人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > CK6140数控卧式车床及控制系统的设计【6张CAD图纸+毕业答辩论文】

论文-设计说明书.doc

CK6140数控卧式车床及控制系统的设计【6张CAD图纸+毕业答辩论文】

资源目录

CK6140数控卧式车床及控制系统的设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】.rar

论文-设计说明书.doc---(点击预览)

摘要及目录.doc---(点击预览)

开题报告.doc---(点击预览)

A0电控图.dwg

主轴零件图A1.dwg

传动过程.dwg

总装图A0.dwg

转速图.dwg

进给图A0.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共81页)

编号：449152 类型：共享资源大小：1.03MB 格式：RAR 上传时间：2015-07-05 上传人：好资料QQ****51605 IP属地：江苏

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: ck6140 数控卧式车床控制系统设计全套 cad 图纸毕业答辩论文

资源描述：

摘要

数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。

本次设计课题是CK6140数控卧室车床，CK是数控车床，61是卧式车床，40是床身上最大工件回转直径为400mm。

此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。

关键词数控机床；开放式数控系统；电动机

Abstract

The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.

This design topic is the CK6140 numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 400mm.

This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on.

Key word numerical control tool;Open-architecture;motor

1 总体方案设计

1.1 CK6140的现状和发展

1.2 CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定

2 机械部分设计计算说明

2.1 主运动部分计算

2.1.1 参数的确定

2.1.2 传动设计

2.1.3 转速图的拟定

2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定

2.1.5 传动件的估算和验算

2.1.6 展开图设计

2.1.7 截面图设计

2.2纵向进给运动设计

2.2.1 滚珠丝杆副的选择

2.2.2 驱动电机的选用

3 控制系统设计

3.1绘制控制系统结构框图

3.2.选择中央处理单元（CPU）的类型

3.3存储器扩展电路设计

3.4 I/O接口电路及辅助电路设

参考文献

谢词

附录

1 总体方案

1.1 CK6140的现状和发展

自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。

下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。

数控技术的发展趋势：

1.性能方面的发展趋势

（1）.高速高精度高效

（2）.柔性化

（3）.工艺复合和轴化

（4）.实时智能化

2.功能发展方面

（1）.用户界面图形化

（2）.科学计算可视化

（3）.插补和补偿方式多样化

（4）.内置高性能PLC

（5）.多媒体技术应用

3.体系结构的发展

（1）.集成化

（2）.模块化

（3）.网络化

（4）.开放式闭环控制模式

全部文件.gif

A0-主轴箱装备图.gif

A0-进给图.gif

A1-主轴零件图.gif

A3-传动过程.gif

A3-转速图.gif

内容简介：: 湖南工业大学 2006 届毕业设计（说明书）材料院 (系 )、部：机械工程学院学生姓名：平伟霞指导教师：颜竟成专业：机械设计制造及自动化班级： 021 班学号： 202134 2006 年 5 月 nts 材料清单 1、毕业设计（论文）课题任务书 2、毕业设计（论文）开题报告 3、中期检查表 4、指导教师评阅表 5、评阅教师评阅表 6、答辩及最终成绩评定表 7、毕业设计说明书 8、附录材料 nts2006 届毕业设计（论文）课题任务书院 (系 )：机械工程学院专业：机械设计制造及自动化指导教师颜竟成学生姓名平伟霞课题名称 CK6140 数控卧式车床及控制系统设计内容及任务 1、调查分析 CK6140 车床的加工特点，确定新设计的数控车床的主要技术参数。 2、进行新数控车床的总体方案和控制系统总体方案设计。 3、完成主运动和进给运动的机械结构设计。 4、完成控制系统硬件设计。 5、根据总体设计方案，绘制改造后 CK6140 数控车床总体图 A0 手工图一张。 6、进行主运动的运动计算、强度计算和动力计算，绘制主轴箱部件展开图 A0 计算机图一张。 7、进行进给运动的运动计算和强度计算，用计算机绘制出纵向数控进给机构装配图A0 图一张。 8、绘制数控车床主轴零件图 A1 计算机图一张。 9、根据控制系统总体设计方案，绘制控制系统电路图 A0 计算机图一张。 10、编写毕业设计说明书一套（不少于一万字，全部用计算机打出）。