數控車床主傳動系統畢業(yè)論

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1、精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 摘要 歡迎下載 精品文檔 本文論述了數控車床主傳動系統和伺服進給傳動系統設計。主傳動系統的設計包括 運動 歡迎下載 精品文檔 設計、動力計算、主軸箱結構設計。伺服進給系統的設計包括傳動設計、X、Z軸伺 服進給系 歡迎下載 精品文檔 統結構設計。 歡迎下載 精品文檔 本設計參照中型數控車床的一些主要的技術參數，詳細論述了主傳動系統中主軸最 高和 歡迎下載 精品文檔 最低轉速的設計，變速范圍確實定，電動機功

2、率的估算，電動機的選擇，主軸箱轉 速圖和功 歡迎下載 精品文檔 率圖的設計，傳動軸軸徑和齒輪模數的估算，傳動軸軸徑、齒輪模數和軸承的 驗算；伺服進 歡迎下載 精品文檔 給系統中傳動比確實定，伺服電動機的選擇，滾珠絲杠螺母副的選擇及伺 服系統的參數設計 歡迎下載 精品文檔 和計算。 歡迎下載 精品文檔 關鍵詞：數控車床；主傳動系統；結構設計

3、 歡迎下載 精品文檔 I 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 Abstract 歡迎下載 精品文檔 The subject of my research paper is “the Design of Main Transmission and Servo Feed Transmission for 歡迎下載 精品文檔 CNC Lathe〞.The design for main

4、 transmission include the design of movement, the caculation of drive, and the 歡迎下載 精品文檔 design of headstock .Besides, the design for servo feed transmission include the design of transmission and the 歡迎下載 精品文檔 design of X-axis, Y-axis servo feed system. 歡迎下載 精品文檔 In my desig

5、n, I take some main technical parameters of medium CNC lathe for reference. Furthermore, I 歡迎下載 精品文檔 design the maximum and minimum speed for spindle in the main transmission，the determination of the 歡迎下載 精品文檔 transmission range, the estimate of motor power, the select of motor, the

6、chart of Speed and power for headstock, 歡迎下載 精品文檔 the estimate of the size for shaft the estimate for gear modulus, the checking for the shaft，the gear modulus, the 歡迎下載 精品文檔 determination of the transmission ratio in servo feed transmission, the select of servo motor，the select of b

7、all 歡迎下載 精品文檔 screw pair, the design of the parameter for servo feed transmission as well as its caculation. 歡迎下載 精品文檔 Key words: CNC lathe ;Main Drive System ;Structural Design. 歡迎下載 精品文檔 n 歡

8、迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 目錄 歡迎下載 精品文檔 1. it it .................................................................................. 1 歡迎下載 精品文檔 l.l課題背景及_ .....................................................

9、................. 1 歡迎下載 精品文檔 1.2國內外研究現狀及開展趨勢 ........................................................ 2 歡迎下載 精品文檔 1.2.1數控系統的開展趨勢 ......................................................... 2 歡迎下載 精品文檔 我國數控車床的研究現狀及開展趨勢 ........................................3 歡迎下載 精品文檔 1.3課題研究

10、內容及方法 ..............................................................5 歡迎下載 精品文檔 1.3.1 課題研究內容 ..............................................................5 歡迎下載 精品文檔 研究方法 ...................................................................5 歡迎下載 精品文檔 2. ±傳縣統白勺設計 ...................

11、.................................................. 7 歡迎下載 精品文檔 2.1主傳動系統■計要求 .............................................................. 7 歡迎下載 精品文檔 2.2 ,總體設計 ........................................................................7 歡迎下載 精品文檔 擬定傳動方案 ..............................

12、.................................7 歡迎下載 精品文檔 2.3運動設計 ......................................................................... 8 歡迎下載 精品文檔 主運動參數 ................................................................. 8 歡迎下載 精品文檔 主電動機的功率確定及選擇 ..............................................

