人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > C6140普通车床主传动系统设计-混合双公比【5.5KW 42.5 1320 1.26-1.58 12级】（含全套CAD图纸）
C6140普通车床主传动系统设计-混合双公比【5.5KW 42.5 1320 1.26-1.58 12级】（含全套CAD图纸）
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s ve it it is It of is In “is is is to Its to An is a in to is to in A of is its a s is by B. of of R&D is of or of R&D is a of is of T to a be so be as In to a be to is of to it to of to in at is a of it of of is of is to to to in do a to to s a of of of to a of if be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of by In is up to be It is is in of as be is a be to to if to be to is in to or to to is a a to or is to or to to is a be on 英文文献 翻译 学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级 ： 学 号： 指导教师： 2011年 4月 25 日 机械工程英语 第 1课现代制造工程 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下， “它 ”是制造业。其实 “制造 ”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买 他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。 制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增 加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 R D 是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在 器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安 排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。 第 2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉 及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关 “生活质量 ”。 好的设 计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有 “错误 ”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会， 但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳 入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 车床主轴传动系统设计 单主轴变速机构设计 信机 系 模具设计与制造 专业 学 号： 0923211 学生姓名： 郭 磊 指导教师： 韩邦华 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文） 开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 车床主轴传动系统设计 单主轴变速机构设计 信机 系 模具设计与制造 专业 学 号： 0923211 学生姓名： 郭 磊 指导教师： 韩邦华 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11月 25日 课题来源 由于前期我在无锡某机械厂实习，主要从事普通车床的加工与维修，经几个月的实习，已熟悉掌握车床的工作原理及加工流程。经老师指导， 选择自己熟悉的产品做课题。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1）课题科学意 义 该课题主要 是为了培养学生开发和创新机械产品的能力，要求学生能够结合企业实际生产现状 ，针对实际使用过程中存在的机床选择问题，综合所学的机械理论设计与方法、专用机床设计方法，在机床基础型系的基础上，设计一个简单的主传动变速系统，从而达到解决实际工程问题的能力。 在设计车床主轴传动系统设计 满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。 （ 2） 主轴变速箱 的研究状况及其发展前景 作为 主要的车削加工机床， 床广泛应用于机械加工行业中，作为其主要部分的主轴箱就成为专家研究的对象。 普通车床的主要组成部分有 ：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和 床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。 在现代制造业中，车床应用很普遍，从这个意义上讲，对主轴变速箱这个车床重要的部分的研究与设计具有重要的现实意义。根据工件的加工需要，优化的主轴箱能够使车床的工作效率提高，进而降低工人的工作强度。 现代大型工业技术的飞速发展，降低人工成本具有重要的理论意义和现实意义。 在我国， 通车床是当 前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。因此，其主轴箱的优化设计是必须进行的，这样才能适应社会制造业的发展需求 。 研究内容 分析主轴箱结构、原理及各零件配合； 对车床主轴箱主要参数的确定 ； 主轴箱传动方案和传动系统图的拟定 对主要零件进行计算和验算 ； 利用 件画出装配图，零件图； 对于主轴箱设计，能够全面深入了解箱体各部分的设计原则以及合理分析各结构配合对设计的影响 。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 （ 1）实验方案 通过实践与大量搜集、阅读资料相结合，掌握好基本原理后，对 车床的主传动系进行数学建模，并通过模拟实验分析建立 车床主轴传动系统设计 实体模型， 设计一个简单的主传动变速系统 ，并进行现场实验，来进行传动件的最优化设计。 （ 2）研究方法 资料查寻比较，选择合理方案，与导师同学讨论 。 主要运用文字叙述和 件为主进行图纸设计 。 研究计划及预期成果 2012 年 11 月 12 日 12 月 2 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设 计开题报告书。 