数控机床机械传动装置的设计【优秀机床传动全套课程毕业设计含3张CAD图纸+带外文翻译+50页加正文24300字】
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数控机床机械传动装置的设计【优秀机床传动全套课程毕业设计含3张CAD图纸+带外文翻译+50页加正文24300字】
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XY工作台图纸.dwg
外文翻译.doc
数控机床机械传动装置的设计.doc
机床变速箱装配图.dwg
电气图.dwg
摘要
本文研究的主要是数控机床的机械传动装置的设计，传动装置在各外界因素和自身因素的影响下传动精度会大大降低，例如几何精度与变形产生的误差、机床的热变形以及运动间的摩擦和传动间隙等因素。这些都是影响数控机床传动精度的重要因素，我也是从这入手，从各个方面着手提高数控机床的传动精度。
我完成的设计主要包括一些原始数据的拟定，再根据拟定的参数，进行传动方案的比较，确定传动方案。然后计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还要对箱体内的主要结构进行设计，一些零件的选型，从而完成对整个机械传动系统的设计。
关键词：数控机床 传动系统 精度 设计
Abstract
Of this study is the design of the transmission tools of CNC machine , mechanical transmission gear under the influence of external factors and the factors driving accuracy will greatly reduce the Accuracy, such as geometric accuracy and deformation of the thermal deformation of machine tools, as well as the movement between the friction and the transmission gap. These are the transmission accuracy of CNC machine tools, I am also from this start begin to improve the transmission accuracy of CNC machine tools, from all aspects.I completed the design include the formulation of some of the raw data, according to the parameters of the proposed transmission scheme compared to determine the transmission scheme. Then calculate the transmission ratio of the pair and gear of the transmission, and then estimate the modulus of the gear and the axis of the shaft, and gear and shaft strength and stiffness of the check. In addition, we must design the main structure of cabinets, some parts of the selection, thus completing the design of the mechanical drive system as a whole.Keywords: accuracy of CNC machine tool drive system design
Keywords：NC machine tool; driving system; Accuracy；design
目录
1.引言4
2.主传动方案的拟定 10
2.1 初定传动方案 10
2.2 方案的选择 11
3.动力计算 17
3.1 齿轮的计算(计算过程参考文献2 第八章) 17
3.2 电磁离合器的选择和使用 26
4.轴的设计和验算 28
4.1 轴的结构设计 28
4.2 轴的强度校核(以Ⅰ轴为例) 29
4.3 轴的刚度校核(以Ⅰ轴为例) 32
5．主轴变速箱的装配设计 34
5.1 箱体内结构设计的特点 35
5.2 设计的方法 35
6.滚动导轨的结构 37
6.1导轨结构的设计 37
7．PLC概述 43
7.1 PLC的发展历程 43
7.2 PLC的发展趋势 45
7.3 PLC的应用 46
7.4 PLC的硬件结构 47
7.5 PLC的工作原理 48
8. PLC控制系统设计 49
8.1 确定I／O的点数 49
8.2 选择适用的PLC机型 50
8.3 输入／输出点的分配 50
8.4 PLC接线图 50
8.5 PLC控制程序梯形图设计 50
8.6 改造中必须注意的几个问题 51
致谢 53
参考文献 54
- 内容简介：
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长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 1 英文原文 NC to NC a of NC by NC is to be or NC to do NC by be of NC to is as to a NC is s a is or be A by NC is a is as as a a it be is to be to to up be is s he of NC is to as is on in a NC or of be of a 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 2 a of by as is on to be to of NC A to a of of in A on to of to a be on a As a in