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刀具库总装与控制系统设计
DESIGN OF THE TOOL’S ASSEMBLY AND CONTROL SYSTEM

摘要
科学技术不断进步，带动着世界先进制造技术的孕育而生和一步一步的走向成熟，现代制造业非常重要的加工中心也必须更加完善不断发展进步来满足日益增长的需求，对于工件加工的效率高、加工误差很小很多具有很高技术要求的加工，加工中心的每个部件都必须具备相应的高性能。在加工中心装备了刀具库后，刀具的存储能力得到了质的飞跃，机床的作用，工作能力以及工作效率都得到了很大的提升，而且机床在加工过程中各式各样的干扰因素可以被最小化的隔离掉，加工精度会有明显的提升。
用较少的时间换刀、能够准确定位刀具、能够存放很多的刀具、节省空间、不易发生事故都是自动换刀装置的优点。降低速度的设备选择三级圆柱齿轮减速器，它的传动比高，各组成部件紧密依附，承载均匀。电动机要选用经济实惠的；齿轮和轴都需要硬性检测；选取有适量槽数与拨销数的槽轮机构；PLC主要来研究在选刀方面功能。

关键词 数控系统；加工中心；总装与控制 ；刀具库

Abstract
Science and technology progress, drives, the world's advanced manufacturing technology developed and mature, step by step, the modern manufacturing important machining center must also be more perfect development progress to meet the increasing demand, the error of workpiece machining of high efficiency, small lot has the very high technical requirements of processing, processing center of each parts must have corresponding performance. After machining center is equipped with a tool library, tool storage capacity got a qualitative leap, the role of the machine tool, work ability and work efficiency are a lot of ascension, and in the process of the machine tool in processing all kinds of interference factors can be minimized isolation, the machining accuracy will have obvious ascension.
Use less time, accurately positioning the knives, can store a lot of knives, save a space, not easy to happen accident are the advantages of automatic tool change device. Reduce the speed of the three levels of cylindrical gears reduction gear was equipment selection, its transmission ratio is high, closely attached to the components, load evenly. Motor to choose economical; Gear and shaft all need hard detection; Selection of adequate slot number and dial the number of pin slot wheel mechanism; PLC is mainly to study the features in terms of choosing tools.
Keywords CNC system Machining center Assembly and control The cutting tool library

全套图纸 外文文献
扣扣 1411494633

II
目 录

1 绪论 1
1．1 理解加工中心和在国内外的进步情况及方向 1
1．2刀具库的概述和形式选择 4
1．3 链式刀具库机构组成 5
1．4此次研究内容、好处与发展势头 5
2 惠普型链条及链式刀库系统传递能量研究 7
2．1 惠普型链条及链式刀库传递动能关注事项 . 7
2．2 HP型刀库专用链条 8
2．3 链条参数的选择 9
2．4 支承 10
2．5系统布置 11
3链轮的设计 12
4 槽轮机构的设计 14
5 电动机的选择 17
5．1 计算刀库的总重量 17
5．2 电动机的选择 18
6 减速箱的设计与计算 20
6．1 确定减速箱的总传动比值和分配传动比值 20
6．1．1 确定总传动比 20
6．1．2 每段减速箱计算传动比 20
6．2 计算减速箱的动力参数 21
6．2．1 各轴的转速 21
6．2．2 各轴的输入转矩 21
6．2．3 每一个轴的给定功率（减速器效率是0.95） 21
6．3 减速箱内齿轮的设计 22
6．3．1 第一级圆柱齿轮的设计 22
6．3．2 第二级圆柱齿轮的设计 24
6．3．3 第三级圆柱齿轮的设计 25
6．4 轴的计算与校核 26
6．4．1 轴Ⅰ的计算设计 26
6．4．2 轴Ⅱ的计算设计 27
6．4．3 轴Ⅲ的计算设计 31
6．4．4 轴Ⅳ的计算设计 34
6．5 轴承的选用与计算 37
6．5．1 轴Ⅰ与轴Ⅱ上轴承的选用 37
6．5．2 轴Ⅲ上轴承的选用与计算 38
6．5．3 轴Ⅳ上轴承的选用与计算 39
7 PLC控制系统的设计 41
结论 45
致谢 46
参考文献 47

