CM6132型精密車床主傳動系統(tǒng)數(shù)控改造設(shè)計【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 摘 要 對 密車床主傳動系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控化改造， 主要對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造包括機(jī)械和數(shù)控兩部分。 機(jī)械部分：拆掉變速箱改用變頻電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。數(shù)控部分：數(shù)控系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中沒有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號單方向傳遞。開環(huán)系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、易掌握，調(diào)試和維修比較方便簡單，已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床 子技術(shù)、自動控制、傳感測量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變 了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大變化?，F(xiàn)代的 控技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程的數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：數(shù)改造；數(shù)控車床；步進(jìn)電機(jī)控 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 s to C M 6132 C As as is in to is As to C is C is no is by is of It is C 【 NC 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 目 錄 第 1 章 緒 論 . 6 控機(jī)床的發(fā)展 . 6 通機(jī)床數(shù)控改造的必要性 . 6 控機(jī)床的發(fā)展趨勢 . 7 第 2 章 總體方案設(shè)計 . 8 算參數(shù)和技術(shù)要求 . 8 體方案的擬定 . 8 械部分改造 . 8 本參數(shù)的確定 . 10 動參數(shù) . 11 力參數(shù) . 11 第 3 章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 . 13 輪及帶的計算 . 13 輪校核 . 16 核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 . 16 核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 . 18 的校核 . 20 的校核 . 23 第 4 章 控制原理設(shè)計 . 25 控系統(tǒng)的基本硬件組成 . 25 . 25 控系統(tǒng)的選用 . 26 進(jìn)電機(jī)的控制 . 26 . 26 盤及顯示器接口 . 30 盤接口電路 . 30 晶顯示模塊的工作原理 . 30 第 5 章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 . 32 品結(jié)構(gòu)改造的合理化 . 32 高技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值的方法 . 32 品成本核算 . 33 品年利潤 . 34 結(jié)論 . 35 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) . 36 附錄 1 . 37 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 第 1 章 緒 論 控機(jī)床的發(fā)展 隨著電子技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備，已在我國批量生產(chǎn)、大量 引進(jìn)和推廣應(yīng)用，它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，并帶來很大的效益。但同時，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。 數(shù)控機(jī)床自 20世紀(jì)中期誕生以來，它們數(shù)控系統(tǒng)隨著電子器件的更新?lián)Q代也不斷發(fā)展。特別是超大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器引入數(shù)控系統(tǒng)，以及直流和交流伺服驅(qū)動技術(shù)的成熟，大大地推動了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。今天數(shù)控機(jī)床已發(fā)展為一種高度機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，成為現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)得基本單元，成為支撐先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)核心設(shè)備。 20世紀(jì)后半期， 數(shù)控機(jī)床不僅品 種多，而且產(chǎn)量迅速發(fā)展，同期世界數(shù)控車床擁有達(dá) 100萬臺，品種有 1500種，數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量近 15萬臺。美國在 1983年的機(jī)床擁有量比 1973 年下降了 23 1，而同期數(shù)控機(jī)床擁有量增加了 2 6倍，日本 1983年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床占機(jī)床品種數(shù)的 65，數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量（臺數(shù)）占車床總產(chǎn)量的 28 3，數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值為車床總產(chǎn)值的 70 9。