on By a on a is of of of is t be NC to by to to in to a (be to of on a to NC to be in a by of NC By of is of in a to a 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 3 If is be if to be to a to of is If to to a is to to in a to 3. ll to of is NC to 90. In be is of is of 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 4 In 91), s of be be is of on Be to If in as be To be is to it to of in to do In if a is in of be On if a is of be in NC be of by or is NC to is to in it is to of is a 50) at at of at of to is of to to to 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 5 4 be as a MC 1. MC is of to 2. is in of it in A or MC 春工业大学 毕业设计（外文翻译） 6 to at of in a 0 to a of of of 0 to 2of in to 63 of of of of or a of in of it be It is in to or a of to of is a is of or If is if it be a of it a on of to or he in is on is of to 春工业大学 毕业设计（外文翻译） 7 . he of to to an of to of to he or is of if a of in of is is on or a D he on in be A is to in DM be or ne of in s is to on of on .5 . of of of is SM is an of on as of by or to be of to be he of 春工业大学 毕业设计（外文翻译） 8 AM be s . on 931, a at a 5in at to . . to a to in at . to is a of at at is SM be on s is to 0 or 300 3 000 0 km/in of to to of is is of to a C is a of a as in of of be in to in 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 9 5 op SC a of on On SC on Be to FF on Do SC 5 SC a of on of Do SC OT to s a of on of of in at of on of 长春工业大学 毕业设计（外文翻译） 10 on if it 5 at on is in to a to NC a to s by of a at as If a is of an t to t if t if t it as We of in If t is to is to is by is to , is by is by is t if is t to 春工业大学 毕业设计（外文翻译） 11 of in t is a if it or in a s to a if or to of on It is to a do on 业设计（外文翻译） 1 英文译文 数控机床 虽然各种数控机床的功能和应用各不相同，但它们有着共同的优点。这里是数控设备提供的比较重要的几个优点。 各种数控机床的第一个优点是自动化程度提高了。零件制造过程中的人为干预减少或者免除了。整个加工循环中，很多数控机床处于无人照看状态，这使操作员被解放出来，可以干别的工作。数控机床用户得到的几个额外好处是：数控机床减小了操作员的疲劳程度，减少了人为误差，工件加工时间一致而且可预 测。由于机床在程序的控制下运行，与操作普通机床的机械师要求的技能水平相比，对数控操作员的技能水平要求（与基本加工实践相关）也降低了。 数控技术的第二个优点是工件的一致性好，加工精度高。现在的数控机床宣称的精度以及重复定位精度几乎令人难以置信。这意味着，一旦程序被验证是正确的，可以很容易地加工出 2 个、 10 个或 1000 个相同的零件，而且它们的精度高，一致性好。 大多数数控机床的第三个优点是柔性强。由于这些机床在程序的控制下工作，加工不同的工件易如在数控系统中装载一个不同的程序而己。一旦程序验证正 确，并且运行一次，下次加工工件的时候，可以很方便地重新调用程序。这又带来另一个好处 可以快速切换不同工件的加工。由于这些机床很容易调整并运行，也由于很容易装载加工程序，因此机床的调试时间很短。这是当今准时生产制造模式所要求的。 运动控制 核心 任何数控机床最基本的功能是具有自动、精确、一致的运动控制。大多数普通机床完全运用机械装置实现其所需的运动，而数控机床是以一种全新的方式控制机床的运动。各种数控设备有两个或多个运动方向，称为轴。这些轴沿着其长度方 长春工业大学毕业论文 1 摘要 本文研究的主要是数控机床的机械传动装置的设计，传动装置在各外界因素和自身因素的影响下传动精度会大大降低，例如 几何精度与变形产生的误差、机床的热变形以及运动间的摩擦和传动间隙等因素。这些都是影响数控机床传动精度的重要因素，我也是从这入手，从各个方面着手提高数控机床的传动精度。 我完成的设计主要包括一些原始数据的拟定，再根据拟定的参数，进行传动方案的比较，确定传动方案。然后计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还要对箱体内的主要结构进行设 计，一些零件的选型，从而完成对整个机械传动系统的设计。 