X62W型升降台铣床总体结构设计（全套含CAD图纸）
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外文翻译1三轴并联铣床的功能仿真器米洛斯GLAVONJIC和德拉甘米卢蒂诺维奇和莎莎ZIVANOVIC收稿日期2007年7月12日接稿日期2008年6月27日发表时间2008年7月24日施普林格出版社有限公司2008年伦敦摘要尽管许多实验室，许多人以并联机床的运动机为研究和发展的主题，不幸的是，至今还是没有个人有一定的成就。因此,利用低成本的但是功能强大的模拟器模拟三轴联动铣床来获取基本经验。这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的三轴数控机床的控制驱动基础上进行的。本文描述了一个包括相应的并联机构，运动学建模和编程算法的选择模拟器的发展过程。功能模拟器的想法已经被充分验证在标准化操作条件下，使得一些软材料试件加工成功。关键词并联机床；功能仿真器；模拟和测试1简介在当今世界上，教育和培训具有战略上的重要性，特别是在技术和科学学科。这也适用于并行结构机研究和开发这个世界性的话题。对并联机床的基本知识的已经出版很多书，许多不同的并行机制，3至6个自由度，包括三自由度并联机构平移正交，也有使用。今天，不幸的是，研究机构，大学实验室，和企业绝大多数没有并联机床。究其原因，很明显，是教育和培训的新技术，如个人知识管理，成本高。为了有助于实现在造型，设计，控制，编程实践经验的收购，以及个人知识管理，降低成本，可以使用新提出的三轴并联铣床功能仿真器来实现。这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的3轴数控机床的控制驱动基础上进行的。作为传统的三轴数控机床的轴是相互正交，不同的三自由度正交平移关节空间并联机构，可用于生成模拟器。本文描述了模拟器发展，包括相应的并联机构，运动学建模和编程算法的选择程序。功能模拟器应经被验证了在行业标准化操作条件下成功加工一些软质材料。2模拟器的概念根据现在的知识,以系列运动机器和可用的资源为其程序,模拟器看作一种混合的三轴驱动传统数控铣床空间并联机构。其中的一种功能仿真器的概念，外文翻译2如图1所示。完全平行的三自由度不断支撑关节的长度和线性驱动机制，由传统的三轴数控机床的控制。这个机制是基于线性三角，但与正交的线性驱动关节，促进其用XM，YM和水平或垂直轴系列运动机ZM连接。通用平台，始终保持与基地的同时，使主轴在三个不同的正交XP中。在图一中,始终如一的平行与地平行,使主轴的位置在三个不同的正交XP,YP,ZP方向。在论文中。一些可能的配置的机制、其中的一个平台被选中,因为它使便于安装并联机构的机器在XM轴上。其中的2个自由度被用来减少来自XM和YM轴的震动,除了选择和调整引擎的机理与所选择的串行机,下面的过程，模型，算法，以及软件必须定义和发展对并联机构运动造型,即直接运动学、矩阵,运动学和奇异性分析模型模拟工作空间分析和适当的设计参数的选择模拟器的设计制造3模拟器的机制作用同时作为垂直和水平三轴数控机床的串行正交和驱动仿真器的轴，是最好的，如果三个自由度空间并联，模拟器的机制以及正交平移的关节。与串行数控机床的轴耦合，这将是必不可少的，在一般情况下，至少有一个两个自由度被动的去耦串联机构。数控机床模拟器与移动刀架和工作台的是最方便的。在这样的概念下两三个轴的耦合，使其中一个自由度串联他们的去耦和被动的模拟器驱动机制就足够了。如果没有横向和纵向的3轴数控机床运动结构的划分，有三自由度正交平移关节，考虑和模拟器使用空间并联机构的一些例子，如图2，他们的工作区的形状也显示在图中。该机制类似于上面的例子，在图所示，基本运动学的概念差异问题是可以解决的。自由度被动串行，用于分离驾驶一系列数控机床轴运动机制的例子如图所3示。在一些系列数控机床的概念中，其轴线可直接用作模拟的并行机制平移关节。在这种情况下，模拟器的一般概念的基础上，如图所示机制就可能被简化了。图4显示了没有自己的关节并联机构简化模拟器的例子。数控机床的驱动是一个卧式加工中心。相应的机械接口连接与分离轴加工中心联合组成一个平行四边形。两自由度串联机构加工中心分离出来Y和Z轴。图5显示了一个简化的立式数控铣床与两个耦合轴模拟器的设计。模拟器外文翻译3的机制有一个自己的移动式，联合两自由度串联机构也是垂直轴数控铣床脱钩使用方法。4模拟器造型的例子图一中对模拟器详细的运动学分析是以图六中的几何模型为基础的，由于机械本身特有的性质，平台和底座是平行的，因此，图一中的每个空间平行四边形由支柱表示。连接底座和平台的坐标构架P和B是平行的，同时平行于参考系列机器协调框架M，这使得整个模拟器造型归于普通化。这意味着分离并联机构的造型本身是可行的，并且不考虑其安装在水平还是垂直的系列机器上，也不考虑其在平台上的轴的位置。构架B和P中的向量V分别用BV和PV表示。模拟器参数定义的向量移动平台上的连接中心之间的中心点CI的位置向量在构架P被定义为PPCI（I1，2，3）工具末端的位置向量在构架P中被定义为PPTXTPYTPZTPT,WHEREZTPH模拟器的驱动轴参考点RI的位置向量被定义为BPRI（I1，2，3）连接坐标向量LL1L2L3T,L1,L2,和L3是系列CNC机器在LMINLILMAX范围内提供动力和控制的标量变数，而BAI是单位向量，,和TBA01TBA012领域坐标向量代表工具末端已编制好的BA03TTBZYXP位置向量，而代表平台的位置，即连接在上面的坐标构PPOPBZYX架P的原操作。由于坐标构架B和P总是平行的，所以这两个向量之间的关系是很明显的，即1TPOPBT其它向量和参数的定义如图六所示，其中BWI和BQI是单位向量，而C是相互连接的平行四边形的固定长度。模拟器连接坐标向量和系列机器连TL321接坐标之间的关系如图六所示，是TMZYXM根据图六中几何关系，得出下列等式外文翻译4等式4中等号两边加以平方得出在等式3中应用运动学造型便被简化。为了满足这个要求，人们已经找到了具体的方法，即设置参考点RI，通过替代等式5中的机械参数，得到三个等式的方程组由这个方程组又得出相反的运动学等式如和直接运动学等式如由以上等式得出外文翻译5如上所提，通过调整模拟器的机械参数，等式6，相反和直接运动学的解大大被简化了。为了满足等式6中的条件，采用了六根指示长度的校准支柱，如图七，应用通过校正支柱长度而得出的相反和正运动学解，定义了SLIDERS（不知道啥意思）SI,I1,2,3的参照点位置，并通过校准PLAIN环固定，如图七。41分析运动学的正解和逆解分析逆运动学方差解，等式8，在给定平台位置的情况下，不同的平行机械构造有基本构造，图2A，在等式8中，在平方根之前的所有符号都是负号可供选择的构造之一，图2B，在等式8中，在平方根之前所有符号都是正的其它可能的机械构造，在等式8中，在平方根之前的符号是正负号用相同的方法，通过对运动学正解分析，等式9，在驱动轴位置给定的情况下，建立不同的平行机械构造基本构造，图2A，和实际情况一致，在等式9中，在平方根之前是正号供选择的构造，图2C和D，在等式9中，在平方根之前是负号，根据驱动系列机器的结构可通过不同的方法实现图2所示的基本的和供选择的构造。42雅可比矩阵和异常分析鉴于PKM异常关系重大，这个问题已被细致分析，如图2A中显示的机械变型，这种机械变型可用来发展水平机器中心的模拟器，如图1。考虑时间的情况下区分等式8，得到的雅可比矩阵为外文翻译6由于方程组7中的等式有连接和领域坐标的功能，根据它们的区别也可以得出雅可比矩阵其中是正逆运动学的雅可比矩阵，用这种方法，可以识别出三种不同形式的异常，比如，正逆运动学异常和联合异常。仔细分析雅可比矩阵的决定因素，正逆运动学异常和联合异常是显而易见的。外文翻译7通过适当的描述和等式，图8中显示了可能的模拟器异常构造，从图8中可以看出，所有的异常都处在理论上可获得工作空间的临界上，所以，通过足够的设计解答和或机械限制可以轻松地避免这些异常，这就意味着可获得的模拟器工作空间要比理论上的工作空间要小，理论上工作空间的界线是在半径C的汽缸上，而半径C的轴是从逆运动学等式8中得出的XB,YB,ZB，同时半径C的范围是以图8中的OB为中心的。5模拟器的实例大家都知道，除了要选择合适的运动学布局，选择正确的几何维度也是非常重要的，因为要考虑已定的用途，这是个困难的工作，开发PKM的设计工具仍然需要研究，调整图1、4和5中的模拟器设计参数是为了在可用CNC机器运作效果的基础上获得更多的模型和工作空间维度，其中制造的模拟器就是配给CNC机器的，这个程序必须要进行重复，因为在选择基础设计参数时，要考虑机构因素可能的干扰和DETJ与DETJ1决定因素的重要性（等式14、15和16中涉及）。在图6中模拟器变型的几何模型中，可以看到工作空间维度主要受到平行四边形长度C的影响，同时要达到图8中D3,D3I2,和D3I1异常得出的机械距离。对于配备模拟器的可用CNC机器，要用重复的程序对平行四边形长度C和坐标（L1,2,3MINL1,2,3MAX）的重要结合进行分析，在每次重复过程中，要注意潜在的设计限制、干扰以及DETJ与DETJ1的重要性，即异常产生的距离。用这种方法得到的参数在图9中模拟器原型的详细设计中得到轻微的纠正，长度C850MM、L1,2,3MIN200MM和L1,2,3MAX550MM的平行四边形的形状、体积和可获得工作空间的位置如图2A所示。在采用这种构想和设计参数的基础上，构造了头两个模拟器，如图9、10所示。