2012 年 12 月 3 日 1 月 20 日：填写毕业实习报告。 2013 年 1 月 21 日 1 月 30 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 2 月 1 日 2 月 15 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 2 月 16 日 3 月 15 日： 主轴变速箱设计 。 2013 年 3 月 16 日 4 月 1 日： 主轴箱各零件设计 。 2013 年 4 月 2 日 5 月 25 日：毕业论文撰写和修改工作。 现场调研、模拟、建模、实验、机器调试，达到产品的最优化设计，大大降低劳动强度和提 高生产效率。 特色或创新之处 适用于企业 对现有机床进行改型换代的要求，且可以扩大机床的加工工艺范围，对车床主传动系统进行优化设计 ，可降低工人的劳动强度、减少机械加工工艺时间和降低机械零件的生产成本。 已具备的条件和尚需解决的问题 针对实际使用过程中 机床主传动变速系统 存在的问题， 综合所学的机械理论设计与方法、专用机床设计方法， 对 车床主轴传动系统设计 行改进，进而提高 自身 开发和创新机械产品的能力。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 1 四川大学锦城学院 毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 通 车床 主传动系统设计 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 年 月 日 I 摘 要 随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。 在搜索、查阅研究大量有关资料的基础上，对机床自动化技术进行了深入的研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个过程主要对 传动 进行设计 。 床 主传动设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运 动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计。 关键词 ： 床 ； 数控 ； 传动系统 of of of to In a of of of is on to to of or at of or to of on of of of or to to of on 录 摘 要 . I . 录 . 绪 论 . 1 控技术的应用与发展 . 1 控机床与发展趋势 . 1 控技术 . 2 控技术发展趋势 . 4 控技术在机械工业中的进展 . 6 控 床 的工艺范围及加工精度 . 7 艺范围 . 7 工精度 . 7 文的选题及主要研究内容 . 8 文的选题 . 8 要研究内容 . 8 2 主传动系 统参数计算 . 9 床 主参数和基本参数 . 9 定参数的步骤和方法 . 9 限切削速度 . 9 轴的极限转速 . 10 电机功率 动力参数的确定 . 10 定结构式 . 11 确定结构网 . 11 制转速图和传动系统图 . 11 定各变速组此论传动副齿数 . 12 3 传动件的设计 . 13 轮的设计 . 13 动轴的直径估算 . 15 定各轴转速 . 16 动轴直径的估算：确定各轴最小直径 . 16 的选择 . 17 动轴的校核 . 17 动轴的校核 . 18 的校核 . 18 变速组齿轮模数的确定和校核 . 19 轮模数的确定： . 19 宽的确定 . 23 轮结 构的设计 . 24 轮结构设计 . 24 式摩擦离合器的选择和计算 . 25 轮校验 . 28 核 I 组 变速组齿轮 . 28 核 变速组齿轮 . 29 核 变速组齿轮 . 31 承的 选用与 校核 . 32 轴轴承的选用 . 32 轴轴承的校核 . 32 V 总结与展望 . 34 参考文献 . 35 致 谢 . 36 1 1 绪 论 控技术 的应用与发展 控机床与发展趋 势 （ 1）数控机床： 1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6 年后，即在 1952 年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 数控（ 段（ 1952 1970 年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要 求。人们不得不采用数字逻辑电路 搭 成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（ C），简称为数控（ 随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即 1952 年的第一代 1959 年的第二代 965 年的第三代 计算机数控（ 段（ 1970 年现在） 到 1970 年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（ 段（把计算机前面应有的 通用 两个字省略了）。到 1971 年， 美国 司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件 用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（ 又可称为中央处理单元（简称 到 1974 年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控 。 到了 1990 年， （个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段， 2 可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于 阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即 1970 年的第四代 1974 年的第五代 990 年的第六代 C（国外称为 还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即 ，而我国仍习惯称数控（ 所以我们日常讲的 数控 ，实质上已是指 计算机数控 了。 控技术 随着计算机、微电子、信息、 自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床数控技术有了长足的进步。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给伺服、超高速切削等技术的发展，以及对机械产品质量的要求越来越高等，加速了数控机床的发展。目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面。 高速高效高精度 高生产率。由于数控装置及伺服系统功能的改进，主轴转速和进给速度大大提高，减少了切削时间和非切削时间。加工中心的进给速度已达到 80m/120m/给加速度达 刀时间小于 1s。高加工精度。