数控车床装配设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本科毕业论文 设计题目 数控车床装配设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机制 1103 学生姓名 李泽春 指导教师 于玲 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 论文答 辩日期： 2015 年 6 月 5 日 摘 要 自从 1946 年世界上首次电子计算机制造以来 ,这说明人们制造了工具 ,能增加和替换脑力。它和工具 ,人类在农业和工业社会 ,有了质的飞跃 ,为人类进入奠定了基础信息社会。在 1952年 ,计算机技术应用于机器 ,第一个数控机床的诞生在美国。从那时起 ,近年来传统的机床 ,数控机床公司逐年增加 ,并被应用在大中型企业中 ,有了质量的变化。近半个世纪以来 ,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。在中小企业甚至个人企业也普遍开始使用。在这些数控机床 ,除了少量的机床在 式集成 ,主要是在独 立的运行状态 ,和相当部分的使用效率不高 ,落后的管理模式。近年来 ,中国的出口增长的大型数控机床是数控车床、数控磨床、数控加工专用机床 ,数控剪板机 ,数控折弯 ,折弯机 ,数控压铸机、通用机床。 在车床主传动系统的毕业设计中，使学生建立不错的的规划和了解车床主传动系统设计的一般方法。 巩固和加深所学理论知识，加深知识储备，运用所学知识剖析和处理设计工作中的实际问题。 从机械制造装备毕业设计中，使我们在制定车床主传动机构、车床的结构设计、一般的提案的设计、零件等的计算、编绘技术文稿和设计理论的表现等方面，得到 整体性的锻炼。 轻车熟路相关准则、图册和参照素材的使用，以懂得具有粗浅的结构剖析和构造的设计演算的能力。 关键词 ： 主传动系统、传动设计、动力设计 946 of s be of It in to is a of to a a 952, in in NC in of nc by in a a NC of in to In nc in to a of MS in in is In s nc NC as a of to up of of in By to of in of of so to Be of to a to 目 录 摘要 1 第一章 概述 . 1 内数控机床现状 . 1 计参数 . 1 第二章 参数的拟定 . 2 定极限转速 . 2 机的选择 . 2 第三章 传动设计 . 3 传动方案拟定 . 3 动结构式、结构网的选择 . 3 速图的拟定 . 3 第四章 主传动部分的改造和设计 . 6 传动部分方案拟定 . 6 传动部分设计改造设计计算 . 9 控机床分级变速箱的设计 . 11 磁离合器的设计计算 . 15 轮的结构设计 .轮结构设计 . 17 动轴间的中心距 . 17 承的选择 . 17 第五章 动力设计 . 18 动轴的验算 . 18 轮效验 . 22 承的效验 .六章 结构设计及说明 . 24 构设计的内容 . 24 轴的设计 . 24 轮块的设计 .动轴的设计 . 25 结论 . 27 参考文献 . 28 致谢 .阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第一章 概述 1 第一章 概述 内数控机床现状 最近几年我国企业的数控机床占的比重也在增长，在大的公司中就有很多的使用，在小公司和个体的企业中也在开始使用中。在数控机床中，除少量用于 型集成工具机，主要是单机运行状态，并在一些效率不高，管理方式落后的状态。 2001，在中国机床行业的生产已经进入世界机床消费的第五，而高达第三的世界排名， 出同比增长 25%。 但随着国产数控机床不能满足市场的需求量逐年上升，我国的机床引进，进口的 2001台跃升至世界第二位，和 美元，比上年增长 近年来，中国的出口额较大的数控机床有数控车床，数控磨床，数控专用机床，数控折弯机，数控剪板机，数控压铸成型机，如普通机床有钻床，锯床，插床，拉床，组合机床，液压。 