3
16338
1.5 118.5
8 442 1.516502 893
1.53
取
m=2mm
对 70/51 的齿轮传动副的 Z=51 的齿轮，计算转速为 821r/min
3
m 16338
u 1 Nd
m z12u j 2 n j
3
16338
1.37 1 18.5
传动组齿轮小齿轮比大齿轮齿宽大 1~2mm，小齿轮 b=25mm。
表 2-3 各齿轮齿数、模数
齿轮
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
齿数 44 66 70 51 26 95
模数 2
2
3
3
3
3
齿宽 22 16 24 25 25 24
2.8 同步带传动的设计
同步带具有传动比较准确，不打滑，效率高，初拉力以及适用功率的 范围，不需要润滑等特点。
Tn

（mm）
式中 d ——传动轴直径（mm）
Tn ——该轴传递的额定扭矩（N·mm）
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——该轴每米长度允许的扭转角（deg/m），一般传动轴取
=0.5°~1°。
电机轴：取 =0.8deg/m
4
d 1.64
4
Tn

中间轴功率： p1 = p0 ×0.98=11×0.98=10.8kw
主轴功率： p2 = p1 ×0.98=10.8×0.98=10.6kw 电机轴扭矩：T0 =9550 p0 / nj0 =9550×11/893=1.18×10 5 N·mm
中间轴扭矩：T1 =9550 p1 / nj1 =9550×10.8/595=1.73×10 5 N·mm
2.7 齿轮模数的估算
一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简 化的接触疲劳强度公式进行计算：
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3
mj 16338
u 1 Nd
m z12u j 2 n j
（mm）
式中
mj ——按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；
的齿轮副为 70/51
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选 i2' =0.27 的齿轮副为 26/95 2.3.3 主轴箱传动机构简图
2.3.4 转速图拟定
2.4 传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外，还满足刚度要求，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， 不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷较大的情 况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下不至于产生过大的变 形。如果刚度不够，轴上的零件由于轴的变形过大而不能正常工作，或者
908rpm 。取机床总效率η=0.98
х0.98=0.96 ， 则 p 7.5 7.8 kw 。 电 动 机 在 1500rpm 时 的 输 出 功率 为 0.96
pmin
7.5 1500 12.4 908
kw ， 现 取 过 载 系 数
k=1.28 ， 则 电 机 功 率 为
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题目：CK6140 数控车床主传动系统设计
学院（系）：机械工程学院机制系 年级专业： 08 级机制 2 学 号： 080101010127 学生姓名： 吕 伟 彪 指导教师： 王敏婷 李宇鹏
目
录
第 1 章 概述……………………………………………. .……..1 1.1 设计要求………………………………………………..1
=150mm，主轴的后轴颈一般推荐为 D1 的 0.7-0.85 倍，取 D2 =0.8 D1 =0.8×
150=120mm。
轴
电机轴
直径（mm） 48
表 2-2 各轴估算直径
中间轴 主轴前轴颈 主轴后轴颈
40
100
80
主轴内孔 32
2.6 主轴最佳跨距的选择
①、由前轴颈取 =100mm，后轴颈取 =80mm，选前轴承为 NN3022K 型和
第 2 章 主传动的设计 ………………………………………… 2 2.1 计算转速的确定……………………………………….. 2 2.2 变频调速电机的选择………………………………...…2 2.3 转速图的拟定…………………………………………...2 2.3.1 传动比的计算…………………………………… ...2 2.3.2 参数确定…………………………………………. ..2 2.3.3 主轴箱传动机构简图……………………………...3
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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。
计算转速 nj 是传动件传递全部功率的最低转速，各个传动轴上的计算 转速可以从转速图直接得出。
主轴： nj2 =163r/min
中间轴： nj1 =595r/min
电机轴： nj0 =893r/min 各轴功率和扭矩计算： 已知一级齿轮传动效率为 0.98，则有： 电机轴功率： p0 = nj0 × p额 / n额 =893×18.5/1500=11kw
主轴扭矩； T2 =9550 p2 / nj2 =9550×10.6/163=6.21×10 5 N·mm
表 2-1 各轴计算转速、功率、扭矩
轴
电机轴
中间轴
主轴
计算转速（r/min） 893
595
163
功率(kw)
11
10.8
10.6
扭矩(N·m)
118
173
621
按扭转刚度估算轴的直径
4
d 1.64
8 512 1.37 16502 821
1.44 对
26/95
的齿轮传动副的 Z=26 的齿轮，计算转速为 595r/min
3
m 16338
u 1 Nd
m z12u j 2 n j
3
16338
3.65 118.5
8 262 3.6516502 595
234422 型，后轴承为 NN3018K 型。选主轴锥度号为 45 的轴头，根据结构，
定悬伸长度 a=120mm。
②、求轴承刚度：
电机输出额定功率 18.5kw 时，主轴转速为 260r/min，则主轴最大输出
转矩
T 9550 P 9550 18.5 1083.9N m
n
163
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p0 kpmin 1.312.4 16.1kw 。
可选用上海德驱驰电气有限公司的 UABP160L-4-50-18.5 型号交流主轴 电动机，额定功率为 18.5kw，最高转速为 4500rpm，同步转速为 1500rpm， 调频范围为 5-150HZ,基频为 50HZ。选配变频器型号：DRS3000-V4T0150C， 售价 1380 元人民币。
Nd ——齿轮传递的功率（kw）；
nj ——小齿轮的计算转速（r/min）； u ——大齿轮齿数与小齿轮齿数之比； z1 ——小齿轮齿数；
m ——齿宽系数， m =B/m， m =6~10；
j ——许用接触应力（Mpa）。
齿轮材料及热处理的选择： 电机轴、传动轴上齿轮：
Z=44、66、70、26，20Cr 渗碳、淬火、低温回火，HRC56-62 主轴上齿轮：
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第一章 概述
1.1 设计要求
机床类型：数控车床
主传动设计要求：
满载功率 7.5KW，最高转速 4000rpm,
最低转速 41.5rpm
变速要求：无级变速
进给传动系统设计要求：
伺服控制，行程 1200mm，最低速度 0.001mm/r，最高速度 0.5mm/r，
最大载荷 4500N，精度±3μm
2.3.4 转速图拟定………………………………………...3 2.4 传动轴的估算………………………………………..… 3 2.5 主轴轴颈的确定……………………………………..… 5 2.6 主轴最佳跨距的选择……………………………..…… 5 2.7 齿轮模数的估算……………………………………….. 6 2.8 同步带传动的设计………………………………….… 8 2.9 滚动轴承的选择…………………………………….… 10 2.10 主要传动件的验算………………………… .…….… 10
= =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， = （100+80）mm/2=90mm。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。
2.27
为了保
证中心距，主轴与中间轴之间传动组模数需要相等，取 m=3mm。
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取齿宽系数 m 8 ，齿宽 B m m ，当 m=2 时，B=2×8=16mm，大齿轮
B=16mm，小齿轮 b=22mm。当 m=3 时，B=3×8=24mm，大齿轮 B=24mm，主轴
Z=51、95, 20Cr 渗碳、高频淬火、低温回火，HRC56-62 取齿宽系数 m =8，查得 j =1650Mpa，则 对 44/66 的齿轮传动副的 Z=44 的齿轮，计算转速为 893r/min
3
mj 16338
u 1 Nd
m z12u j 2 n j