13、...9 歡迎下載 精品文檔 轉速圖的擬定 ...............................................................9 歡迎下載 精品文檔 2.4動力計算 ........................................................................ 11 歡迎下載 精品文檔 初步確定各齒輪齒數 .......................................................11 歡迎下載 精品文檔 確定各軸計算轉

14、速 .........................................................11 歡迎下載 精品文檔 估算各傳動軸軸徑 .........................................................12 歡迎下載 精品文檔 齒輪模數的估算 ............................................................14 歡迎下載 精品文檔 2.4.5 V帶輪設計計算 ....................................

15、........................15 歡迎下載 精品文檔 2.5機床零件白勺驗算 ............................................................... 18 歡迎下載 精品文檔 傳動軸的驗算 ..............................................................18 歡迎下載 精品文檔 齒輪的驗算 ................................................................23

16、 歡迎下載 精品文檔 滾動軸承的驗算 ............................................................29 歡迎下載 精品文檔 3. 進給系統設 ................................................. 計 34 3.1 X軸滾珠絲杠畐ij設計計算.....................................................34 3.2 Z軸滾珠絲杠畐ij設計計算 ....................................

17、................46 歡迎下載 精品文檔 ^ 論 .....................................................................................57 歡迎下載 精品文檔 ^ M ......................................................................................58 歡迎下載 精品文檔 參考文獻 ...........................................

18、.................................... 59 歡迎下載 精品文檔 附 錄A ..................................................................................61 歡迎下載 精品文檔 ^ .......................................................................................65 歡迎下載 精品文檔 m 歡迎下載

19、 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 1.緒 論 歡迎下載 精品文檔 1.1課題背景及目的 歡迎下載 精品文檔 我國目前機床總量380余萬臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，即我國機床 數控 歡迎下載 精品文檔 化率不到3%。近10年來，我國數控機床年產量約為0.6?0.8萬臺，年產值約為 18億元。機床 歡迎下載 精品文檔 的數控化率僅為6%

20、。這些機床中，役齡10年以上的占60%以上；10年 以下的機床中，自動/ 歡迎下載 精品文檔 半自動機床不到20%，FMC/FMS等自動化生產線更屈指可數〔美 國和日本自動和半自動機床占 歡迎下載 精品文檔 60%以上〕?？梢娢覀兊拇蠖鄶抵圃煨袠I(yè)和企業(yè)的生產、 加工裝備絕大數是傳統的機床，而且 歡迎下載 精品文檔 半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝 備加工出來的產品國內、外市場上缺乏競爭 [1] 歡迎下載 精品文檔 力，直接影響一個企業(yè)的的生存和開展。所 以必須大力提高機床的數控化率。 歡迎下載 精品文檔

21、 而相對于傳統機床，數控機床有以下明顯的優(yōu)越性： 歡迎下載 精品文檔 1、可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。 歡迎下載 精品文檔 2、可以實現加工的柔性自動化，從而效率比傳統機床提高3?7倍。 歡迎下載 精品文檔 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配〞。 歡迎下載 精品文檔 4、可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 歡迎下載 精品文檔 5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，可實現長時間無人看管 加工。 歡迎下載 精品文檔 因此

22、，采用數控機床，可以降低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力〔一個人可以看管多 臺機 歡迎下載 精品文檔 床〕，減少工裝，縮短新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反響。 此外，機 歡迎下載 精品文檔 床數控化還是推行FMC (柔性制造單元〕、FMS (柔性制造系統〕以及CIMS (計算機集成制造系 歡迎下載 精品文檔 統〕等企業(yè)信息化改造的根底。數控技術已經成為制造業(yè)自動化的 核心技術和根底技術。 歡迎下載 精品文檔 由于以上優(yōu)越性， 歡迎下載 精品文檔 普通機床的市場份額在下降，數控機床那么大幅度增長，尤其是中高

23、檔數控機床 歡迎下載 精品文檔 1 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 供不應求?？梢灶A見，未來幾年普通機床的市場份額將不斷下滑，數控機床的消費會逐 歡迎下載 精品文檔 [2] 歡迎下載 精品文檔 漸擴大。 歡迎下載 精品文檔 在這樣一種背景下，我的課題選擇為設計一臺數控車床——CK20的主傳動系統及伺 服進