6模拟器编程和测试在PC平台上以CADCAMENVIRONMENT标准开发模拟器编程系统（图11），几何工作空间模型可以和其它系统交换，并且可以模仿工具轨迹，线性插值工具轨迹是从CL文件标准。模拟器使用者可以选择其它方式也能画出工具轨迹，系统的基础部分是由DEVELOPEDANDIMPLEMENTEDPOSTPROCESSOR组成的，并且不用后处理器发电外文翻译8机，后处理器包括正逆运动学（INVERSEANDDIRECTKINEMATICS）、模拟器设计参数和模拟器工具途径的运算法则（图12），模拟器工具途径线性化是必要的，因为CNC机器线性插值是被当做模拟器联合坐标插值使用的，这样的话，模拟器的工具轨迹仍在先定半径的偏差范围之内，先定半径是CL文件中点TJ1和点TJ之间，对于以这种方式获得数控机床长节目传送到数控机床，可以在空闲的模拟器运行验证。对轴的运动范围已经在处理器上检查了。该模拟器在这个阶段的测试包括核查的程序和通信系统，切割加工各种试件测试（图13）。7结束语为了有助于实现在造型，设计，控制，编程实践经验的收购，以及降低个人知识管理的成本，提出了三轴并联铣床功能仿真。所开发的三维并联数控铣床功能仿真器作为混合系统，现有的技术设备（数控机床的CADCAM的硬件和软件）和并联机制，为全面和复杂的教学提供了设施。关于功能模拟器的想法，为验证一些软质材料在进行标准化测试操作条件下作出成功的决策。这个想法可能会进一步用于模拟器的决策。致谢由塞尔维亚科技部支持，并提出的尤里卡计划3239工作。ORIGINALARTICLEFUNCTIONALSIMULATOROF3AXISPARALLELKINEMATICMILLINGMACHINEMILOSGLAVONJICI123THEPOSITIONVECTOROFTHETOOLTIPISDEFINEDINTHEFRAMEPASPPTXTPYTPZTPC138T,WHEREZTPC0HTHEPOSITIONVECTORSOFSIMULATORSDRIVINGAXESREFERENCEPOINTSRIAREDEFINEDAS,BPRII123JOINTCOORDINATESVECTORLL1L2L3C138T,L1,L2,ANDL3ARESCALARVARIABLESPOWEREDANDCONTROLLEDBYSERIALCNCMACHINEWITHINTHERANGEOFLMINC20LIC20LMAX,WHILEBAIAREUNITVECTORS,BA1100C138TBA2010C138TANDBA300C01C138TWORLDCOORDINATESVECTORBPTXTYTZTC138TREPRESENTSTHEPROGRAMMEDPOSITIONVECTOROFTHETOOLTIP,WHILEXBPOPXPYPZPC2C3TREPRESENTSTHELOCATIONOFTHEPLATFORM,IE,THEORIGINOPOFTHECOORDINATEFRAMEPATTACHEDTOITTHERELATIONSHIPBETWEENTHESETWOVECTORSISOBVIOUSSINCECOORDINATEFRAMESBANDPAREALWAYSPARALLEL,IE,BPTBPOPPPT1OTHERVECTORSANDPARAMETERSAREDEFINEDASSHOWNINFIG6,WHEREBWIANDBQIAREUNITVECTORSWHILECISFIXEDLENGTHOFJOINTPARALLELOGRAMSTHERELATIONSHIPSBETWEENTHESIMULATORSJOINTCOORDINATESVECTORLL1L2L3C138TANDTHESERIALMACHINEJOINTCOORDINATESMX0MYMZMC2C3T,ASSHOWNINFIG6,AREX0ML3YML2ZMC0112ONTHEBASISOFGEOMETRICRELATIONSSHOWNINTHEFIG6,THEFOLLOWINGEQUATIONSAREDERIVEDKBIWIBPOPPBPCIC0BPRI3KBIWILBIAICBQI4BYTAKINGTHESQUAREOFBOTHSIDESINEQ4THEFOLLOWINGRELATIONISDERIVEDC2K2IL2IC02LIBAIKBIWIC0C15BYADOPTINGPBPCIC0BPRI06INEQ3,KINEMATICMODELLINGISVERYSIMPLIFIEDINORDERTOFULFILLTHISREQUIREMENT,SPECIFICCALIBRATIONMETHOD,IE,SETTINGOFREFERENCEPOINTSRIHASBEENDEVELOPEDBYFIG6GEOMETRICMODELOFTHESIMULATORFIG5EXAMPLEOFASIMULATORONTHEVERTICALCNCMILLINGMACHINE816INTJADVMANUFTECHNOL200942813821SUBSTITUTINGOTHERMECHANISMSPARAMETERSINEQ5,THESYSTEMOFTHEFOLLOWINGTHREEEQUATIONSISOBTAINEDX2PY2PZ2PL21C02L1XPC0C20X2PY2PZ2PL22C02L2YPC0C20X2PY2PZ2PL232L3ZPC0C2087FROMWHICHAREDERIVEDINVERSEKINEMATICEQUATIONSASL1XPC6C2C0Y2PC0Z2PQL2YPC6C2C0X2PC0Z2PQL3C0ZPC6C2C0X2PC0Y2PQ88ASWELLASDIRECTKINEMATICEQUATIONSASYPC0S6C6S26C04S5S7P2S5XPS1S2YPZPS3S4YP89WHEREARES1L21C0L222L1S2L2L1S3L22C0L232L3S4C0L2L3S51S22S24S62S1S2S3S4C0L1S2S7S21S23C02L1S1C0C2L21LMINC20LIC20LMAXI123ASITWASMENTIONED,BYADJUSTMENTOFSIMULATORSMECHANISMPARAMETERS,EQ6,THESOLUTIONOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSISGREATLYSIMPLIFIEDTOSATISFYTHECONDITIONSFROMEQ6SIXCALIBRATIONSTRUTSOFSELECTEDREFERENTLENGTHWEREUSED,FIG7WITHTHEUSEOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSSOLUTIONSWITHTHECALIBRATEDSTRUTLENGTHS,THEPOSITIONSOFREFERENCEPOINTSRIOFSLIDERSSI,I1,2,3AREDEFINEDANDFIXEDBYCALIBRATIONPLAINRINGS,FIG741THEANALYSISOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSSOLUTIONSWITHTHEANALYSISOFINVERSEKINEMATICSVARIANCESOLUTIONS,EQ8,DIFFERENTCONFIGURATIONSOFPARALLELMECHANISMFORAGIVENPLATFORMPOSITIONMAYBENOTEDTHEBASICCONFIGURATION,FIG2A,WHENINTHEEQ8,ALLSIGNSBEFORETHESQUAREROOTARENEGATIVE,ONEOFALTERNATIVECONFIGURATIONS,FIG2B,WHENINEQ8,ALLSIGNSBEFORESQUAREROOTAREPOSITIVE,OTHERPOSSIBLEMECHANISMCONFIGURATIONS,WHENINTHEEQ8,SIGNSBEFORETHESQUAREROOTARECOMBINEDINASIMILARWAY,THROUGHTHEANALYSISOFDIRECTKINEMATICSOLUTION,EQ9,DIFFERENTCONFIGURATIONSOFPARALLELMECHANISMFORGIVENPOSITIONSOFDRIVINGAXESMAYBEESTABLISHEDTHEBASICCONFIGURATION,FIG2A,CORRESPONDINGTOTHECASE,WHENINEQ9,THEREISAPOSITIVESIGNBEFORESQUAREROOT,ALTERNATIVECONFIGURATIONS,FIGS2CANDD,WHENINEQ9,THEREISANEGATIVESIGNBEFORESQUAREROOTTHEBASICANDALTERNATIVECONFIGURATIONSSHOWNINFIG2MAYBEREALIZEDINDIFFERENTWAYSSUBJECTTOTHESTRUCTUREOFTHEDRIVINGSERIALMACHINE42JACOBIANMATRICESANDSINGULARITYANALYSISINVIEWOFTHESIGNIFICANCEOFPKMSINGULARITY,THISPROBLEMHASBEENANALYZEDINDETAILFORTHEMECHANISMVARIANTSHOWNINFIG2A,USEDFORTHEDEVELOPMENTOFTHEFIG7SETTINGOFSIMULATORSREFERENCEPOINTSINTJADVMANUFTECHNOL200942813821817SIMULATORONHORIZONTALMACHININGCENTER,FIG1DIFFERENTIATINGEQ8WITHRESPECTTOTHETIME,JACOBIANMATRIXISOBTAINEDASJ1YPXPC0L1ZPXPC0L1XPYPC0L21ZPYPC0L2C0XPZPL3C0YPZPL3C0126437510ASTHEEQUATIONSINEQ7AREIMPLICITFUNCTIONSOFJOINTANDWORLDCOORDINATES,JACOBIANMATRIXMAYBEALSOOBTAINEDBYTHEIRDIFFERENTIATIONASJJC01LC1JX11WHEREJC01L121XPC0L1001YPC0L200C01ZPL326437512JX2XPC0L1YPZPXPYPC0L2ZPXPYPZPL3243513AREJACOBIANMATRICESOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSINTHISWAY,THREEDIFFERENTTYPESOFSINGULARITIESCANBEIDENTIFIED,EG,SINGULARITIESOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSASWELLASCOMBINEDSINGULARITIESWITHCAREFULANALYSISOFJACOBIANMATRICESDETERMINANTSDETJXPL2L3YPL1L3C0ZPL1L2C0L1L2L3XPC0L1C0C1YPC0L2C0C1ZPL3C0C114DETJXC08XPL2L3YPL1L3C0ZPL1L2C0L1L2L3C0C115DETJLC08XPC0L1C0C1YPC0L2C0C1ZPL3C0C116THESINGULARITIESOFINVERSEANDDIRECTKINEMATICSASWELLASCOMBINEDSINGULARITYMAYBENOTICEDFIGURE8SHOWSTHESEPOSSIBLESIMULATORSSINGULARITYCONFIGURATIONSWITHCORRESPONDINGDESCRIPTIONSANDEQUATIONSASITCANBESEENFROMFIG8,ALLSINGULARITIESAREONTHEBORDERSOFTHEORETICALLYACHIEVABLEWORKSPACESOTHATITWOULDBEPOSSIBLETOAVOIDTHEMEASILYWITHADEQUATEDESIGNSOLUTIONSAND/ORMECHANICALCONSTRAINSTHISMEANSTHATTHEACHIEVABLESIMULATORSWORKSPACEISSMALLERTHANTHEORETICALWORKSPACETHEBOUNDARIESOFTHEORETICALWORKSPACEAREONCYLINDERSOFRADIUSCWHOSEAXESAREXB,YB,ZBDERIVEDFROMINVERSEKINEMATICEQ8ANDSPHEREOFRADIUSCCENTEREDINOB,FIG85THEEXAMPLESOFSIMULATORSASITISKNOWNINADDITIONTOSELECTINGAPPROPRIATEKINEMATICTOPOLOGY,THESELECTIONOFTHERIGHTGEOMETRICDIMENSIONSISVERYIMPORTANTSINCETHEPERFORMANCEISHIGHLYINFLUENCEDBYPKMGEOMETRICDIMENSIONS1,8TOSELECTTHERIGHTDIMENSIONSWITHRESPECTTOAGIVENAPPLICATIONISADIFFICULTTASK,ANDTHEDEVELOPMENTOFDESIGNTOOLSFORPKMISSTILLOPENRESEARCH1THEDESIGNPARAMETERSOFSIMULATORSSHOWNINFIGS1,4,AND5WEREADJUSTEDINORDERTOGETMOREADEQUATESHAPESANDWORKSPACEDIMENSIONSONTHEBASISOFPERFORMANCESOFAVAILABLECNCMACHINESFORWHICHSIMULATORSWEREPLANNEDTHEPROCEDUREISESSENTIALLYITERATIVEBECAUSEINDETERMINATIONOFTHEBASICDESIGNPARAMETERSTHEATTENTIONISPAIDTOTHEPOSSIBLEINTERFERENCESOFSTRUCTURALELEMENTSANDTHEVALUESOFDETJANDDETJ1DETERMINANTS,EQS14,15,AND16FIG8SINGULARITYTYPES818INTJADVMANUFTECHNOL200942813821INTHEGEOMETRICMODELOFSIMULATORVARIANTFROMFIG6,ITCANBESEENTHATWORKSPACEDIMENSIONSAREPRIMARILYAFFECTEDBYPARALLELOGRAMSLENGTHC,ASWELLASTOTHEADEQUACYOFTHEDISTANCEOFTHEMECHANISMFROMD3,D3I2,ANDD3I1SINGULARITIESSHOWNINFIG8FORAVAILABLECNCMACHINEFORWHICHTHESIMULATORWASPLANNED,PARALLELOGRAMSLENGTHCANDVALUESJOINTOFCOORDINATESL1,2,3MINANDL1,2,3MAXWEREANALYZEDINITERATIVEPROCEDUREINEACHITERATION,ATTENTIONWASPAIDTOTHEPOTENTIALDESIGNLIMITATIONS,INTERFERENCES,ASWELLASTOTHEVALUESOFDETJANDDETJ1,IE,TOTHEDISTANCESFROMSINGULARITIESTHEPARAMETERSDETERMINEDINTHISWAYHAVEBEENSLIGHTLYCORRECTEDINDETAILEDDESIGNOFTHESIMULATORPROTOTYPESHOWNINFIG9SHAPE,VOLUME,ANDPOSITIONOFACHIEVABLEWORKSPACEFORPARALLELOGRAMSLENGTHC850MMANDL1,2,3MIN200MMANDL1,2,3MAX550MMARESHOWNINFIG2AONTHEBASISOFTHEADOPTEDCONCEPTSANDDESIGNPARAMETERS,THEFIRSTTWOSIMULATORSHAVEBEENBUILTFIGS9AND106SIMULATORPROGRAMMINGANDTESTINGTHESIMULATORPROGRAMMINGSYSTEMHASBEENDEVELOPEDINASTANDARDCADCAMENVIRONMENTONPCPLATFORMFIG11ITISPOSSIBLETOEXCHANGEGEOMETRICWORKPIECEMODELSWITHOTHERSYSTEMSANDSIMULATETHETOOLPATHLINEARINTERPOLATEDTOOLPATHISTAKENFROMTHESTANDARDCLFILETHETOOLPATHMAYALSOBEGENERATEDINSOMEOTHERWAYSELECTEDBYTHESIMULATORUSERTHEBASICPARTOFTHESYSTEMCONSISTSOFDEVELOPEDANDIMPLEMENTEDPOSTPROCESSOR,WITHOUTTHEUSEOFPOSTPROCESSORGENERATORTHEPOSTPROCESSORCONTAINSINVERSEANDDIRECTKINEMATICS,SIMULATORDESIGNPARAMETERS,ANDALGORITHMFORSIMULATORSTOOLPATHLINEARIZATIONFIG12SIMULATORSTOOLPATHLINEARIZATIONISESSENTIALBECAUSECNCMACHINESLINEARINTERPOLATIONISUSEDASSIMULATORSJOINTCOORDINATESINTERPOLATIONINTHISWAY,SIMULATORSTOOLPATHREMAINSWITHINTHETOLERANCETUBEOFPREDEFINEDRADIUSBETWEENPOINTSTJ1ANDTJTAKENFROMCLFILETHELONGPROGRAMFORCNCMACHINEOBTAINEDINFIG9COMPLETEDSIMULATORFROMFIG1FIG10COMPLETEDSIMULATORFROMFIG4FIG11SIMULATORPROGRAMMINGSYSTEMINTJADVMANUFTECHNOL200942813821819THISWAYISTRANSFERREDTOCNCMACHINEANDCANBEVERIFIEDDURINGIDLERUNNINGOFTHESIMULATORTHEMOTIONRANGEOFDRIVINGAXESHASBEENALREADYCHECKEDINTHEPOSTPROCESSORTHETESTINGOFTHESIMULATORINTHISPHASEINCLUDEDVERIFICATIONOFTHESYSTEMFORPROGRAMMINGANDCOMMUNICATION,ANDCUTTINGTESTSBYMACHININGVARIOUSTESTPIECESFIG137CONCLUSIONINORDERTOCONTRIBUTETOWARDSTHEACQUISITIONOFPRACTICALEXPERIENCESINMODELLING,DESIGN,CONTROL,PROGRAMMING,ANDTHEUSEOFPKM,ALOWCOSTBUTFUNCTIONALSIMULATOROF3AXISPARALLELKINEMATICMILLINGMACHINEISPROPOSEDTHEDEVELOPEDFUNCTIONALSIMULATOROFTHE3DPARALLELKINEMATICMILLINGMACHINEINTEGRATES,ASAHYBRIDSYSTEM,THEEXISTINGTECHNOLOGICALEQUIPMENTCNCMACHINETOOLS,CADCAMHARDWAREANDSOFTWAREANDPARALLELKINEMATICMECHANISMINTOACOMPREHENSIVEANDSOPHISTICATEDDIDACTICFACILITYTHEIDEAABOUTTHEFUNCTIONALSIMULATORWASVERIFIEDBYSUCCESSFULMAKINGOFSOMESTANDARDIZEDTESTPIECESOUTOFSOFTMATERIALS,MADEUNDERFULLOPERATIONALCONDITIONSITSCAPABILITIESANDCHARACTERISTICSHAVESHOWNTHATTHESIMULATORITSELFWASANINTERESTINGANDVALUABLERDTOPICTHISIDEAMAYBEFURTHERUSEDFORMAKINGOFONESOWNSIMULATORSFIG13TESTPIECESMADEOFFOAMFIG12UNIFORMLINEARIZATIONOFSIMULATORSTOOLPATH820INTJADVMANUFTECHNOL200942813821ACKNOWLEDGEMENTSTHEPRESENTEDWORKWASPARTOFEUREKAPROJECTE3239SUPPORTEDBYTHEMINISTRYOFSCIENCEOFSERBIAREFERENCES1WECKM,STAIMERD2002PARALLELKINEMATICMACHINETOOLSCURRENTSTATEANDFUTUREPOTENTIALSCIRPANNALSMANUFACTURINGTECHNOLOGY512671683DOI101016/S00078506076170652COVICN2000THEDEVELOPMENTOFTHECONCEPTUALDESIGNOFCLASSOFFLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEMSUNIVERSITYOFBELGRADE,BELGRADEFACULTYOFMECHANICALENGINEERING,DISSERTATION,INSERBIAN3CHABLATD,WENGERP2003ARCHITECTUREOPTIMIZATIONOFA3DOFTRANSLATIONALPARALLELMECHANISMFORMACHININGAPPLICATIONS,THEORTHOGLIDEIEEETRANSROBOTAUTOM19403410DOI101109/TRA20038102424PASHKEVICHA,CHABLATD,WENGERP2006KINEMATICSANDWORKSPACEANALYSISOFATHREEAXISPARALLELMANIPULATORTHEORTHOGLIDEROBOTICA243949DOI101017/S02635747040003475KIMHS,TSAILW2003DESIGNOPTIMIZATIONOFACARTESIANPARALLELMANIPULATORJMECHDES1254351DOI101115/115439776DEMAUREXMO1999THEDELTAROBOTWITHININDUSTRYINBOERCRETALEDPARALLELKINEMATICMACHINES,THEORETICALASPECTSANDINDUSTRIALREQUIREMENTSSPRINGER,LONDON,PP395399ISBN18523361377GLAVONJICM,MILUTINOVICD,ZIVANOVICS,BOUZAKISK,MITSIS,MISOPOLINOSL2005DEVELOPMENTOFAPARALLELKINEMATICDEVICEINTEGRATEDINTOA3AXISMILLINGCENTREPROC2NDINTERNATIONALCONFERENCEONMANUFACTURINGENGINEERINGICMENANDEUREKABROKERAGEEVENT,KASSANDRACHALKIDIKI,GREECE,PP3513618MILUTINOVICD,GLAVONJICM,KVRGICV,ZIVANOVICS2005ANEW3DOFSPATIALPARALLELMECHANISMFORMILLINGMACHINESWITHLONGXTRAVELCIRPANNALSMANUFACTURINGTECHNOLOGY541345348DOI101016/S000785060760119XINTJADVMANUFTECHNOL200942813821821下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IX62W型升降台铣床总体结构设计下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985II摘要本题主要是X62W型升降台铣床的总体结构及各部件的设计，主轴箱及进给箱是由异步电动机进行驱动，通过齿轮传动，分别使主轴获得18级转速，进给系统实现21级变速。通过对主轴箱和进给箱中零部件的分析和校核，合理的选择零部件包括齿轮，轴等，满足工作时的加工要求，确保加工时铣削零件尺寸、形状的精度要求。该铣床适用于对平面、斜面、螺旋面及成型表面加工，机床具有足够的刚度和强度,能进行高速度切削和承受一定强度的切削工作。通过对主轴箱和进给箱进行了简要的设计和较核，设计的总体布局满足工艺要求，传动系统满足加工要求。X62W铣床具有主轴转速高、调速范围宽、操作方便、工作台进给速度宽等特点，大大提高了加工范围。本次设计的是X62W型升降台铣床的总体结构、主轴箱和进给箱的设计，铣床主传动变速箱，主要由滑移齿轮的变速使主轴获得多级转速，以满足不同铣削加工的要求其中，电磁离合器按装在轴上，有制动主轴的作用；铣床进给变速部分中,不同的电磁离合器分别控制工作进给和快速进给由，运动经过变速箱变速后，工作台在3个进给方向上都得到不同的多个进给速度，在工作进给时，由滚珠式安全离合器实现过载保护，变速操纵采用了孔盘集中变速。孔盘的轴向移动由一套螺旋差动机构实现。关键词总体设计；传动系统；主轴箱；进给箱；升降台下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IIIABSTRACTTHISTHESISISMAINLYABOUTTHEDESIGNOFWHOLESTRUCTUREANDALLPARTSOFELEVATINGTABLEMILLERX62WHEADSTOCKANDFEEDINGBOXAREDRIVENBYASYNCHRONOUSMOTORSBYGEARSTRANSMISSIONMAINSHAFTGAINS18STAGESTURNINGSPEED,ANDFEEDINGSYSTEMREALIZES21STAGESSPEEDCHANGINGBASEDONANALYSISANDCHECKSONPARTSOFHEADSTOCKANDFEEDINGBOX,WORKELEMENTSAREPROPERLYCHOSEN,INCLUDINGGEARSANDSHAFTANDSOON,INORDERTOSATISFYPROCESSINGREQUIREMENTSGUARANTEEANDMILLINGMACHINEHAVEHIGHPRECISIONONSIZESANDSHAPESTHISMILLERISAPPLIEDTOMACHININGOFPLANES,BEVELFACES,HELICOIDSANDFORMINGFACESITHASENOUGHRIGIDNESSANDSTRENGTH,WHICHMAKESITMILLWITHHIGHSPEEDANDBEARINGSTRENGTHTOSOMEEXTENSETHROUGHSIMPLECHECKSONHEADSTOCKANDFEEDINGBOX,GENERALLAYOUTSATISFIESTHEPROCESSINGREQUIREMENT,ANDTRANSMISSIONSYSTEMALSOSATISFIESTHEMACHININGREQUIREMENTX62WMILLERHASTHECHARACTERISTICSOFHIGHHEADSTOCKTURNINGSPEED,WIDESPEEDCHANGERANGES,EASYTOMANIPULATE,ANDWIDERANGESOFFEEDINGSPEEDALLOFTHESEENLARGETHEPROCESSINGSCOPEKEYWORDSLAYOUTDESIGN；DRIVINGSYSTEM；HEADSTOCK；FEEDBOX；KNEETYPE下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IV目录摘要IABSTRACT错误未定义书签。