美國 1989 年機(jī)床擁有量為 232678 臺，其中數(shù)控機(jī)床為2323566臺；日本 1987年機(jī)床擁有量為 792975臺，其中數(shù)控機(jī)床為 70255臺。到 1994年，日本機(jī)床擁有量的數(shù)控 化率達(dá) 20 9，美國、意大利均達(dá) 10以上。 1995年我國機(jī)床擁有量達(dá) 85 12萬臺，占 22 2。機(jī)床擁有量的數(shù)控化率為 金屬切削加工數(shù)控化率達(dá) 成型機(jī)床的數(shù)控化率為 據(jù)了解， 2001年中國機(jī)床產(chǎn)值已進(jìn)入世界前 10名的第 5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第 3 位，達(dá) 美元，僅次于美國的 美元，消費(fèi)額比上一年增長 25。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢， 2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第 2位，達(dá) 上年 增長 通機(jī)床數(shù)控改造的必要性 面對世界機(jī)床市場的強(qiáng)烈沖擊，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床如何從容應(yīng)對并占有一定的市場份額，有關(guān)人士提出，必須把發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床放在突出位置，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志；數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了形態(tài)復(fù)雜、精密、小批及多變零件的加工問題且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)率。因此，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場需求大力培育，不能光靠一個展覽會來推動，各級政府應(yīng)重視數(shù)控機(jī)床開發(fā)研制及市場銷售等一系列問題，為國產(chǎn) 數(shù)控機(jī)床發(fā)展大開“綠燈” 。 提高數(shù)控化率有兩個途徑：（ 1）投入巨資購買新的數(shù)控機(jī)床；因?yàn)槲覈F(xiàn)有老機(jī)床太多，再加上資金問題，我國購買的數(shù)控機(jī)床還是有限的。（ 2）對現(xiàn)有普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，對擁有 300 多萬臺普通機(jī)床的我國來說，普通機(jī)床的數(shù)控化無疑是一條簡單可行的途徑“研究如何簡便、實(shí)用地對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造是十分必要的。” 控機(jī)床的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成 度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實(shí)現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床 本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。 機(jī)床工業(yè)被稱之為裝備工業(yè)，裝備工業(yè)又是技術(shù)密集、技術(shù)更新速度十分快的行業(yè)，面對入世和世界經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程，必須在新一輪經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中找準(zhǔn)自己的位置 ，加快發(fā)展、更新的頻率，用“限普贈數(shù)”來加快集約化進(jìn)程，促進(jìn)裝備工業(yè)的發(fā)展，參與世界經(jīng)濟(jì)競爭。我國近幾年數(shù)控機(jī)床雖然發(fā)展較快，但與國際先進(jìn)水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應(yīng)變能力差。為了縮小與世界先進(jìn)水平的差距。 現(xiàn)在國內(nèi)的主要先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床都是靠進(jìn)口的，即使自己做的車床中的精密部件例如精密絲杠都是靠進(jìn)口的，沒法靠自己的技術(shù)來制造，這樣大大限制了我國機(jī)床的水平和與國際競爭的能力 這樣經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床就顯得尤為重要，不但可以節(jié)省資金而且技術(shù)水平不比大型數(shù)控機(jī) 床簡單，也能體現(xiàn)一個國家的機(jī)床水平，從簡單向大型化， 復(fù)雜化，集成化發(fā)展奠定一定的技術(shù)。對現(xiàn)有老機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造費(fèi)用低廉符合我國的國情，可以普遍提高我國的數(shù)控人員。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 第 2 章 總體方案設(shè)計 算參數(shù)和技術(shù)要求 （ 1）床身上最大加工直徑 320 （ 2）主傳動系統(tǒng)保持主軸箱內(nèi)背輪機(jī)構(gòu)不變，取消變速箱，用變頻調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 （ 3）拆掉進(jìn)給箱、溜板箱改用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱、橫進(jìn)給，脈沖當(dāng)量體方案的擬定 數(shù)控機(jī)床主要用于軸類、盤類件的加工，能自動完成外圓柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面 體方案的擬定 數(shù)控機(jī)床主要用于軸類、盤類零件的加工，能自動完成外圓柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面、螺紋等工序的粗細(xì)加工，并能在外圓柱面或端面上進(jìn)行銑、鉆孔、鉸孔等工作，可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件在預(yù)先加工好定位基面后，一次裝夾下完成從毛坯到成品的全部工序。因此，能夠極大地提高生產(chǎn)率。