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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 1 题目名称 数控导轨磨床设计 题目性质 结合科研 题目来源 适用专业 机械设计制造 及其自动化 所属学院、系 机电工程学院 地 点 长春理工大学机电工程学院 题目主要内容： 设计 数控导轨磨床 布置图、周边磨头部件图、关键零件图。 （ 注：设计图量： 3 张，其中：总布置图 1 张；周边磨头部件图 1 张；关键零件图折合 1 张。 ） 具体要求及指标： 定数控导轨磨床 基本参数。并绘制其 总布置图。 边磨头的动力参数进行设计计算。 承结构、主轴带传动、主轴端部卸荷带轮结构设计、主轴强度刚度校核 。 边磨头垂直滑板 滚珠丝杠副 及其支撑方式进行详细设计。 求有中、英文摘要，目录，正文，参考文献，设计总结等）一份；翻译量不少于 5000 字符。 题目所涉及的知识面： 料强度、刚度、稳定性的计算。 床进给系统设计和机械零部 件设计等。 题目性质：结合科研、结合生产、结合实验室建设、结合社会实践、理论研究、其他。 题目来源：来源于立项课题的题目，请填写课题名称及编号、来源、经费；未立项，请填写自拟。 地点：校外地点请填写所在省份、城市、具体单位名称；校内地点请填写所在院系、实验室名称。 2 题目的时间安排（ 分阶段按实际教学周填写 ）： 教学周 任务安排 教学周 任务安排 第 1 周： 开题 第 9 周： 关键部件 参数确定 第 2 周： 调研及翻译 第 10 周： 总体装配图（三维建模选） 第 3 周： 调研及翻译 第 11 周： 绘制总体装配图（二维图） 第 4 周： 撰写开题报告 第 12 周： 绘制零件图 第 5 周： 方案论证 第 13 周： 绘制零件图 第 6 周： 方案论证 第 14 周： 可行性检查 第 7 周： 结构设计 第 15 周： 整理毕业设计说明书 第 8 周： 结构设计 第 16 周： 准备答辩 经费使用预算： 3 参考资料与来源： 主、副导师分工（ 如联合指导，请明确填写主、副导师分工，否则请填写“独立指导” ）： 独立指导 主、副导师签字： 年 月 日 系审核意见： 系主任签字： 年 月 日 本论证书由指导教师认真填写、签字后，交相关院系。由各系组织审核、题目论证完成后，由各系统一保管，并填写“系审核意见”。 本论证书待毕业设计工作结束后，各学院按要求归档。 导轨磨床的设计 I 摘 要 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。 本文 主要是对导轨磨床进行设计与研究。 关键词： 导轨磨床 ， 磨床 ， 磨床设计 he a of as a of be be a of be a a of as a of of to of be as is a of to of of is of V 目 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪 论 . 1 内外研究现状 . 1 床的现状及其发展趋势 . 2 文研究的主要内容 . 2 第 2 章 数控龙门导轨磨床总体方案设计 . 4 床的设计要求 . 4 计方案 . 4 械部分设计 . 4 控系统选型 . 5 章小节 . 6 第 3 章 机床主轴箱的设计 . 7 轴箱的设计要求 . 7 传动系统的设计 . 7 传动功率 . 7 动源的选择 . 8 速图的拟定 . 8 动轴的估算 . 10 轮模数的估算 . 11 轴箱展开图的设计 . 12 计的内容和步骤 . 12 关零部件结构和尺寸的确定 . 12 轴结构的设计 . 15 轴组件的刚度和刚度损失的计算 . 16 件的校核 . 17 齿轮强度校核 . 17 动轴挠度的验算 . 18 章小节 . 19 第 4 章 主轴系统设计及计算 . 26 轴系统结构设计的原则 . 26 轴部件精度 . 26 轴部件结构 . 27 动方案设计 . 27 轴材料的选择 . 28 轴参数设计 . 31 轴组件的刚度计算 . 33 轴强度计算 . 36 传动设计 . 38 轴器设计 . 38 服电动机的选择 . 39 第 5 章 周边磨头的动力参数进行设计计算 . 41 轮架设计的基本要求 . 41 轴旋转精度及其提高措施 . 41 轴轴承系统的刚性 . 41 轮架主轴初步设计 . 41 轴刚度校核 . 42 静压轴承 . 43 动装置设计 . 44 第 6 章 磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式设计 . 50 磨头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式的基本要求 . 50 头垂直滑板滚珠丝杠副及其支撑方式系统的设计要求 . 51 珠丝杠的选择 . 52 珠丝杠副的导程 . 52 珠丝杠副的载荷及选丝杠 . 52 步齿形带的选择 . 54 服电机的选择 . 54 珠丝杠副的安全使用 . 55 滑 . 55 尘 . 56 用 . 56 装 . 56 章小节 . 57 第 7 章 床身、横梁导轨和工作台 . 58 身结构 . 58 床身结构的基本要求 . 58 身的结构 . 59 轨 . 61 轨的润滑与防护 . 61 轨的安装调整 . 61 作台 . 62 章小节 . 62 第 8 章 控制系统大体设计数控系统设计 . 63 述 . 63 定硬件电路总体方案 . 63 口，即 I/O 输入 /输出接口电路 . 64 控系统硬件框图 . 64 控制器 选择 . 64 序存储器扩展 . 65 据存储器的扩展 . 65 ，显示接 口电路 . 68 031 与控制电机与电液阀 8255A 的联接其它辅助电路设计 . 