铣床主轴报告_bdwk

燕山大学 机械制造专业综合训练说明书 题目： 数控铣床主轴箱设计 学院（系）：  机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院    年级专业： 学    号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：机械工程学院            基层教学单位：机械制造及其自动化              学 号   学生姓名 专业（班级）   设计题目 数控铣床主轴箱设计 设 计 技 术 参 数 机床类型：数控铣床 满载功率：3 kw 最高转速：2250 prm 最低转速：17.5 prm 变速要求：无级变速 设 计 要 求 根据机械制造技术装备课程《三级项目》的设计参数要求，完成以下工作： 1. 确定传动系统设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 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. 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，给出生产厂家、成本报价、供货期等。 4. 设计装配图； 5. 撰写说明书一份。 工 作 量 1. 主轴箱展开图A0图纸1张； 2. 说明书1份（不少于3000字）。 工 作 计 划 第1周：确定传动系统设计方案，包括运动参数设计：画出转速图；确定计算转速，确定电机参数；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，给出生产厂家、成本报价、供货期等。 第2周：设计装配图；撰写说明书。 参 考 资 料 《机床设计手册》 《机床设计图册》 《金属切削机床课程设计指导书》 《机械设计手册》 指导教师签字   基层教学单位主任签字                   说明：此 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 燕山大学课程设计评审意见表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩小组评语： 成绩： 评阅人： 年 月 日 课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 年 月 日   目  录 1. 设计要求    1 2. 电机的选取    1 2.1. 计算转速的确定    1 2.2. 变频调速电机的初选    1 2.3. 电机型号参数及选购    3 3. 传动系统总体结构的确定    6 3.1. 传动比的计算    6 4. 齿轮模数的估算    8 5. 传动轴轴颈的估算    9 6. 齿轮宽度确定    11 7. 主轴主要参数的选定    11 7.1. 主轴前端直径D1    11 7.2. 主轴内径 d    12 8. 实际设计参数变化    12 9. 零件的校核    13 9.1. 齿轮模数的验算    13 9.2. 花键轴的验算    15 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf     17 参考文献    17 设计要求 表2-1 数控铣床设计参数 机床类型 数控铣床 满载功率 3KW 最高转速 2250rpm 最低转速 17.5rpm 变速要求 无级变速     电机的选取 计算转速的确定 机床主轴的变速范围： Rn= ，且： nmax=2750rpm, nmin=45rpm 所以： Rn= =128.57. 根据机床的主轴计算转速计算公式： nj= nmin Rn0.3  得： =17.5х128.570.3 =75.12rpm，取 =75rpm. 主轴的恒功率调速范围为： = =30. 变频调速电机的初选 为了简化变速箱及其自动操纵机构，先选择双速变速箱试算电机功率，则取Z=2。 为使所选电机功率尽可能小，需令Rnp=?FZ 则有?F2=30，得 =5.47. 主轴在恒功率调速区间内工作时，电机最低转速为nm nm= = =547.4rpm<1500rmp，即，取整为547rpm。故此时对应的功率为电机提供给主轴恒功率工作区的最小功率PMIN. PMIN= ≥Pz/η，已知主轴功率Pz=3kW，取主轴传动总效率为η=0.75，代入得电机额定功率P0≥10.96kW，为使电动机在547rpm时得到足够大的输出功率，电动机在1500rpm时的功率应为10.96kW。根据实际电机功率分布可选的最小额定功率P0=11.5kW，对应无极变速主运动链图： 图2-1  二联传动路线图 所需电机功率太高，浪费太大，且长期在低速范围内工作对电机损害较大。 故在变速箱机构变化差别不大的情况下，考虑使用三速变速箱，以缩小所需电机的额定功率。即令Z=3，则有： 为使所选电机功率尽可能小，需令Rnp=?FZ 则有?F3=30，得 =3.107. 住传动链如下 图2-2  三联传动路线图 主轴在恒功率调速区间内工作时，电机最低转速为nm。 nm= = =965.6rpm<1500rmp，即，取整为965rpm。故此时对应的功率为电机提供给主轴恒功率工作区的最小功率PMIN. PMIN= ≥Pz/η，已知主轴功率Pz=3kW，取主轴传动总效率为η=0.75，代入得电机额定功率P0≥6.21kW，为使电动机在965rpm时得到足够大的输出功率，电动机在1500rpm时的功率应为6.21kW。根据实际电机功率分布可选的最小额定功率P0=7.5kW。此时所选电机与主轴所需功率相差不是非常大。为了保持变速箱结构的简洁性，综合考虑接受额定功率7.5kW的电机。 