本項(xiàng)研究的對象 要用于對小型軸類！盤類以及螺紋零件的加工。 械部分改造 （ 1）主軸伺服系統(tǒng)的改造 拆去原床身的變速箱、進(jìn)給箱、三相異步電動機(jī)，主軸箱繼續(xù)保留使用，變頻調(diào)速電動機(jī)、原進(jìn)給機(jī)構(gòu)輸出端接脈沖發(fā)生器。由于采用了先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)驅(qū)動主軸進(jìn)給系統(tǒng)，主軸的變速特性變佳，實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 主軸伺服系統(tǒng)的組成 （ 2）進(jìn)給電機(jī)伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計 為滿足盡可能減少改動量的要求，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)常接口箱驅(qū)動絲杠，帶動刀具縱向和橫向移動。用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)代替普通的滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)，具有摩擦力小，運(yùn)動靈敏，無爬行現(xiàn)象的特點(diǎn)，也可以進(jìn)行預(yù)緊，以實(shí)現(xiàn)無間隙傳動，以使傳動剛度好，反向時無空程死區(qū)?？v向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆去原機(jī)床的溜板箱、光杠與絲杠以及安裝座，配上滾珠絲杠及其相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)及其和絲杠的鏈接部分在主軸箱之下并不占據(jù)絲杠空間。由于采用滾珠絲杠可提高系統(tǒng)的精度和縱向進(jìn)給的整體剛度；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：由于原橫向進(jìn)給的絲杠空間有限，所以拆除橫向絲杠換上滾珠絲杠。由于現(xiàn)在的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動能力很強(qiáng)，步距角也比原來小了很多，所以步進(jìn)電機(jī)和絲杠之間用聯(lián)軸器連接， 1： 1 傳動。方案如圖 2 圖 2機(jī)方案圖 155 光電隔離 D/A 頻調(diào)速 主軸 齒輪傳動 電機(jī) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 （ 3）聯(lián)軸 器 圖 2現(xiàn)在廣泛采用的直接聯(lián)接電機(jī)軸和絲杠的撓性聯(lián)軸節(jié)。這種聯(lián)軸節(jié)的工作原理是：聯(lián)軸節(jié)的左半部裝在電機(jī)軸上，當(dāng)擰緊螺釘 2 時，件 3 和件 5 相互靠近，擠壓內(nèi)錐環(huán) 17、外錐環(huán) 4，使外錐環(huán)內(nèi)徑縮小，內(nèi)錐環(huán)外徑脹大，使件 5 與電機(jī)軸 1 形成無鍵聯(lián)接。右半部也同樣形成無鍵聯(lián)接。左半部通過剛性鋼片組成 15 的兩個對角孔與螺栓 6、球面墊圈 7、 8相聯(lián)。圖中表明球面墊圈 8 和右半部件 9 沒有任何聯(lián)接關(guān)系。同樣，彈性鋼片組 15 的另外兩個對角孔通過球面墊圈 14、 16、螺栓 13 與右半部聯(lián)接，墊圈 16 與件 5 沒有任何聯(lián)接關(guān)系。這樣依靠彈性鋼片 組對角聯(lián)接（即撓性）傳遞扭矩，且與電機(jī)軸和絲杠都無鍵聯(lián)接，便是撓性聯(lián)軸節(jié)的工作原理。 1 電機(jī)軸； 2、 12 螺釘； 3 法蘭； 4 外錐環(huán)； 5 左本體； 6、 13 螺栓； 7、 8、 14、 16 墊片； 9 右本體； 10 法蘭； 11 絲杠。 圖 2性聯(lián)軸器 本參數(shù)的確定 通過主軸孔最大棒料直徑 d： 床身寬度 B： B = 273 濟(jì)合理的工件或刀具直徑按照以下幾種經(jīng)驗(yàn)公式估定： d ( = 320 = 192 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 d ( = 320 = 32 運(yùn)動參數(shù) 可通過類比實(shí)驗(yàn)和計算等方法綜合確定： n = 1000 220 = 2189 32 v v d d n n 高轉(zhuǎn)速，其中常用經(jīng)濟(jì)加工切削速度硬質(zhì)合金刀具精車中碳剛 v = 200 220 m/ v 220 m/v 高速鋼刀具精車絲杠 v = 15m/ 取 n = 24 2200r/算速度： n j 力參數(shù) 據(jù)下列公式及數(shù)據(jù)估算電機(jī)功率 P： F z = f t s （公斤力） f 單位切削面積上的切削力，取硬質(zhì)合金刀加工中碳鋼 f = 220 （公斤力 / ） 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 t 切削深度 s 進(jìn)給量 切削深度及進(jìn)給量取半精車中碳鋼，故 t 取 1s 取 v = 190m/s 取 P = 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 第 3 章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計 輪及帶的計算 選用宰 V 帶傳動，電動機(jī)的額定功率 P = W,轉(zhuǎn)速 1500r/i = 2 一天的運(yùn)轉(zhuǎn)時間 10h 主傳動系統(tǒng)的傳動方式 機(jī)床主傳動系統(tǒng)可分為分級變速傳動 和無級變速傳動。分級調(diào)速傳動是在一定的變速范圍內(nèi)均勻地、離散地分布著有限級數(shù)的轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過 2030 級。這種傳動方法主要用于普通機(jī)床，一些普通機(jī)床經(jīng)數(shù)控化改造后也保留了原分級變速傳動方式。無級調(diào)速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳速度，能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于自動變速。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)通常采用無級變速傳動。 