買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)控車床設(shè)計(jì) 系部名稱 ： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 08 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一二年六月 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘要 . . 1 章 緒論 . 1 . 3 . 3 . 3 . 4 . 5 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) . 6 計(jì)參數(shù) . 6 . 6 動(dòng)原理 . 7 本參數(shù)的確定 . 7 章小結(jié) . 9 第 3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 10 計(jì)參數(shù) . 10 速齒輪設(shè)計(jì)及校核 . 10 輪及帶的計(jì)算 . 14 的初步確定 . 16 的校核 . 16 章小結(jié) . 19 第 4 章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 20 向進(jìn)給絲杠設(shè)計(jì) . 20 動(dòng)螺旋傳動(dòng)工作原理 . 20 杠設(shè)計(jì)計(jì)算 . 20 向進(jìn)給絲杠設(shè)計(jì) . 22 進(jìn)電機(jī)的選擇 . 23 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 . 23 進(jìn)電機(jī)的選取 . 25 章小結(jié) . 27 第 5 章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 . 28 結(jié)論 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 致謝 . 33 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是 易數(shù)控車床。該數(shù)控車床結(jié)夠簡單，緊湊、體積小，功能齊全，是一個(gè) 很 適 用的 經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床 ，能夠 達(dá)到 非常 滿意的工作效率。 要是由傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。對其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行總體方案的確定，畫出簡易的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。再根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)來確定傳動(dòng)和進(jìn)給系統(tǒng)。滾珠絲杠由步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)由 驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng) 。從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給。通過用途，功能和技術(shù)要求等合理定出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并通過認(rèn)真的計(jì)算得到 的參數(shù)，然后選擇符合規(guī)定的元件和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 電動(dòng)機(jī)加變頻器來實(shí)現(xiàn)。最后通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)生產(chǎn)該產(chǎn)品是經(jīng)濟(jì)合理的。 關(guān)鍵詞 ：車床；滾珠絲杠；步進(jìn)電機(jī)；無級調(diào)速；傳動(dòng)系統(tǒng) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) he of is C is a NC we a C is of of to is of by is by of by C is by In on to 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 題研究的背景目的和意義 數(shù)控車床利用數(shù)字化的信息對車床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制，是一種可編程的通用加工設(shè)備，能自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類和盤套類零件。與通用機(jī)床和專用機(jī)床相比，數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強(qiáng)、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)，能夠滿足新產(chǎn)品的開 發(fā)和多品種、小批量、生 產(chǎn)自動(dòng)化的要求，是一種柔性的、高性能的自動(dòng)化車床，代表了現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸組件，與普通機(jī)床相比，變速功能絕大部分由主軸電機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，有些只有兩極或三級齒輪變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)用以擴(kuò)大電機(jī)無級調(diào)速的范圍 。 自從 20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控車床得到了長足的發(fā)展。隨著制造業(yè)對數(shù)控車床的大量需求，汽車、國防、航空、航天等行業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新 材料的應(yīng)用，數(shù)控車床的發(fā)展總體呈現(xiàn)出高速化、高精度化、多軸化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等趨勢。 數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用是機(jī)械制造業(yè)的一次技術(shù)革命，使機(jī)械制造的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。由于數(shù)控車床綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此它提高了機(jī)械制造的制造水平，解決了機(jī)械制造中的常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無法解決的復(fù)雜型面零件加工，為社會(huì)提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠的機(jī)械產(chǎn)品已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī) 械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域： （ 1） 機(jī)械制造技術(shù)； （ 2） 信息處理、加工、傳輸技術(shù)； （ 3） 自動(dòng)控制技術(shù)； （ 4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)； （ 5） 傳感器技術(shù)； （ 6） 軟件技術(shù)等。 