拟达到的要求或技术指标查阅相关的资料完整的写出一套说明书，完成 4.5 张 A0 的图纸，要求一张 A0 的图纸是用手工绘制的， 2.5 张 A0 的是用计算机软件 Auto CAD 绘制，另一张 A0 的电路图是用计算机软件 Pro/tel 绘制。起止日期工作内容备注 nts 进度安排 2005.112006.1 2006.12006.3 2006.32006.5 2006.52006.6 调研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告。选择设计方案，进行理论计算，完成中期检查。对结构进行设计计算校核，绘制图纸，完善结构。整理图纸，写说明书及整理说明书，完善相关资料，准备答辩主要参考资料主要参考资料： 1、机械设计手册，化学工业出版社。 2、使用机械设计手册，辽宁科技出版社。 3、机床设计图册，上海科技出版社。 4、 TTL 集成电路手册 5、存储器手册 6、机床主轴变速箱设计指导书，机械工业出版社。 7、机床数控系统设计指导数，中国科技出版社。 8、 CK6140 数控车床使用说明书教研室意见年月日院 (系 )主管领导意见年月日 nts 湖南工业大学毕业设计（论文）开题报告（本科 2006 届）学院（系） _机械工程系 _ 专业机械设计制造及自动化题目 CK6140 数控卧式车床及控制系统设计学生姓名平伟霞学号 202134 指导教师 _颜竟成 _ 职称 _教授 _ 2006 年 02 月 26 日 nts 毕业设计（论文）开题报告 1. 结合课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500 2000 字左右的文献综述。本次设计的课题是 CK6140 数控卧式车床及控制系统的设计。 CK6140 数控车床主要由两部分组成，一部分是机械部分，另一部分是控制系统。机械部分是由主运动系统，进给系统组成。主运动部分的主要依据是普通车床的传动原理。只是在三联滑移齿轮或双联滑移齿轮，进行各种级数的传动时普通车床采用的人工操作 -手动。而数控车床的主运动部分则可以采用电磁离合器或拨叉。在这次设计中，在轴上采用的就是电磁离合器，只要能正确地输入操作程序，就能进行自动的正、反转。而轴、轴、轴及主轴上的多级转速的实现都是通过拨叉来实现的。而控制系统主要是根据 MCS-51 系列单片机扩展系统而设计的，根据纵向和横向的直线插补原理，还能要求暂停，进行循环加工等，因此，数控系统选取连续控制系统，而此 CK6140 数控卧式车床选择是属于经济型数控机床，在保证一定的加工精度的前提，应简化结构，降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统，然而根据系统功能的要求，微机控制系统中除了 CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器 I/O 接口电路，包括输入加工程序和控制命令的键点，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应包括脉冲发生电路和其他辅助电路。在机械部分则包括主参数的确定，主传动系统中传动方案及齿轮齿数模数及轴的大小的确定及风度的校核，还有展开图的设计等。此外，还有进给部分的设计，本设计中主要是纵向进给系统的确定。数控车床又称数字控制（ Numbercal control ,简称 NC）机床。它是 20 世纪 50年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床是其中的一类实用性很强的机床形式。现在在很多中小型企业都已经在一定条件允许的情况下采用了。然而，伴随着数控技术的发展，数控车床也正在迅猛的发展着。 nts2.要研究或解决的问题、拟采用的方法或技术路线：金属切削机床是一种用切削方法加工金属零件的工作机械。它是制造机器的机器，因此又称工作母机或工作机。现在社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛地使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到。伴随着计算机的飞速发展，为了满足社会生产的需要，用自动化技术来进行加工是实在必行的，这次设计就是设计怎样运用数控技术来进行零件的加工让零件满足生产的需要。在设计中，首先必须确定机床主运动的传动方案几传动路线。然后，根据所选择的方案来进行一系列的计算与校核。主运动确定后，就开始来确定进给运动路线，进给部分按题中所给出的条件来选择与计算。 3.成果预测：在本次设计中需要完成 4.5 张 A0 的图纸，一本完整的设计说明书。 4.时间进度计划： 2005.112006.1 调研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告。 2006.32006.5 选择设计方案，进行理论计算，完成中期检查。 2006.12006.3 对结构进行设计计算校核，绘制图纸，完善结构。整理图纸，写说明书及整理 2006.52006.6 说明书，完善相关资料，准备答辩 nts5.指导教师意见（对课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）：指导教师 _ 年月日 6.教研室意见：教研室主任 _ 年月日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师签署意见及教研室审查后生效。 nts 湖南工业大学 2006 届毕业设计说明书题目 CK6140 数控卧式车床及控制系统设计院 (系 )、部：机械工程学院学生姓名：平伟霞指导教师：颜竟成职称教授专业：机械设计制造及自动化班级： 021 班完成时间： 2006 年 05 月 30 日 nts摘要数控车床又称数字控制（ Numbercal control，简称 NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机， CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。