與普通機(jī)床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直流主軸調(diào)速電動機(jī)，電動機(jī)調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主 傳動系統(tǒng)有以下三種傳動方式。 （ 1） 由電動機(jī)直接驅(qū)動 （ 2） 采用定比傳動 （ 3） 采用分檔變速傳動 無級變速是指在一定的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速（或速度）能連續(xù)地變換，從而獲得最有利的切削速度。機(jī)床主傳動中常采用的無級變速裝置有三大類：變速電動機(jī)、機(jī)械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。 （ 1）變速電動機(jī) 機(jī)床上常有的變速電動機(jī)有直流電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流變頻電動機(jī)，在額定轉(zhuǎn)數(shù)以上為恒功率變速，通常變速范圍僅為2 3；額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩變速，調(diào)整范圍很大，變速范圍可達(dá) 30 甚至更大。上述功率和轉(zhuǎn)距特性一般不能滿足機(jī)床的使用 要求。為了擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍，在變速電動機(jī)和主軸之間串聯(lián)一個分級變速箱。變速電動機(jī)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、大型機(jī)床中。 （ 2）機(jī)械無級變速裝置 機(jī)械無級變速裝置有柯普型、行星錐輪性、分離錐輪鋼環(huán)形和寬帶型等多種結(jié)構(gòu)，它們都是利用摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)距，通過連續(xù)地改變摩擦傳動副工作半徑來實(shí)現(xiàn)無級變速。由于它的變速范圍小，多數(shù)是恒轉(zhuǎn)距傳動，通常較少單獨(dú)使用，而是與分級變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，以擴(kuò)大變速范圍，機(jī)械無級變速器應(yīng)用于要求功率和變速范圍較小的中小型車床、銑床等機(jī)床的主傳動中，更多的是用于進(jìn)給變速傳動中。 （ 3）液壓無級變速裝置 液壓無級變速裝置通過改變單位時間內(nèi)輸入買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 液壓缸或液動機(jī)中液體的油量來實(shí)現(xiàn)無級變速。它的特點(diǎn)是變速范圍較廣、變速方便、傳動平穩(wěn)、運(yùn)動換向時沖擊小、易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動和自動化。液壓無級變速裝置常用在主運(yùn)動的機(jī)床中，如刨床、拉床等。 機(jī)械設(shè)計 3表 8 6 工作情況系數(shù)查得工作情況系數(shù) K A = ： P K A P = W 帶帶型 根據(jù) P n 1 由機(jī)械設(shè)計 3圖 8 9 窄 V 帶選 型圖確定選用 由機(jī)械設(shè)計 3表 8 3V 帶輪的最小基準(zhǔn)直徑和 8 7V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取主動輪基準(zhǔn)直徑 d 125 據(jù)機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 15），從動輪基準(zhǔn)直徑 d d i d 2 125 =250 據(jù)機(jī)械設(shè)計 3表 8 7V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，取 d 250 機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 13）驗(yàn)算帶的速度 所以帶的速度合適。 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 d d = （ 125 + 250） = 262.5 2 (d d = 2 （ 125 +250） = 750 步確定中心距 0 =520 據(jù)機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度 由機(jī)械設(shè)計 3表 8 2V 帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù) 帶的基準(zhǔn)長度 1600文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 按機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 21）計算實(shí)際中心距 2 由機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 6）得 所以主動輪上的包角合適。 帶的根數(shù) 由機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 22）知 由 1480、 125i = 2 查機(jī)械設(shè)計 3表 8 5c 單根窄 0和表 8 5d 單根窄 V 帶額定功率的增量 : W 查機(jī)械設(shè)計表 8 8 包角系數(shù) ： 表 8 2V 帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù) 取 z =2 根。 0 查機(jī)械設(shè)計 3表 8 4V 帶單位長度的質(zhì)量得： q = m，故 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 P 由機(jī)械設(shè)計 3式（ 8 24）得： 輪校核 主軸箱內(nèi)的齒輪校核，小齒輪材料為 40質(zhì)處理，硬度24186均取為 260齒輪選用雙片齒輪，用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 22986均取 240 27， 63， m = 機(jī)械零件設(shè) 計手冊 1圖 12 12 及圖齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限 1223 按 質(zhì)量要求取值，查得： 700N/ 510N/ 80N/ 460N/齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 20 圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強(qiáng)度與齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算公式 式中 分度園上的圓周力 使用 系數(shù) 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 22 使用系數(shù)得 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 齒面圓周速度 V： 根據(jù)齒輪的圓周速度 V，參考機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 34 選擇齒輪的精度等級為： 8 8 01 88。 