69 进电机驱动电路 . 69 考文献 . 71 致 谢 . 72 毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪 论 内外研究现状 20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从 1952 年美国第台数控铣床问世至今已经历了 50 个年头。 数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工 以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 10 20 万台，产值上百亿美元。 世界制造业在 20 世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。 90 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90 年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从 2000 年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。 我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向 数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到 50，库存超过个月。从 1995 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从 2000 年月份的上海数控机床展览会和 2001 年月北京国际机床展 览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。 数控技术经过 50 年的个阶段和代的发展： 第阶段：硬件数控（ 第代： 1952 年的电子管 第代： 1959 年晶体管分离元件 第代： 1965 年的小规模集成电路。第阶段：软件数控（ 第代： 1970 年的小型计算机 第代： 1974 年的微处理器 第代： 1990 年基于个人 （ 第代的系统优点主要有： （） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到万小时以上； （ 2） 提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富 ，使数控功能扩展到很宽的领域（如 接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； 毕业设计（论文） 2 （ 3） 对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。 目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本 司，年生产万套以上系统，占世界市场约40左右，其次是德国的西门子公司约占 15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。 床的现状及其发展趋势 随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具 、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展 4，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至 4 m、磨削精度高达 m；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达 400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为 40 60m/s；从精度上看，定位精度 2 m，重复定位精度 1 m 的机床已越来越多；从主轴转速来看， 轴达 60000r/1342000r/速已不是小功率主轴的专 有特征；从刚性上看，已出现可加工 60度材料的加工中心。 北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的 P） 62 63数控外圆 /数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达 60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司 床专用数控系统可实现二轴（ X 和 Z）到四轴（ X、 Z、 U 和 W）控制。 此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制 造业对环保越来越高的要求。 文研究的主要内容 论文主要的章节和内容： 述课题提出的目的和意义，明确了本文研究的主要内容。 行总体布局设计。 行关键部件的设计与计算。 毕业设计（论文） 3 毕业设计（论文） 4 第 2 章 数控 龙门 导轨磨床 总体方案设计 数控机床的总体设计方案由以下三部分组成： 计：主要尺寸规格、运动参数（转速和进给范围 )、动力参数（电机功率，最大拉力）。 互位置关系、运动分析、运动仿真（干涉检查）、外观造型。 机静刚度、整机的运动性能、整机的热特性。 总布局与使用要求： 件，装卸、夹紧方便。 床的设计要求 本机床的设计，符合国家机床标准。已定设计参数： 工作台： 3000 1200作台最大荷重 2t 高速高效，结构简单 可靠，功能强大，性能稳定，精度较高，可用于铣削板材以及多种工件等。 