數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比 是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 數(shù)控 車床的發(fā)展 不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控 車床 的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大， 它 對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ 車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控 車床 及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面 ： 1. 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（ 其確定為 21世紀(jì)的中心研究方向之一。 在加工精度方面，近 10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10m 提高到 5m ，精密級加工中心則從 3 5m ，提高到 1 并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級 (。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 已達(dá) 6000h 以上，伺服系統(tǒng)的 達(dá)到 30000現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 2. 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動(dòng)對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2 臺(tái) 3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)， 5軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù) 控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5 面加工機(jī)床）的發(fā)展。 3. 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工 過程的自適應(yīng)控制，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司 都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī) 。 制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在 “高精尖 ”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方 面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展 和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接關(guān)系到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力。 總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速 經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高綜合國力和國際地位的重要途徑。 數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化課題，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可使所學(xué)機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電工學(xué)知識(shí)得到綜合應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力都能受到訓(xùn)練，可有力的提高學(xué)生的分析問題、解決問題能力及機(jī)電一體化水平。 控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 控車床發(fā)展總趨勢 近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。 （ 1） 高速主軸單元 為了適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來越多的高速數(shù)控車床采用了電主 軸 。電主軸又稱內(nèi)置式電動(dòng)機(jī)主軸單元，就是將高速的主軸電動(dòng)機(jī)置于主軸內(nèi)部， 通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、主軸 的一體化功能；取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度 ， 徹底解決了主軸高速運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等 傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題；可精確實(shí)現(xiàn)主軸的定位和軸傳動(dòng)功能。采用電主軸結(jié)構(gòu) 可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 10000r/上，它融合了尖端的高速精密軸承、潤滑技術(shù)、冷卻技術(shù)、高速變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，是技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 （ 2） 功能復(fù)合化、柔性化 隨著數(shù)控車床對加工對象的適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大變化，并向著功能復(fù)合化和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大車床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多 用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。數(shù)控車床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn) (數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床 )、線 (面 (工段車間獨(dú)立制造島、 體 (布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng) )的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場需求及產(chǎn)品 迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓和完善。 