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 8a 直齒圓柱齒輪的動載荷系數(shù) 得 齒向載荷分布系數(shù) 按 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 9a 齒向載荷分布系數(shù)，得 1。 齒間載荷分布系數(shù) K 按 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 23 齒間載荷分布系數(shù)，得 H：按 =0。查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 24 材料彈性系數(shù) 得 重合度： = + 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 4 標(biāo)準(zhǔn)外口齒合圓柱齒輪的端面重合度 得 = =所以 = + =齒圓柱齒輪可知 =1 以上各數(shù)值帶入齒面接觸應(yīng)力計算方式得： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 計算安全系數(shù) 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 20圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強(qiáng)度與齒根彎曲強(qiáng)度校核計算公式 式中 壽命系數(shù) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 對于調(diào)質(zhì)鋼（可以有一定量的點(diǎn)蝕），從機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖12 23 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 可查得 N =109 。 因?yàn)?N，所以 1。按 108 從機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 13 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 查得 潤滑油膜影響系數(shù) v=s 選 320 號中極壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動粘度 20，查接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)圖 12 14 軟齒面及調(diào)質(zhì)鋼、滲碳淬火鋼短時間氣體或液體氮化齒輪的 ，得 工業(yè)硬化系數(shù) 為小齒輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故 。 接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 17 接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) 得 。 將以上 數(shù)值代入安全系數(shù)的計算公式得 按機(jī)械零件設(shè)計手冊 1式（ 12 7） 1 因?yàn)?故齒輪是安全的。 核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12 20 圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強(qiáng)度與齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算公式 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 式中 彎曲強(qiáng)度計算的載荷分布系數(shù) = =曲遷都計算的載荷分配系數(shù) K K K 合齒輪系數(shù) 27， 63 查機(jī)械零件設(shè)計手冊外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)圖 12 18 得 彎曲強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù) 按 = =0 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12 22 彎曲強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù) 得 以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計算公式得 式中 壽命系數(shù) 調(diào)質(zhì)鋼由機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12命系數(shù)，查得彎曲疲勞應(yīng)力的循環(huán)基數(shù) N =3 105 。 因?yàn)椋?109， 108 均大于 N ，所以 。 相對齒根圓角敏感系數(shù) Y 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12齒輪的符合齒形系數(shù)知 查機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12對齒根圓角敏感系數(shù)表 12對齒根圓角敏感系數(shù) 得 Y =1 。 相對齒根表面狀況系數(shù) 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1表 12用精度等級齒輪的加工方法及應(yīng)用范圍，齒面粗糟度 m 。按機(jī)械零件設(shè) 計手冊 1式 12 。 尺寸系數(shù) 機(jī)械零件設(shè)計手冊 1圖 12寸系數(shù) 得 。