立式数控铣床主传动系统设计开题报告 第5页

图4  小型机床传动方式
2)通过带传动的主传动
通常选用同步齿形带或多楔带传动，这种传动方式多见于数控车床，它可避免齿轮传动时引起的振动和噪声，见图1-2所示。
3)由调速电机直接驱动的主传动
这种主传动是由电动机直接驱动主轴，即电动机的转子直接装在主轴上，因而大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。如图1-3所示。
近年来，出现了一种新式的内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体。其优点是主轴组件结构紧凑，重量轻，惯量小，可提高起动、停止的响应特性，并利于控制振动和噪声。缺点是电动机运转产生的热量亦使主轴产生热变形。因此，温度控制和冷却是使用内装电动机主轴的关键问题。日本研制的立式加工中心主轴组件，其内装电动机最高转速可达20000r/min。
本次设计采用变速齿轮主传动系统。使主轴获得较高的转速和骄傲大的转矩。二级以上齿轮变速系统虽然此种结构复杂，制造和文修费用高，但和以上两种驱动方式比，变速装置多采用齿轮变速结构，可以使用可调的交、直流无级变速电动机，经齿轮变速后，实现分段无级变速，调速范围增加，且能满足各种切削运动的转矩输出，因此选用二级以上齿轮变速系统作为主传动的变速方式。

4.3 对主要零部件的强度刚度校核
4.3.1主轴强度的校核
常见轴材料见表1所示。
表1 常见轴材料
轴的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr
[ ] 15-25 20-35 25-45 35-45
A0 149-126 135-112 126-103 112-97
4.3.2按扭转强度进行计算
下面这种方法只是按轴所承受的扭矩来计算轴的强度；如果还承受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。在作轴的结构设计时通常用这种方法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为计算结果。轴的扭转强度条件为
 
 ——扭转切应力，单位MPa
T——轴所受的扭矩，单位为N。mm
 ——轴的抗扭截面系数，单位为
n——轴的转速，单位为r/min
P——轴传递的功率，单位为kw
d——计算截面处轴的直径，单位为mm
 ——许用扭转切应力，单位为MPa
4.3.3 强度校核计算
轴的精确计算主要是轴的强度和刚度校核计算，且在满足轴的强度和刚度要求，必要时还应进行轴的振动稳定性计算。
进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选用许用应力。BT30铣床机械主轴既承受弯矩又承受扭矩,应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度进行精确校核计算。

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