关键词 ：数控机床 传动系统 精度 设计 长春工业大学毕业论文 2 f is of NC of as of of as as NC I am to NC of of to of to of of of of of In we of of of as a NC NC 长春工业大学毕业论文 3 目 录 . 8 定传动方案 . 8 案的选择 . 10 . 14 轮的计算 (计算过程参考文献 2 第八章 ) . 14 磁离合器的选择和使用 . 23 . 25 的结构设计 . 25 的强度校核 (以轴为例 ) . 26 的刚度校核 (以轴为例 ) . 29 5主轴变速箱的装配设计 . 31 体内结构设计的特点 . 31 计的方法 . 32 结构 . 34 . 34 7 . 39 . 40 . 41 . 42 . 43 . 44 8. . 46 定 I . 46 选择适用的 . 46 入输出点的分配 . 46 . 47 . 47 造中必须注意的几个问题 . 47 致谢 . 49 . 49 参考文献 . 50 附件清单 . 51 长春工业大学毕业论文 4 控机床的发展及现状 数控机床是数字控制机床（ 简称，是一种装有程序 控制系统 的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床有如下特点：对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法；加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 35倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；有利于生产管理 的现代化 数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高；可靠性高。 数控机床是由美国发明家 约翰帕森斯 上个世纪发明的。随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国 民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从 20世纪 80年代开始起步，仍处于发展阶段。 美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务，并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如 1952年研制出世界第一台数控机床、 1958年创制出加工中心、 70年代初研制成 987年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽 车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪 80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于 1982年被后进的日本超过，并大量进口。从 90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。 德国政府同样重视机床工业的重要战略地位， 在多方面大力扶植。，于 1956 长春工业大学毕业论文 5 年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。 至于日本政府对机床工 业之发展重视的程度我们也可想而知，他们通过规划、法规 (如“机振法”、“机电法”、“机信法”等 )引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自 1958年研制出第一台数控机床后， 1978年产量 (7,342台 )超过美国 (5,688台 )，至今产量、出口量一直居世界首位 (2001年产量 46,604台，出口 27,409台，占 59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪 80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床 发展。日本 司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工 3,674人，科研人员超过 600人，月产能力 7,000套，销售额在世界市场上占 50%，在国内约占 70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。 随着各国数控机床的发转，我国的数控行业从 20世纪 80年代开始起步，仍处于发展阶段。“十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量 2001年为 17521台， 2002年 24803台， 2003年 36813台， 2004年 51861台， 2004年产量是 2000年的 均年增长 39%； 2005年国产数控机床产量 59639台，接近 6万台大关，是“九五”末期的 十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。 2006年，中国数控金切机床产量达到 85756台，同比增长 增幅高于金切机床产量增幅 而使金切机床产值数控化率达到 同比增加 外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人， 全年实现出口额 比增长 高于全部金属加工机床出口额增幅 2007年，中国数控金切机床产量达123,257台，数控金属成形机床产量达 3,011台；国产数控机床拥有量约 50万台，进口约 20万台。 2008年 10月，中国数控机床产量达 105,780台，比 2007年同比增长 长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的 关键设备 主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在 产 长春工业大学毕业论文 6 品设计 水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了 5高、精、尖技术方面的差距则达到了 10时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、 服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏 自主创新能力 ，完全拥有 自主知识产权 的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。