计方案 我设计的主要内容是工作台移动 数控龙门 导轨磨床 。 工作台 数控龙门 导轨磨床 是指工作台 作纵向移动的龙门 导轨磨床 。 工作台移动 龙门 导轨磨床 的最大 特 点是：（ 1） 造价便宜 ,容易制造生产 。工作台移动式龙门 导轨磨床 ，整机长度必须两倍于纵向行程长度，而移动式龙门 导轨磨床 的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可。（ 2）机床的动态响应好。 工作台 移动式龙门 导轨磨床 采用的是固定 龙门架 ,工作台移动可以铣刀做切削运动时更加稳定 ，从而保证了加工精度和机床 的响应性能。 械部分设计 整机分为床身、龙门架、滑台、主轴箱、三轴进给驱动机构机械部分及相关数控伺服部分。现把设计过程中的重点阐述如下 ： 毕业设计（论文） 5 床身是本次设计工作的基础，床身的尺寸设计影响着对整机的设计，而且设计的合理性直接影响到整机的刚度。床身的上平面即工作台面设计有 K 条 T 形槽，为方便床身工作台面和 T 形槽的精刨加工，槽完全贯通。床身的左、右两下脚各设计有一个狭长平面，用来安放滚动直线导轨副。 我 把导轨面设计在床身的两下侧，主要是考虑力的传递方向与卸荷问题。因床身会受到龙门框架的重力、切削力和工件 的重力，这样的设计可使龙门框架的重力直接传入到机床的基础上，而床身只受到工件的重力。 龙门框架采用的是整体龙门架的设计概念，即把横梁与左右立柱设计成一体，虽然使铸造和装配调整时的难度加大，但整体龙门框架的刚性更好，更重要的是使主轴箱、滑台等部件有了装配基准。 滑台的设计是在龙门架和主轴箱的几何尺寸确定后，按照主轴的中心尽量贴近横梁上的导轨面为原则，并把 Z 轴驱动安装位置设计在滑台上，有效地减轻滑台的重量。 设计进给驱动机构的构思如下： X 轴的进给驱动机构采用双边齿轮齿条副加重预压滚动直线导轨副， Y 轴与 X 轴采用大直径预压滚珠丝杠副加硬导轨副，且导轨滑动部分贴有工程塑料，避免低速时产生爬行现象，而且导轨部分设计有斜镶条可调装置。这样设计使机床的整体进给性能得以协调，各轴的进给速度和进给力得到了最佳匹配。 主轴箱的上下垂直运动 Z 轴采用滚珠丝杠副传动。由于本机床不是高速 导轨磨床 ，Z 轴的进给系统为伺服电动机通过传动比为 4 的平行轴定比齿轮箱带动滚珠丝杠旋转。Z 轴的安全问题。首先选用带电磁刹车的伺服电动机，其次在滚珠丝杠上装有一双向超越离合器，防止滚珠螺母自转引起主轴箱机械式下垂。当然，为了保护 Z 轴进给机构的精度，还 在滑台上装有两个平衡油缸。 平衡力 Q 等于主轴箱部件质量的 85。 主轴箱的左右移动为 Y 轴，为了保证 Y 轴的传动精度，并使丝杠只受水平轴向力，故采用伺服电动机与滚珠丝杠直联方式。笔者选用的联轴器带有过载保护装置，在过载时联轴器会自动脱开。 控系统选型 数控系统采用的是西门子 4为此系统提供了龙门轴的同步功能。使用此功能，本机床可以对龙门框架进给轴（ 现无机械偏差的位移。运动的实际值可进行连续比较，即使最小的偏差也可以得到纠正，因此提高了轴的运动精度。 毕业设计（论文） 6 图 1控龙 门 导轨磨床 总装图（主视图） 章小节 本章主要讲解了数控龙门 导轨磨床 的总理方案设计，其主要内容有机械部分的设计和数控部分设计，根据所给要求制定出总体设计方案 。 毕业设计（论文） 7 第 3 章 机床主轴箱的设计 轴箱的设计要求 1. 具有更大的调速范围，并实现无级调速。 2. 具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。 3. 良好的抗震性和热稳定性。 传动系统的设计 传动功率 机床主传动的功率 P 可由下式来确定： 式中 P 机床主传动的功率 切削功率 主传动链的总效率 数控机床的加工范围一般都比较大， 根据有代表性的加工情况，由下式确定： )(6 5 5 0 0/6 0 0 0 0/ 式中 主切削力的切向力（ N） v 切削速度（ m/ M 切削扭矩 （ N/ n 主轴转速 （ r/ 主传动的总效率一般可取为 控机床的主传动多用调速电机和有限的机械变速来实现，传动链比较短，因此，效率可以取较大值。 主传动中各传动件的尺寸都是根据其传动的功率确定的，如果传动效率定的过大，将使传动件的尺寸笨重而造成浪费，电动机常在低负荷下工作，功率因数太小从而浪费能源。如果功率定的过小，将限制机床的切削加工能力而降低生产率。因此，要较准确合适的选用传动 功率。 毕业设计（论文） 8 动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速 调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速 调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速 4500r/大切削功率 择北京数控设备厂的交流主轴电动机，最高转速是 4500 r/ 速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围 500/1500=3 （ 3 而主轴要求的恒功率转速范围 500/150=30 ,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围，所以必须 串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。 设计变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取变速箱的公比 f 等于交流主轴电动机的恒功率调速范围 f=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。 