电机型号参数及选购 YVF2系列变频调速专用三相异步电动机系列电动机是变频调速专用三相异步电动机与变频器联合使用，可实现转速150-2750r/pm(4极）范围内的无级调整，是那些有大范围无极调速需求的机械设备的理想动力。 经查阅市场资料初选安徽耀达电机有限公司的YV2-132M-4 7.5kW变频调速电机，报价1330~1380元，半年有效。 根据要求参考三相交流异步变频调速电动机型号选择YVF2-132M-4 7.5KW交流变频电机具体参数如下： 表2-1  YVF2-132M-4变频交流电机具体参数表 额定功率/kW 额定电流/A 额定转矩/N·m 恒转矩变频范围/Hz 恒功率变频范围/Hz 堵转/额定转矩 堵转/额定电流 最大/额定转矩 最小/额定转矩 7.5 15.3 47.7 5~50 50~100 2.0 9.0 2.8 1.4                   安装尺寸 A A/2 B C D E F G H K 216 108 178 89 38 80 10 33 132 12 外形尺寸 AB AC AD HD Y2/YD2 YVF2 YEJ2 270 275 210 35 510 570 625                               表2-2  YVF2-132M-4变频交流电机外形尺寸 图2-3 电机外形尺寸代码 交流变频器选择深圳市创研华科技术有限公司的英威腾7.5KW 变频器，型号为GD200-7R5G/011P-4，市场报价1000元/台，具体参数如下： 表2-3  GD200-7R5G/011P-4变频器 功能描述 规格指标 输入 输入电压（V） AC 3相 400V±15% 输入频率（Hz） 50Hz/60Hz，允许范围47～63Hz 输出 输出电压（V） 0～输入电压 输出频率（Hz） 0～400Hz 技术控制性能 控制方式 V/f 电机类型 异步电机 调速比 异步电机1:100 启动转矩 异步电机：0.5Hz/150% 过载能力 G型机：150%额定电流60s180%额定电流10s200%额定电流1s P型机：120%额定电流60s 运行控制性能 频率设定方式 数字设定、模拟量设定、脉冲频率设定、多段速运行设定、简易PLC设定、PID设定、MODBUS通讯设定、可实现设定的组合和设定通道的切换 自动电压调整功能 当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定 故障保护功能 提供过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等30多种故障保护功能，可记录故障时变频器运行的详细状态，并具有故障自动复位功能 转速追踪再启动功能 实现对旋转中的电机的无冲击平滑启动 外围接口 端子模拟量输入分辨率 <10mV 端子开关量输入分辨率 <2ms 模拟输入 2路（Al1、Al2）0～10V/0～20mA，1路（Al3）-10～10V 模拟输出 2路（AO1、AO2）0～10V/0～20mA 数字输入 8路普通输入，最大频率1kHz1路高速输入，最大频率50kHz 数字输出 1路高速脉冲输出，最大频率50kHz；1路Y端子开路集电极输出 继电器输出 2路可编程继电器输出，触电容量：3A/AC250V，1A/DC30VRO1A常开，RO1B常闭，RO1C公共端RO2A常开，RO2B常闭，RO2C公共端 其它 安装方式 壁挂、法兰和落地式安装 运行环境温度 -10～50℃，40℃以上降额使用 防护等级 IP20 冷却方式 强制风冷 制动单元 30G/37P（含）一下内置，其他选配外置 制动电阻 选配外置 EMC滤波器 内置C3滤波器：满足IEC61800-3 C3等级要求；可选配外置滤波器：满足IEC61800-3 C2等级要求         传动系统总体结构的确定 传动比的计算 电机轴与中间轴通过齿轮定比传动，在三速变速箱内： 其中，电机需要经过三级变速，才可以获得所需的转速范围。 此时三对传动副的传动比i1，i2，i3的公比为?F=3.107。考虑到传动比中升速过大会带来振动以及降速过大会带使结构不紧凑的问题，一般限制各级传动比在0.25≤i≤2的范围内。根据电机调速范围的分布情况可知i1＞i2＞i3。 假设i1=2,则i2=i1/?F=0.64，i3=i2/?F=0.207＜0.25. 显然在公比?F=3.107的情况下三级传动比的分配与最优范围有较大差距。考虑到所选电机额定功率为7.5kW。比计算得最小功率6.21kW大一些，故其功率覆盖范围会相应扩大，可重新调节传动比公比?F来缩小传动比差距，尽量保持最优范围0.25~2. 具体做法如下： 因为?F=（i0·i1/i0·i3）1/2，且已知i0i1=2250/3000=0.75 令机床在计算转速nj工作时得到的实际功率最小Pmin=P0·nj/（i0·i3·n0）≥Pz/η，可求得i0·i3≤75/1500×7.5×0.75/3=0.094，则?F=（i0·i1/i0·i3）1/2=（0.75/0.094）1/2=2.824，取?F=2.83. 则当传动比i3=0.25为最小值时，i2=i3·?F=0.25×2.83=0.71，i1=i2·?F=0.71×2.83=2.00，刚好在最优范围之内，故采用。 根据各种传动比常用齿数表可确定：i1=2，i2=1/1.43，i3=1/4. 确定中间轴各齿轮齿数（齿数和Sz=90）： i1对应大齿轮齿数：60 ；i2对应小齿轮齿数：37；i3对应小齿轮齿数：18。 得到最终速度匹配图： 图3-1 无极变速主运动链 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，HRC52～57，许用接触应力σj=1370，许用弯曲应力 。