以前汽车零件精度的数量级通常为 10 m，对精密零件要求为 1 m，随着精密产品的出现，对精度要求提高到 m，有些零件甚至已达到 m，高精密零件要求提高机床加工精度，包括采用温度补偿等。微机电加工，其加工零件尺寸大小一般在 1下，表面粗糙度为纳米数量级，要求数控系统能直接控制纳米机床。 柔性化 柔性化包括两个方面的柔性：一是数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，便于不 同用户的需求；二是 统的柔性，同一 统能够依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥统的效能。 工艺复合化和多轴化 数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或旋转工作台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。已经出现了集钻、镗、铣功能于一身的数控机床，可完成钻、镗、铣、扩孔、铰孔、攻螺纹等多工序的复合数控加工中心，以及车削加工中心，钻削、磨削加工中心，电火花加工中心等。此外数控 3 技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动 控制功能。 实时智能化 早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能，则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学发展到今天，实时系统与人工智能已实现相互结合，人工智能正向着具有实时响应的更加复杂的应用领域发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如，在数控系统中配置编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和 刀具自动管理及补偿等自适应调节系统；在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能；在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。 结构新型化 20 世纪 90 年代一种完全不同于原来数控机床结构的新型数控机床被开发成功。这种新型数控机床被称为“ 6 条腿”的加工中心或称虚拟轴机床 (有的还称为并联机床 )，它能在没有任何导轨和滑台的情况下，采用能够伸缩的“ 6 条腿” (伺服轴 )支撑并联，并与安装主轴头的上平台和安装工件的下平台相连。它可实现多 坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通加工中心高 2 10 倍。这种数控机床的出现将给数控机床技术带来重大变革和创新。 编程技术自动化 随着数控加工技术的迅速发展，设备类型的增多，零件品种的增加以及零件形状的日益复杂，迫切需要速度快、精度高的编程，以便于对加工过程的直观检查。为弥补手工编程和 言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统，如图形交互式编程系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语音数控编程系统等，其中图形交互式编程系统的应用越来越广泛。图形交互式编程系统是以计 算机辅助设计 (件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。其特点是速度快、精度高、直观性好、使用简便，已成为国内外先进的 件所采用的数控编程方法。目前常用的图形交互式软件有 、 。 4 集成化 数控系统采用高度集成化芯片，可提高数控系统的集成度和软、硬件运行速度，应用平板显示技术可提高显示器性能。平板显示器 (有科技 含量高、质量小、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大规模显示，成为与 示器抗衡的新兴显示器，是 21 世纪显示器主流。它应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融于一体 ,通过提高集成电路密度，减小互连长度和数量来降低产品价格、改进性能、减小组件尺寸、提高系统的可靠性。 开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构，便于裁减、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。由 于制造过程是一个有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、多媒体技术、网络技术、 服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。 控技术发展趋势 （ 1）数控技术 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业 (如信息 技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业 )的使能 技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界 上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 5 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数 控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域 :(1)机械制造技术 ;(2)信息处理、加工、 传输技术 ;(3)自动控制技 术 ;(4)伺服驱动技术 :(5)传感器技术 :(6)软件技术等。 （ 2） 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成 为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业(车、轻工、医疗等 )的发展起着越来越 重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。 