本次设计课题是 CK6140 数控卧室车床， CK 是数控车床， 61 是卧式车床， 40 是床身上最大工件回转直径为 400mm。此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。关键词数控机床；开放式数控系统；电动机 Abstract The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed. This design topic is the CK6140 numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 400mm. This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on. Key word numerical control tool;Open-architecture;motor nts目录 1 总体方案设计 1.1 CK6140 的现状和发展 1.2 CK6140 数控卧式车床的总体方案论证与拟定 2 机械部分设计计算说明 2.1 主运动部分计算 2.1.1 参数的确定 2.1.2 传动设计 2.1.3 转速图的拟定 2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 2.1.5 传动件的估算和验算 2.1.6 展开图设计 2.1.7 截面图设计 2.2 纵向进给运动设计 2.2.1 滚珠丝杆副的选择 2.2.2 驱动电机的选用 3 控制系统设计 3.1 绘制控制系统结构框图 3.2.选择中央处理单元（ CPU）的类型 3.3 存储器扩展电路设计 3.4 I/O 接口电路及辅助电路设参考文献谢词附录 nts目录 1 总体方案 0 1.1 CK6140的现状和发展 1 1.2 CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定 2 1.2.1 数控车床 2 1.2.2 CK6140 数控卧式车床的拟定 2 2 机械部分设计计算说明 4 2.1 主运动部分计算 4 2.1.1 参数的确定 4 2.1.2 传动设计 5 2.1.3 转速图的拟定 8 2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 11 2.1.5 传动件的估算和验算 19 2.1.6 展开图设计 36 2.2纵向进给运动设计 53 2.2.1 滚珠丝杆副的选择 53 2.2.2驱动电机的选用 58 3 控制系统设计 62 3.1绘制控制系统结构框图 62 3.2.选择中央处理单元（ CPU）的类型 62 3.3存储器扩展电路设计 63 3. I/O接口电路及辅助电路设计 64 参考文献 70 致谢 72 LATHES 77 nts 共 80 页第 1 页 1 总体方案 1.1 CK6140 的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为 NC 阶段；第二个阶段为 CNC 阶段，从 1974 年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近 20 多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从 20 世纪 90 年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进， PC 微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于 PC 微机的数控系统，即 PCNC 系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。数控技术的发展趋势： 1.性能方面的发展趋势（ 1） .高速高精度高效（ 2） .柔性化（ 3） .工艺复合和轴化（ 4） .实时智能化 2.功能发展方面（ 1） .用户界面图形化（ 2） .科学计算可视化（ 3） .插补和补偿方式多样化（ 4） .内置高性能 PLC （ 5） .多媒体技术应用 3.体系结构的发展（ 1） .集成化（ 2） .模块化（ 3） .网络化 nts 共 80 页第 2 页（ 4） .开放式闭环控制模式 1.2 CK6140 数控卧式车床的总体方案论证与拟定 1.2.1 数控车床数控车床又称数字控制（ Numbercal control，简称 NC）机床，它是 20 世纪 50 年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点：（ 1） .由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。（ 2） .为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。（ 3） .更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高， CNC 装置这是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。 1.2.2 CK6140 数控卧式车床的拟定 1.CK6140 数控卧式车床具有定位，纵向和横向的直线插补功能，还能要求暂停，进行循环加工等，因此，数控系统选取连续控制系统。 2.CK6140 数控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。 