XK5040数控铣床主传动系统设计

= =1293 =1370Mpa
按弯曲应力计算：
T=15000h, =260, = , m=9，则：
= = =1.02
=0.99， =0.9， =0.77，则：
= =1.02х0.99х0.9х0.77=0.7，
0.85= > =0.6，取 =0.7
=1.2， =1.4， =1.15， =0.7，N=15kw，B =35， =34，m=2，
Y=0.454, =354Mpa
= =181.1 =354Mpa
综上所述，无论从接触应力还是弯曲应力，均符合要求，故取 =2符合要求。
、齿轮副 和 模数相等，选 =23齿轮，
轴扭矩： =9550· =129.74х N·m
轴扭矩： =9550· =523.56х N·m
2.7.3
[ ]是每米长度上允许的扭转角（deg/m）,可根据传动轴的要求选取，其选择的原则如表3-2所示。
表3-2许用扭转角选取原则
轴
一般传动轴
要求高的轴
要求低的轴
[ ]（deg/m）
0.5-1
0.25-0.5
综合考虑，估算各轴直径如表3-4
表3-4各轴估算直径
轴
轴
轴
轴
估算直径
42
35
56
2.7.5
为保证机床的工作精度，主轴尺寸一般都是根据其刚度要求确定的，对于通用机床的主轴尺寸参数通常由结构上的需要而定。故主轴前轴颈的尺寸可通过查表得到：主轴的驱动功率为15х0.96=14.4KW，机床类型为数控铣床，则主轴前轴颈取 =110mm。
根据齿轮根切条件及啮合性能等方面要求，取 =0.17， =0.9
确定齿顶高削减系数б：
Б=（ ）-y=1.07-1=0.07
分度圆直径：
d=zm=69mm
=zm=285mm
节圆直径：
d=zm / =70.2mm
=zm / =289.8mm
齿顶圆直径：
= =75.6mm
= =295.98mm
齿根圆直径：
轴
轴
轴
轴
计算转速
990
700
170
2.7.2
已知一级齿轮传动效率为0.98（包括轴承），而电机在990r/min时输出功率为 =15х =9.9kw
则：
轴： =9.9х0.98=9.7KW
轴： =9.7х0.98=9.51KW
轴： =9.51х0.98=9.32KW
轴： =9550· =93.57х N·m
= =95mm
齿轮 和齿轮 的中心距： = = =177mm，圆整中心距，取 =180,则：
= +ym= +ym=180
Ym=3,m= =3，所以， =1
确定啮合角： =arc = arc =22.477°
确定变位系数和（ ）:
= (inv -inv ) = (inv22.477°-inv20°)=1.07
按接触应力验算：
T=15000h, =260, = , m=3，则：
= = = =2.86
=0.99， =0.58， =0.76，则：
= =2.86х0.99х0.58х0.76=1.248
1.9= > =0.27，取 =1.248
μ=1.41， =1.2， =1.4， =1.15， =1.248，N=15kw，B =35， =34，m=2， =1370Mpa, =990
25
20
30
35
35
30
2.8.4
齿轮 和齿轮 的中心距： = = =82mm，圆整中心距，取 =85,则：
= +ym= +ym=85
Ym=3,m= =2，所以， =1.5
确定啮合角： =arc = arc =24.97°
确定变位系数和（ ）:
= (inv -inv ) = (inv24.97°-inv20°)=1.69
一般上使中间轴和主轴之间的两对齿轮模数相等，故选取 = =3
表4-1各齿轮副的齿数和模数
齿轮
齿数
34
48
62
56
23
95
模数
2
2
3
3
3
3
2.8.3
机床主传动系统中推荐的齿宽系数ψ= =6～10,取ψ=10，同一齿轮副中，小齿轮比大齿轮宽5～10mm，则各齿轮的齿宽如表4-2
4-2各齿轮副的齿宽
齿轮
齿宽
进给传动系统设计：
行程1500，最低速度0.001mm/r，最高速度0.5mm/r，
最大载荷4500N，精度
第二章
2.1
机床主轴的变速范围： = ，且： =3500rpm, =45rpm
所以： = =77.78
根据机床的主轴计算转速计算公式： = 得：
=45х =166.1rpm，选： =170rpm
主轴的后轴颈一般为前轴颈的0.7～0.85倍，为了保证主轴刚度，取后轴颈 =0.8 =88mm,取 =90mm。