变速箱的变速级数 : Z=np/dp= (3取 Z=3 确定各齿轮副的齿数： 取 S=114 由 u=2 得 8 =76 由 u=得 8 =46 由 u=得 4 =20 如取总效率 =电动机功率 P=选用北京数控设备厂的交流主轴电动机，连续额定输出功率为 毕业设计（论文） 9 由此拟定主传动系统图、转速图以及主轴功率特性图分别如图 3 3 3 图 3传动系统图 图 3速图 图 3轴功率特性 毕业设计（论文） 10 动轴的估算 传动轴除应满 足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转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，不允许有较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸， 验算弯曲刚度。 计算转速 传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图上直接得出如表 3示 : 表 3各轴的计算转速 各轴功率和扭矩计算： 已知一级齿轮传动效率为 括轴承），则： 轴： d W 轴： 1 W ： 2 W 轴扭矩： 550P1/9550 500=轴扭矩： 550P2/9550 50=扭矩： 550P3/9550 73= 是每米长度上允许的扭转角（ m），可根据传动轴的要求选取，其选取的原则如表 3示 : 表 3许用扭转角选取原则 轴 主轴 一般传动轴 较低的轴 轴 算转速（ r/ 1500 750 173 毕业设计（论文） 11 （ m） 据表 2定各轴所允许的扭转角如表 3示 : 表 3许用扭转角的确定 轴 （ m） 1 1 1 把以上确定的各轴的输入功率 N=算转速 表 2允许扭转角 （如表 2入扭转刚度的估算公式 40 1 (3可得各个传动轴的估算直径： 轴： 取 0轴： 取 5轴轴径尺寸的确定： 已知 导轨磨床 最大加工直径为 00则： 主轴前轴颈直径 15=85 115 取 5轴后轴颈直径 1=67 81 取 5轴内孔直径 d=10=35 55 取 d=40 齿轮模数的估算 按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮的各参数都已知方可确定，故只有在装配草图画完后校验用。在画草图时用经验公式估算，根据估算的结果然后选用标准齿轮的模数。 齿轮模数的估算有两种方法，第一种是按齿轮的弯曲疲劳进行估算，第二种是按齿轮的齿面点蚀进行估算，而这两种方法的前提条件是各个齿轮的齿数必须已知，所以必须先给出各个齿轮的齿数。 根据齿轮不产生根切 的基本条件：齿轮的齿数不小于 17，在该设计中，即最小齿轮毕业设计（论文） 12 的齿数不小于 17。而由于 3这对齿轮有最大的传动比，各个传动齿轮中最小齿数的齿轮必然是 取 20,S=114，则 4。 从转速图上直接看出直接可以看出 计算转速是 750r/ 根据齿轮弯曲疲劳估算公式 32Nz = (3根据齿轮接触疲劳强度估算公式计算得 : m=于受传动轴轴径尺寸大小限制，选取齿轮模数为 m =3比上述结果，可知这样 设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，而且考虑到两传动轴的间距，故取同一变速组中的所有齿轮的模数都为 m=3将各齿轮齿数和模数列表如下： 表 3齿轮的估算齿数和模数列表 齿轮 0 1 2 3 齿数 35 70 38 76 68 46 94 20 模数（ 3 3 3 3 3 3 3 3 轴箱展开图的设计 主轴箱展开图是反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸的图纸。因此设计从画展开图开始，确定所有零件的位置 ，结构和尺寸，并以此为依据绘制零件工作图。 计的内容和步骤 这一阶段的设计内容是通过绘图设计轴的结构尺寸及选出轴承的型号，确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点，计算轴的强度和轴承的寿命。 关零部件结构和尺寸的确定 传动零件，轴，轴承是主轴部件的主要零件，其它零件的结构和尺寸是根据主要零件的位置和结构而定。所以设计时先画主要零件，后画其它零件，先画传动零件的中心线和轮廓线，后画结构细节。 1）传动轴的估算 毕业设计（论文） 13 这一步在前面已经做了计算。 2）齿轮相关尺寸的计算 为了确定轴的轴向距离，齿轮 齿宽的确定是必须的。 而容易引起振动和噪声，一般取齿宽系数 m =(6m。这里取齿宽系数 m=10, 则齿宽 B=m m=10 3=示 : 表 3各齿轮的齿厚 齿轮 1 2 3 齿厚（ 30 30 30 30 30 30 齿轮的直径决定了各个轴之间的尺寸，所以在画展开图草图前，各个齿轮的尺寸必须算出。现将主轴部件中各个齿轮的尺寸计算如表 3示 : 表 3齿轮的直径 齿轮 1 2 3 分度圆直径（ 114 228 204 138 282 60 齿顶圆直径（ 120 234 210 144 288 66 齿根圆直径（ 0 105 210 111 216 2数控导轨磨床设计 开题报告 课题研究的 目 的和意义 在国民经济各部门、人民的日常生活中，使用者各种机器设备、仪器工具，这些机器、机械 、仪器和设备和工具大部分是由一定的形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，称为机械制造工业。在机械零件的制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度零件。对于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法获得，尤其是加工精密零件时，需经过多道工序的切削加工才能完成。