3.根据设计所给出的条件，主运动部分 z=18 级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是 2000r/min，最低转速是 40r/min， 1.26 。 4.根据系统的功能要求，微机控制系统中除了 CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器， I/O 接口电路，包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应该包括脉冲发生电路和其他辅助电路。 5.纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。 6.为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。 7.采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。（附注：伺服系统总体方案框图 1.1） nts 共 80 页第 3 页图 1.1 伺服系统总体方案框图 nts 共 80 页第 4 页 2 机械部分设计计算说明 2.1 主运动部分计算 2.1.1 参数的确定一 .了解车床的基本情况和特点 -车床的规格系列和类型 1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。 2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（ GB1582-79， JB/Z143-79）：最大的工件回转直径 D（ mm）是 400；刀架上最大工件回转直径 D1大于或等于 200；主轴通孔直径 d 要大于或等于 36；主轴头号（ JB2521-79）是 6；最大工件长度 L 是750 2000；主轴转速范围是： 32 1600；级数范围是： 18；纵向进给量 mm/r0.032.5；主电机功率（ kw）是 5.5 10。二 .参数确定的步骤和方法 1. 极限切削速度 umax umin 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类工艺要求刀具和工件材料等因素。允许的切速极限参考值如机床主轴变速箱设计指导书。然而，根据本次设计的需要选取的值如下：取 umax=300m/min； umin=30m/min。 2. 主轴的极限转速计算车床主轴的极限转速时的加工直径，按经验分别取（ 0.1 0.2） D和（ 0.450.5） D。由于 D=400mm，则主轴极限转速应为： nmax= m a x1000(0 .1 0 .2 )u Dr/min 2.1 =2000r/min ； nmin= m in1000( 0 .4 5 0 .5 )u Dr/min 2.2 =40r/min ；由于转速范围 R = maxminnn= 2000 / min40 / minrr 2.3= 50 ； nts 共 80 页第 5 页因为级数 Z已知： Z=18级。现以 =1.26和 =1.41 代入 R= 1z 得 R=50和 355 ，因此取 =1.26更为合适。各级转速数列可直接从标准数列表中查出。标准数列表给出了以 =1.06的从 110000 的数值，因 =1.26= 41.06 ，从表中找到 nmax=2000r/min，就可以每隔 3 个数值取一个数，得： 2000， 1600， 1250， 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200， 160，125， 100， 80， 63， 50， 40。 3. 主轴转速级数 z和公比已知 : maxminnn =Rn Rn= z-1 且： z= a b 2 x 3 18=1 2 93 x 3 x 24. 主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率 N，使用的功率实际情况既能充分的发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。目前，确定机床电机功率的常用方法很多，而本次设计中采用的是：估算法，它是一种按典型加工条件（工艺种类、加工材料、刀具、切削用量）进行估算。根据此方法，中型车床典型重切削条件下的用量：根据设计书表中推荐的数值：取 P=5.5kw 2.1.2 传动设计一 .传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考一下这个方案。确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为 Z 的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 Z1、 Z2、 Z3 个传动副。即 Z=Z1 Z2 Z3 2.4 传动副数由于结构的限制以 2或 3为合适，即变速级数 Z应为 2和 3的因子 : Z=23abx 2.5 可以有几种方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已经选定了的和本次设nts 共 80 页第 6 页计所须的正确的方案列出，具体的内容如下：传动齿轮数目 2x（ 3+3+2） +2x2+1=21 个轴向尺寸 19b 传动轴数目 6根操纵机构简单，两个三联滑移齿轮，一个双联滑移齿轮图 2.1 总的传动系统二 .组传动顺序的安排 18级转速传动系统的传动组，可以安排成： 3x3x2， 2x3x3，或 3x2x3 选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴上摩擦离合器时，应减小轴向尺寸，第一传动组的传动副不能多，以 2 为宜，本次设计中就是采用的 2，一对是传向正传运动的，另一个是传向反向运动的。 