24、 歡迎下載 精品文檔 給系統設計，以提高生產效率和產品質量以及降低工人勞動強度。通過本次設計培 養(yǎng)綜合運 歡迎下載 精品文檔 用根底知識和專業(yè)知識，解決工程實際問題的能力，使工程繪圖、數據處理、 外文文獻閱讀、 歡迎下載 精品文檔 程序編制、使用手冊等根本技能及能力得到訓練和提高。此外，力求完 成課題之余，熟悉國 歡迎下載 精品文檔 內外數控技術的開展現狀及趨勢，增強對如何加快開展我國數控機 床產業(yè)的感性認識。 歡迎下載 精品文檔 1.2國內外研究現狀及開展趨勢 歡迎下載 精品文檔 1.2.1

25、 數控系統的開展趨勢 自從1951年 計算機技術應用于機床上，數控系統經歷了數控〔和計算機數控 (CNC)兩 NC) 歡迎下載 精品文檔 個階段的開展。目前，數控系統正處于第六代一基于PC (PC—BASED)未來數控系統將呈以下 歡迎下載 精品文檔 開展趨勢： 歡迎下載 精品文檔 1、繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向開展 歡迎下載 精品文檔 基于PC所具有的開放性、低本錢、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數 控系 歡迎下載 精品文檔 統生產廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理

26、人機界面、 編程、聯網 歡迎下載 精品文檔 通信等問題，由原有的系統承當數控的任務。 歡迎下載 精品文檔 2、向高速化和高精度化開展 歡迎下載 精品文檔 3、向智能化方向開展 歡迎下載 精品文檔 應用自適應控制技術向高速化和高精度化開展 歡迎下載 精品文檔 數控系統能檢測生產過程中一些重要信息，并自動調整系統的有關參數，到達改良 系統 歡迎下載 精品文檔 運行狀態(tài)的目的。 歡迎下載 精品文檔 引入專豕系統指導加工 歡迎下載 精品文檔 將熟練工人和專家的經驗以及加工的一

27、般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統中，以工藝參數 數據 歡迎下載 精品文檔 庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統。 歡迎下載 精品文檔 引入故障診斷專家系統 歡迎下載 精品文檔 引入動裝置智能化數字伺服驅動系統 歡迎下載 精品文檔 2 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 [3] 歡迎下載 精品文檔 可以通過自動識別負載，從而自動調整參

28、數，使驅動系統獲得最正確的運行 。 歡迎下載 精品文檔 1.2.2 我國數控車床的研究現狀及開展趨勢 1、研究現狀 我國數控車床從20世紀70年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力， 通過 歡迎下載 精品文檔 采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術引進、樣機消化吸收等措施，使得我 國的機床 歡迎下載 精品文檔 制造水平有了很大的提高，其產量在金屬切削機床中占有較大的比例。目前， 國產數控車床 歡迎下載 精品文檔 的品種、規(guī)格較為齊全，質量根本穩(wěn)定可靠，已進入實用和全面開展階段。 歡迎下載 精品文

29、檔 (1)床身 歡迎下載 精品文檔 按照床身導軌面與水平面的相對位置，床身有多種布局形式。一般來說，中、小規(guī) 格的 歡迎下載 精品文檔 數控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數控車床或小型精密數控車 床才采用 歡迎下載 精品文檔 平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平 放置，對提高 歡迎下載 精品文檔 刀架的運動精度有好處，但排屑困難；刀架橫滑板較長，加大了機床的寬 度尺寸，影響外觀。 歡迎下載 精品文檔 平床身斜滑板結構，再配置上傾斜的導軌防護罩，這樣既保持了平 床身工藝

30、性好的優(yōu)點，床 歡迎下載 精品文檔 身寬度也不會太大。斜床身和平床身斜滑板結構在現代數控車 床中被廣泛應用，是因為這種 歡迎下載 精品文檔 布局形式具有以下特點： 歡迎下載 精品文檔 ☆容易實現機電一體化； 歡迎下載 精品文檔 ☆機床外形整齊、美觀，占地面積小； 歡迎下載 精品文檔 ☆容易設置封閉式防護裝置； 歡迎下載 精品文檔 ☆容易排屑和安裝自動排屑器； 歡迎下載 精品文檔 ☆從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導軌上影響導軌精度； 歡迎下載 精品文檔 ☆宜人性好，

