CW61100E型卧式车床主传动系统的结构设计
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CW61100E
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结构设计
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CW61100E型卧式车床主传动系统的结构设计,CW61100E,卧式,车床,传动系统,结构设计
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西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目：卧式车床主传动系统的结构设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B100205 姓 名 黄仁奕 学 号 B10020509 导 师 姚慧 2013年 12月3日- 7 -1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景、研究意义现代卧式车床主传动系统设计不但要满足动力参数和运动参数的要求，还要尽量设计出结构简单、工艺性好、工作平稳的传动系统。天水星火机床有限责任公司生产的CW61100E型卧式车床是国内该系列的代表性产品，其结构和功能都已经比较完善。但是随着科学技术的迅猛发展，产品在某些功能方面已经不能适应市场的需求，因此对其进行改进势在必行。1 1.2国内外相关研究情况1.2.1国内外数控机床现状：近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2 与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题：产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件（主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等）在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。3 1.2.2数控机床发展趋势：高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。4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；被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破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。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。4.精密加工技术已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右；从这些事实技术可以看出整个机加工进入亚微米、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。52.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容（1）针对CW61100E型卧式车床主传动系统的要求，分析其功能和原理，设计其主传动系统，并进行相应的计算和分析； （2）绘制该传动系统的装配图和关键零部件图。2.2研究方案机床的主传动系统用于实现机床的主运动，在机床传动中实现主运动变速的方法有电气传动和液压传动的变速运动，还有机械变速等多种形式。机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传递。图1所示为机械传动形式。 图 1 机械传动形式1-交流电动机；2-变速机构；3-主轴 机械传动主要由以下几部分组成: (l)定比传动机构:具有固定传动比或固定传动关系的传功机构，如带传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮齿条传动、螺杆传动。 (2)变速机构：改变机床部件运动的机构。如滑动齿轮变速机构、离合器式齿轮变速机构等。 (3)换向机构：变换机床部件运动方向的机构。为了满足加工的不同需要(例如车螺纹时刀具的进给和返回，车右旋螺纹和左旋螺纹等)。机床的主传动部件和进给传动部件往往需要正、反向的运动。可以直接利用电动机反转，也可以利用齿轮换向机构等。 (4)操纵机构：用来实现机床运动部件变速、换向、启动、停止、制动及调整的机构。常见的操纵机构包括乎柄、手轮、杠杆、凸轮、齿轮齿条、拨叉、滑块及按钮等。 (5)箱体及其他装置箱体用以支承和连接各机构，并保证它们相互位置的精度。为了保证传动机构的正常工作，还要设有开停装置、制动装置、润滑与密封装置等。 液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，它通过能量转换装置（液压泵），将原动机（电动机）的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭管道、控制元件等，由另一能量装置（液压缸、液压马达）将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。图2所示为液压传动形式。图 2 液压传动形式1-交流电动机；2-油泵；3-油箱；4-液压控制装置；5-液动机；6-主轴 液压传动主要由以下几部分组成: (1)动力元件油泵。其作用是将电动机输入的机械能转换为液体的压力能，是能量转换装置(能源)。 (2)执行机构油缸或油马达。其作用是把油泵输人的液体压力能转变为工作部件的机械能.它也是一种能量转换装置(液动机)。 (3)控制元件各种阀。其作用是控制和调节油液的压力、流量(速度)及流动方向。 (4)辅助装置油箱、油管、滤油器、压力表等。其作用是创造必要的条件，以保证液压系统正常工作。(5)工作介质矿物油。它是传递能量的介质。 机械传动与液压传动相比较，其主要优点如下: (l)传动比准确，适用于定比传动; (2)实现回转运动的结构简单。能传递较大的扭矩; (3)故障容易发现，便于维修。 因此，机械传动主要用于速度不太高的有级变速传动中。根据CW61100E卧式机床的要求，选择机械传动方式。传动简图如图3所示。 图 3 传动简图1-交流电动机；2-带传动；3-齿轮变速机构； I、II、III-传动轴；IV-主轴机床的动力由交流电动机提供，经过V带传动至变速箱内，箱内变速机构由多根传动轴及多组齿轮副组成，动力经过变速机构传递至主轴输出。2.3研究方法与措施1.参数拟定：根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合世界条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速和，公比（或级数Z），主传动电机功率N。2.传动设计：根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。3.动力计算和结构草图设计：估算齿输模数m和直径d，选择和计算反向离合器，制动器。将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。4.轴和轴承的验算：在结构草图的基础上，对一根传动轴的刚度和该轴系的轴承的寿命进行验算。5.主轴变速箱装配设计：主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作。3.1的难点与重点在进行主传动系统设计时需要对各主要技术参数和特性参数较高、低档减速比、主轴额定转速、功率损失等进行计算, 对这些参数的相互关系和相互影响以及对结构性能的影响进行分析。我们自己资料比较少，因为要通过互联网和图书馆来查找相关资料。主传动系统的运动设计通常是根据机床的主要技术参数和要求，拟定主轴传动转速图，可能会遇到齿轮的布置不合理，滑移齿轮的结构形式不当等，因此，要从几分设计方案中选出最佳方案，然后计算齿轮的齿数及皮带轮直径等，最后绘制传动系统图。3.2前期已展开工作通过查找资料，已经了解CW61100E卧式机床主要参数和规格，确定传动系统的设计方案和整体结构，为下一步的设计计算以及绘制装配图做好准备。4.本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） （1）13周：调研并收集资料；（2）46周：确定该主传动系统的设计方案和整体结构；（3）711周：完成该主传动系统的结构设计计算；（4）1215周：完成该主传动系统的装配图；（5）16-18周：完成论文撰写，准备答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）： 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 王宏 张永生 李采芝 安波. CW61100E 数控改造中的主传动设计J.兰州理工大学材料学院, 2007,36(1):28-752 许郁生.中国机床工业的发展和市场需求J. 中国机床工具工业协会,2005.45(1).12-133 盛伯浩.我国数控机床现状与技术发展策略.现代金属加工,2005(6):38-454 鲁方霞 邓朝晖. 数控机床的发展趋势及国内发展现J.2006.40(3):44-485 高文章. 数控机床的技术发展趋势J. 北京数控技术开发中心. 1995.23(2).45-466 陈铁鸣 主编 机械设计，哈尔滨工业大学出版社，2003.8 :38-497 机床设计手册M . 北京: 机械工业出版社, 1982.(5):12-458 王爱玲 主编 现代数控机床，国防工业出版社，2003.(4):43-699 禹宏云. 数控车床主传动链设计 J . 机械传动, 2001,( 2) : 41- 43. 10 文怀兴, 夏田. 数控机床系统设计M . 北京: 化学工业出版社, 2006. 7:23-2511 陈婵娟. 数控车床设计M .北京: 化学工业出版社, 2006.10:12-1312 孙靖民.机械结构优化设计.哈尔滨工业大学出版社,1985.12:78-7913 汤文成,车床主传动设计专家系统的研究.机床,1990,(4):44-4714 吴玉厚著.数控机床电主轴单元技术M.北京：机械工业出版社，2010.2.3-515 李秀英,滕弘飞.机床优化设计M .北京:机械工业出版社,1989.6.5-716 M.Weck,M.Schmidt,A new method for determining geometric accuracy in the axis of movement of machine tools,Precision Engineering 8(2)(1986) 97103.17 G.X.Zhang,R.Quyang,B.Lu,et al.,A displacement metho
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