nts 共 80 页第 7 页主轴对加工精度、表面粗糙度的影响大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的传动副选用 2，或者用一个定比传动副。三 .传动系统的扩大顺序的安排对于 18级的传动可以有三种方案，准确的说应该不只有这三个方案，可为了使结构和其他方面不复杂，同时为了满足设计的需要，选择的设计方案是： 18=3 1 3 3 2 9 传动方案的扩大顺序与传动顺序可以一致也可以不一致，在此设计中，扩大顺序和传动顺序就是一致的。这种扩大顺序和传动顺序一致，称为顺序扩大传动。四 .传动组的变速范围的极限植齿轮传动副最小传动比 umin 14，最大传动比 umax 2，决定了一个传动组的最大变速范围 rmax=umax/nmin 8 因此，要按照参考书中所给出的表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数 x， ,x 值为：极限传动比指数 1.26 x： umin=1x=146 x 值； umax= x =2 3 （ x+x ）值： umin= xx =8 9 五 . 最后扩大传动组的选择正常连续的顺序扩大的传动（串联式）的传动结构式为： Z=Z1 1 Z2 Z1 Z3 Z1Z2 即是： Z=18=3 1 3 3 2 9 nts 共 80 页第 8 页 2.1.3 转速图的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转图，使主运动逐步具体化。一 . 主电机的选定中型机床上，一般都采用三相交流异步电机为动力源，可以在系列中选用。在选择电机型号时，应按以下步骤进行： 1. 电机功率 N：根据机床切削能力的要求确定电机功率。但电机产品的功率已经标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。 N=5.5kw 2.电机转速 nd 异步电机的转速有： 3000、 1500、 1000、 750r/min 在此处选择的是： nd=1500r/min 这个选择是根据电机的转速与主轴最高转速 nmax和轴的转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。 3.双速和多速电机的应用根据本次设计机床的需要，所选用的是：双速电机 4.电机的安装和外形根据电机不同的安装和使用的需要，有四种不同的外形结构，用的最多的有底座式和发兰式两种。本次设计的机床所需选用的是外行安装尺寸之一。具体的安装图可由手册查到。 5.常用电机的资料根据常用电机所提供的资料，选用： Y132S-4 nts 共 80 页第 9 页图 2.2 电动机轴从电机得到运动，经传动系统化成主轴各级转速。电机转速和主轴最高转速应相接近。显然，从传动件在高速运转下恒功率工作时所受扭矩最小来考虑，轴转速不宜将电机转速下降得太低。但如果轴上装有摩擦离合器一类部件时，高速下摩擦损耗、发热都将成为突出矛盾，因此，轴转速不宜太高。轴装有离合器的一些机床的电机、主轴、轴转速数据：参考这些数据，可见，车床轴转速一般取 700 1000r/min。另外，也要注意到电机与轴间的传动方式，如用带传动时，降速比不宜太大，否则轴上带轮太大，和主轴尾端可能干涉。因此，本次设计选用： n1=960r/min 三 .中间传动轴的转速对于中间传动轴的转速的考虑原则是：妥善解决结构尺寸大小与噪音、震动等性能要求之间的矛盾。中间传动轴的转速较高时（如采用先升后降的传动），中间转动轴和齿轮承受扭矩小，可以使用轴径和齿轮模数小写： d 4M 、 m 3M ，从而可以使用结构紧凑。但是，这将引起空载功率 N 空和噪音 Lp（一般机床容许噪音应小于 85dB）加大： N 空 = nCdnda 主5.3(101 6) KW 2.6 式中： C-系数，两支承滚动或滑动轴承 C=8.5，三支承滚动轴承 C=10； da-所有中间轴轴颈的平均直径（ mm）； d 主主轴前后轴颈的平均直径（ mm）； n 主轴转速（ r/min）。 nts 共 80 页第 10 页 KnmzBqnmzCL ap 主主ta n15.4l o g20 1 2.7 （ mz） a 所有中间传动齿轮的分度圆直径的平均值 mm；（ mz）主主轴上齿轮的分度圆的平均值 mm； q-传到主轴所经过的齿轮对数； -主轴齿轮螺旋角； C1、 K-系数，根据机床类型及制造水平选取。我国中型车床、铣床 C1=3.5。车床 K=54，铣床 K=50.5。从上诉经验公式可知：主轴转速 n 主和中间传动轴的转速和 n对机床噪音和发热的关系。确定中间传动轴的转速时，应结合实际情况作相应修正： 1.功率教大的重切削机床，一般主轴转速较低，中间轴的转速适当取高一些，对减小结构尺寸的效果较明显。 2.速轻载或精密车床，中间轴转速宜取低一些。 3.控制齿轮圆周速度 u 8m/s（可用 7级精度齿轮）。在此条件下，可适当选用较高的中间轴转速。四 .齿轮传动比的限制机床主传动系统中，齿轮副的极限传动比： 1. 升速传动中，最大传动比 umax 2。过大，容易引起震动和噪音。 2.降速传动中，最小传动比 umin 1/4。过小，则使主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。 nts 共 80 页第 11 页图 2.3 主运动的转速图 2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 nts 共 80 页第 12 页根据拟定的转速图上的各传动比，就可以确定带轮直径和齿轮的齿数。一 . 带轮直径确定的方法、步骤 1.选择三角型号一般机床上的都采用三角带。根据电机转速和功率查图即可确定型号（详情见机床主轴变速箱设计指导 4-1 节）。