機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與 信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展 由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對機(jī)床的整體要求，如制造控制、 過程控制以及物料傳送，以縮短產(chǎn)品的加 工時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間、制造時(shí)間，以最大限度的提高生產(chǎn)率。 國數(shù)控車床的 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年， 于 1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床， 近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為 3 個(gè)階段：第一階段從 1958 年到 1979 年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的 “六五 ”、 “七五 ”期間以及 “八五 ”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技 術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的 “八五 ”的后期和 “九五 ”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在 “九五 ”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá) 50，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了 10。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 在 20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控車床的水平差距很大。 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為 研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以 “ 做得出、用得上、賣得掉 ” 為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 計(jì)的主要內(nèi)容 要是由傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。本次設(shè)計(jì)也重點(diǎn)設(shè)計(jì)這三個(gè)部分。首先，對其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行總體方案的確定，畫出簡易的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 然后，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)來確定傳動(dòng)和進(jìn)給系統(tǒng)。滾珠絲杠由步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給。步進(jìn)電機(jī)由控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)是由鍵盤，顯示，變頻器，脈沖發(fā)生器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分組成。 無級調(diào)速的，本次設(shè)計(jì)通過三相異步電動(dòng)機(jī)加變頻器來實(shí) 現(xiàn)無級調(diào)速。最后通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，可以看出設(shè)計(jì)生產(chǎn)該產(chǎn)品是經(jīng)濟(jì)合理的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 計(jì)參數(shù) 數(shù)控車床 大加工直徑 160頻調(diào)速（手動(dòng) 三 檔），開環(huán)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量 體方案的確定 初步對 數(shù)控車床的主軸箱設(shè)計(jì)有兩種設(shè)計(jì)方案。 1、 用皮帶輪降速到軸上，再用一個(gè)二聯(lián)滑塊實(shí)現(xiàn)兩檔變速，最后用一個(gè)一比一的定比傳到主軸上，電機(jī)用變頻電機(jī)。轉(zhuǎn)速圖如圖 速圖 1 2、 用普通電機(jī)帶皮帶輪降速到軸上，再用一個(gè)二聯(lián)滑塊實(shí)現(xiàn)兩檔變速，最后用一個(gè)傳動(dòng)比為 1:2的定比傳動(dòng)齒輪來傳到主軸上，加變頻器經(jīng)過傳動(dòng)比為 1： 1 齒輪傳到主軸上。轉(zhuǎn)速圖如圖 圖 速圖 2 對 于第一種方案雖然要簡單，它不需要變頻器要比第二種方案少一根軸，但是由于它的變頻范圍 使 它皮帶輪上的傳動(dòng)比 很大 ，對于帶傳動(dòng)來說要 不合適 ， 且所選電機(jī)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 為變頻電機(jī)，耗資較大， 我們不采用這種結(jié)構(gòu)。第二種方案雖然要多一根軸來連接變頻器，但是它由于有定比為 1： 2 的傳動(dòng)使的皮帶輪的傳動(dòng)比降低，這個(gè)方案比較合理，在帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中這樣的傳動(dòng)比很常見，而且不是很大可以采用。而且?guī)л?不是很大不會(huì)和主軸存在干涉現(xiàn)象。 縱向和橫向進(jìn)給是靠絲杠來實(shí)現(xiàn)的，絲杠用步進(jìn)電機(jī) 來帶動(dòng)。所以在步進(jìn)電機(jī)和絲杠之間 ， 我 采用 傳動(dòng)比為 1： 2的齒輪來降低脈沖當(dāng)量。 大帶輪與帶輪軸連接采用卸荷方式，可以使大帶輪的重量不壓在軸上，減輕了軸的負(fù)荷，使傳動(dòng)更平穩(wěn)。主軸箱內(nèi)有 一 對滑移齒輪，把它們放在第 一 根軸上，將第 一 根軸做成花鍵軸，使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，更合理。主軸與脈沖發(fā)生器連接采用齒輪一比一傳動(dòng)，這樣方便計(jì)算主軸轉(zhuǎn)一圈，絲杠進(jìn) 給多少。 縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)選擇的步進(jìn)電機(jī)步距角都為 向進(jìn)給的最小進(jìn)給量為 以必須通過 減小步距角來實(shí)現(xiàn)這個(gè)最小進(jìn)給量。減小步距角一可以通過齒形帶傳動(dòng)來減小，二是通過齒輪傳動(dòng)來減小，由于齒形帶傳動(dòng)精度沒有齒輪傳動(dòng)精度高，而機(jī)床的進(jìn)給精度要求較高，所以選擇齒輪傳動(dòng)來減小步距角，采用雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法來消除傳動(dòng)齒輪間隙。 動(dòng)原理 1、傳動(dòng)原理主要滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所給出的精度要求。 2、應(yīng)當(dāng)在保證精度的情況下盡量使結(jié)構(gòu)簡單。 3、主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 502000r/采用變頻 配合普通 電機(jī) ， 則需 要采用換擋控制主軸轉(zhuǎn)速。 