⨯⨯=b.61222312⨯⨯=c.16222312⨯⨯=d.36122312⨯⨯=e.21422312⨯⨯=f.12422312⨯⨯= 选择原则：I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制m inu ≥41；避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤2（斜齿传动max u = 2.5）尽量减少振动和噪声；各变速组的变速范围max R =max u /m in u ≤8-10 之间；对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。
8.251≤≤进i 。
故max 进R 14≤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它小。
应为:max )1-(p n R R n x n ≤=ϕ II)基本组与扩大组的排列顺序。
原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。
综上所述，方案a 63122312⨯⨯= 较好3.结构网2、转速图1.因为 Ф=1.26=1.06^4 所以每隔4个数取一个数查表1-1得 各级转速分别为：100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 2.根据已知参数，取电动机4132-s Y ,额定功率5.5KW ，满载转速1440min /r 。
本例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。
故转速图需5条竖线，主轴共12速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需12条横线。
Ⅳ轴 12级速度100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250Ⅲ轴 传动组变速 6ϕ=8，所以俩个传动副传动比为极限值1c i =41ϕ，22ϕ=c iⅡ轴 级比指数3，取转速为500,630,800min /r Ⅰ轴 级比指数1，取 211ϕ=a i ϕ11=a i 13=a i四、带轮直径与齿轮齿数的确定1.选择三角带类型选工况系数X=1.1，则计算功率5.551.1=⨯==KN N j 根据电机转速和计算功率，三角带取A 型。
2.确定带轮的计算直径2D B 型 取min D =90mm 2D =)-(121ξD n n ⨯ ，其中ξ=0.02 所以mm 6012%-10980014402=⨯⨯=）（D 3.确定三角带速度s m nD v /78.6100060144090100060min =⨯⨯⨯=⨯=ππ4.确定中心距0A0A =(0.7~2)(21D D +) 取0A =500mm 5.确定三角带的计算长度0l 及内周长n l0l =20A +13934)(202min 221≈-++A D D D D ）（π查表8-2，得Ld=1400mm7.确定实际中心距A 5.4962139314005002-00=-+=+=l l A A 8.验算最小包角000min201201723.57-180≥=⨯-≈AD D α9.确定三角带根数由kw 064.1P 4-8m in,/1440,90011===得查表a r n mm d d 根据n1=1440r.min,i=1.8,和A 型带，查表8-4b 得kw P 15.00=∆ 查表8-5得96.0,98.0==l K K α=r P （0P +0P ∆）αK lK =1.14kw82.414.1/5.5===rcaP P z 用5根10.确定齿轮齿数 I 轴：11=a i26.112=a i 2^26.113=a i查《机械制造装备设计》表2.1得z S =72 Z3=28 查表得Z1=36 Z1’=36 Z2=32 Z2’=40 Z3=28 Z3’=44 II 轴：11=a i22=a i查表得z S =72 Z2=24Z1=36 Z1’=36 Z2=24 Z2’=48 III 轴：5.11=a i51.22=a i查表得z S =80Z1=23 Z1’=57 Z2=31 Z2’=4911.主轴转速系统的验算主轴转速在使用上并不要求十分准确，转速稍低或稍高并无太大的影响，由确定的齿轮数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不超过10%1-）（ϕ 1%.4%1-10-=≤=∆）（理理实ϕn n n12.传动系统图五、传动轴计算及其组件的设计传动轴直径的估算与验算传动轴直径的估算传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径)(114cm n Nd j⨯= 其中N-电动机功率，n j -该传动轴的计算转速r/min因为轴上要开键槽所以每个轴相应增加10%，轴的直径依次为26mm 28mm 36mm 46mm 。