第1章绪论111课题背景和研究意义112铣床的概述及国内外发展概况113铣床的分类114研究设想1第2章X62W型升降台铣床总体方案设计221X62W型铣床的结构特点主要参数和主要用途2211X62W型铣床的结构2213X62W型铣床的主要参数3214X62W型铣床的主要用途322主要部分的总体设计423铣床的常用卡具4231卡具的概念4232卡具的作用4233卡具的类型5234卡具的组成5235典型工件在铣床上的装夹方式524本章小结5第3章X62W型升降台铣床的传动系统设计631主运动6311主轴传动结构式6312主轴转速图632进给运动833本章小结9第4章主轴箱和进给箱的电动机的选择1041主轴箱电机的选择10下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985V42进给箱的电动机选择1143本章小结11第5章带传动的设计1251概述12511带传动的分类12512带传动的失效形式12513带传动的设计要求1252带传动的计算及选定13521计算带传动的条件13522计算内容和步骤1353带传动的张紧15531V带的初张力的计算15532V带常用的张紧方法1554本章小结15第6章主轴箱及进给箱的齿轮设计计算1661齿轮的概述16611齿轮的类型16612齿轮传动的主要特点16613齿轮传动的要求16614失效形式及设计准则16615齿轮的材料及其选择原则1762主轴箱齿轮的设计计算1763本章小结22第7章轴的设计计算2371轴的概述23711轴的功用及分类23712轴的受力分析、失效形式和设计准则23713轴上零件的固定23714轴的加工和装配工艺性2472轴的设计及计算24下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VI73主轴的设计2674本章小结30第8章零部件的选择3181键的选择3182离合器选择3183润滑系统设计3184本章小结31结论32致谢33参考文献错误未定义书签。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VII下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VIII下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851第1章绪论11课题背景和研究意义铣床的加工是一种应用广泛的机床，在机械加工和机械修理中得到广泛应用。现代机床加工主要表现在自动化程度、技术水平和质量保证。而质量保证就是要保持机械加工的精度，现代大部分高精度的机床的性能还不能满足要求，精度保持性差。铣床的精度的提高不仅会使铣床的加工范围广，而且还会使其用于多种机械加工和机械修理的场所，因而提高铣床加工的精度成为日后的发展趋势。12铣床的概述及国内外发展概况最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给决速”或“决速进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。13铣床的分类铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。升降台铣床有万能式、卧式和立式几种；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床；单柱卧式铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。仪表铣床用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件,其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床等。14研究设想本设计主要是对X62W型升降台铣床的布局、主轴箱和进给箱进行了设计。设计中把主轴箱中的主轴进行了改造，使其更能承受齿轮传动所受的力，其上键的布置也得到了合理的安装，主轴箱中的齿轮进行了选取，使其传动比更适合刀具加工的范围，实现18级转速。进给系统中也对齿轮的模数和齿数进行了设计计算，使工作台得到21级进给速度。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709852第2章X62W型升降台铣床总体方案设计总体方案本设计主要对X62W型升降台铣床的总体装配和其部分结构进行设计，通过对总体装配的布置和其主轴箱和进给箱中零部件的校核计算，使其满足工艺性和传动系统的要求。21X62W型铣床的结构特点主要参数和主要用途211X62W型铣床的结构X62W型升降台铣床由床身、底座、升降台、工作台、刀杆支架、悬梁、主传动及变速、进给传动和电器部分组成。1床身床身支承并连接各部件，顶面水平导轨支承横梁，前侧导轨供升降台移动之用。床身内装有主轴和主运动变速系统及润滑系统。2横梁它可在床身顶部导轨前后移动，吊架安装其上，用来支承铣刀3主轴主轴是空心的，前端有锥孔，用以安装铣刀杆和刀具。4工作台工作台上有T形槽，可直接安装工件，也可安装附件或夹具。它可沿转台的导轨作纵向移动和进给。5转台转台位于工作台和横溜板之间，下面用螺钉与横溜板相连，松开螺钉可使转台带动工作台在水平面内回转一定角度左右最大可转过45。6纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动，以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的T形槽用以安装夹具或工件。7横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。8升降台升降台可沿床身导轨作垂直移动，调整工作台至铣刀的距离。212X62W型铣床的特点1工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。2机床具有基础铸件钢性好，能承受重负荷切削。3主轴传动采用18级齿轮变速，进给运动采用21级齿轮变速，具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。4机床电气控制贯彻了国家GB522612002标准，提高了安全性和可靠性。5机床通用性强、互换性好，可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件，进一步扩大机床加工范围。6容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。保证机床的精度和工作平稳。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853213X62W型铣床的主要参数图21X62W型铣床的主要参数主要参数工作台面积3201320MM宽长工作台T形槽31870MM槽数宽度间距工作台最大行程纵向800MM横向300MM垂直400MM主轴锥孔724ISO50主轴转速18级301500R/MIN主轴电机功率75KW工作台承载工件最大重量500KG工作台回转角度45主轴中心线到工作台面距离30430MM床身垂直导轨面至工作中心线距离215515MM进给速度范围纵向101000R/MIN横向101000R/MIN垂直33333MM/MIN快速进给2300/7766MM/MIN纵、横/垂进给电机15KW1410R/MIN机床重量2650KG约外型尺寸刀杆直径三种主轴孔径13807801720长宽高22、27、3229MM214X62W型铣床的主要用途X62W型升降台铣床，主轴轴线与工作台平行，主轴呈横卧位置，铣削时将铣刀安装在与主轴相连接的刀轴上，绕主轴作旋转运动，被切工件装夹在工作台面上对铣刀作相对进给运动，从而完成切削工作。X62W型铣床其与一般升降台铣床的主要区别在于工作台除了能在相互垂直的3个方向作调整或进给运动外，还可绕垂直轴线在45范围内回转，从而扩大了机床的工艺范围。该机床可用于铣削平面、斜面、沟槽、下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854齿轮等，采用分度头附件，还可以加工螺旋表面等。22主要部分的总体设计1铣床主传动部分由主传动变速箱及主轴部件组成。