国外公司在中国数控系统销量中的 80%以上是普及型数控系统。如果我们能在普及型数控系统产品快速产业化上取得突破，中国数控系统产业就有望从根本上实现战略 反击。同时，还要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主设计、开发和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技术水平。“十一五”期间，中国数控机床产业将步入快速发展期，中国数控机床行业面临千载难逢的大好发展机遇，根据中国数控 车床 1996过模型拟合，预计 2009年数控车床销售数量将达 均增长率为 根据中国加工中心1996计 2009年加工中心消费数量将达 2005年年均增长率为 控机床的发展趋势 1、数控金切机床的构成比逐渐趋于合理。数控机床工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效数控机床的需求增长，这将导致数控机床拥有量和市场消费量中各类数控机床的构成比不同于传统的机床构成比。数控机床的应用由单机向单元（系统）方向发展。目前欧、美、日等国应用 很普遍，柔性制造单元已占数控机床销售量的 30%以上。而我国 0套，相当于日 本 80年代的水平，占数控机床消费额不到 5%。出口前景良好。 1998年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在 5亿美元左右， 2000年上升到 着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入 后几年我国机床出口将实现平稳、持续增长。预计到 2005年出口创汇可达到 12亿美元。 2、加入 资对我国机械工业的结构性冲击也大大加强主要表现在： 1）、部分行业发展主导权有可能受到冲击。在以下行业将表现得更为突出：一是在国内处于市场成长期、外方掌握专有技术并处于垄断地位的技 术密集型行业，如燃气轮机、直流输电关键设备、半喂入式水稻联合收割机、机电一体化的汽车发动机附配件等；二是单靠有限市场难以发挥企业生产能力、迫切需要全球市场支撑的行业，如高压开关、大型变压器高档科学仪器、高档数控系统、智能化工业控制系统等；三是国内外制造成本相差较大、外方享有明显的品牌优势、在华设厂可以在世界市场获取丰厚利 长春工业大学毕业论文 7 润的劳动密集型或易于流通的装配型产品行业，如照相机、复印机、部分工业和民用仪表、高品质低压电器等。 2）、工程成套行业将面临更严峻的竞争。随着服务贸易领域对外开放，实力雄厚的国外公司可能更积极 地到国内举办由其控制的、以工程承包为主要业务的工程公司，以其母公司产品为后盾，以熟悉国内情况的中方雇员为业务骨干，与我内资企业展开激烈的竞争。 3）、我国机械工业自主技术创新的积极性有可能被抑制。由于外资在华机械企业主要承担制造车间的角色，技术来源主要依靠其母公司，而原本就实力有限的内资企业在完全开放的市场竞争中坚持自行研制开发将冒很大风险，为了节省投入，提高产品的形象，多数内资企业将尽可能与外方合作，采用国际同行的技术进行生产。 4)、处于幼稚期的自主产业的成长环境趋于严峻。由于国外企业将更加不愿转让技术，更 愿意通过在华举办由他们控制的企业来与内资机械企业争夺中国用户的订单，国内用户也有了更多的便利采购外资产品，从而部分处于成长初期的重要产品自主产业的培育壮大将更困难。 3、 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在 :1) 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣 铣复合、车 钻 磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂” 、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2)数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 3)机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工 中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4)精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（ 升到目前的微米级（ 有些品种已达到 m 左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到 m 左右，形状精度可达 m 左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（ m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和 精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5）功能部件性能不断提高功能部件不断向 长春工业大学毕业论文 8 高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。 4、 体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。目前机床行业的消费主流是数控机床。从国内外市场对数 控机床的需求来看，以后数控机床市场具有以下特征：一是经济型数控机床是以后的主流产品。二采用新技术，降低成本，提高产品稳定性是企业生存的关键。 随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。 