考虑到轴是花键轴所以轴直径作为花键轴小径,查表得花键规格N ×d ×D ×B(键数×小径×大径×键宽)，分别是630268⨯⨯⨯，732288⨯⨯⨯，740368⨯⨯⨯，，950468⨯⨯⨯。
验算最小齿轮壁厚由上面数据可知，最小齿轮在III 轴上，此轴径为35mm ，查普通平键键槽尺寸表可知齿轮上所需键槽高度为5mm ，齿轮壁厚82185518465-2-2=≥=---=-=m h d d a f 轴齿轮 符合设计要求。
六、齿轮模数 的估算与计算1.弯曲疲劳（根据齿轮最多的齿轮进行计算与计算）齿轮弯曲疲劳的估算332jx w n Z Nm ≥ Z 6：.2500455.5323=⨯≥w mZ 10：47.2250*485.5323=≥w mZ 14：16.3100575.5323=⨯≥w m2.齿面点蚀估算3370jn N A ≥'2jj j Z Z Am +=Z 6：29.825005.53703=≥A 29.245272*29.82=+=j mZ10：68.1032507553703=≥A88.248242*68.103=+=j mZ14：71.1401005.53703=≥A 51.357232*71.140=+=j m核对齿轮中心距=4*(35+37)/2+4*(36+36)/2+4*(49+31)/2=448mm 小于带轮中心距496.5mma) 齿宽由齿宽计算公式1d B d j ⨯Φ=（d Φ齿宽系数，d 1为小齿轮直径）d Φ=0.2-1.4两支乘相对小齿轮作对称布置最大 两支乘相对小齿轮作不对称布置d Φ取中等 小齿轮作悬臂布置d Φ最小取5.0=Φd 经过计算元整及考虑到小齿轮齿宽要比大齿轮齿宽大5-10mm,所以，最终各齿轮齿宽如下：。
b) 中心距由中心距公式2/)(21Z Z m a +=得=+=2/)(4112Z Z m a 144mm =+=2/)(9723Z Z m a 144mm =+=2/)(131134Z Z m a 160mm八轴承的选择以及寿命校核1.选择轴承根据两支承主轴轴承选用的一般原则：1）当载荷较大、转速较高时，采用双列圆柱滚子轴承和接触角为 60的双向推力角接触球轴承组合；中、低速时，采用双列圆柱滚子轴承和推力球轴承或圆锥滚子轴承的组合。
2）当载荷中等、转速较高时，采用双列圆柱滚子轴承和角接触球轴承的组合或采用前后支承都是角接触球轴承的组合；中、低速时，可采用两个圆锥滚子作前后支承轴承。
3）当载荷较小、转速较高时，可采用前后支承都是单列角接触球轴承的组合，如果要提高轴向刚度可每个支承并列两个轴承；中、低速时，可采用深沟球轴承和推力球轴承的组合。
III 主轴所需要传递的功率为P =5.07kW ，最高转速为800r/min ，所以选用2）中的前后支承都是角接触球轴承的组合。
为便于安装传动件及支承件，主轴通常为阶梯形，各段直径向尾部逐渐减小。
各段中最重要的，并对主轴结构尺寸有决定性影响的是同主轴前轴承相配合的轴颈直径1D 。
之前算出主轴的最小直径为50mm ，则前支承轴的轴颈1D =50mm 选择角接触球轴承7010AC ：d ×D ×B=50×80×16。
12)85.0~7.0(D D =，取2D =40mm 选择7008AC ：d ×D ×B=40×68×15 2.轴承寿命校核当齿数为36与36齿轮啮合时，主轴输出最小转速为1n =500r/min ，此时主轴传递的最大扭矩：1max 9550n PT ==96837N ·mm 9max12d T F t ==1344.96N αtan 11t r F F ==627.16N当齿数为24与48齿轮啮合时，主轴输出的最小转速为7n =250r/min ，此时主轴传递的最大扭矩：71max 9550n PT ==193674N ·mm 101m ax 22d T F t ==2017.44N αtan 22t r F F ==940.75N因为2r F >1r F ，所以2r F 取计算此组合的轴承只承受径向载荷所以主轴的当量动载荷2r p F f P = 取p f =1.5则当量动载荷P =1411.125N轴承寿命公式：ε)(60106PC n L h =对于球轴承ε取3，C 为轴承的基本额定动载荷为25.2kW则ε)(60106PC n L h ==379676.66h ＞'h L 所以轴承符合要求。