主传动变速箱，主要由电机轴通过V带将运动传至轴IIA,在由中间轴上的两个三联滑移齿轮和一个双联滑移齿轮转至主轴VA上，而获得18级转速。1主轴主轴是变速箱内最重要的部件，它采用三支撑结构，前中支承承受作用于主轴上的径向力和轴向力，后支承只起辅助支承作用。由于轴承的间距短和主轴的直径比较大，因此能保证主轴具有必需的刚性和抗振性。主轴前支承处的大齿轮和圆盘固定在一起，作为飞轮，以提高主轴运转平稳性。2中间传动轴主轴电机通过中间传动轴上装有的三联齿轮和双联齿轮使主轴得到转速。2铣床进给变速部分由进给变速箱与变速操纵机构组成。工作进给和快速进给分别由不同的电磁离合器控制，运动经过变速箱变速后，可以得到不同的进给速度。工作进给时，由滚珠式安全离合器实现过载保护。1进给箱是一个圆筒式独立部件，装在升降台左边。运动由齿轮传入。工作进给时，电磁离合器吸合运动由齿轮、中间传动轴上的三组滑移齿轮经电磁离合器，由另外一个齿轮传至升降台部件，使工作台得到21级进给速度。2变速操纵机构3升降台部分升降台铣床的升降台与铣床床身以矩形导轨，压板结构相互连接，提高了导轨的刚性，便于维修。在升降台内部，装有能完成升降台上下移，床鞍横向进给及工作台纵向进给的传动机构，各方向的进给运动由一套鼓轮机构及台面操纵集中操纵。4工作台及床鞍工作台主要供安装铣床夹具或工件用。上面有T形槽供T形螺钉连接使用。床鞍主要用来带动工作台作横向、纵向移动。23铣床的常用卡具231卡具的概念在机床上加工工件，要求将工件迅速准确的安装在机床上并保证工件与刀具之间有一个准确可靠的加工位置，这就需要用一种工艺装置来实现，这种用来使工件定位和夹紧的工艺装备，简称夹具。232卡具的作用1保证加工精度。2扩大机床使用范围。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098553减少辅助时间，提高生产效率。4减轻操作者劳动强度，有利于安全生产。233卡具的类型铣床夹具按使用范围可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合夹具三类。1通用夹具能加工两种或两种以上的工件的同一夹具，一般是指已经规格化、标准化了的夹具。铣床上常用的平口虎钳、轴用虎钳、分度头、圆转台等都属于通用夹具。2专用铣夹具专用铣夹具是为某一特定工件的某一个工序加工要求而专门设计制造的，当工件或工序改变时就不能再使用了。这种夹具结构紧凑，使用维护方便，加工精度容易控制，产品质量稳定。3组合夹具由可循环使用的标准夹具零部件组装成易于连接和拆卸的夹具。组合夹具拆卸迅速、周期短、能反复使用、减少制造成本。但生产效率和加工精度不如专用夹具，通常用于新产品试制等多品种加工。234卡具的组成铣床夹具一般由以下部分组成。1定位件在夹具上起定位作用的零部件。2加紧件在夹具上起加紧作用的零部件。3夹具的主体用以将夹具的各个元件和部件联合成一个整体。4对刀件在夹具上起对刀作用的零部件。5导向件在夹具上起引导刀具作用的零部件。235典型工件在铣床上的装夹方式1工件直接装夹在工作台面上2用通用夹具装夹工件3用专用夹具装夹工件4用组合夹具装夹工件24本章小结本章主要对X62W型升降台铣床进行初步设想，确定其基本尺寸和主要参数，并对铣床的布局做了简单的设计，包括铣床总体结构，主传动部分、铣床进给变速部分、升降台部分、工作台及床鞍。并对卡具包括概念、作用、类型、组成以及装夹方式做了介绍。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856第3章X62W型升降台铣床的传动系统设计铣床的主运动是主轴的旋转运动，进给运动由工作台沿纵向、横向和垂直3个方向的直线运动来实现。31主运动311主轴传动结构式主轴传动结构式，又称主轴传动链。它表示的是主电动机的转速传到主轴的传动路线。主电动机轴以1450R/MIN的转速旋转，经过弹性联轴器与轴I连接，则轴I具有与电动机轴相同的转速，带轮通过键固定在轴上使带轮也具有和电动机相同的转速。带轮之间的传动比是052，传递到轴上的速度为750R/MIN。主传动链中有两组三联滑移齿轮和一组双联滑移齿轮，所以，主轴共有18级转速301474R/MIN。主轴的旋向的改变由主电动机正反转来实现。轴右端装有多片式电磁制动器M，停车后，多片式点此制动器M线圈接通直流电源，使主轴迅速而平稳地停止转动。其传动结构式如下4927813675KW1044R/MIN282N主电动机主轴312主轴转速图N183071645N1439217N1085923876N45042391N2171450图31主轴转速图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857表31主轴转速转速级别计算式转速R/MIN11502381496414742114235023819114174947205065706528113745574943658052612909178323010402961185111571471238011713921459214170367315825158169147471703643718185230如图31，图中5条竖线代表变速箱中的5根传动轴，即I、II、III、IV、V轴；18下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858条横线代表主轴的18种转速值；自左至右，向上斜表示升速传动，向下斜表示降速传动，水平则表示两轴转速相同。粗实线与竖实线的交点，表示传动轴的实际转速。如轴I为1450R/MIN；轴II为750R/MIN；轴III有3个交点，分别表示该轴的转速。轴有9个交点，轴V有18个交点，以此类推，轴IV上、V上18种转速。表31给出主轴转速和对应的齿轮传动比。32进给运动X62W型升降台铣床的工作台可以作纵向、横向和垂直的三个方向的进给运动以及快速移动。进给运动由进给电机15KW1410R/MIN驱动。电动机的运动经一对锥齿轮副17/32传至轴VI，然后根据周X上的电磁摩擦离合器M1、M2的结合情况,分两条路线传动。如轴X上的离合器M1脱开,M2齿合,轴VI的运动经齿轮副40/26、44/42及离合器M2轴X,这条线路可以使工作快速移动。如轴X上的M2脱开,M1结合,轴VI的运动经齿轮副20/44传至轴VII,在经轴VIIVIIIJ间和轴VIIIIX间的两组三联滑移齿轮变速组以及轴VIIIIX的曲回机构,经离合器M1,将运动传至轴X。这是一条使工作台正常进给的传动路线。2940936181157440/MIN324006VIXMKWIRM合（工作进给）合（快速）185473829345272XVIIXIXIIV合（纵向进给）合（横向进给）合（垂向进给）在理论上，铣床通过两组三联滑移齿轮和一套曲回机构在相互垂直的3个方向上均可获得33327种进给量，但由于轴VIIIX间的两组三联滑移齿轮变速组的339种传动比中，有三组是相等的，即26392361所以，轴VIIIX间的两个变速组只有7种不同的传动比。因而轴X上的滑移齿轮Z49只有7321种不同的转速。由此可知，X62W铣床的纵向、横向、垂直进给量均为下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985921级。进给量范围纵向101000MM/MIN、横向101000MM/MIN、垂直33333MM/MIN。附注曲回机构的工作原理可由图32予以说明。轴X上的单联滑移齿轮Z49有三个齿合位置，当滑移齿轮在A处齿合位置使，轴IX的运动直接由齿图32曲回机构原理图轮副传到轴X；当滑移齿轮在B处齿合位置时，轴IX的运动直接由齿轮副409传至轴X；滑移齿轮在C处齿合位置时，轴IX运动经曲回机构齿轮副18传至轴X。因而通过轴X上的单联滑移齿轮的三个齿合位置，可使1840409曲回机构得到三种不同传动比409181840409ABCUU33本章小结本章主要研究了X62W型升降台铣床的主传动系统和进给变速系统，并进行了运动方案的设计。主轴共有18级转速，工作台获得21级进给量。并确定了各个轴的转速，获得对各轴强度进行校核的参考性数据。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510第4章主轴箱和进给箱的电动机的选择X62W型机床是一般的金属切削机床，无特殊的性能要求，采用丫系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电机具有高效低能耗起动转矩大，噪音低振动小，运行安全可靠的特点工作条件环境温度不超过40C相对湿度不超过95；海拔不超过1000M；额定电压380V；频率50HZ；接法3KW及以上Y接法；4KW及以上接法；工作方式连续工作制SI；防护等级IP44GB49421。41主轴箱电机的选择1选择电动机的容量41170354KW95TNWP式中取转速为30R/MIN时，主轴的扭矩为1700N。电动机输出的功率P0420WP式中为电动机至主轴的总效率。4353带齿联滚取带096，轴承099，齿轮097联轴5350967908163带齿联滚04KW81WP2计算功率，转速，扭矩电机轴0654KPI轴8I联II轴962KWIIV带下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511同理可得其它轴功率597KW，561KW，534KWPPP各轴扭矩电机轴00654953NM10WPTNI轴TIT0联43NM44II轴18II带由此可知7V42进给箱的电动机选择额定功率P4513KNTNP总得电机转速为1400R/MIN，型号为Y112M4。