计目的 数控机床是高度自动化机床 ,其生产效率和加工精度也越来越高，但是由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何误差、加工过程机床的热变形、运动间的摩擦、传动间隙等因素的影响，数控机床的加工精度和加工效率还有一定的提升空间，本次设计的目的就 是最大程度的提高数控机床的加工精度。 定传动方案 传动机构是将机器原动机的运动和动力传递给机器执行机构的中间环节 ,传动机构中各传动件因设计、制造和装配不准确及运行中产生的磨损、受外力、温度变化引起的变形等因素会影响传动机构的精度 ,所以对传动机构的设计要求较高。 常见的变速方式有三种： 通过齿轮结构变速、通过带传动变速、有调速电机直接驱动。这三种传动各有优缺点。 齿轮调速机构可以 通过少数几对齿轮减速，扩大了输出扭矩，以满足主轴对输出扭矩特性的要求。以 获得强力切屑时所需要的扭矩。而且齿轮传动的经度较高，但是这种结构几何尺寸较大，而且对制造精度、安装精度要求高。 带传动可以缓和冲击和振动，而且带传动中心距不受限制，只要陪以合适的紧链结构，理论上中心距可以达到很大。当设备承受载荷过大时可以通过打滑，提高设备的防过载能力。但带传动传递效率较低，易出现皮带打滑造成皮带磨损剧烈，而且 长春工业大学毕业论文 9 传动比也不明确。所以带传动一般和齿轮传动一起进行传动。 电机的旋转速度之所以能够自由改变， 是因为 感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为 2 的倍数，例如极数为 2， 4， 6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。 改变频率和电压是最优的电机控制方法 但如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧 坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。因此电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减 小， 难以保证低速时主轴的转矩。 综合上述所有问题的考虑，本次设计采用齿轮传动和带传动相结合的传动方式。这种传动方式不但能够保证低速时的转矩，还能使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中专有较小的比重，更容易控制传动的精度。 轮变速机构的设计 参照数控机床的发展趋势以及对一些典型机床的分析，可初定步将此数控机床的主轴转 速分为高低两档 ,共有 12 级转速：其中高低两档各有 6 级转速，低速档时40/, 45r/速档时800 r/235 r/ 电机的转速和功率分别为 1500 r/ 已知主轴的转速分为 12 级，参考文献 1，可将机床的转速分为高低两档，其中高档最大转速 1800r/ 最 小 转 速 235 r/ 1800/235= 1z 1 当机床处于低速档时 ,转速范围 5340= 1z ，即 = 1z 5 =已知 45,查标准数列表 (见参考文献 1 第 6 页 )45,就可每隔六个数取得一个 数 ,得低速档的 6 级转速分别为 45,67,103,154,230,340 r/ 长春工业大学毕业论文 10 当机床处于高速档时 , 主轴共有 6级，转速范围351800=1z ，即 = 1z 5 =已知 1800 ,查标准数列表 (见参考文献 1第 6页 ). 从表中找到800, 就可每隔六个数取得一个数 ,得高速档的 6级转速分别为 236,354,543,815,1200,1800 r/ 基本参数确定后，就可以根据需要确定具体的传动方式了，首现确定数控机床的主传动方式。数控机床的主传动要求传递给一定的功率，要求主轴 转速可以按加工要求在一定的转速范围内作有级机速，并且要求转速的转换要迅速可靠，并能满足寿命要求。 案的选择 由于整个装置为级变速，传动副数由于结构的限制以 2或 3为合适，即变速级数和 3的因子 Z= 3。可以有两种方案： 方案一 12=2 3 2 图 2轴箱传动方案 1 传动齿轮数目 2（ 2+3+2） =14。 传动轴数目为 4 根。 操纵机构较为简单：两个滑移齿轮和一个三联滑移齿轮，可单独也可集中操纵。 方案二 12=3 4 长春工业大学毕业论文 11 图 2轴箱传动方案 2 传动齿轮数目 14 个。 传动轴数目为 3 根。 两方案结构非常相似，运用的齿轮数量相当但方案二中，中间轴上齿轮较多，所承担负载较大，对轴的刚度刚度要求过高，负载时轴的变形过大影响机床加工的精度。相对来说方案一轴的数目较多，但结构还是比较清晰，没根轴上的载荷分配比较均匀，受载时变形较少，有利于提高传动精度。综合各方面因素选用方案一较为合适。 级传动比的计算 假设结构如图： 图 2动比分配图 由于已经设计了各轴之间的相对位置关系，由传动系统草图知共有六 个传动比。 长春工业大学毕业论文 12 分别设齿轮 1和齿轮 4之间的传动比为 14i ,齿轮 2和齿轮 5之间的传动比为25i,齿轮 8和齿轮 9之间的传动比为 89i,齿轮 3和齿轮 6之间的传动比为 36i ,齿轮 7和齿轮 10之间的传动比为710i,带轮传动比为轮带i。 设其中25，于所选导轨在不加塑料板时，平均 压强和最大许用压强都能满足要求，而当要镶入塑料板时许用压强则 设计滑行速度为 2m/不能符合要求，则必须对导轨参数进行重新选择。 但是对于数控钻床来讲，工件进给过程中并不受切削力，则加上镶入塑料导轨板时的平均压力可以适当的增加，取这种情况下的许用平均压强在 导轨的平均许用压强 选择导轨符合要求。 长春工业大学毕业论文 37 由 即在此可确定：令 不变，则 a=B=重取接触长度 L，即： aP 00 = .得 L=求使贴塑料板的导轨平均压力取 轨面的接触长度必须取 L=00 或 M P 0 0 3 M P 5166 22 或 M P 15166 22 M P a x M P i n M P m i nm a x 或 M P a x M P i n M P m i nm a x 则各条件符合许用压力和 平均压力的参数。 结构与前面的相同。 参数选择： H=20 B=70 2 A=400 h=12 b=6（平） 验算 滚动导轨 ： 对于数控多工位的钻床的导轨受力分析为：图 6 长春工业大学毕业论文 38 图 6轴导轨分析图 （ 1）各外力对坐标轴取矩： 轴 3 0704 0 0 00=50 = y= （ 2）支反力计算： 各导轨面的支反力分别为 A 3 1 3 则： （ 3）牵引力： 对于钻床来说， 。 