50
1 绪论
1．1 理解加工中心和在国内外的进步情况及方向
加工中心装载刀库，而且可以根据加工情况随时换刀，多工序加工工件的数字控制机床。
首次把工件安装在机床后，刀具是在机床在数字控制系统的指令下根据加工顺序自动选择和改变，转换机器运送工件速度、轴的转动速度、相对于工件刀具的运行路线和另外一些帮助完成加工的部件，按照顺序加工很多个工件表面。
因为自动换刀和集中工序，加工中心缩减了机床调整、装夹工件、度量等时间，从而大大提升了机床切削时间的利用率；缩短了工作过程时间，提高生产效率，节省资金。而对于产品更替速度快、形状复杂多样的零件、具有较高精度要求的中小批量生产此加工中心更为适用。
一九五八年卡尼-特雷克公司制造出第一台加工中心。将自动更换刀具的设备装载在数字控制的卧式镗铣床上，进而达到了加工镗削、铣削、钻削、攻丝和铰削等很多步骤前提下仍然只需安装工件一次。
(1)加工中心的定义扩展
加工中心在不同国度认知程度也不同。德国emag公司于一九九二年生产出机床的反装立车是十年来最优秀的，后来又发明出在一台机床上对零件锉、车、铣、铰等很繁杂要求加工的倒立加工中心。奥地利的wfl公司率先研发出M100（车铣复合中心），凸轮轴和更为难加工零件加工都可用其完成。进入到二十一世纪，为了实现所有的工艺加工可以在一台机床上加工，日本的mazak公司就doneinone做出声明。
我们国家对加工中心的定义就显得太落后了，还停滞在二十年代制定的自动换刀数控锉铣床。
(2)加工中心的结构在不断改进
按照主要的轴安装位置加工中心可以分为卧，立式。一般来说没有转台的事立式加工中心，拥有数控或者分度转台事卧式加工中心，能够联合运动多个坐标也能够对工件的各个侧面加工，更为方便对空间较繁杂曲面加工。另外，可以对加工对象执行5个面处理的能把主要的轴调节成立轴和卧轴的能够转变的加工中心和同时安装卧式和立式主轴的加工中心。
加工中心是卧式的其样式构造更新最为频繁。我们现在见到最多的主轴箱在立柱对称中心地方的卧式加工中心出现于主轴箱侧挂的卧式加工中心并从一九八零年慢慢向主轴箱正挂进展。加工中心是卧式的其加工平台设定位置不断更变。时间最接近的便是对对于工件互换很不方便的x，y两个方向由滑板完成的十字滑板型式，所以在2000年初反T型和T型结构自然而然发展起来了。他们的好处是不会因为加工平台由于工件质量不够均匀二产生承载不均造成崩溃力矩。
相比较于加工中心是卧式的，加工中心是立式的其构造改变较少，可是，日本科学家（牧野、安田等）发明的主要的轴箱体于立柱上方运动很具意义，从而使他们成为低误差加工的精英。致力于完善叶片加工的切削形态，uechti公司把立柱发明同y轴有些偏移，在此基础上，ST别汀AG工厂是把铣头安装与原来位置成22.5度，从而可以改善干预，方便释放废物，而且可以让刀具将叶根也能够切削到。
(3)在加工中心安装很多轴的方法
在加工中心安装很多轴的方法不断发展以适应繁杂工件的生产需求。开始时是在立柱上增添一个连续转台或不断开的分度头完成四轴联动，可是这未能处理好繁杂不同形状工件加工的要求，尤其是叶轮和叶片。
(4)主要构件和系统的进步永不停歇
现在数字控制设备向加快运动、增加传递轴的数量、增加编写的程序、增加管理方式、增加控制轴数等道路进展。机床的信号流务必准确准时控制工件与刀具作相对运动，不可以出现误差和失真，从而可以更好地配合高精度，高速等加工要求。现在数控机床的进给速度和主轴转速都很大，并且机床的选定位置的准确性也随之增高，所以增加系统的识别能力和在电机与闭馈工件上使用技巧，达到控制系统、提升位置精度等，这些都是很好地处理方式。
为了适应多样性曲面的生产需求，设备务必提高提前解决问题能力，一直开发高级插补功能。数字控制设备的进化具体体现在较大延长设备的稳定性，执行系统更新换代开，硬件的一直提高，输出设备与软盘驱动器识别能力共同发展。伴着互联网交流功能一直提高，加工中心适用更为宽广。
机器手和装载刀具的设备（刀库）是小型加工中心重要组成结构。钻削速度很快的机床的刀库会更多地使用转塔，加工中心是立式更多使用斗笠式装载刀具。而加工中心是卧式机床刀具库是链式的变换余地也很多。
伴着直线电动机，电主轴等功能部件的研制，加工中心的高速进给，高转速不断提高，即使速发展的时间只有十几年，可是电机的构造也是一直进步，事故越来越少，因此机床的更新极为迅速。
机动车零件是加工中心针对市场而重点发展，此外医用器材、航天、实体模型、光学器材、信息技术等也很重要。航天设备大多数元件种类多，需求小，所以拥有5个轴的立式机床未来会成为主流。以后精度高的部件、半导电性的实体模型、小型元件很有发展的前景。
很多制造工厂正在抓紧开发五轴加工机从而适应于航天、实体模型、半导电性工件等行业。把制造模具作为重中之重的方案设备不停从厂家研发出这与前几年把制造普通元件作为主要工作的立式加工中心成为明显变化，因此可以显而易见认识到提高速度、增加效率、提高产品质量多麽重要。
很多生产制造商更为关注开发对很难切削材质搞重切削加工的机床来致力于高精度加工。与此同时，综合加工步骤，缩减工件更替周期等多样化生产能力更快地发展。很多厂商已经试着在立式加工中心的控制轴方向增加一个或两个轴，就会对于工件比较繁杂和曲面较多的工件可以只用一次的装夹便可加工成型，生产效率高。
关于开发产品，必须在降低价格，与此同时永不满足的开发高性能的技术以满足用户更为苛刻的要求。所以必须增加能够调整种类、数量的随时根据要求变化而变化的设备来更快的满足环保要求的新技术发展。