31、便于操作； 歡迎下載 精品文檔 ☆便于安裝機械手，實現單機自動化。 歡迎下載 精品文檔 (2)導軌 歡迎下載 精品文檔 車床的導軌可分為滑動導軌和滾動導軌兩種。 歡迎下載 精品文檔 滑動導軌具有結構簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點。但傳統滑動導軌摩擦阻力 大， 歡迎下載 精品文檔 磨損快，動、靜摩擦系數差異大，低速時易產生爬行現象。目前，數控車床已不采 用傳統滑 歡迎下載 精品文檔 動導軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導軌和新型塑料滑動導軌。它 們具有摩擦性 歡迎下載 精品文檔

32、 能良好和使用壽命長等特點。 歡迎下載 精品文檔 3 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 滾動導軌的優(yōu)點是摩擦系數小，動、靜摩擦系數很接近，不會產生爬行現象，可以 使用 歡迎下載 精品文檔 油脂潤滑。根據滾動體的不同，滾動導軌可分為滾珠直線導軌和滾柱直線導軌。后 者的承載 歡迎下載 精品文檔 能力和剛度都比前者高，但摩擦系數略大。 歡迎下載

33、精品文檔 (3) 主軸變速系統 歡迎下載 精品文檔 經濟型數控車床大多數是不能自動變速的，全功能數控車床的主傳動系統大多采用 無級 歡迎下載 精品文檔 變速。目前，無級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種，一般采用直 流或交流 歡迎下載 精品文檔 主軸電機，通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內的減速齒輪帶 動主軸旋轉。 歡迎下載 精品文檔 由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。 歡迎下載 精品文檔 (4) 刀架系統 歡迎下載 精品文檔 按換刀方式的不

34、同，數控車床的刀架系統主要有回轉刀架、排式刀架和帶刀庫的自 動換 歡迎下載 精品文檔 刀裝置等多種形式。排式刀架一般用于小規(guī)格數控車床，以加工棒料或盤類零件為 主?；剞D 歡迎下載 精品文檔 刀架是數控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉分度定位來實現 機床的自動換 歡迎下載 精品文檔 刀動作，根據加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架。根據刀架 回轉軸與安裝底面 歡迎下載 精品文檔 的相對位置，回轉刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。排刀式刀架和 回轉刀架對刀具的數目 歡迎下載 精品文檔 有一定的限制，當需

35、要數量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動 換刀裝置。 歡迎下載 精品文檔 (5) 進給傳動系統 歡迎下載 精品文檔 數控車床的進給傳動系統一般均采用進給伺服系統，按其控制方式不同可分為開環(huán) 系統 歡迎下載 精品文檔 和閉環(huán)系統。前者定位精度低，但它結構簡單、工作可靠、造價低廉；后者控制精 度高、快 歡迎下載 精品文檔 速性能好，但它對機床的要求比擬高，且造價較昂貴。閉環(huán)系統中采用的位置 檢測裝置有： 歡迎下載 精品文檔 脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、磁尺、光柵尺和激光干預儀等。 數控車床的進給伺

36、歡迎下載 精品文檔 服系統中常用的驅動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交 流伺服電機之分。前者 歡迎下載 精品文檔 [ 4] 歡迎下載 精品文檔 由于具有可靠性高、造價低等特點而被廣泛采用 2、開展趨勢 (1)高速、高精密化 。 歡迎下載 精品文檔 當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向開展，加工精度也在不斷地提高。 另一 歡迎下載 精品文檔 方面，電主軸和直線電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾 歡迎下載 精品文檔 4 歡迎下

37、載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面 市，也 歡迎下載 精品文檔 [5] 歡迎下載 精品文檔 為機床向高速、精密開展創(chuàng)造了條件。 歡迎下載 精品文檔 (2) (3) 高可靠性 數控車床設計CAD化、結構設計模塊化 歡迎下載 精品文檔 采用CAD技術以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進行