4、脈沖當(dāng)量為 采用較高級數(shù)的步 進(jìn)電機(jī)，通過齒輪減速來帶動(dòng)絲杠就可以達(dá)到，并且結(jié)構(gòu)簡單，在該處還沒有傳動(dòng)誤差，可以使電控部分的結(jié)構(gòu)及程序編制更為簡單。 因此，得到如下傳動(dòng)原理 ，如圖 本參數(shù)的確定 1、 通過主軸孔最大棒料直徑 323 2 0101101 （ 2、 床身寬度 2 7 （ 3、 經(jīng)濟(jì)合理的工件或刀具直徑按照以下幾種經(jīng)驗(yàn)公式估定 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 動(dòng)方案總圖 m a x ( 0 . 5 0 . 7 ) 0 . 6 1 9 2d D D mm m i n ( 0 . 8 0 . 1 2 ) 0 . 1 3 2d D D （ 4、 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 可通過類比實(shí)驗(yàn)和計(jì)算等方法綜合確定 m a vn d m a xm a x m i vn d （ 經(jīng)濟(jì)加工切削速度和經(jīng)濟(jì)合理的工件或刀具直徑。 機(jī)床的最低、最高轉(zhuǎn)速，其中常用經(jīng)濟(jì)加工切削速度硬質(zhì)合金刀具精車中碳鋼v =200 220m/ 220m/高速鋼刀具精車絲杠 速度 v = 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 i n n r/m a x 1 0 0 0 2 2 0 21893 . 1 4 3 2n r/ n 501800r/軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 147)501800(50)( i nm a xm i n jr/ 5、 動(dòng)力參數(shù) 據(jù)下列公式及數(shù)據(jù)估算電機(jī)功率 P。 總切削力 ZF f t s （ f 單位切削面積上的切削力，取硬質(zhì)合金刀加工中碳鋼 f =200（ ； t 切削深度 ； s 進(jìn)給量 。 切削深度及進(jìn)給量取半精車中碳鋼，故 t 取 1s 取 v =190m/s （ 章小結(jié) 本章對整個(gè)數(shù)控車床的原理做了詳細(xì)的介紹，并重點(diǎn)分析和計(jì)算了兩種設(shè)計(jì)方案， 通過比較，確定了第二種方案作為本次設(shè)計(jì)的方案， 第二種方案雖然要多一根軸來連接變頻器，但是它由于有定比為 1:2 的傳動(dòng)使的皮帶輪的傳動(dòng)比降低達(dá)到 個(gè)方案比較合理，在帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中這樣的傳動(dòng)比很常見，而且不是很大可以采用。而且?guī)л啿皇呛艽蟛粫?huì)和主軸存在干涉現(xiàn)象。 另外，還確定了機(jī)床的一些基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要有床身寬度，最大加工棒料直徑，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 計(jì)參數(shù) 為了方便計(jì)算 ，現(xiàn)將 主要技術(shù)參數(shù) 列表如下： 表 要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 單 位 參 數(shù) 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 320 拖板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 160 最大工件長度 50 主軸轉(zhuǎn)速范圍 5 1910 主軸通孔直徑 38 主軸錐孔 軸錐孔 主軸電機(jī)功率 刀架刀位數(shù) 車刀刀桿最大尺寸（寬 高） 020 進(jìn)給電機(jī)扭矩（功率）橫向（ X） 縱向（ Z） 尾架套筒錐孔 氏 3 號(hào) 機(jī)床外形尺寸（長 寬 高） 6807401160 機(jī)床重量（毛重 /凈重） 50 速齒輪設(shè)計(jì)及校核 設(shè)計(jì)齒輪的輸入功率是 小齒輪的轉(zhuǎn)速1n=330r/齒數(shù)比 u =75/22，工作壽命 15 年（設(shè)每年工作 300 天） ，兩班制。 1、選齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) （ 1） 按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱柱齒輪傳動(dòng)。 （ 2） 速度不是很高，選用 7 級精度（ 8 ）。 （ 3） 材料的選擇。由 參考文獻(xiàn) 1表 101 常用齒輪材料及力學(xué)特性選小齒輪的材料是 40質(zhì) )，硬度為 280齒輪的材料為 45 鋼 (調(diào)質(zhì) )，硬度為 240者材料硬度差 40 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 （ 4） 選小齒輪的齒數(shù)1z=22,大齒輪的齒數(shù)2z=75。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 參考文獻(xiàn) 1設(shè)計(jì)計(jì)算公式（ 109a ）進(jìn)行試算，即 113 1t （ 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩 1T=9550000p/1n=955000030= 參考文獻(xiàn) 1表 10 7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d根據(jù)齒輪相對支撐非對稱布置選取齒寬系數(shù)d=1。 （ 3） 由 參考文獻(xiàn) 1表 10 6 彈性影響系數(shù)查的材料 彈性影響系數(shù)2 （ 4） 由 參考文獻(xiàn) 1表 10 21d 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限600大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限550 （ 5） 由 參考文獻(xiàn) 1式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù) 1160 hN n 60330(2830015)1=10 （ 2N=10 /10 （ 6） 由 參考文獻(xiàn) 1圖 10 19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)1 2 7） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S =1，由 參考文獻(xiàn) 1式 10 12 得 =00=552 （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 l i =50=528 （ 3、齒輪主要尺寸計(jì)算 （ 1） 試算小齒輪分度圓直徑1入 H中較小的值 113 1t =23 1 . 3 1 1 7 4 9 3 . 9 3 . 3 1 1 8 9 . 8()1 3 . 3 5 2 8= 2） 計(jì)算圓周速度 v 1 tm/s （ 計(jì)算齒寬 b 1 1 5 4 . 7 5 4 . 7 （ （ 3） 計(jì)算齒寬與齒高之比 /數(shù) 11/d z=2= （ 齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 4 8 6 5 . 5 9 （ / （ （ 4） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v =s， 7 級精度，由圖參考文獻(xiàn) 110 8 查得動(dòng)載荷系數(shù)齒輪，假設(shè) / 1 0 0 b N/。