1．2刀具库的概述和形式选择
不需要手动更换刀设备的重要构件是刀库。它功能是存储定量的刀具，主轴上刀具的变化是由机械手来控制完成。
刀具库有有形形色色的形式，链式和盘式是加工中心经常使用的两种刀库。
盘式刀库〔如下图），刀具能够顺着主轴倾斜方向、水平方向、垂直方向放置
图1–1 盘式结构

刀具轴向放置最固定．可是因为更换刀时刀和主轴拥有相同的方向，一些刀具要求变刀地方九十度调转。有时因为刀具库装载很多的刀具，而想快速简单的拿放刀具并且保证不影响结构的紧凑性，可以使用弹仓式结构，现在非常多的刀库装备在机床立柱顶，侧面。有时刀具库能够装载很多的刀具，可以装备于独立的位置，从而避免刀库工作不稳定。

刀库为链式的大概原理图见(1一2)，刀具装备一般多为盘式，具有较为方便易变的结构．不仅能够使用链带折叠回绕的途径增加空间使用率，也能使用增加长度的链带方式提高刀库的装备量，而且当装载很多的刀也能够使用连带多用的方法
此次研究采取链式刀库，此装载刀具的设备存储大部分针对刀具架位置和运行的控制。运行控制可把机器打开或关闭。位置控制能够对工件架具体方位来检查测试。