但图中的解并非只有一种，应使传动带数为 3 5根为宜。本次设计中所选的带轮型号和带轮的根数如下： B型带轮选取 3根 2.确定带轮的最小直径 Dmin（ D 小）各种型号胶带推荐了最小带轮直径，直接查表即可确定。根据皮带的型号，从教科书机械设计基础教程查表可取： Dmin=140mm 3.计算大带轮直径 D 大根据要求的传动比 u和滑功率确定 D 大。当带轮为降速时： 11uDD 小大三角胶带的滑动率 =2%。三角传动中，在保证最小包角大于 120度的条件下，传动比可取 1/7 u 3。对中型通用机床，一般取 1 2.5为宜。因此， 137.2mm D 大 343mm 经查表取： D 大 =212mm 二 .确定齿轮齿数用计算法或查表法确定齿轮齿数，后者更为简单。根据要求的传动比 u 和初步定出的传动齿轮副齿数和 Sz，查表即可求出小齿轮齿数。在本次设计中采用的就是常用传动比的适用齿数（小齿轮）表就见教科书机床简明设计手册。不过在表中选取的时候应注意以下几个问题： 1. 不产生根切。一般去 Zmin 18 20。 2. 保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的壁厚 2mm，一般取 5mm则 zmin 6.5+mT2，具体的尺寸可参考图。 nts 共 80 页第 13 页 3. 同一传动组的各对齿轮副的中心距应该相等。若莫数相同时，则齿数和亦应相等。但由于传动比的要求，尤其是在传动中使用了公用齿轮后，常常满足比了上述要求。机床上可用修正齿轮，在一定范围内调整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齿数差不能超过 3 4个齿。 4. 防止各种碰撞和干涉三联滑移齿轮的相邻的齿数差应大于 4。应避免齿轮和轴之间相撞，出现以上的情况可以采用相应的措施来补救。 5. 在同时满足以上的条件下齿轮齿数的确定已经可以初步定出，具体的各个齿轮齿数可以见传动图上所标写的。 6. 确定轴间距：轴间距是由齿轮齿数和后面计算并且经验算而确定的模数 m而确定的，具体的计算值如下（模数和齿轮的齿数而确定的轴间距必须满足以上的几个条件）：轴与轴之间的距离：取 m=2.5mm，由转速图而确定 85.021 zz122 .5 5 11 2 7 .52 .5 6 0150d mzmmmmd mzmmmm 2.8 齿轮 1与 2之间的中心距： 121 21 2 7 .5 1 5 021 3 8 .7 5ddamm 2.9 轴与轴之间的距离：取 m=2.5mm，由转速图而确定的传动比见图， 38 0.848290.557330.6253iiints 共 80 页第 14 页 33442 .5 3 8952 .5 4 8120d mzmmmmd mzmmmm 2.10 齿轮 3与 4之间的中心距： 3422107.5ddamm 2.11 轴与轴之间的距离：取 m=3.5mm，由转速图而确定的传动比 541.634250.463390.849iii9910 103.5 541893.5 34119d mzmmmmd mzmmmm 2.12 齿轮 9与 10之间的中心距： 9 103 2189 1192154ddamm 2.13 轴轴之间的中心距离：取 m=3.5mm，由转速图而确定的传动比 nts 共 80 页第 15 页 200.2678651.9733ii 1 5 1 51 6 1 63 .5 2 0703 .5 7 8273d mzmmmmd mzmmmm 2.14 1 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 .5ddamm 2.15 主轴到脉冲轴的中心距：取 m=3.5mm，传动比 1i 19 1920 203.5 33115.53.5 33115.5d mzmmmmd mzmmmm 2.16 1 9 2 05 21 1 5 .5 1 1 5 .521 1 5 .5ddamm 2.17 轴到反转轴轴的中心距：取 m=2.5mm，传动比 1.47i 2 1 2 12 2 2 22 .5 5 01252 .5 3 485d mzmmmmd mzmmmm 2.18 nts 共 80 页第 16 页 2 1 2 26 21 2 5 8 52105ddamm 2.19 由齿顶高 *10 .2 5 ,aafaahhh h c mhc而取可知： 2.20 齿顶高和齿跟高只与所取的模数 m有关。可知取 m=2.5mm时， *1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 取 m=3.5mm时： *1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 三 .主轴转速系列的验算主轴转速在使用上并不要十分准确，转速稍高或稍低并无太大影响。但标牌上标准数列的数值一般也不允许与实际转速相差太大。由确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符合，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过正负 10（ -1） %。即 110 理论理论实际nnnn 或按公式： n=-2% +6% 2.21 如果超差，要根据误差的正负以及引起误差的主要环节，重新调整齿数，使转速数列得到改善。