内孔选择：铣床主轴结构根据标准选取，选7：24圆锥连接的主轴端部锥度号为50的轴头，内孔为27mm。
2.7.6
、由前轴颈取 =110mm，后轴颈取 =90mm，选前轴承为NN3022K型和234422型，后轴承为NN3018K型。选主轴锥度号为50的轴头，根据结构，定悬伸长度a=140mm。
、求轴承刚度：
电机输出额定功率15kw时，主轴转速为260r/min，则主轴最大输出转矩
T=9550 =9550х =551N·m
设定工作台面积为320х1250（ ），端铣刀的计算直径为200mm，端铣刀宽度60mm，故半径为0.1m。
最大圆周切削力 = =5510N
该铣床进给系统末端传动副有消隙机构，应采用不对称顺铣，则作用端铣刀上的切削分力与铣削圆周力的比例关系大致为： =0.95 ; =0.24 ; =0.5
轴承234422轴向刚度： =833N/μm
、求最佳跨距：
= =1.35
初步计算时，可假设主轴的当量外径 为前、后轴承颈的平均值， =（110+90）mm/2=100mm。故惯性矩为
I=0.05х（ - ）=497.3х
η= = =0.184
查《金属切削机床》图（10—24）主轴最佳跨距计算线图， /a=1.7。可根据 /a=2再计算支反力和支撑刚度，求最佳跨距，经过进一步的迭代过程，最终取得最佳跨距为l=300mm。
= =160.8mm
齿轮 和齿轮 的中心距： = = =177mm，圆整中心距，取 =180,则：
= +ym= +ym=180
Ym=3,m= =3，所以， =1
确定啮合角： =arc = arc =22.477°
确定变位系数和（ ）:
= (inv -inv ) = (inv22.477°-inv20°)=1.07
则 = =1.11， = =0.244
2.4
选 =0.7的齿轮副为34/48
选 =1.11的齿轮副为62/56
选 =0.244的齿轮副为23/95
2.5
2.6
2.7
2.7.1
计算转速nj是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图是直接得出，如表3-1所示。
表3-1各轴计算转速
根据齿轮根切条件及啮合性能等方面要求，取 =0.69， =1
确定齿顶高削减系数б：
Б=（ ）-y=1.69-1=0.69
分度圆直径：
d=zm=68mm
=zm=96mm
节圆直径：
d=zm / =70.5mm
=zm / =99.5mm
齿顶圆直径：
= =72mm
= =101.6mm
齿根圆直径：
= =65.76mm
——齿轮的最低转速；
——基准循环次数；
m——疲劳曲线指数；
——转速变化系数；
——功率利用系数；
——材料强化系数；
——齿向载荷分布系数；
——动载荷系数；
——工作状况系数，考虑载荷冲击的影响，主运动取 =1.2～1.6；
Y——齿形系数；
——许用接触应力；
——许用弯曲应力；
、齿轮副 模数，选 =34齿轮，
燕山大学
课程设计说明书
题目：XK5040数控铣床主传动系统设计
学院（系）：机械工程学院机制系
年级专业：08级机制二班
学号：************
*************
指导教师：王敏婷 李宇鹏
第一章
1.1
机床类型：
数控铣床满载功率7.5KW，最高转速3500rpm,
最低转速45rpm变速要求：无级变速
——驱动电动机功率（kw）；
——大齿轮齿数与小齿轮齿数比 1，外啮合取“+”号，内啮合取“—”号；
——齿宽系数， =6～10；
——小齿轮齿数；
——许用接触应力（Mpa）;
——计算齿轮的计算转速；
电机轴与中间轴的齿轮副 中，μ=1.41， =15kw， =10， =34， =1370Mpa, =990
= =62.52mm
= =282.9mm
2.8.5
在验算变速箱中齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大的、齿数最少的齿轮进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触应力，对低速传动齿轮主要验算弯曲应力，对硬齿面软齿芯的渗碳淬火齿轮，一定要验算弯曲应力。
接触应力验算公式：
= (MPa)
弯曲应力验算公式：
在估算时，先假定初值l/a=3,l=3х140=420mm。前后支承的支反力 和 分别为：
= =2700х =3600N
= =2700х =900N
轴向力 = =2755N
根据《金属切削机床》式（10—5）、（10—6）可求出前、后轴承刚度