图1–2 链式刀库
1．3 链式刀具库机构组成

图1–3 链式刀具库的原理图
1．4此次研究内容、好处与发展势头
(1) 本课题研究目标
对于现在刀具库放置方式更加方便合适，减小刀具库位置误差。
(2) 本课题研究内容
零件在加工中心能够被很多种方式加工，加工中心的刀具库能够使用很多各式各样的刀具来选取，此次研究的刀库能够装载刀的数量是三十二把，依照程序指令的需求，刀具库能通过数控控制把适合的刀具传到加工中心更变刀具的机械手地方。控制传递刀具的时候找到更方便快捷的途径。
主要参数：
1.刀具直径的最大值：250㎜
2.刀具之间的距离：190㎜
3.刀具平均重量：5 ㎏
4.刀具库最多装载刀的数量：32把
(3) 本课题提出的研究意义与前景
机床先前为独立设计刀库控制编程的，未选择掌管刀的程序，作用比较少，仅能完成选刀、选择距离短的途径、主轴更变刀具，也不能够使用比较大的刀具。于电脑印象找刀的前提下选用了siemens840D独特功用来进行自助选刀，简化选刀过程，能够执行没有装刀的套的搜索。刀库迅速变刀使用STEP—7设计。PLC选用成型化研究方式来定位刀库，此方式导致以后的研发相似机床很有好处，非常方便简单使用于另外的设备上。自动换刀系统会很快的成长，提高生产效率，减小刀具位置误差是要紧技术措施,对数字控制技术的进步有很大促进作用。
2 惠普型链条及链式刀库系统传递能量研究
链式刀库拥有构造容易、装载刀多、工作误差小、保养简单省事和在换刀位置稳定状况下容易转变装载刀的能力等长处，适用于非小型加工中心应用。所以，对于链式刀库系统刀库配件的开发和运用凸显格外迫切。刀库的链条叫做atc链条。atc链条能具备各种各样种类，从2-1展示的hp型链条具备中空销轴结构的传送链，刀套装在链条销轴里面，不用其余的设备仪器，组成部件紧密相连，所以渐渐于ATC链条拥有主要位置。

图2–1 惠普型链条
1﹑6 轴用弹簧挡圈 2.刀套元件
3.筒套 4.内链板 5.外链板
2．1 惠普型链条及链式刀库传递动能关注事项 .
(1)链式刀库系统工况
链式刀库是单独处在加工中心外面链传送机构。组成机构有：伺服电动机、减速设备、链条、链轮、链指向、链支撑和松紧部件...。其执行任务机床承载量小，承载平均，无功率输出设备 ，电动机动力大部分用来消除工作时摩擦阻力，机床运行速率小 。链条具备全支承，系统中只有主动轮是链轮 ，另外有指向功用几乎都不是链轮。系统不是持续运行，能够不让刀具掉落，传送刀具至更换刀地方无处不能太高，而且整个过程必须运作平顺。
（2） 多边形效应导致机床传递能量运作机能
（3） 链条传递动能是中央会有阻扰元件的不是共轭啮合传动，传动工作造成多边形效应 。当主动轮以一定的转速运转 ，从动轮角速度和链条线速度对称性改变，链轮与链条接触产生冲撞，从图 2-2 链条中轴线于链轮来回转动时造成对称的横向移动。大部分参考文献，在链传动的多边形效应中，更为关注速度改变和啮合冲撞。但在刀库传动系统中更应该注重链条的侧向移动，这样做是由于它是可能是造成系统运作不稳定不够线性的重要因素。链条横向移动的峰值Δr可以用一下公式运算得出 ：
Δ
式中 P是链条每两节之间的距离，单位是毫米；
Z是链轮含有齿的数量。