计参数 普通车床传动系统设计的设计参数： =12； r/ 440r/ 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第二章 参数的拟定 2 第二章 参数的拟定 定极限转速 由 （ 2 因为 =得 取5 m a x m i n 1386nn n Rr/标准转速 1440r/电机选择 已知异电动机的转速有 3000 /、 1000 / 1500 /740 /我们知道额000W，依据车床设计手册附录信息 3选 载的转速 1500 。 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第三章 传动设计 3 第三章 传动设计 传动方案拟定 预想的设计有不少，但是好的的设想也因环境而有区别。在这个设计方案中，我们采取的是集合传导方式的主轴变速机构。 动结构式、结构网的选择 类型结构、网络结构分析和选择简单的串联驱动不失为一 种有用的方法 ,但对于分析复杂的传输和想要得到实际的方案不是很有效 （ 1）确定传动组及各传动组中传动副的数目 别传动组，和传动副。即传动副由于结构的制约以 2或 3为合适，即 和 3的可变速度的因素：可以有三种解决方案： 12=3 2 2； 12=2 3 2； 12=2 2 3 （ 2）传动式的拟定 传动组 12级变速传动系统，选择驱动组的安排，考虑机床主轴变速箱的具体结构，安装和性能。主轴的加工精度，表面粗糙度的影响，最终传动副往往选择两。 综上所述，传动式为 12=3 2 2。 （ 3） 结构式的拟定 12=2 3 2主传动形式，有六种结构的方式和相应的结构系统： 621 23212 613 23212 142 23212 241 23212 316 23212 126 23212 根据主变速传动系统设计的一般原则1 3 61 2 3 2 2 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第三章 传动设计 4 速 图的拟定 图 3速图 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 5 第四章 主传动部分改造与设计 在改造设计之前 ,我们先看一下数控机床主传动和普通机床的区别 : 1)使用主轴的速度驱动电动机 ,以满足需要为自动变速器根据数控指令 ; 2)传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构； 3)转速高、功率大； 应满足如下要求： 实现无级调速。数控机床以确保处理可以选择合理的切削参数和充分发挥切削性能 ,以获得最高的生产效率 ,加工精度和表面质量 ,必须有更高的速度和更多的速度范围。为了满足各种需求的流程和材料 ,主要运动的速度范围应进一步扩大。 传输平稳 ,噪音低。数控机床的加工精度与主传动系统的刚度密切相关。因此 ,我们应该改善传输部分的制造精度和刚度、齿轮齿面高频感应加热淬火增加耐磨性 ;最后水平螺旋齿轮传动 ,传动稳定 ,使用高精度轴承和合理的轴承寿命和提高刚度的主要部分。 控机床是粗加工 ,而且精制加工 ;加工可能干扰打断切割和机械加工余量不均造成的 ,移动部件和切割过程中自激振动影响或交变力、主轴振动 ,影响加工精度和表面粗糙度 ,严重时甚至破坏工具和 /或部件 ,使处理。因此 ,主要部分在主传动系统不仅需要一定程度上的静态刚度 ,还要求能够抑制各种干扰引起的振动力量 . 果主轴组件被视为一个等效单自由度体系 ,动态刚度和动态参数之间的关系是 : 222 21 (4式中 : k 机床主轴结构系统的静刚度（ ）； 外加激振力的激振频率（ 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 6 n 主轴组成构件的应有频率n= m 为当量质量， k 为当量静刚度； 阻尼比（ =c ， 是阻尼系数， c 是临界阻尼系数， c = ）。 由上式可见，为提高主轴组件的抗震性，须使此应尽量使阻尼比、当量刚度值或固有频率的值较高。在设计数控机床的主传动系统时，要注意选择上述几个参数的正确联系。 传动部分改造方案拟定和设计的内容 异步电动机速度控制方法具有频率转换、变速、差动调速三种。为异步电动机速度公式 ni=如果改变电源的频率调用此方法变频速度控制 ,这是完全不同于其他调速方法。改变的方法对数极异步电动机的速度称为变速调节。感应电动机转差率的变化速度控制方法被称为可变滑动速度。 