主运动传动链的传动路线表达式如下： nts 共 80 页第 17 页主轴反转正转电动机78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/14405.5rKW图 2.4 主传动路线所有主轴的详细的校核如下：输入到轴的转速 m in/3.8036051212140m in/1440 rrn 2.22 1. m i n/58.1990478.2m i n/3.803336534544838 rrn 2.23 47.01002000 200058.1990 n 2.24 2. m i n/64.258322.0m i n/3.803782034544838 rrn 2.25 46.3100250 25064.258 n 2.26 3. m i n/58.497619.0m i n/3.803336563254838 rrn 2.27 48.0100500 50058.497 n 2.28 4. m i n/66.6408.0m i n/3.803782063254838 rrn 2.29 6.210063 6366.64 n 2.30 5. m i n/66.99724.1m i n/3.803782049394838 rrn 2.31 23.01001 0 00 1 0 0066.997 n 2.32 6. m i n/65.12916.0m i n/3.803782049394838 rrn 2.33 nts 共 80 页第 18 页 7.31 001 25 1 2565.1 29 n 2.34 7. m i n/6.1565949.1m i n/3.803336534545333 rrn 2.35 0.21001600 16006.1565 n 2.36 8. m i n/45.203253.0m i n/3.803782034545333 rrn 2.37 7.110 020 0 20 045.20 3 n 2.38 9. m i n/4.391487.0m i n/3.803336563255333 rrn 2.39 0.21 004 00 4 004.3 91 n 2.40 10. m i n/86.50063.0m i n/3.803782063255333 rrn 2.41 7.110 050 5086.50 n 2.42 11. m i n/78.784977.0m i n/3.803336549395333 rrn 2.43 9.1100800 80078.784 n 2.44 12. m i n/98.101127.0m i n/3.803782049395333 rrn 2.45 210 010 0 10 098.10 1 n 2.46 13. m i n/12.1279592.1m i n/3.803336534545729 rrn 2.47 3.21001250 125012.1279 n 2.48 14. m i n/22.166207.0m i n/3.803782034545729 rrn 2.49 8.31 001 60 1 6022.1 66 n 2.50 15. m i n/78.319398.0m i n/3.803336563255739 rrn 2.51 5.1100315 31578.319 n 2.52 16. m i n/56.410517.0m i n/3.803782063255729 rrn 2.53 %9.3%10040 4056.41 n 2.54 nts 共 80 页第 19 页 17. m i n/17.641798.0m i n/3.803336549395729 rrn 2.55 %77.1%100630 63017.641 n 2.56 18. m i n/3.83104.0m i n/3.803782049395729 rrn 2.57 %15.4%10 080 803.83 n 2.58 在主轴上的 18级转速分别校核后，都合格。四 .传动系统图的绘制计算结果，用规定符号，以是适当比例方格纸上绘制出转速图和主传动系统图。 2.1.5 传动件的估算和验算传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定个零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的直径、齿轮模数、离合器、制动器、带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，如轴的刚度、齿轮的疲劳强度等，必要时作结构和方案上的修改，重新验算，直到满足要求，最后才能画正式装备图。对于本次设计，由于是毕业设计，所以先用手工画出草图，经自己和指导老师的多次修改后，再用计算机绘出。一 . 三角带传动的计算三角带传动中，轴间距 A 可以较大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。带传动结构简单，但尺寸，机床中多用于电机输出轴的定比传动。 1. 选择三角带的型号根据计算功率 Nj（ kw）和小带轮 n1（ r/min）查图选择带的型号。计算功率 Nj=KWNd kW 式中 Nd 电机的额定功率， KW 工作情况系数。车床的起动载荷轻，工作载荷稳定，二班制工作时，取： KW=1.1 带的型号是： B 型号 2. 确定带轮的计算直径 D1、 D2 1） .小带轮计算直径 D1 皮带轮的直径越小，带的弯曲应力就越大。为提高带的使用寿命，小带轮直径 D1不宜过小，要求大雨许用最小带轮直径 Dmin，即 D1 Dmin。各型号带对应的最小带轮直径Dmin可查表。 nts 共 80 页第 20 页 D1=140r/min 2） .大带轮计算直径 D2 mmDiDnnD 11111212 2.59 =212r/min 式中 : n1-小带轮转速 r/min; n2-大带轮转速 r/min; -带的滑动系数 ,一般取 0.02. 算后应将数字圆整为整数。 3） .确定三角带速度 u 具体的计算过程如下： smnDu /100060 11 = sm /1 0 0 060 1 4 4 01 4 0 2.60 =10.6m/s 对于 O、 A、 B、 C型胶带， 5m/s u 25m/s。而 u=5 10m/s时最为经济耐用。此速度完全符合 B 型皮带的转速。 4） .