因此，机械加工设备是机械制造业的主 要加工设备。在一般的机器制造厂中，金属切削机床所负担的加工工作量，余额占总工作量的40% 60%。金属切削机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。 机床是在人类认识和改造自然的过程中产生，又随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展、不断完成的。最原始的机床是木制的，所有运动由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶开始发展起来的。 机床设计是设计人员根据不 同使用部门的要求，运用有关的科学技术知识，进行创造性的劳动。随着生产的发展，使用的要求也不断地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，从而使机床的设计和制造获得了迅速的发展。 毕业设计是培养学生设计能力的重要实践环节，通过设计掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生成功的走向工作岗位。我设计的题目为： 过本次设计毕业设计对普通机床组成、控制、结构运动、设计加以了解；通过机床设计掌握普通机床设计的基本方法 ,并且对专用机床 的设计作进一步了解；通过机床设计培养和锻炼自身的工程素质和工程实践能力。 国内外研究现状 机床研究现状 20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从 1952 年美国第台数控铣床问世至今已经历了 50 个年头。 数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 1020 万台，产值上百亿美元。 世界制造业在 20 世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快 成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。 90 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90 年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从 2000 年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。 我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能 力降到50，库存超过个月。从 1995 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从 2000 年月份的上海数控机床展览会和 2001 年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。 数控技术经过 50 年的个阶段和代的发展： 第阶段：硬件数控（ 第代： 1952 年的电子管 第代： 1959 年晶体管分离元件 第代： 1965 年的小规模集成电路。第阶段：软件数控（ 第代： 1970 年的小型计算机 第代： 1974 年的微处理器 第代：1990 年基于个人 （ 第代的系统优点主要有： （） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到万小时以上； （ 2） 提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如 接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； （ 3） 对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化 了硬件。 目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本 司，年生产万套以上系统，占世界市场约 40左右，其次是德国的西门子公司约占 15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。 发展趋势 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，机械制造是制造业的核心。数控技术的应用使得传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民生计起着越来与重要的作用。当前数控技术及其装备的发展的趋势： 1、高速、精密化 2、可靠 性 3、数控机床设计 能多样化 4、智能化、网络化、柔性化、集成化 5、开放性 6、复合性 7、串行总线计算机数控系统 8、重视新技术标准、规范的建立 拟采取的研究路线 机械制造装备设计的步骤设计类型而不同。创新设计可分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段。 （一）产品规划阶段 产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性分析，制定设计任务书。 在产品规划阶段将综合运用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来解决设计中出现的问题。 1、 需求分 析 产品设计是为了满足市场的要求，而市场的需求往往是不具体的，有时是模糊的 、潜在的，甚至是不可能实现的。需求分析的任务是使这些需求具体化和恰到好处。明确设计任务的要求。