图2–2 链传动多边形效应造成的侧向移动
（3）链节运行工作当中经受地张力峰值
刀库链条不仅是刀具承载物，还是运送刀具的牵动机构。理解学会链条工作中对链节上的造成最大张力（ Fmax） 尤其关键。Fmax是链条强度设计的本质 。链节运动张力（F）和其地点有关，最大张力（Fmax）产生于驱动轮啮进位置。其和链传送机构装置形式 、链条刚开始时有张力、摩擦系数、支承形式、支承和链条地之间距离多少、链条和刀具一共有多重等要素有联系。链节承受的额定拉力可按下式计算 ：
Fmax=K(F0+)
式中 n代表系统区段数量；
F0代表链条刚开始工作时所受拉力 ，N，建议 F0：500到 800N；
K代表思考链条和链轮的契合冲撞、链条 运动途径改变原因导致另外的动载荷的系数，此次选择 K=1.15到 1．20；
Fi——系统在未知未知遭受的阻力(重点是各区段摩擦阻力)，N。
图 2-3展示出的是常见的结构链式刀库链节各个位置张力情况。

图2-3 链节张力布局示意图
2．2 HP型刀库专用链条
惠普型刀特殊链为一个大节距链板空心销轴。国际市场的惠普链的具体结构是不一样的。2-4结合一些经常见到的形式，2-4（e）是改善设计。

图2-4 HP型链条结构
五种形式比较，图2-4（e）除了具备常见的链的链结构特点，并且拥有以下益处：
(1) 由于刀套是塑料的和金属链条能够分开的结构形式，方便调保养与改变刀套。
(2) 刀套使用较好的工程塑料埋钢总体构造来加强机器强度，缩减链条重量。这种刀套大小不会因气温改变而改变太多。
(3) 内链板和钢套使用过盈配合构成牢固结构，确保内节内宽大小，从而导致链条和链轮具备优秀的装配，确保机械手拿取刀具需要的轴向位置误差不可太大。
(4) 塑料刀和钢套选取的间隙配合，应用对应转动工作时来避免方向工件产生故障。这种组合形式也可以少量弥补机械手拿刀精度。
2．3 链条参数的选择
惠普型链条的机构大小由于刀柄一拉钉工件机构大小来决定，图2-5被提供为供主机厂依照刀柄一拉钉大小选择惠普型链条的大小和结构。
HP型链条的机构大小大多由刀柄，拉钉组件机构大小来决定。此次研究使用刀柄号是32的链条，从附表1选择的参数为，， ，，，。

图2-5 所示惠普型链条结构和大小 （毫米）
2．4 支承
链式刀库支承的选取很大程度上会影响到链条工作时的阻力。此次研究时，我们要特别关注系统产生多边行效应时，什么导致了链条节线不稳定。若是策划不合适，支撑位置不合适和链条和支承之间距离不够，可能会引起链条工作阻尼增加。支撑点最好设计在接近链轮、光轮的进入，啮离开位置，而且确保让链条有关涉时，也能由轨道中容易穿过。图2-6布局，支持设置在板，一个侧链，链可以减少运行阻力。

图2-6支承布置

2．5系统布置
容刀量影响刀库的安放。为确保位置精度，更换刀具的地方大多选在链轮的围齿内。机床规划要争取节约使用空间。在完成安排计划后，要经过链长和中心距运算得出结果。2-7是策划刀库建议的几种安排形式。本论文选（b）图作为设计方案。

2-7 所示传动机构策划及支乘点

3链轮的设计
（1）刀库系统空间大小决定布局，链轮选择的齿数较少，链轮齿数选取不应太少从而消减多边形效应。大概大于八齿，不然链条工作当中左右移动量会对支承导轨策划导致出现难题。齿数拿定后，参考下面的公式选择链轮齿顶圆直径： Da= P[(0．2～ 0．6)+ctg(180／Z)]
选用45钢制作链条，每两段链节是一百三十毫米，假设齿的数量是八。从[3]得
分度圆直径

齿顶圆直径
式(3.1)
根圆直径
式(3.2)
齿得两边槽的直径
式(3.3)

