精品范文模板 可修改删除撰写人：_日 期：_ 金属切削机床课程二级项目报告 班 级：15级机制1班 姓 名：袁梦 学 号： 课程名称：金属切削机床 指导教师：陈老师 所在院系：机械工程学院 2016年 12月20日一、设计任务3二、主轴参数的确定3三、电机的选择3四、方案改进8五、电机参数说明115.1 机床号115.2 使用条件115.3 主要技术性能125.4 主要技术参数12六、传动轴的估算12七、主轴轴径尺寸的确定14八、齿轮模数的估算14九、齿轮宽度确定16十、中心距的确定17十一、确定齿轮的轴向布置18十二、主轴主要参数的计算及校核1912.1 主轴前端直径1912.2 主轴内径1912.3 主轴前端悬伸量a确定20十三、零件的校核2313.1 齿轮模数的验算2313.2 传动轴的验算25一、设计任务25号题数控铣床7.5kw275025无级调速袁观阳机床类型是数控铣床，满载功率为7.5KW，最高转速为2750rpm，最低转速为25rpm，采用无级变速。二、主轴参数的确定主轴要求的最高转速： 主轴要求的最低转速：计算转速： 取:三、电机的选择1、 转速要求转速范围 电机的基本参数中，给出了额定转速n0，频率范围fmax与fmin。其中，n0是对应工频50HZ是的转速，而电机的速度范围如下计算(转速与频率成正比 )： nmax= n0fmax/50nmin = n0fmin /50电机的频率范围有几种供选择，需要查找不同的产品。当电机的转速范围不能满足实际需要时，可采取串联有级变速组以扩大变速范围。转速匹配：传动系统尽可能采取降速或等速传动，即使采取升速传动，传动比不宜太大。应选取电机的最高转速nmax与需要的最高转速相近。 依据设备要求，选择YVF2系列高效率变频调速专用三相异步电动机。.基本参数额定电压：380V基频： 50Hz额定转速：1500r/min调频范围：5-100Hz则：最高转速：nmax= n0fmax/50=3000r/min最低转速：nmin = n0fmin /50=150r/min.电机特点特点：无级调速、调速范围宽系统调速性能好、节能效果更显著采用耐高频脉冲电压冲击的绝缘材料和工艺独立风机强制通风冷却.绝缘等级 F 图1. 采用 V/f 控制的转矩特性2、功率要求 虽然在转速范围内电机可以工作，但应注意在恒转矩区低速段工作时，电机的功率因数很低，效率很低，接近最低转速时，效率只有百分之几，电机发热较大，耗费功率较多，不宜应用于经常使用条件下，只有在偶尔短期使用才可以。当不满足此要求时，应采取降速措施，使电机在较高转速时实现低速输出到执行件上。 当电机与有级变速串联时，速度分配为高速传动区与低速传动区，速度分配选择传动比，应使电机额定功率最小，需要考虑功率曲线的衔接要合理。 根据图示可列下式：由已知条件及计算得出的数据可得： 则：其中为传动总效率,取=0.80电机功率： 传动比为时： 定比传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：传动比为时： 一级传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：传动比为时： 二级传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：对照电机样本可选电机功率为18.5KW.校核：即：设计不满足转速要求；而且所需电机功率太高，浪费太大。所以改二联滑移齿轮传动为三联滑移齿轮传动。四、方案改进三联传动传动路线图 根据图示可列下式：联立上述解析式，解得： 则：其中为传动总效率,取=0.80电机功率： 综合考虑三联滑移齿轮应用特点：应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4； 根据表8-1选取合适的齿轮齿数且满足u1、u2两个不同齿轮副的等齿数，从而使得当齿轮模数选取一致时，满足中心距一致，使得两组齿轮安装在两根轴上，简化运算和结构。选取齿轮齿数如下：、传动比为时：（由后续机构设计中确定电机轴和传动轴之 间用齿形带传动)确定计算功率：选择齿形带模数：查机床设计手册2图得：确定小带轮齿数：;则大带轮齿数：带轮直径：确定齿形带带速：齿形带速度：查机床设计手册2表5.2-41，选取齿形带长度：齿形带齿数：确定实际中心距：；取为288mm 式中t为节距，查机床设计手册2表5.2-40，取t=15.70mm B 为系数，查表机床设计手册2表5.2-48，取B=0.24758核验小带轮与齿形带的啮合齿数： 式中为小带轮包角，查表5.240确定1mm宽齿形带由离心力而产生的张力： 式中q查表5.247，取为q=0.0060；g为重力加速度确定齿形带宽度：；取为50mm、齿数之和可取： 传动比为时： 一级传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：传动比为时： 二级传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：传动比为时： 三级传动组小齿轮齿数：；大齿轮齿数：对照电机样本可选电机功率为15KW。