38、設計方案選擇和大件整機的 靜、動 歡迎下載 精品文檔 態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，以及對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。 這樣大大 歡迎下載 精品文檔 提高了工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計本錢， 提高市場競 歡迎下載 精品文檔 爭能力。 歡迎下載 精品文檔 (4) 功能復合化 歡迎下載 精品文檔 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現一機多用、一機多能，即一臺數控車床既可 以實 歡迎下載 精品文檔 現車削功能，也可以實現銑削加工。 歡迎下載 精品文檔

39、[6 ] 歡迎下載 精品文檔 (5) 智能化、網絡化、柔性化和集成化。 歡迎下載 精品文檔 1.3課題研究內容及方法 歡迎下載 精品文檔 1.3.1課題研究內容 歡迎下載 精品文檔 本課題設計的數控車床的主要參數如下： 歡迎下載 精品文檔 工件最大回轉直徑：0500mm ,最大加工直徑：400mm 歡迎下載 精品文檔 橫向最大行程(X軸〕:180mm,縱向最大行程(Z軸〕:650mm 最大 歡迎下載 精品文檔 車削長度：500mm ;X, Z軸的最小設定單位為：0.00lm.

40、m. 歡迎下載 精品文檔 主軸最大/最小轉速：Z) = 100D 4000/45r/min 歡迎下載 精品文檔 快速進給速度:縱向：15m/ min，橫向：8m / min 1.3.2 歡迎下載 精品文檔 研究方法 歡迎下載 精品文檔 第一步，明確設計要求，找出研究的重難點：普通數控車床最根本的要求是精度達 標， 歡迎下載 精品文檔 穩(wěn)定可靠，操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美觀。 歡迎下載 精品文檔 第二步，進工廠觀摩，大量收集國內外相關資料，吸取專家的設計經驗。 歡迎下載

41、 精品文檔 第三步，初步確定總體設計方案： 歡迎下載 精品文檔 1、軟件方面 歡迎下載 精品文檔 綜合考慮功能、價格、技術先進、效勞方便等因素，以及數控系統所具有的功 歡迎下載 精品文檔 5 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 能是否與CK20的性能相匹配，盡量減少過剩的數控功能。選擇了 SINUMERIK 802D機床微 歡迎下載 精品文檔

42、機控制系統。 歡迎下載 精品文檔 2、硬件方面 歡迎下載 精品文檔 (1) (2) (3) 根據機床性能要求，確定機床支承件結構形式為斜床身結構，并進行總體布 局； 選擇主電機。根據切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號； 設計主傳動系統及箱體。由主電機的變速范圍，確定變速箱的減速級數以及 傳 歡迎下載 精品文檔 動方式。

43、 歡迎下載 精品文檔 6 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 2.主 傳 動 系 統 的 設 計 歡迎下載 精品文檔 2.1主傳動系統的設計要求 歡迎下載 精品文檔 數控系統的主軸系統除了應滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求： 歡迎下載 精品文檔 1、具有更大的調速范圍，并實現無級調速； 歡迎下載 精品

44、文檔 2、具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低； 歡迎下載 精品文檔 3、具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 歡迎下載 精品文檔 2.2總體設計 歡迎下載 精品文檔 擬定傳動方案 歡迎下載 精品文檔 數控機床需要自動換刀、自動變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端 面時， 歡迎下載 精品文檔 需要切削直徑的變化，主軸必須通過自動變速，以維持切削速度根本恒定。這些 自動變速又 歡迎下載 精品文檔 是無級變速，以利于在一定的調速范圍內選擇理想的切削速度，這樣有利于 提高加工精度，

45、 歡迎下載 精品文檔 又有利于提高切削效率。無級調速有機械、液壓和電氣等多種形式，數 控機床一般采用由直 歡迎下載 精品文檔 流或交流調速電動機作為驅動源的電氣無級變速。由于數控機床的 主運動的調速范圍較大， 歡迎下載 精品文檔 單靠調速電機無法滿足這么大的調速范圍，另一方面調速電機 的功率扭矩特性也難于直接與 歡迎下載 精品文檔 機床的功率和轉矩要求相匹配。因此，數控機床主傳動變 速系統常常在無級變速電機之后串 歡迎下載 精品文檔 聯機械有級變速傳動，以滿足機床要求的調速范圍和 轉矩特性。 歡迎下載 精品文檔