高速、高精加工技术是装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高 速、高精加工技术可极大地提 高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学 会 (其确定 21 世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种 加工是轿车装备必须解决的重点问题之一 ;在航空和宇航工业领域，其加 工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型 零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 目前高速加工中心进给速度可达 80m/至更高，空运行速度可 达 100m/前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公 司，己经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 公司的 床进给速度最大达 60m/速为 100m/速度达 2g，主轴转速已达 60000r/工一薄壁飞机零 件，只 用 30同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加 工需 8h;德国 司的双主轴 床 的主轴速度及加速度分别达 12000r/加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 高到 5 m，精密级加工中心则从 35高到 1 一 1.5m，并且超 精密加工精度已开始进入纳米 6 级 。 在可靠性方面，国外数控装置的 己达 6000h 以上，伺服系统 的 达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到 了快速的发展，应用领域进一步扩大。 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括 在数控系统中的各个方面 :为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如 加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成 ;为提高驱动性能及使用连接 方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等 ;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自 动编程、智能化的人机界面等 ;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方 便系统的诊断及维修等。 数控设备更注重 安全性、操作性 数控设备是集机电一体化的产品，由于其自动化程度高，所以对其安 全性和可操作性有了更高的要求。 控 技术在机械工业中的进展 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多 的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。 2001 年国内数控金切机床产量已达 1. 8 万台，比上年增长 28. 5%，机床行业产值数控化率从 2000 年的 17. 4%提高到 2001 年的 22. 7%。 2001 年，我国机床工业产值己进入世界第 5 名，机床消费额在世界 排名上升到第 3 位，达 47. 39 亿美元， 仅次于美国的 53. 67 亿美元，消费 额比上一年增长 25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国 机床的进口额呈逐年上升态势， 2001 年进口机床跃升至世界第 2 位，达 24. 06 亿美元，比上年增长 27 。 近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控 床 、数控磨床、数 控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。 7 控 床 的工艺范围及加工精度 艺范围 数控 床 是一种高精度、高效率的自动化机床，也是使用数量最多的数控机床，约占数控机床总数的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件的加工，能够通过程序控制自动完成园柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺纹的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。 工精度 由于数控 床 具有加工精度高、能作直线和圆弧插补功能，有些数控 具有非圆曲线插补功能以及加工过程中具有自动变速功能等特点，所以它的工艺范围要比普通 床 要宽得多。 的回转体零件 由于数控 床 刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以车代磨。 数控 床 具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均匀的零件。使用恒线速切削功能，就可选用最佳速度来切削锥面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。数控 床 还适合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位选用较大的进给量，要求小的部位选用小的进给量。 零件 由于数控 床 具有直线和圆弧插补功能，部分 床 数控装置还有某些非圆曲线和平面曲线插补功能，所以可以加工形状特别复杂或难于控制尺寸的的回转体零件。 普通 床 所能车削的螺纹类型相当有限，它只能车等导程的直、锥面公、英制螺纹，而且一台 床 只能限定加工若干导程的螺纹。而数控 床 不但能车削任何等导程的直、锥面螺纹和端面螺纹，而且能车变螺距螺纹，还可以车高精度螺纹。 8 文的选题及主要研究内容 文的选题 1、根据要求设计 合双公比 床 主传动系统； 2、 要求设计 轴最高输出转速 320r 主轴最低输出转速 电动机的额定功率 P=电动机的输出转速 n=1440r 级变速主传动系统具有混合双公比，低转速段和高转速段的公比为 1=间转速段公比为 2 = 要研究内容 1、根据机床设计的一般原则对主传动系统进行设计； 2、结构式和转速图设计； 3、主传动系统图绘制； 4、齿轮啮合动力学分析和运动仿真。 9 2 主传动系统 参数 计算 床 主参数和基本参数 床 的主参数（规格尺寸）和基本参数如下： 最高输出转速 320r 主轴最低输出转速 电动机的额定功率 P=电动机的输出转速 n=1440r 级变速主传动系统具有混合双公比，低转速段和高转速段的公比为 1=间转速段公比为 2 = 正转最低转速 正转最高转速 电机功率 N（ 440 定参数的步骤和方法 限切削速度 据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑： 允许的切速极限参考值如下： 表 工 条 件 m/m/硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30 50 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 150 300 螺纹加工和铰孔 3 8 根据【 1】783为已知 a x n， 公比 1=公比 2= Z=1 有上式当 1=1=16， 而 取 Z=12. 这样使得设计的转速在采用双公比时有相应的级数空隙转速。 10 轴的极限转速 在通用机床上，每级转数使用的机会不大相同，经常使用的转速一般是在转速范围的中段，转速范围的高、低段使用较少，双公比传动就是针对这一情况而设计。主轴的转速数列有两个公比，转速范围中经常使用的中段采用小公比，不经常使用的高、低 段用大公比。