齿轮的宽度
取两列链轮一共的宽度
=
链的排距

把链轮策划为图3-1中三片结合分布，从而达到在驱动轮上安放定位用分度轮规
定。

图3-1 链轮结构
1.左链轮片 2.分度轮3.右链轮片4.连接螺栓5.定位销
（2）齿形 链轮齿形可以使用经常使用的三个圆弧一条直线齿的形状。最好使用节线分离轮齿形状，因为刀库自动确定位置是需要链轮于圆周方向可以少量移动。计算节线分开大小按下面公式。
（3）链轮材料 链轮齿面大多受热加工，让其具有规定的强度，从而令链轮材质的轮齿具备充足的强度与使用寿命。参考材料见表3-1。
表3-1
链轮材料
热加工理
齿面强度
适用对象
15、20
渗碳、淬火、回火
50-60HRC
Z<=25有冲撞载荷的链轮
35
正火
160-200HBS
Z>25的链轮
45、50、ZG310-570
淬火、回火
40-45HRC
没有强烈的冲撞振动和规定有一定使用寿命的链轮
15Cr、20Cr
渗碳、淬火、回火
50-60HRC
Z<25的大功率传动链轮
40Cr、35SiMn、35CrMo
淬火、回火
40-50HRC
规定强度好和使用寿命长的关键链轮
A3、A5
焊接退火
140HBS
中低速、中等功率的较大链轮
大于等于HT200的灰铸铁
淬火、回火
260-280HBS
z>50的链轮
夹布胶木

p<6kw、速度不宜太小、规定工作时安全可靠、噪声低的链轮

因为选取45钢加工制作成的链轮，从而热加工所需淬火、回火，齿面强度是40-45HRC,使用范畴没有猛烈冲撞波动和使用寿命长。
（4）链轮的润滑 链传动链轮链条润滑是非常关键的，适合的可以充分降低链条铰链破坏，使用周期更久。
4 槽轮机构的设计
槽轮机构(又叫马尔他机构)可以将主动轴以平均持续工作转变成从动轴的有规律的中断工作，经常使用于各类形式变位系统中。内啮合槽轮系统和球面槽轮系统外啮合槽轮机构是轮槽系统的三种根本形式。外啮合槽轮系统应用于链式刀库。1主动曲柄、2轮槽、3滚子和4锁止盘结合外啮合槽轮系统工作原理如4-1所示。

图4-1 外啮合槽轮系统工程图

槽轮回转中心线平行于外啮合槽轮系统主动曲柄绕转中心线。一般来说主动曲柄是匀速绕转，主动曲柄上的钢珠到达键位时会导致槽轮倒转工作，而钢珠从键位离开后，槽轮也会停止运动，同时定位。当只有一个滚子，曲柄转动，一个转子槽旋转停止步进运动。
（1）运动系数与槽数的确定
运动系数(τ)是一个往返动作中，槽轮工作时间t2比上销轮工作时间t1。关于外槽轮系统由于防止和减弱轮槽于初始工作与结束工作时的撞击，圆销将要进去或离开径向槽瞬间，圆销中央线速度方向大都顺着径向槽中央线方向，从而更为方便槽轮开始结束时角速度是0。

N代表槽轮包含槽的数量。
当主要部件均匀ω1工作时，槽轮完成一次工作用时 t2 = 210/ω1 。主动拨盘相应分布n个圆形销子，同时主动拨盘工作2π/k 度就结束轮槽一个工作周期，完成此过程的时间。        
从上述得，因为外啮合轮槽系统的运动参数τ必须比0大，于是它的键槽量 z 会不小于3。而n 等于1 的情况下, z 不会影响τ,τ一直比0.5小，这便是外啮合轮槽系统的工作周期一直是比中断周期小的原因。
另外，运动系数τ一直比1小因为轮槽系统是作中断工作，停止工作时便会多出时间。从而 n 和z的关系是，常取 z在四到八之间。

图4-2槽轮机构
（1）槽轮机构的角加速度和角速度
曲柄导杆系统槽轮系统的工作研究同样。4-3各列举出键位的数量是4、6、8的外啮合轮槽系统角速度ω2/ω1 和角加速度α2/ω12 地改变情形。由图可知，键位的数量越小，角速度、角加速度的改变越高，对系统的损害更大。

图4-2轮槽系统角加速度和角速度的变化
便知，槽轮槽的数量用8个。
轮槽的质料是45钢，假定键位的数量是八个，拨销直径（d）是
中心距。由参考文献[3]得
主动曲柄半径