46、 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。 歡迎下載 精品文檔 液壓變速機構是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現變速，雙聯 滑移 歡迎下載 精品文檔 齒輪用一個液壓缸，而三聯滑移齒輪那么必須使用兩個液壓缸〔差動油缸〕實現三位 移動。液 歡迎下載 精品文檔 壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實現自動化。但變速時必須主軸 停車后才能進 歡迎下載 精品文檔 行，另外，它增加了數控機床的復雜性，而且必須將數控裝置送來的電信 號轉換成電磁閥的 歡迎下載 精品文檔 機械動作，然后再將壓力油分配到

47、相應的液壓缸，因而增加了變速的 中間環(huán)節(jié)，帶來了更多 歡迎下載 精品文檔 的不可靠因素。 歡迎下載 精品文檔 電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運動的元件，由于它便于實現自動操作，并 有現 歡迎下載 精品文檔 成的系列產品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作元件。電磁離合器用 歡迎下載 精品文檔 7 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精

48、品文檔 于數控機床的主傳動時，能簡化變速機構，操作方便。通過假設干個安裝在各傳動軸上的 歡迎下載 精品文檔 離合器的吸合和別離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實現主軸的變速。 歡迎下載 精品文檔 2.3運動設計 歡迎下載 精品文檔 2.3.1 主運動參數 歡迎下載 精品文檔 預設計中型數控車床能加工的最大直徑D=400mm。 歡迎下載 精品文檔 1. 最低和最高轉速確實定 歡迎下載 精品文檔 1000 vmax 1000 vmin 歡迎下載 精品文檔 n = ----------

49、n .=--------------- 歡迎下載 精品文檔 max I min (2.1) 7 7ia ■ 7ia m in m ax 歡迎下載 精品文檔 式中n mm一主軸的最高轉速，主軸的最低轉速； 歡迎下載 精品文檔 vmax, Vmin—最高切削速度，最低切削速度； 歡迎下載 精品文檔 d milx , d mm ~最大經濟加工直徑，最小經濟加工直徑； 歡迎下載 精品文檔 d = KD d = R jd max min d max 式中D 機床能加工的最大直徑； K——系數；

50、Rd——計算直徑范圍 根據對現有同類機床使用情況的調查確定，臥式車床足= 0.5，通常& =0.2?0.25， =0.2MR d 。 經濟加工直徑 2. dmax = KD = 0.5 x 400 = 200mm ； dmin = H = 0.2x200 = 40mm ； (2.2) 歡迎下載 精品文檔 根據分析，用硬質合金車刀對小直徑鋼材半精車外圓時，主軸轉速為最高，參考切 歡迎下載 精品文檔 削用量資料，可取vmax = 200m/min，用高速鋼刀具，精車合金鋼材料的梯形螺紋時主 歡迎下載 精品文檔

51、 軸轉速較低，取vmin =1.5w/min。 歡迎下載 精品文檔 1000vmax 1000x200 ^ ,. 歡迎下載 精品文檔 = ------ — = ---------- = 1591.6r/min 歡迎下載 精品文檔 ^d mm 疋 x40 歡迎下載 精品文檔 在0400mm臥式車床上加工絲桿最大直徑在040?050mm左右，那么 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下

52、載 精品文檔 因考慮技術開展的儲藏，最后確定?max = 1800 r/min , ?min = lOr/min。 歡迎下載 精品文檔 2.3.2 主電動機的功率確定及選擇 歡迎下載 精品文檔 在不考慮空載功率和輔助功率的情況下， 歡迎下載 精品文檔 — & w 60000 P P 尸主=j "床 計算切削力 ' yFc v Fc k Fc Fc = C P aJj 主切削力 J CP 如 F =C f /；背向力 P yFf nFf F f =C Ff a；f v k Pf 進給力 (2.3