表 异步电动机各种调速方法性能指标的比较 项 目 调 速 方 法 变 频 变 极 变 转 差 率 转子串电阻 串极调速 调压调速 电磁调速电机 是否 改变同步转速 变 变 不 变 不 变 不 变 不 变 静差率 小 （好） 小 （好） 大 （差） 小 （好） 开环时大 闭环时小 开环时大 闭环时小 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 7 调 速 指标 调速范围（ D） 较大（ 10以上） 较小 （ 2 4） 小 （ 2） 较小 （ 2 4） 闭环时 较大 闭环时 较大 调速平滑性 好（无级调速） 差（有级调速） 差 （有级调速） 好（无级 调速） 好（无级 调速） 好 （无级调速） 适应负载类型 恒转矩 恒功率 恒转矩 恒功率 恒转矩 恒转矩 通风机 恒转矩 通风机 恒转矩 设备 投资 多 少 少 较 多 较 少 较 少 电能 损耗 较 小 小 大 较 小 大 大 变频速度控制的感应电动机具有广泛的调速 ,光滑的高 ,力学性能好的优势 ,可以方便实现恒功率和恒转矩速度和调速特性和直流电机调节压力和速度和弱磁速度非常相似。目前 ,变频异步电动机已经成为主要的调速方法。通过比较的电机设计中电机速度控制方法使用变频方法。 改变主轴电机 ,电机速度控制。由电动机变频调速来执行一个简单的齿轮速度实现自动变速器 ,齿轮速度磁离合器控制装置。 数控机床主轴转速变化主要是无级速度 、无级调速、内置电动机转速等。无级变速可以选择最合理的切削用量 ,可以改变操作 ,操作简单 ,简化了机械结构。无级变速是主要用于直流和交流电动机。但直流电机速电动机恒功率速度范围小 ,一般只有 1少 4变换是有限的 ,现在大部分的交流变频主轴驱动系统。交流变频调速电动机的性能类似于直流电机电机速度。交流电动机的速度是恒定的额定转速 ,电机的速度和在额定转速不变，恒功率主轴驱动系统的转速范围和需要增加的传动装置 ,确保主轴在一个大的恒功率范围。考虑交流变频电动机和变量的需求与方案 ,分段无级变速传动 ,数控指令直接 控制电机实现机床的设计。逆变器的速度控制系统由交流异步电动机、逆变器和数字控制单元。交流电动机 ,电机的速度和频率的对数和 =滑移之间的关系 ,可以预见的是 ,改变电源频率 ,你可以改变电动机的速度 ,速度和频率成正比。考虑设计机床的要求 ,以交流变频电机和齿轮箱的方案 ,即子 一步变速。积极的主要轴扭转由数控沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 8 直接控制电机和刹车停止发动机。 如图 4 - 2所示 ,两曲线计算速度 从新泽西到最大速度对 在区域内 ,在任何速度的轴可以额定输出功率 ,在该地区 ,主轴的最大转矩 ,转速会降低。从该 地区的最低转速 N 恒转矩区域。在该地区 ,最大转矩与速度不再是减少和增加 ,任何速度可以提供转矩不能超过计算的速度转矩 ,转矩是机床主轴最大扭矩 内的最大力量 然后主轴速度降低和瀑布。一般来说 ,恒功率区域约占 3/4 - 2/3 的整个范围的轴 ,和恒转矩区域约占 1/3 - 1/4。 如图 4 - 3所示 ,变速电动机的特性。从额定速度和最高速度地区我恒功率区域 ,从最低转速的地区。直流电机的额定转速通常是 1000 r / 1500 r / 和调整磁通的方法 ,称为磁调速 ;从监管的电力 驱动电压 ,称为可调速度调节器。的目的调整频交流调频电机调速。额定转速通常是 1500 r / 个电机的恒功率调速范围 2 - 4;恒转矩的范围传播超过 100。 图 4轴的功 率转矩特性 图 4速电动机的功率特性 所谓子 步骤变速交流或直流电机无级调速基于变速。它可以实现恒功沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 9 率传输的中产和高速度 ,和低速恒转矩驱动的部分。在此系统中 ,主轴 ,主轴 的扭转和停止 ,控制电机直接通过数控指令的变速主轴的变速齿轮的电动机和有机速度。 传动部分改造设计计算 计算转换的主传动部分设计包括电动机设计选择、分段连续变量的主传动系统传动方案确定和分析 ,设计数控机床变速箱毕业 ,电磁离合器的设计计算 ,机床调速电机控制电路的设计。 (一 )电动机的选择 根据原来的机器参数和要求车床主轴转速范围的基本转换 100, 3000 r / 30 r / 传动总体机械效率系数 = 大切削功率 10千瓦 ,最 小切削功率 3000W。