式(4.1)
槽轮半径
式(4.2)
槽轮高 mm
式(4.3)
槽深 R2-bmm
式(4.4)
锁止弧半径
式(4.5)
槽轮宽
式(4.6)
轮毂宽
式(4.7)
5 电动机的选择
5．1 计算刀库的总重量
(1)选择链节链片的尺寸大小见图5-0：

图5–0 链片结构图

(2) 单个链片的体积

(3) 单个链片的重量
材料为45钢，通过查阅[ 2 ]表1-1，
㎏
(4) 一个链节的占用空间大小v
㎜³
(5) 一个链节的体重
㎏
(6) 全部刀具的链片链节的共重
㎏
(7) 全部刀具的总重量
kg
(8) 刀库的总重量
为其余零件和标准件的质量是式中的10kg，㎏
5．2 电动机的选择
综合下面要求挑选电机：电动机承载量、规定提高的温度与开启时转动力矩筛选应按照速度改变量，开启次数多少和正常工作时的转动力矩为参考，选取电机马力，筛选降温方法。而且筛选电机工作能力需有一定变化空间。一个大的辅助功率减少了电机的工作能力，为异步电动机，工作能力将变得更为糟糕，增加额定转动力矩验证制作的机器好坏和成本。另外，务必达到不浪费能源，关注工作的安全稳定性，进货状况、安置保养难易，产物价格是否便宜、组装花费多少、工作及修理资金、备品备件的普遍性、加工开始和结束时电机的工作能力是否一致多种要素选择电机。
查阅资料[3]知 拨销转速是
选取轮槽的中断时间是5 s
r／min
那么轮槽转动的速度
／min
轮槽工作时的角速度
r／min
链轮工作时的速度
m／s
电机的提供的功率
式(5.1)
电机的提供的力是

链条的速度为 m／s
刀库的总的工作效率为
式(5.2)
上述的常值选取 ——轴套运转效率0.99；
——链传动效率0.93；
——齿轮传动效率0.98；
——滚动轴承传动效率0.98。
那么
∴
取电动机的额定功率为1.5kw
依照生产机械需求选择电机最大转动速度。选定电机最大转动速度，同时，务必思考系统降低速度机构的传动比结果，二者互相参考，通过技能、价格整体相比来选取。一般来说，电机转动速度要大于五百转每毫米，原因是转化的能量不变时，电机转动速度越小，体积就越大，购买时更不会便宜，并且工作能力不足，若选择高速电机，一定会增加机器降低速度设备的传动比，导致系统传递能量过程更为繁杂。
Y型电机为完全关闭自动降低温度的笼型三相异步电动机，为刚刚研发的主要产品，达到了国际电工委员会的指标。拥有不会浪费能量，效率好，开启时转动力矩大，音噪小，振动弱，安全稳定，利用保养简单便利和其他特质。普遍利用在无容易燃烧、容易爆炸或腐蚀性气体的多数场所和特别需求的机械装备上，像风机、运输机械、泵、搅拌机、农业机械、金属切削机床和食品机械......
使用y90l 4型电机参考[ 3 ]计划，其最大功率为1.5千瓦，相同转动速度r/min，全转动速度r/minr/min

6 减速箱的设计与计算
6．1 确定减速箱的总传动比值和分配传动比值
6．1．1 确定总传动比
根据选择地系统主轴转动速度和电机在达到额定装载时的转动速度,及得降低转速设备的传动比
式（6.1）
由于降低转速设备传动比大于不小于40，因此降低转速设备使用直齿圆柱齿轮3级。扩展的驱动装置。可是因为两边轴承的齿轮非相应排列，从而导致沿齿宽承受能力非平均，对两侧轴承的负载不一致。为解决这个问题，设计这种减速器时鼻血重点考虑以下几点：1轴的刚度应该选择大的；2转动力矩必须由远离齿轮的位置进入，从而缩小承受量顺着齿宽分散不平均。减速器大概原理图见6-0
1轴
2轴
3轴
4轴
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6