53、) (2.4) (2.5) (2.6) 歡迎下載 精品文檔 當用硬質合金刀具在結構鋼及鑄鋼上進行外圓縱車，橫車及鏜孔應用最多，所以公 式中 歡迎下載 精品文檔 的系數及指數為 歡迎下載 精品文檔 = 1433 X CF X = 572 P X = 561 F C = F p F f 1.0 ： = 0.9 = 1.0 yp c = 0.75 = 0.6 = 0.5 yF f H F C = ： -0.15 = -0.3 n

54、 F p ^ = -0.4 n F f 歡迎下載 精品文檔 如用YT15硬質合金車刀外圓縱車％ =0.637GPa的結構鋼，車刀幾何參數為： K r = 45°, y 0 = 歡迎下載 精品文檔 10° , A s =0° ,切削用量<^=6騰2, / = 0.5mm/r , v = lmls。將系 數和指數代入，得： 歡迎下載 精品文檔 Fc = C F aJ f Fc v" Fc k Fc = (l433x610 x 0.5。75 x 1.7—015 xl)v = 4721.37V F p =C Fp a xpFp 歡迎下載

55、 精品文檔 f Fp v nFp k Fp =(572x6。9 x0_5。5 xl_7-。3 xl)iV = 1614.37V F f = C Ff a pFf f F/ v" Ff k F/ 歡迎下載 精品文檔 10 那么切削功率尺為 05 XN = 25.0N 歡迎下載 精品文檔 〔2.7) 歡迎下載 精品文檔 由于數控車床的主運動為回轉運動，所以7床=0.7?0.85，取;7床=0.8。 歡迎下載 精品文檔 那么主電動機的功率為尸± =4 = H = 0.8 "床 即：選擇尸= 的電動機。 2

56、.3.3 轉速圖的擬定 10左1 歡迎下載 精品文檔 經計算機床的轉速范圍在10r/min ~ 1800r/min。選擇的主電動機的最高轉速為 6000r/min , 歡迎下載 精品文檔 額定轉速為1500 r/min，電動機的額定功率尸=1 。那么確定主軸箱結構。 歡迎下載 精品文檔 1.確定主軸的變速范圍圪 歡迎下載 精品文檔 9 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文

57、 歡迎下載 精品文檔 28 歡迎下載 精品文檔 2. 確定主軸的計算轉速 歡迎下載 精品文檔 n c = n min R°3 = 10 x 180 0 3 = 47.5r/niiii 由于主軸的最大和最小轉速相差很大，所以圓整取100 r/min 3. 確定主軸的恒功率變速范圍 u 18 100 p 4.確定電動機所能夠提供的恒功率變速范圍i? dp (2.9) (2.10) (2.11) 歡迎下載 精品文檔 由于電動機

58、直接驅動主軸不能滿足變速要求，因此要串聯一個有級變速箱， 歡迎下載 精品文檔 以到達主軸的調速范圍。 歡迎下載 精品文檔 5.確定轉速級數Z 歡迎下載 精品文檔 取?=3<仏，那么 歡迎下載 精品文檔 212) 歡迎下載 精品文檔 為了恒線速切削需在運動中變速，取Z = 4。 歡迎下載 精品文檔 6.擬定轉速圖和功率特性圖如圖2.1所示 歡迎下載 精品文檔 6000 歡迎下載 精品文檔 r/min 歡迎下載 精品文檔 1800 歡迎下載 精品文檔

59、 1500 15 0 94 24 圖2. 1轉速圖和功率圖 10 1200 2 0 0 0 0 5 0 0 4 6 3 4 150 100 45 30 15 10 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 2.4動力計算 歡迎下載 精品文檔 初步確定各

60、齒輪齒數 歡迎下載 精品文檔 根據轉速圖確定的傳動比可初步確定各軸的齒輪如下: 歡迎下載 精品文檔 1. 取 I軸對II軸的齒輪齒數1 v Ml =0_4 歡迎下載 精品文檔 z[=15 根據式求得且 Zl 求。 + z； = 105 < 120，所以滿足要 歡迎下載 精品文檔 2. II軸對III軸的齒輪齒數 歡迎下載 精品文檔 取 Zmin = Z2 =35 ... u 2 = 0.5 歡迎下載 精品文檔 根據式求得4=70 歡迎下載 精品文

