畢業(yè)設計 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)設計
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- 一．前言
1.1 課題背景
隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國制造業(yè)領域涌現(xiàn)出了許多私營企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng)，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業(yè)來說購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對原有機床進行改造，進行數(shù)控化、自動化，以提高生產(chǎn)效率。我國機床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，突出的任務就是用較少的資金迅速改變機械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益。我國是擁有300多萬臺機床的國家，而這些機床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機床，自動化程度低，即我國機床數(shù)控化率不到3％。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的數(shù)控化率僅為6％。這些機床中,役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60％以上）。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品國內(nèi)、外市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。
而相對于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床有以下明顯的優(yōu)越性：
1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
2、可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，從而效率比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。
3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
4、可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。
5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，可實現(xiàn)長時間無人看管加工。
因此，采用數(shù)控機床，可以降低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應。 此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
自從1951年計算機技術應用于機床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（NC）和計算機數(shù)控（CNC）兩個階段的發(fā)展。目前，數(shù)控系統(tǒng)正處于第六代――基于PC（PC－BASED）。
未來數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢：
1、 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展
基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務。
2、向高速化和高精度化發(fā)展
3、向智能化方向發(fā)展
（1）應用自適應控制技術向高速化和高精度化發(fā)展
數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。
（2）引入專家系統(tǒng)指導加工
將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。
（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)
（4）引入動裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)
可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行[3] 。
目錄
一、前言 4
1.1課題背景 4
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4
1.2.1數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢…………………………………...................................................4
1.2.2我國數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨...............................................................................4
二、主傳動系統(tǒng)設計 5
2.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點 5
2.2 主傳動系統(tǒng)的要求 6
三、總體方案擬定 6
3.1 擬定主運動參數(shù) 6
3.2 運動設計 6
3.3動力計算和結構草圖設計 6
3.4軸和齒輪的驗算 6
四、參數(shù)擬定 7
4.1主軸極限轉(zhuǎn)速的確定. 7
4.2主動參數(shù)的確定 8
4.3主電動機的選擇 8
五、運動設計 9
5.1確定變速組及變速副數(shù)目. 10
5.2結構式的擬定 10
5.3結構網(wǎng)的擬定 11
5.4各變速范圍及極限傳動比. 11
5.5確定各軸的轉(zhuǎn)速 12
5.6繪制轉(zhuǎn)速圖 13
5.7繪制變速系統(tǒng)圖. 13
六、傳動件的設計 14
6.1帶輪的設計 14
6.2轉(zhuǎn)動軸的直徑估算 18
6.3確定各軸轉(zhuǎn)速 18
6.4確定各軸最小直徑 19
七、各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 20
7.1齒輪模數(shù)的確定. 20
7.2齒輪的設計 24
7.3齒輪校核 26
八、主軸結構設計 30
總結與體會 29
致謝詞 30
參考文獻 31
...
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