图6–0减速器大概原理图

6．1．2 每段减速箱计算传动比
调节传动比的重要原则：1）让每级传递能量的负荷量尽可能一样；2）让每级传递能量中的大齿轮在浸入油的体积大概一样，使其更为平滑；3）让降低转速设备达到体积和体重最小等。
确定一级，二级传动比分别为为=3，=3.5，设三级传动比为,利用下公式计算
式(6.2)
6．2 计算减速箱的动力参数
6．2．1 各轴的转速
轴Ⅰ工作时转动的速度
r/min
轴Ⅱ工作时转动的速度
r/min
轴Ⅲ工作时转动的速度
r/min
轴Ⅳ工作时转动的速度
r/min
6．2．2 各轴的输入转矩
电动机提供的工作力矩
N.m
轴Ⅰ转动时的力矩
==10.3N.m
轴Ⅱ转动时的力矩
N.m
轴Ⅲ转动时的力矩
N.m
轴Ⅳ转动时的力矩
N.m
6．2．3 每一个轴的给定功率（减速器效率是0.95）
轴Ⅰ单位时间内所做的功
kw
轴Ⅱ单位时间内所做的功
kw
轴Ⅲ单位时间内所做的功
kw

轴Ⅳ单位时间内所做的功
kw
6．3 减速箱内齿轮的设计
6．3．1 第一级圆柱齿轮的设计
1．选择材料： 小齿轮 40Cr（回火 硬度280HBS）
大齿轮 45 （回火 硬度240HBS）
2． 齿轮的面接触疲劳强度运算
3． ⑴大致运算计算
转矩
N.mm
齿宽系数参考表12.13[5] 取
接触疲劳最大值查阅12.17C[5] 知
MPa ，MPa
运算出的可以使用的接触应力是[]
，
由[5]12.16 取=85
小齿轮直径运算参考(6.3)
式(6.3)
取
计算齿宽

⑵校核计算
圆周速度
式(6.4)
查[5] 12.6 选择8级的精度等级
齿数和模数
先选择齿的数量是 ，，
由[5]12.3 取
那么
使用系数 由[5]12.9 取
动载系数 根据查阅[5]12.9 选择
齿轮相互之间载荷分配系数 根据参考文献[5]12.10 首先算出圆周力
式(6.4)
式(6.5)

（ )
便算出式(6.7)
齿向载荷散布系数 根据[5]12.11可知
式(6.8)
载荷系数
式(6.9)
弹性系数 根据[5]12.12 可知
节点区域系数 查阅[5]图12.16得
接触最小安全系数 查阅[5]表12.14 得
总工作时间

受力周期变化次数 由[5]表12.15得,约
则 指数

式(6.10)
先前猜测的应力周期变化的次数不错
式(6.11)
接触寿命系数 由[5]图12.18知，
可使用的接触应力
式(6.12)
式(6.13)
验算
式(6.14)
运算后答案可以看出，接触疲劳强度比较适合，齿轮体型不需要更改。
3．确定传动主要尺寸
分度圆直径
，
中心距

6．3．2 第二级圆柱齿轮的设计
1．材料的选择： 小齿轮 40Cr（回火） 硬度280HBS
大齿轮 45 （回火） 硬度240HBS
2．初步计算
转距
N.mm
齿宽系数 通过[5]表12.13 取
接触疲劳最大值 通过[5]12.17C得
MPa ，MPa
运算得需用接触应力
[]≈0.9MPa ， []≈0.9MPa
由[5]12.16 取
运算得小齿轮直径
式（6.15）
圆整取
运算得齿宽

3．检验运算
圆周速度

齿数和模数
先选择 ，，
由[5]12.3 取 那么
，
4．计算传动主要尺寸
分度圆直径
，
中心距

6．3．3 第三级圆柱齿轮的设计
1．材料的选择： 小齿轮 40Cr（回火 硬度280HBS）
大齿轮 45# （回火） 硬度240HBS
2．初步运算