电机主电源应该 10 据电机规格 ,可以选择 11千瓦或 15千瓦的电动机。 表格 机选择两种方案对比 交 流 主 轴 电 机 主 轴 与 变 速 机 构 型 号 DT F i 1 3 450 3 30 0 1/18 5 3 335 12 、电机最小输出功率 1）、 电动机的 功率输出达到至少最低速度的轴。 (42）、算电机实用的最底转速 r/ 由式 (4 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 10 式中： r/ （二）、主 传动系统分段无级变速传动方案的确定与分析 1、电机额定转速的计算电机的选择 1）、电机额定转矩 N/m）为 500955011=70NM (42）、电机最小转矩 N M） M (4其中电机最大转速 500r/）、电机实用恒转矩区变速范围 (44）、主轴恒转矩区变速范围 (45）、电机恒功率区变速范围 (42、主轴参数计算 1）、主轴计算转速 nj nn(n = 03000(30 =120r/ (42）、主轴恒功率变速范围 =30r/ (43）、分级变速机构的变速范围 F= =325 = (4其中： 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 11 4）、主传动系统总降速比 i i =1500120 =1/ (4控机床分级变速箱的设计 1、数控机床主轴转速自动变换过程 在数控机床 ,特别是在自动工具改变数控机床应根据工具和工艺要求进行主轴转速自动变速。在加工程序与年代两个代码指定序列号主轴转速 ,或指定的主轴速度转每分钟四位数的代码 ,和 直流或交流调速电机主电机无级变速系统 ,主轴正面和负面的启动和停止制动实现直接控制电机 ,主轴转速的变换 ,转换的电动机的转速和齿轮传导机制转换匹配来实现的。运动机床的主传动系统主轴转速 齿轮传动系匹配 ,以获得一个主轴转速必须连 接到相应的变量系列和运动速度可调磁场速度数控的压力。理论 ,电机转速可无级调速 ,然而 ,主轴转速只有 99年代代码 ,即使使用年代四代码直接指定的主轴转速 ,只有通过增加传输和等级的数量更多的指示信号 ,更加难以实现。因此 ,事实上或主轴转速根据几何级数分为多个级别 ,根据主轴转速年代代码发布相应的一系列水平和电动机速度控制信号 ,实现主轴的现场直播。电动机的驱动电路是根据信号改变电动机的转速。齿轮变速变量 ,实现了电磁离合器。 2、分级变速箱的设计 数控机床变速箱毕业 ,因为它位于电动机与主轴之间。因此 ,设计除了遵循一般 有舞台变速箱设计原则 ,必须处理好公共选择。在数控机床的设计变速箱毕业 ,公比的选择以下三个条件 : = 传动系列少希望 ,必须采取一个更大的比例。 螺旋桨飞机表面或结束 ,有时需要进行恒线速切削。 通过一个案例的综合分析和比较比率。 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 12 (1)、取变速箱的公比等于电机的恒功率调速范围 ,即 = 变 速箱的变速级数 Z= (4其中 : 5 = 变速系列变速箱的 Z = 3。它的转速是如图 4 - 4所示 (一 ). :3 的比例变速箱的速度 ,和 1000 转 /分钟的速度 - 3000 r / 功率 )和 1000 r / r / 270(恒转矩 )是获得 . r / :1,主轴能 3000 - 1000 r / 功率速度范围。当 000 r / 动机转速下降到 1500 r / 定转速 )。如果电动机的速度继续下跌 ,那么最大输出功率也将减少。性能的特征图的图 4 - 4(b),主轴转速 3000 r / r / 1000 ,是恒功率。当电机转速低于额定转速 , 最大输出功率将下降沿虚线的 。图 4动系统及功率特性图 当主轴转速降低到 1000 r / 输速度 (1/1)*(1/3)驱动主轴。此时电机转速自动返回到最大速度。当电动机从 4500 转 /分钟下降到 1500 r / 轴从 1000转 /分钟减少到 1000 r / 是恒功率。在 当主轴转速降低到 333 r / 输速度 (1/3)*(1/3)= 1/9旋转主轴。电沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 13 动机最大速度。