需求分析的任务本身就是设计工作的一部分，是设计工作的一部分，是设计工作的开始，而且自始至终指导设计工作的进行。 需求分析一般包括对销售市场和原材料市场的分析 1、 调查研究 调查研究包括市场调研、技术调研和社会环境调研三个部分 2、 预测 定性预测和定量预测 3、 可行性分析 4、 编制设计任务书 (二 ) 方案设计阶段 1、对设计任务的抽象 2、建立功能结构 3、寻求原理与求解方法 4、初步设计方案的形成 5、设计方案的评价与赛选 （三） 技术设计阶段 1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计 （四）工艺设计阶段 1、零件图设计 在零件图中包含了为制造零件所需的全部信息，这些信息包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。 2、完善装配图 在绘制零件图时，更加具体地从结构强度、工艺性和标准化等方面进行零件的结构设计，不可避免地要对技术设计阶段提供的装配图做些修改 3 编写技术文档 设计工作大体的可分 为三个步骤： 1、调查研究 调查研究的内容一般包括有： 学习有关机床设计的方针、政策，明确设计要求； 到使用单位调查了解所涉及机床所要承担的生产任务和加工工艺，了解使用单位的对机床的要求； 到制造单位调查，了解制造厂的设备条件、技术能力和生产经验； 收集国内外同类型机床的技术文献和图纸资料，并注意调查它的结构性能、使用和制造情况等，尤其注意了解新技术在同类机床上应用的情况，以及在设计新机床时将要进行那些科学试验。 2、方案拟定 在调查研究的基础上，通常可拟定出多个方案进行比较分析。每个方案所包括的内 容有：工艺分析、主要技术参数、总体布局、主要部件的结构草图、试验结果及技术经济分析等 在制定方案时应注意以下几点： 处理好使用和制造之间的关系：应首先满足使用要求，其次是尽可能便于制造。 注意倾听各方面意见，经过分析比较，去粗取精，最后形成一个比较使用方案。 实验是检验真理的唯一标准，设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可考后采用与设计。 继承性和创造性的相结合，尽量采用先进技术，迅速提高生产力。 文献综述 题 目： 磨床概述文献综述 目 录 床的类型与用途 . 错误 !未定义书签。 床的类型及其特点 . 错误 !未定义书签。 床的用途 . 错误 !未定义书签。 圆磨削和端面外圆磨床 . 4 床的用途 . 5 床的现状及其发展趋势 . 6 参考文献 . 7 床的类型与用途 磨床的类型及其特点 用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床（英文为 它们是因精加工和硬表面的需要而发展起来的 1。 磨床种类很多，主要有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和用来磨削特定表面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等 2。 对外圆磨床来说，又可分为 普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、 宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床 等 以上均为使用砂轮作切削工具的磨床。此外，还有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。 磨床与其他机床相比，具有以下几个特点： 1、磨床的磨具（砂轮）相对于工件做高速旋转运动（一般砂轮圆周线速度在 35 米 /秒左右，目前已向 200 米 /秒以上发展）； 2、它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料的工件； 3、它能使工件表面获得很高的精度和光洁度； 4、易于实现自动化和自动线，进行高效率生产； 5、磨床通常是电动机 过机械，电气，液压传动 砂轮相对运动 1。 磨床的用途 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。 随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多。精密铸造和精密锻造工艺的发展，使得有可能将毛坯直接磨成成品。高速磨削和强力磨削，进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范围日益扩大。它在金 属切削机床所占的比重不断上升。目前在工业发达的国家中，磨床在机床总数中的比例已达 30% 据 1997 年欧洲机床展览会 (调查数据表明， 25%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术，车削只占 23%， 钻削占 22%，其它占 8%；而磨床在企业中占机床的比例高达 42%，车床占 23%，铣床占 22%，钻床占 14%3。由此可见，在精密加工当中，有许多零部件是通过精密磨削来达到其要求的，而精密磨削加工会要在相应的精密磨床上进行，因此精密磨床在精密加工中占有举足轻重的作用。但是要实现精密磨削加工 ，则所用的磨床就应该满足以下几个基本要求： 精密磨床应有高的几何精度，主要有砂轮主轴的回转精度和导轨的直线度以保证工件的几何形状精度。主轴轴承可采用液体静压轴承、短三块瓦或长三块瓦油膜轴承，整体度油楔式动压轴承及动静压组合轴承等。当前采用动压轴承和动静压轴承较多。主轴的径向圆跳动一般应小于 1向圆跳动应限制在 2 3内。 由于砂轮的修整导程要求 10 15mm/此工作
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