经调整后的结构式为： 12=2 3高低段出现 4个转速空档。 根据主变速传动系统设计的一般原则：传动副前多后少原则、传动顺序与扩大顺序相一致的原则、变速组的降速要前慢后快和中间轴的转速不宜超过电动机的转速的原则，可知，传动线要前密后疏，依次来 安排各变速组的传动顺序。最终绘制的转速图见图 1，按照主传动转速图以及齿轮齿数绘制的主传动系统图见图 2。 电机功率 动力参数的确定 合理地确定电机功率 N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而 降低功率因素。 根据题设条件电机功率为 选取电机为 额定功 率为 载转速为 1440r/ 11 定结构式 已知 Z=2a a、 b 为正整数，即 Z 应可以分解为 2 和 3 的因子，以便用 2、 3 联滑移齿轮实现变速。 对于 Z=12 可按 Z=12 分解为： Z=25 32 26。 定结构网 根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏 ,结构紧凑的原 则 ,选取传动方案 Z=25 32 26。 ,易满足要求， 制 转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图： （ 3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图 2 1 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 12 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18m 4 图 3主传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等， 据设计要求 1820,齿数和 00 120，由表 据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2 13 3 传动件的设计 轮的设计 三角带传动中，轴间距 A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和 冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。电动机转速 n=1440r/递功率 P=动比i=1440/850=假设 两班制，一天运转 16小时，工作年数 10年。 (1)、选择三角带的型号 由濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )156作情况系数 的共况系数根据濮良贵主编机械设计 ( 第八版 ) 156P 公式（ 8 )( 式中 因此根据 1n 由濮良贵主编机械设计 ( 第八版 ) 157P 图 8通 V 带轮型图选用 (2)、确定带轮的基准直径 D ， D 带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径 D 不宜过小，即 。查濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )157 815D =125 由濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )1508 11212 式中： n n 般取 258501 4 402 ，由濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )15712 (3)、验算带速度 V， 按濮良贵主编机械设计 ( 第八版 ) 150P 式（ 8算带的速度 0 060 1 4 4 01251 0 0 060 1 14 05 ，故带速合适。 (4)、初定中心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )1528 )(2)(1021 取0A=600(5)、三角带的计算基准长度械设计 ( 第八版 )1588算带轮的基准长度 02122100 422 A 20 2 2 4 1 2 53 . 1 42 6 0 0 1 2 5 2 2 4 1 7 5 1 . 9 32 4 7 0 0L m m 由濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )146整到标准的计算长度 1800L (6)、验算三角带的挠曲次数 1000 1 0 . 3 1 4 0 次，符合要求。 (7)、确定实际中心距 A 按濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )1588算实际中心距 00A 6 0 0 1 8 0 0 1 7 5 2 2 6 2 42m m （） (8)、验算小带轮包角 1 根据濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )1588 21 ，故主动轮上包角合适。 (9)、确定三角带根数 Z 根据濮良贵主编机械设计 ( 第八版 ) 158P 式（ 8 00ca p p k k 15 查表濮良贵主编机械设计 ( 第八版 ) 153P 表 8 i= 得 0p = 查表濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )表 8k =表濮良贵主编机械设计( 第八版 )表 8度系数 Z 取 根 (10)、计算预紧力 查濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )表 8q=m 由濮良贵主编机 械设计 ( 第八版 )式（ 8 20 ) 0 0 其中： m/s； kg/m；取 q=m。 v = 1440r/ s。 0 、计算作用在轴上的压轴力 6 0s i 6522s i 0 传动比 查表濮良贵主编机械设计 ( 第八版 )152251 和 得0p= 动轴的直径估算 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭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失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 16 定各轴转速 、确定主轴计算转速：计算转速传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 根据【 1】表 3轴的计算转速为 mi n/31213zm i n j 、各变速轴的计算转速： 轴的计算转速312r/ 轴的计算转速235r/ 轴的计算转速150r/ 、核算主轴转速误差 m i n/245/4549/35224/1261440 实120 标 %5%001 1 2 0)1 1 2 01 1 5 7(%100)( 标标实所以合适。 动轴直径的估算：确定各轴最小直径 根据【 5】公式（ 7 ，并查【 5】表 7到 取 1. 轴的直径：取 m 0 0,rn j j 0 轴的直径：取
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