的主要轴轴从 333 r / 111 r / 主轴的 转速 111 r / 于原始请求的计算转速 ,和下面进入恒转矩区。通过一个电动马达速度下降 ,当电动机转速降低到 405 R / 轴转速到 405 *(2 / 3)*(1/9)= 30 R / 小主轴转速 ,电机的最大输出功率为 : 2 = 即为 27%额定功率 在图 4 - 4(b),该是一条直线。为了清晰 ,把它分成三段 ,略交错。可以看出房颤的主轴恒功率传输范围由三段组成 ,每个变量范围电动机恒功率速度范围 3。所以 , = 传动比。选择电动机的功率根据主轴的需要。主轴的速度是 f(111 r / 轴的转速之间的关系和电动机的磁旋转速度等级系列和电动机。 3、分段有级变速传动方案确定 (1) 、传动方案的设计计算 由前面计算得： z =3， =3 带传动的传动比 ： 1z =40 1z =40 2z =20 2z =60 3z=40 3z=40 4z =20 4z =60 (2) 、齿轮的设计计算 45 钢齿轮的大小调节 ,选择 290 年的齿轮硬度 260 轮的硬度250 220 个选择的准确性 ,模数 m = 齿宽度 b = 30 旋角 20度。 所以： 1d =2 40=80（ (41d =40=100（ 2d =20=50（ 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 14 2d =60=150（ 3d=40=100（ 3d=40=100（ 4d =20=50（ 4d =60=150（ 接触疲劳强度和弯曲疲劳 强度的齿轮表面也应检查 . 磁离合器的设计计算 有类型的自动传输速度的转换方法。有两种类型的液压或电磁离合器。 液压传动机制是通过液压缸 ,活塞杆驱动叉 ,将滑动齿轮实现速度和双液压缸将滑动齿轮 ,和一个三重滑动齿轮必须使用两个液压缸来实现三个转变。 电磁离合器的应用电磁实用程序连接或切断运动元素 ,因为它很容易实现自动操作 ,使用现成的系列产品。因此 ,它已成为操作元素通常用于自动装置。电磁离合器的数控机床主要旋转 ,可以简化传输机制 ,操作方便 ,通过多元化的转轴安装在离合 器吸引和分离的不同组合来改变传输线的齿轮 ,轴转速。 分析选择电磁离合器的设计与自动变速器控制数控车床。 图 4 电磁离合器变速的主传动系统图 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 15 轮结构设计 当 1 6 0 5 0 0am m d m m时，可做成腹板式结构，再考虑到加工问题，现敲定把齿轮 14做成腹板式结构。齿轮 14如下： 0 1 0 1 42 7 0 1 2 4 2 2 2d ，4486D d m m， （ 4 331 . 6 1 . 6 8 6 1 3 8D d m m ， 2 0 30 . 2 5 0 . 3 50 . 3 2 2 2 1 3 825D D 1 0 3 / 2 1 8 0 , 1 2D D D m m C m m 轮结构设计 检查机械零件手册确定的选择轴承 6211 D = 55 毫米 ,D = 100毫米。内孔的大小带轴承的外径 100毫米。牙 8 - 10的机械设计决定的参数 : m i 5 , 2 . 0 , 9 . 0 , 1 2 , 8 , 5 . 5 , 3 8d a fb h h e f （ 4 带轮宽度： 1 2 5 1 8 2 7 6 4B z e f m m 分度圆直径： 280dd 11 . 9 1 . 8 1 0 0 1 8 05 / 2 8 1 1 . 4 1 2d D m m m m m 6 4 ,L B m 动轴间的中心距 102 1 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第四章 主传动部分改造与设计 16 322 132132 62 1 681 05 （ 4 承的选择 轴： 6208 D=80 B=18 深沟球轴承 轴： 7207C D=72 B=17 圆锥滚子轴承 轴： 7207C D=72 B=17 圆锥滚子轴承 轴： 7208C D=80 B=18 圆锥滚子轴承 沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文