计算功率，转速，扭矩01384KWIP957II齿轮1290K,26,6,13KIIVVVIPP1138459509NMIPTN56NM,37,72,15932IIIVVTTT43本章小结本章主要工作是选取X62W型铣床的主传动系统和进给变速系统的驱动机构Y系列三相异步交流电动机。依据电动机的容量和传动效率得到了主传动系统和进给系统中各个轴功率，转速，扭矩的值。确定了转速的合理取值，主传动系统选取电动机的转速1440R/MIN,型号为Y132M4。进给系统选取同步转速为1500R/MIN,满载时的转速1440R/MIN,型号为Y112M4下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512第5章带传动的设计51概述511带传动的分类带传动是由主动带轮，从动带轮和挠性传动带组成。根据工作原理不同，可以分为摩擦型和啮合型两类。摩擦型带传动中，带必须以一定的张紧力紧套在两带轮上，使带与带轮接触面间具有一定的正压力。当原动机驱动主动轮回转时，带与带轮接触面上便产生摩擦力。正是依靠这种摩擦力，主动带轮牵动了带，带又牵动从动带轮，从而传递运动和转矩。啮合型带传动，带的内侧和带轮外缘均制作有齿。工作时，依靠带齿与带轮齿的啮合来传递运动和动力。这种传动无滑动，能保持主、从动轮圆周速度相等，达到同步而称为同步带传动。带传动多为摩擦型，啮合型仅有同步带传动一种。512带传动的失效形式摩擦型带传动的主要失效形式有1带在带轮上打滑；2带过早地发生疲劳破坏。因此，这类带传动的设计准则应为在保证带传动不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。513带传动的设计要求对带轮的设计一般要求为质量小；结构工艺性好已于制造；没有过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要进行动平衡处理；与带接触的工作面要精细加工，以减少带带的磨损；各个槽的尺寸和角度都应该保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。对于带轮材料的选择，当带速30M/S时，用铸铁HT200；当带速2545M/S时，宜采用球墨铸铁或铸钢，也可以用钢板冲压焊接；小功率传动可以用铸铝或塑料。带轮的结构尺寸设计上，根据带轮的基准直径与轴的直径比较，可以采用实心式结构；腹板式结构；孔板结构或轮辐式结构带轮的结构设计，主要依据带轮的基准直径选择结构形式，根据所选带的截型确定轮槽尺寸，带轮的其余尺寸可以按照经验公式计算确定。对于一般机床来说选取窄V带。因为能传动更大的功率，传动结构尺寸较紧凑。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851352带传动的计算及选定521计算带传动的条件1传动功率原动机的额定功率或从动机的实际功率；2小带轮的转速和所需的传动比；3传动用途、载荷性质、原动机种类及工作制度。522计算内容和步骤1确定计算功率PCA查得工况系数13AK511375KW9CAAPK2窄V带带型由资料确定选用SPZ型3定带轮基准直径取主动轮基准直径，则从动轮基准直径150MD5212I9502M验算带的速度531143825/S/6060DNV带的速度适合。4定窄V带的基准长度和传动中心距1201207AD38取04M计算长度21012024953451035M6DDLAA选取带的基准长度160MDL下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514实际中心距1605344875M2DLA2中心距可调范围MINAX01587023453164975DL5算主动轮上的包角1211D298078016204合适6根V带的额定功率通过插值法1605341296X得到31X所以单根窄V带的额定功率P031KW7算窄V带的根数Z540CALPZK（）查得于是095K1L0975324310281CALPZK根（）8计算作用在轴上的拉力F055205CAPFQVVZK查得,于是07/QKGM2051CAPFQVVZK29752073856N41389计算作用在轴上的压力Q012ZSIN246SIN72F下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851553带传动的张紧531V带的初张力的计算带的张紧程度对其传动能力、寿命和轴压力都有很大影响，为了使带的张紧适度，应有一定的初张紧力。初张紧力通常是在带与带轮的俩切点中心，加一垂直与带的载荷WD,使其产生规定的挠度F来控制切边长T5622122901548743MDA挠度6TF载荷015DFW式中12N则0F新安装的带22N016D运转后的带19N3F532V带常用的张紧方法1中心距以控制初拉力的定期张紧装置在水平或倾斜不大的传动中，可以采用将装有带轮的电动机安装在制有滑轨的基板上，用调整螺钉推移电动机而改变带传动的中心距。2张紧装置在装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电动机的自重，使带轮随同电动机一起绕固定轴摆动，可以自动地保持张紧力。3用张紧轮的张紧装置当带传动的中心距因结构限制不能调整时可以采用张紧轮将带张紧。张紧轮一般位于松边的内侧，使带只受单向的弯曲。54本章小结本章主要对带做了简要概述并对带进行了选择和基本的计算，选取了带的类型为SPZ型并，得出带的基准长度、中心距、包角、跟数、以及受到的力。并且对带的初张紧力进行了计算，对张紧的方法做了简单的介绍。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098516第6章主轴箱及进给箱的齿轮设计计算61齿轮的概述611齿轮的类型齿轮传动是应用最为广泛的一种机械传动。齿轮传动类型很多。根据一对齿轮在啮合过程中，其传动比是否恒定，将齿轮传动分为圆形圆柱形或圆锥形齿轮传动和非圆如椭圆齿轮传动。在各种机械中应用最广泛的是圆形齿轮传动，而非圆齿轮传动则用于一些具有特殊要求的机械中。根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两类。平面齿轮传动用于传递两平行轴之间的转动，其形状为圆柱。根据轮齿形状的不同，又分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮以及人字齿圆柱齿轮传动，其啮合形式又有外啮合、内啮合和齿轮齿条啮合三种。空间齿轮传动用于传递两相交或相错之间的转动，常见的形式有圆锥齿轮传动，准双面齿轮传动，交错轴斜齿轮传动及涡轮蜗杆传动等。612齿轮传动的主要特点1效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。2结构紧凑在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。3工作可靠，寿命长，承载能力高。4传动比恒定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。5齿轮传动的制造及安装精度要求高、成本较高，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动可做成开式，半开式及闭式。闭式与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要场合。613齿轮传动的要求1传动要准确平稳2承载能力提高614失效形式及设计准则齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式又是多种多样的，较为常见的形式有轮齿拆断、工作齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合及塑性变形。所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须具有足够的，相应的工作能力，以保下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098517证在整个工作寿命期间不致失效。因此，针对上述各种工作情况及失效形式，都应分别确立相应的设计准则。通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。615齿轮的材料及其选择原则齿轮常用材料为优质碳素钢、合金钢、铸铁和非金属材料。一般多用锻件，较大直径齿轮不宜锻造，需采用铸钢或铸铁。选择原则1要满足工作条件要求2合理选择材料配对3考虑加工工艺极热处理工艺62主轴箱齿轮的设计计算1选定齿轮的材料、精度等级及齿数选用直齿圆柱齿轮。考虑此减速器的功率较大，故大、小齿轮都选用硬尺面。选得大、小齿轮的材料均为40CR，并经调质及表面淬火，尺面硬度为4855HRC。因采用表面淬火，齿轮的变形不大，不需磨削，故初选精度等级为7级GB1009588。