由实际传动副确定的传动情况如下：第一段传动比覆盖范围：2750rpm137rpm；第二段传动比覆盖范围：916rpm46rpm；第三段传动比覆盖范围：307rpm15rpm；由此可知实际传动满足速度和功率的要求，即设计合理。有以上计算结果可得最终速度匹配图如下：五、 电机参数说明五、电机参数说明1、机床号当时，对应的级电机，电机型号为YVF2-160L-4。其中：YVF2电机型号；160机座中心高；L机座长度代号（短，中，长）；4电机级数。2、使用条件1）海拔不超过。2）环境空气温度随季节而变化，但不超过，最低不超过。3）最湿月平均相对湿度为，同时该月月平均最低温度不高于。3、主要技术性能1）电机为连续工作制。2）额定电压为，额定频率为。3）绝缘等级为级。4）为恒转矩调速，为恒功率调速。5）过载能力强。6）低速性能好。7）采用接法。8）外壳防护等级为。9）冷却方式为全封闭带轴流通风机冷却（）。4、主要技术参数表（1）主要技术参数表型号电压频率同 步转 速功 率额定 电 流额 定转 矩效率噪声VHZr/minKWANM%dbYVF2-160L-43805015001530.098.189.490六、传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。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上直接得出如表2所示。 表2 各轴的计算转速轴电机轴传动轴主轴计算转速（r/min）1004532103各轴功率和扭矩计算：电机功率为15KW，输出效率为89.4%，轴承效率为98%。则各轴输入转矩：轴：轴：轴：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，其选取的原则如表2-2所示。表3 许用扭转角选取原则轴要求较高的轴一般传动轴较低的轴（deg/m）0.25-0.50.5-1 1-2根据表2-2确定各轴所允许的扭转角如表2-3所示。表3-3 许用扭转角的确定轴（deg/m）110.25 把以上确定的各轴的输入功率N=11KW、计算转速nj（如表2-1）、允许扭转角（如表2-3）代入扭转刚度的估算公式 (3-3)可得各个传动轴的估算直径：把以上确定的各轴传动轴的输入功率、允许扭转角代入扭转刚度的估算公式：，可得传动轴的估算直径：轴：，取32mm轴：，取40mm七、主轴轴径尺寸的确定轴为数控铣床主轴，查阅机床课程设计指导书表3 功率（kw）1.52.82.8445.55.57.57.5101014铣床及加工中心5090609060957510090105100115知： 主轴的驱动功率在12.62kw时，其前端轴颈为100115mm，此时取为轴前段。计算出的轴径要进行圆整，电机轴根据所选电机确定，YVF2-160L-4型号交流主轴电动机电机轴d电机=42mm，取满足要求；为便能够采用标准量具和刀具，轴做成花键轴，故选择花键轴外径（GB/T 1144-2001花键尺寸8-42468）。则估算各轴直径如下表所示：各轴估算直径轴轴轴轴估算直径3240100八、齿轮模数的估算由于机床主轴齿轮一般在高速、中载、无猛烈冲击的条件下工作，而且要求热处理变形小，所以选择齿轮材料为45，高频淬火，HRC5257，许用接触应力，许用弯曲应力。按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮的各参数都已知方可确定，故只有在装配草图画完后校验用。在画草图时用经验公式估算，根据估算的结果然后选用标准齿轮的模数。齿轮模数的估算有两种方法，第一种是按齿轮的弯曲疲劳进行估算，第二种是按齿轮的齿面点蚀进行估算，而这两种方法的前提条件是各个齿轮的齿数必须已知，所以必须先给出各个齿轮的齿数。根据齿轮不产生根切的基本条件：齿轮的齿数不小于17，在该设计中，即最小齿轮的齿数不小于17。按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮的各参数都已知方可确定，故只有在装配草图画完后校验用。在画草图时用经验公式估算，根据估算的结果然后选用标准齿轮的模数。齿轮模数的估算有两种方法，第一种是按齿轮的弯曲疲劳进行估算，第二种是按齿轮的齿面点蚀进行估算，而这两种方法的前提条件是各个齿轮的齿数必须已知，所以必须先给出各个齿轮的齿数。根据齿轮不产生根切的基本条件：齿轮的齿数不小于