导轨压强： 按线形分布的导轨压强： 长春工业大学毕业论文 39 F a= L=触强度） 上导轨的宽度基本上等于下导轨的接触长度。 F （根据工作台大小和导轨长度初步确定） M P 或 M P M P xM x 2 或 M P M X 2 M P a x M P a x则各条件符合许用最大压强和许用平均压强的参数 。 进电机的选择 考虑到传动精度的提高，选用 阻式步进电机，其最大静转矩为 4距角为 可计算出丝杠导程为 述 可编程序控制器 （ 写 是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而 开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器 是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种 产 1969 年问世以来，虽然至今还不到 40 年，但由于其具有通用灵活的控制性能 以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它 长春工业大学毕业论文 40 与数控技术、 术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。 可编程序控制器在我国的发展与应用已有 30 多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域 ，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。 发展历程 以及电器为主导，但有笨重的电气控制系统，可靠性低，在发现和排除故障的缺点，特别是它连接复杂的，难以改变，适应较差的生产技术困难。 1968 年通用汽车公司（ 以车型，以适应不断更新，不断变化的生产过程，实现小批量的需求，多品种生产，我希望能有一个新型的工业控制器，它可以被重新设计， 以尽量减少和控制系统和电气线路更换，以降低成本，缩短周期。因此，要想象一个电脑功能强大，灵活，多功能和电气控制系统具有良好的简单易懂，结合廉价的优势，共同控制设备制造，设备控制过程为导向，面向问题的“自然语言”规划，使人们谁不熟悉的电脑可以快速掌握使用。 1969年，数字设备公司（ 据美国通用汽车公司这一要求，是世界上第一个可编程逻辑控制器的研制成功，并在通用汽车公司的汽车组装线，尽量取得好成绩。自那时以来，该技术发展迅速。 早期的可编程控制器唯一合乎逻辑，定时，计数等顺序控制功能，但只以取代传统的继电器控制，通常称为可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器）。随着微电子技术和计算机技术， 20世纪中叶， 70微处理器技术给 增加了算术运算，数据传输和数据处理功能。 经过 80到 20世纪，随着大型化，大规模集成电路，几年如微电子技术的飞速发展，16位和 32位微处理器采用可编程控制器，使 制，不仅在同一时间增强功能提高了可靠性，功耗，减小体积，降低成本，编程和故障检测更为灵活方便，而且通信和网络，数据处理和图像显示功能，使 程 控制，运动控制，数据处理，网络通信和一个真正的多功能控制器等功能。 1970到 1980年期间：是 这一阶段期间，由于 种类型的顺序控制器不断的出现，但被淘汰的速度也是非常的快。最终以微处理器为核心的现有 得了市场的认可，得以迅速发展 原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟， 应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。 1980 到 1990 年期间 普及阶段。在这一阶段 ， 生产规模日益扩大， 长春工业大学毕业论文 41 价格不断下降， 迅速普及。各 产厂家产品的价格 且形成了固定 I/本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。 如三菱公司本阶段的主要产品有 型 K/A 系列中、大型 1990 到 2000 年期间， 高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术的进步， 功能日益增强， 算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊 控制的功能模块不断被开发， 外， 体积大幅度缩小，出现了各类微型化 菱公司本阶段的主要产品有 22型 2000年至今： 高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要， 各种功能不断进步。一方面， 继续提高 算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使 此同时 ， 仅可以连接传统的编程与通入 /输出设备，还可以通过各种 总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有 型 列产品（包括最新的 列产品）， 列中，大型 列产品等。 从当前产品技术性能来看， 体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代 件结构都已经与早期的 了很大 的不同， 性能的提高。 能与 I/ 可编程序控制器在我国的发展 状况如下： 可编程逻辑控制器和不同的国际化发展，从研究，开发，生产和应用可编程控制器的国际发展，我们的设备是进口的发展，从可以可编程控 制器应用，消化移植，联合引进生产和广泛应用。可分为以下三个阶段： 基本可编程序控制器阶段（ 70年代末至 80 年代初）的可编程逻辑控制器的国际发展，在国内工程界的极大兴趣的首要原因，我国的了解，可编程序控制器的认识开始于 70年代末到 80年代初引进的 设备，当上海宝钢一期工程的项目数在十几个型号引进 200多个可编程控制器成套设备。对原料的高炉，轧钢，钢和其他钢铁冶炼加工，整条生产线，取代了传统的继电器逻辑系统可编程控制器端子，并部分取代了模拟音量
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