畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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- 一．前言
1.1 課題背景
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營(yíng)企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒(méi)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(duì)于這些中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動(dòng)化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)是擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)家，而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度低，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6％。這些機(jī)床中,役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）。可見(jiàn)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(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。
而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性：
1、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
2、可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)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(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
5、擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。
因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。 此外，機(jī)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(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
自從1951年計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（NC）和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）兩個(gè)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(lái)數(shù)控系統(tǒng)將呈以下發(fā)展趨勢(shì)：
1、 繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PC的第六代方向發(fā)展
基于PC所具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。
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(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)向高速化和高精度化發(fā)展
數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。
（2）引入專(zhuān)家系統(tǒng)指導(dǎo)加工
將熟練工人和專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，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(kù)為支撐，建立具有人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)。
（3）引入故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)
（4）引入動(dòng)裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行[3] 。
目錄
一、前言 4
1.1課題背景 4
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4
1.2.1數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)…………………………………...................................................4
1.2.2我國(guó)數(shù)控車(chē)床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨...............................................................................4
二、主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5
2.1 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 5
2.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 6
三、總體方案擬定 6
3.1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 6
3.2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 6
3.3動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 6
3.4軸和齒輪的驗(yàn)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(dòng)參數(shù)的確定 8
4.3主電動(dòng)機(jī)的選擇 8
五、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 9
5.1確定變速組及變速副數(shù)目. 10
5.2結(jié)構(gòu)式的擬定 10
5.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 11
5.4各變速范圍及極限傳動(dòng)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(dòng)件的設(shè)計(jì) 14
6.1帶輪的設(shè)計(jì) 14
6.2轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)計(jì) 24
7.3齒輪校核 26
八、主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
總結(jié)與體會(huì) 29
致謝詞 30
參考文獻(xiàn) 31
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