61、檔 且2 2 +4=105 <120，所以滿足要求。 歡迎下載 精品文檔 3. III軸對IV軸的齒輪齒數 歡迎下載 精品文檔 取 Zmin = Z3 =42 ??? u 3 = 0.67 歡迎下載 精品文檔 根據式求得4 = 6 3 歡迎下載 精品文檔 且2 3 +4 =105 <120，所以滿足要求。 歡迎下載 精品文檔 4. IV軸對V軸的齒輪齒數 歡迎下載 精品文檔 取 Zmm=Z:=53 ... u 4 = 0.8 根據式求得4 = 6 7 歡迎下載 精品文檔 且2 4 +< =120 <120

62、，所以滿足要求。 歡迎下載 精品文檔 取 Zmin=<=55 ??? =1.2 根據式求得4 = 6 5 歡迎下載 精品文檔 J.z 5 +z； =120 <120 ,所以滿足要求。 歡迎下載 精品文檔 II軸對IV軸的齒輪齒數 取 Zmm=Z=35 ??? u = 歡迎下載 精品文檔 根據式求得z' = 35 歡迎下載 精品文檔 且z + z' = 70<120，所以滿足要求。 歡迎下載 精品文檔 確定各軸計算轉速 歡迎下載 精品文檔 1. 主軸計算轉速確實定：

63、 歡迎下載 精品文檔 根據轉速圖得中型車床主軸的計算轉速?v = 100 r/min。 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 2. 各軸的計算轉速確實定 歡迎下載 精品文檔 主軸計算轉速確定后，就可以從轉速圖上得出各傳動軸的計算轉速，對于上述轉速 歡迎下載 精品文檔 圖可得各傳動軸的計算轉速如下： 歡迎下載 精品文檔 I軸的計算轉速：％ =937

64、.5 r/min 歡迎下載 精品文檔 II軸的計算轉速：n 2 = 375 rjmin 歡迎下載 精品文檔 III軸的計算轉速：= 187.5r/nin 歡迎下載 精品文檔 IV軸的計算轉速：n 4 = 125 r/min 歡迎下載 精品文檔 2.4.3 估算各傳動軸軸徑： 歡迎下載 精品文檔 根據傳動軸傳動的功率大小，用扭轉剛度公式進行初步的計算。 歡迎下載 精品文檔 d ^ KAA —~ ( nun ) 式中 d——受扭局部的最小直徑〔mm)，計算值應圓整為標準直徑系列; K——

65、鍵 槽系數，按表選取； A——根據許用扭轉角確定的系數，按表2. 1選??； d ——傳動軸受扭局部的直徑〔皿1); P——電 動 機 額 定 功 率〔kW); n——從電動機到所計算 的軸的機械效率，見表2 rij 被估算的傳動軸的計算 轉速〔r/rdn )。 表2. 1估算軸徑時A和K值 [^] (°)/(m) 0.25 0. 5 1 1. 5 2 A 130 110 92 83 77 K 無鍵 單鍵 單/雙鍵 花鍵 軸內徑 1 1.04^1.05 1.07~1. 1 0. 93 表2.2各傳動機

66、喊效率的概略值 類別 傳動件 平均機械效率 0. 99 齒輪傳動 直齒圓柱齒輪，磨齒 0. 96 帶傳動 帶 V 0. 99 滾動軸承 滾子軸承 (2.13) 歡迎下載 精品文檔 由于各傳動軸屬于一般傳動軸，所以取[^]=1°/?， 所 對 應 的3 = 92,電 動 機 的 額 定功率 歡迎下載 精品文檔 尸= 11々W。 歡迎下載 精品文檔 1. I 軸： 歡迎下載 精品文檔 12 歡迎下載 精品文檔 歡迎下載 精品文檔 XXXX大學學士學位論文 歡迎下載 精品文檔 由于I軸上一平鍵，所 以 取 足= 1.05 % 歡迎下載 精品文檔 7帶7軸承7齒=0.96 x 0.99 x 0.99 = 0.94 JeL?j 歡迎下載 精品文檔 = 937.5 r/min 歡迎下載 精品文檔 圓整后取名=35mm