初定中心距 A0：带轮的中心距，通常根据机床总体布局初步选定，一般可以在下列范围内选取： A0=（ 0.6 2）（ D1+D2） mm 2.61 =352（ 0.6 2） mm =211.2mm 704mm 取 A0=704 mm 距过小，将降低带的寿命；中心距过大时，会引起带振动。中型车床电机轴至变速箱带轮的中心距一般为 750 850mm。 5） .确定三角带的计算长度 L0及内周长 LN。三角带的计算长度是通过三角带截面重心的长度。 mmA DDDDAL02122100 422 2.62 = mm7044 14021221214027042 =1960.67mm nts 共 80 页第 21 页圆整到标准的计算长度 L=2033 mm 经查表 LN=2000 mm 修正值 Y=33 6） .验算三角带的扰曲次数 u Lmuu 1000 40 次 /s （则合格） 2.63 式中： m-带轮个数。如 u 超限。可加大 L（加大 A）或降低 u（减少 D2、 D1）来解决。代入数据得 2033 6.1021000 u 2.64 =10.5 次 /s 40 次 /s 是合格的，不需作出任何修改。 7） .确定实际中心距 A mmLLAA 2 00 2.65 mm2 67.19 6020 3370 4 mm2.36704 = 740 mm 8） .验算小带轮包角 1 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0DDA ooo 2.66 如果 1过小，应加大中心距或加张紧装置。代入数值如下： 3.57180 121 ADD =180 -5.6 =174.4 120 经校核合格。 9） .确定三角带根数 z 10CNNz i 2.67 式中： N0-单根三角带在 1=180、特定长度、平稳工作情况下传递的功率值。 C1-包角系数。 nts 共 80 页第 22 页参数的选择可以根据书中的表差取： N0=2.69 C1=0.98 Kw=1.1 带入数值得： 10CNNz i 10CNNK dw 98.069.2 5.51.1 29.2 所以，传动带根数选 3 根。此公式中所有的参数没有作特别说明的都是从机床主轴变速箱设计指导二 .传动轴的估算和验算传动轴除了应满足强度要求外，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，疲劳强度不是主要矛盾。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致产生过大的变形。如果刚度不足，轴上的零件如齿轮、轴承等将由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪声、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，先按扭转刚度估算轴的直径，画出草图之后，再根据受力情况、结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。 1.传动轴直径的估算传动轴直径按扭矩刚度用下列公式估算传动轴直径： mmnNdj491 2.68 其中： N 该传动轴的输入功率 N=Nd kw 2.69 Nd 电机额定功率；从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积（不计该轴轴承上的效率）。 nf 该传动轴的计算转速 r/min。计算转速 nf是传动件能传递全部功率的最低转速。各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而确定，而中型车床主轴的计算转速为： nts 共 80 页第 23 页 13 znimj nn 主 2.70 每米长度上允许的扭转角（ deg/m），可根据传动轴的要求选取。根据参考书中所给出的公式和本次设计所必须满足的条件，在传动过程中所有轴的直径的估算如下： nj（主） =nmin z/3-1 2.71 =125 r/min 主轴 nj=n6=125 r/min ；轴 nj=n7=160 r/min ；轴 nj=n11=400 r/min ；轴 nj=n14=800 r/min ；轴 nj=960 r/min ；由： mmnNdj491 2.72 则计算主轴和中间轴的直径 d如下：主轴 d5=64 mm ；轴 d4=40 mm ；轴 d3=40 mm ；轴 d2=40 mm ；轴 d1=30 mm ； 3. 传动轴刚度的验算： 1） .轴的弯曲变形的条件和允许值机床主传动的弯曲刚度验算，主要验算轴上装齿轮和轴承处的桡度 y 和倾角。各类轴的桡度 y和装齿轮和轴承处倾角，应小于弯曲刚度的许用值 Y和值，即： y Y； 2.73 2.74 由于书写量比较大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2） .轴的弯曲变形计算公式计算轴本身变形产生的桡度 y 和倾角时，一般常将轴简化为集中载荷下的简支梁，按参考书中的表中的有关公式进行计算。当轴的直径相差不大且计算精度要求不高时，可把轴看作等径轴，采用平均直径来进行计算。计算花键轴的刚度时可采用直径或当量直径。由于本次设计的说明书的篇幅和时间的关系就不在此详细的列出了。但一般的计算公式为： nts 共 80 页第 24 页 idd i1圆轴：平均直径 2.75 6441dI 惯性距 2.76 矩形花键轴：平均直径21 dDd 2.77 当量直径42 64ld 2.78 惯性距 64624 dDdDZdI ： 2.79 本次设计机床中长采用矩形花键轴的的数值和、 Idd 21 ：花键轴尺寸 bdDZ （ GB1144-74）平均直径 mmd1当量直径 mmd2极惯

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。