由參考文獻(xiàn) 1表 10 3 查得參考文獻(xiàn)1表 102 查得使用系數(shù)參 考文獻(xiàn) 1表 10 4 查得 7 級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí)， 2 2 31 . 0 3 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 0H d （ 將數(shù)據(jù)代入后得 2 2 3 1 1 . 0 3 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 0H d d =（ 由 / 參考文獻(xiàn) 1圖 10 13 得載荷系數(shù) =1 （ （ 5） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由 參考文獻(xiàn) 1式（ 10 10a）得 （ 6） 計(jì)算模數(shù) 11/m d z=2= （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 參考文獻(xiàn) 1式（ 10 5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 3 2112 F （ （ 1） 確定公式內(nèi) 的各計(jì)算數(shù)值 由 參考文獻(xiàn) 1圖 10 20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1500齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2380 （ 2） 由 參考文獻(xiàn) 1圖 10 18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)2 （ 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 參考文獻(xiàn) 1公式（ 10 12）得 （ （ （ 4） 計(jì)算載荷系數(shù) K A V F K K K1 （ （ 5） 查取齒形系數(shù) 由 參考文獻(xiàn) 1表 10 5 查得 1 2 6） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 參考文獻(xiàn) 1表 10 5 查得 1 2 7） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 1 F Y 2 F Y （ 大齒輪的數(shù)值大。 （ 8） 設(shè)計(jì)計(jì)算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3 22 1 . 6 6 8 6 5 9 9 0 4 . 5 0 . 0 1 7 2 3 1 . 9 31 2 2m 比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m =2 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑1d=出小齒輪齒數(shù) 11 5 9 . 2 2 9 . 62dz m 取 30 （ 大齒輪的齒數(shù)2z=0=99 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 5、幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 計(jì)算分度圓直經(jīng) 11d z m=302=60 （ 22d z m=992=198 （ （ 2） 計(jì)算中心距 12/2a d d =（ 60+198） /2=129 （ （ 3） 計(jì)算齒輪寬度 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般齒寬取模數(shù)的 6 10 倍 取 8=82=16輪及帶的計(jì)算 選用窄 V 帶傳動(dòng)，設(shè)已知電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 定功率 P=速800r/動(dòng)比 i=天的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 10h。 1、確定計(jì)算功率 參考文獻(xiàn) 1表 8 6 查得工作情況系數(shù) = （ 2、選取窄 V 帶帶型 根據(jù)、 參考文獻(xiàn) 1圖 8 9 確定選用 A 型。 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 由表 參考文獻(xiàn) 1表 8 7，選取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 00據(jù) 參考文獻(xiàn) 1式（ 8 15），從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 i 00=280 （ 根據(jù) 參考文獻(xiàn) 1表 8 7，取 80 參考文獻(xiàn) 1式（ 8 13）驗(yàn)算帶的速度 11 8 0 2 8 0 06 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 35 / （ 帶的速度合適。 4、確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)1 2 0 1 20 . 7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d 初步確定中心距 0a =800據(jù) 參考文獻(xiàn) 1式（ 8 20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 0212210 4212 a 2430 （ 由參考文獻(xiàn) 1表 8 2 選帶的基準(zhǔn)長度500參考文獻(xiàn) 1式（ 8 21）計(jì)算實(shí)際中心距 a 0 1 ()2 a L L =800+1/2（ 2500=835 （ 5、驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角1由 參考文獻(xiàn) 1式（ 8 6）得 0 0 0 0211 1 8 0 5 7 . 5 1 5 6 . 2 4 1 2 0 （ 主動(dòng)輪上的包角合適。 6、計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) 由 參考文獻(xiàn) 1式（ 8 22）知 z 00 （ 由1 2 8 0 0 / m 1001 查 參考文獻(xiàn) 1表 8 5c 和表 8 50P 0P 參考文獻(xiàn) 1表 8 8得 K表 8 2得2 . 8 6 0 . 9 2( 2 . 6 1 0 . 5 6 ) 0 . 9 8 1z 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 取 z 2。 的初步確定 1、第一根軸 設(shè)其傳動(dòng)效率為 則其功率為 1 P 330jr/參考文獻(xiàn) 1式（ 15 2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù) 15 3取 1120 3 10m i n （ 軸徑取 30。 2、第二根軸 齒輪和軸的傳動(dòng)效率是 則其功率為 2P 330 /按 參考文獻(xiàn) 1式（ 15 2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù) 參考文獻(xiàn) 1表 15 3取0 112A 于是得： 2 33m i n 0 2 . 0 4 8 61 1 2 2 0 . 5 8330 徑取 30 的校核 校核床頭箱內(nèi)第一根軸軸上的功率 P = 轉(zhuǎn)速 n = 330r/轉(zhuǎn)矩 9 0433