2按齿面接触强度设计由设计计算公式6123121TEHTDKTUZ确定公式内的各计算数值选载荷系数KT13计算小齿轮传递扭矩1TMN0325选齿宽系数D07查得材料的弹性影响系数ZE1898MPA1/2按齿面硬度中间值查得大，小齿轮的接触疲劳强度极限LIM1LI2A170MPH算得应力循环次数60NJ60621NHL92731805899280/4接触疲劳寿命系数1NNZ下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098518计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S1,由式得SKHNHLIM11LI1270MPNHASS3计算1计算小齿轮分度圆直径D1T由公式得，代的值1HM2253326104918563370TEDKTZU2计算圆周速度VV142764M/S60601TN3计算齿宽BB1531DT4计算齿宽与齿高之比B/H模数6316287MTTMZ齿高H225258764T31568BH5计算载荷系数根据V064M/S,7级精度,查得动载系数KV112；直齿轮,假设10N/MATKFB，1HKABKA125使用系数7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,105026106016HK2D310B将数据代入后得105026106072072016103361411214800058122下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098519由B/H56,122，查得HK18FKB故载荷系数K252189AVH6按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得3311654MTTDK7计算模数MM1584932Z4齿根弯曲强度设计由式得弯曲强度的设计公式为12FSDYKTZ1确定公式内的各计算值查得齿轮的弯曲疲劳寿命极限680MPALIM1LI2F查得弯曲疲劳寿命系数10，10NKN计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14,查得641LIM10684571NFFMPAS652LI2FFKPS计算载荷系数K125182AVF查取齿形系数1294FFY查取应力校正系数125317SS计算大,小齿轮的,并加以比较FSY下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098520129153092487FSY28FS小齿轮的数值大。2设计计算32189092384M7M对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数M大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径取模数与齿数的乘积有关,可取由弯曲强度算得模数3284,并就近圆整为标准值M4,按接触强度算得的分度圆直径D15849,算出齿轮齿数Z1D749182U5几何尺寸计算1计算分度圆直径128472MDZ2计算中心距A1278取B1B240MM主轴上的小齿轮齿数为41。主轴箱中轴A上的三联滑移齿轮齿数分别为19、22、16。对A轴上的齿轮齿数分别为双联齿轮136、27双联齿轮117、33齿轮38。对于轴A上中支撑和后支撑之间的三联滑移齿轮齿数分别为37、46、26。前支撑和中支撑之间的齿轮齿数分别为81、18。选取主轴箱中齿轮的模数都为4。进给箱中的齿轮轴上的齿轮由外部运动传入进给箱所用的齿轮齿数分别为44，26。轴上的三联滑移齿轮齿数分别为29、36、26。实现快速进给的齿轮的齿数为44。对于轴上的齿轮的齿数分别为29、22、32、40、40。对于轴上的齿轮的齿数分别为29、36、18、40、40、40。对于轴上的齿轮的齿数分别为38、42、49。选取进给箱中齿轮的模数都为25。6齿轮应力的计算在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大的，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力验算，一般对高速传动齿轮主要验算接触应力，对低速传动齿轮下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098521主要验算弯曲应力，对硬齿面软齿芯的渗碳淬火齿轮，一定要验算弯曲应力。接触应力验算公式为JJJUKNZMBN31232081弯曲应力验算公式为WWJBY5123式中N传递的额定功率KW，DNNA电动机功率KW；从电动机到所计算齿轮的传动效率；NJ计算转速R/MIN；M初算的齿轮模数MM；B齿宽MM；Z小齿轮齿数；U大齿轮齿数与小齿轮齿数之比U1，“十”号用于外啮合，“一”号用于内啮合；寿命系数；KQNNK工作期限系数QMRCVT160T齿轮在机床期限TE内的总工作时H，对于中型机床的齿轮取TE1500020000H，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为TT0/P，P为该变速组的传动副数；N1齿轮的最低转速R/MIN；当变动的交变载荷的总循环次数小于2104次时，可视为稳定的交变载荷，其KMAX高速传动件可能存在KKMAX的情况，此时取KKMAX；大载荷低速传动件可能存在KKMIN的情况，此时应取KKMIN；当KMINKKMAX时，取计算值。K3工作状况系数，考虑载荷有冲击的影响，主运动中等冲击取K31216；K2动载荷系数；K1齿向载荷分布系数；Y齿形系数；许用接触应力MPA；J许用弯曲应力MPA；W验算1840齿轮副由公式计算接触应力下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098522J3123208UKNMBJ0849855524033A1MPJA81P0HWZNS故适合。JJ51239UJKNZMBYN532A054108834MPA340MP125LMNUFYS故合格U63本章小结在闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主。但对于齿面硬度很高，齿心硬度又低的齿轮或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。分别对主轴箱及进给箱齿轮进行设计，对主轴箱上受力最大的齿轮进行校核，其它齿轮分别用此方法进行校核，得到主轴箱和进给箱中全部齿轮的齿数和模数。结果证明，所选的齿轮适合主轴箱和进给箱的传动，优化了传动系统的配置。根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两类。平面齿轮传动用于传递两平行轴之间的转动，其形状为圆柱。根据轮齿形状的不同，又分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮以及人字齿圆柱齿轮传动，其啮合形式又有外啮合、内啮合和齿轮齿条啮合三种。空间齿轮传动用于传递两相交或相错之间的转动，常见的形式有圆锥齿轮传动，准双面齿轮传动，交错轴斜齿轮传动及涡轮蜗杆传动等。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098523第7章轴的设计计算71轴的概述711轴的功用及分类轴是组成机器的主要零件之一，其功用是1支撑回转零件如齿轮、带轮等；2传递运动和转矩。轴根据受载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴。按照轴线形状分，则轴有直轴，曲轴和软轴。712轴的受力分析、失效形式和设计准则1轴上载荷及应力机器在工作时，作用于轴上的载荷弯矩、转矩等多数情况下是变载荷，个别情况下也可能是静载荷。变载荷引起变应力；静载荷引起静应力，也可能引起变应力。2轴的失效形式因疲劳强度不足而产生疲劳断裂；因静强度不足而产生塑性或脆性断裂；因刚度不足而产生过大的弯曲弹性变形或扭转弹性变形；在高转速下工作的轴，可能会发生共振或振幅过大而失效；其他失效如轴颈磨损；在高温环境中工作时的蠕变；在腐蚀介质中工作被腐蚀并加速疲劳失效等。3设计准则及设计内容轴的设计准则是针对轴在具体工作条件下最可能发生的失效形式进行相应的设计，使所设计的轴具有足够的、不发生该种失效的工作能力，并具有合理的结构和良好的工艺性。4轴设计主要内容1根据轴的工作条件、工艺要求和经济性原则，选取合适的材料、毛坯形式及热处理方法；2根据轴的受力情况、轴上零件的装配和定位、轴的加工等具体要求，确定轴的合理结构形状和尺寸，即进行轴的结构设计；3轴的工作能力的计算。一般的轴都必须进行强度计算；对刚度要求高的轴或受力大的细长轴等，还要进行刚度计算；对于高速轴，因有共振危险，应进行振动稳定性计算。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098524713轴上零件的固定零件和轴的固定和连接方式，随零件的作用而异。一般情况下，为了保证零件在轴上有固定的工作位置，需从轴向和周向加以固定。1轴上零件的轴向固定轴上零件的轴向固定一般采用轴肩、轴环、轴伸、套筒、缩紧挡圈、圆锥面、圆螺母、轴端挡圈、轴端挡板、弹性挡圈、紧定罗丁等古代方法。2轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定一般采用平键、楔键、滑键、半圆键、圆柱销、圆锥销、过盈配
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