將以上各數(shù)值帶入安全系數(shù) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 由機(jī)械零件設(shè)計手冊 1式 12 大于 齒輪安全 。 的校核 軸的材料為 45 號鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)后， b = 637 E = 210 軸頸 d = 28 齒輪直徑 ：大輪 63 157.5 輪 3 17 51 齒輪受力 ： 轉(zhuǎn)距 圓周力 徑向力 小齒輪受力：轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 計算機(jī)平面內(nèi)支反力（圖 3 由 0 得 由 0,得 垂直面的支反力（圖 3 1 e） 由 0 得 由 0 得 上的轉(zhuǎn)矩圖（圖 3 1g） T = T= 105 N于齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖（圖 3 1d） a = 35 = m c = 110 = 80773 N文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 = m 齒輪作用在垂直面的彎矩圖（圖 3 1f） a = 35 = m c = 110 = m 大齒輪作用力在 B 截面的最大彎矩 小齒輪作用力在 C 截面的最大彎矩： 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面 C 處彎矩較大，是危險截面 。下面對軸的 C 截面進(jìn)行彎曲應(yīng)力校核計算： 由機(jī)械零件設(shè)計手冊 2表 20 13 得 式中許用應(yīng)力值由機(jī)械零件設(shè)計手冊 2表 20 14 查得： 0b = 110 1b = 65 力校正系數(shù) 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 因?yàn)?= = 637 所以軸是安全的 。 圖 3的載荷分布圖 3 4 鍵的校核 主軸上的普通圓頭平鍵，軸徑 54，傳動轉(zhuǎn)矩為 286。 47N*m，整個齒輪組的寬度 B50 ,載荷穩(wěn)定。 （ 1） 選擇鍵的 類型，選 A 型普通平鍵； （ 2） 確定鍵的尺寸：查的可選鍵的尺寸為 b h l=16 10 27 ; （ 3） 擠壓強(qiáng)度：取 k=h/2則工件表面的擠壓應(yīng)力為： 32 2 * 2 8 6 . 4 7 * 1 0 7 8 . 65 * 5 4 * 2 7p T M P ak d l ； （ 4） 7 8 . 6 1 2 0 2 0 0 a M P a ， 故連接能滿足擠壓強(qiáng)度要求。 （ 5） 剪強(qiáng)度： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 由公式得切應(yīng)力為 32 2 * 2 8 6 . 4 7 * 1 0 2 4 . 61 6 * 5 4 * 2 7T M P 由表得知，當(dāng)載荷平穩(wěn)時，許用應(yīng)力 1 2 0 M 所以 2 4 . 6 M P a，故能滿足剪切強(qiáng)度要求。 圖 3 2 主傳動系統(tǒng)圖 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 第 4 章 控制原理設(shè)計 控系統(tǒng)的基本硬件組成 件和軟件的關(guān)系是密不可分的。硬件為軟件提供了活動舞臺，是軟件的肌體，而軟件則是整個系統(tǒng)的靈魂。數(shù)控系統(tǒng)是在軟件的控制下，也叫控制軟件，存放在計算機(jī) 種 統(tǒng)的功能設(shè)置和控制方案各不相同，它們的系 統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)上和規(guī)模上差別很大，但是一般包括輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補(bǔ)運(yùn)算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序。 目前， 統(tǒng)主要分為兩種形式：一種是單個 成的系統(tǒng)；另一種是由兩個以上的 統(tǒng)的組成 單 成的系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)主要由微型計算機(jī)、外圍 I/O 設(shè)備和機(jī)床 I/ （ 1）微型計算機(jī) 微型計算機(jī)又簡稱微機(jī)，它是數(shù)控系統(tǒng)的中樞，整個系統(tǒng)是在微機(jī)的指揮下協(xié)調(diào)工作。微機(jī)主 要由微處理器（也稱 內(nèi)部存儲器（ I/互之間由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接。 微機(jī)是在系統(tǒng)軟件控制下工作，系統(tǒng)軟件存放在只讀存儲器（ ，當(dāng)控制系統(tǒng)接通電源或重新復(fù)位時， 機(jī)存儲器 要用來存放工件加工程序、加工現(xiàn)場參數(shù)和提供系統(tǒng)的工作緩沖區(qū)。由于系統(tǒng)掉電后， 的信息會丟失，所以應(yīng)具有掉電保持電路和后備電池供電電路。 （ 2） I/O 接口 I/O 接口是指外圍設(shè)備與 間的接口電路。一般情況下， 外圍與存儲器之間不能直接通信，必須靠 I/寫控制，完成外圍設(shè)備與 （ 3）機(jī)床 I/ 機(jī)床 I/： 1）能夠可靠的傳送控制機(jī)床動作的信息并能輸入機(jī)床當(dāng)前的狀態(tài)信息。 2）能夠進(jìn)行相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換，以滿足 統(tǒng)的輸入與輸出要求。輸入時，必須將機(jī)床有關(guān)狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的二進(jìn)制數(shù)字量； 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 輸出時，應(yīng)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成機(jī)床各種執(zhí)行元件所需的物理量。信息轉(zhuǎn)換 主要包括以下幾種方式：數(shù)字量模擬量轉(zhuǎn)換（ D/A）模擬量 /數(shù)字量轉(zhuǎn)換 (A/D)；數(shù)字量和開關(guān)量之間的轉(zhuǎn)換。 （ 3）具有較強(qiáng)的阻斷干擾信號進(jìn)入計算機(jī)的能力，以提高系統(tǒng)的可靠性。為了防止強(qiáng)電干擾信號通過 I/O 控制回路進(jìn)入計算機(jī)，最常見的方法是在接口處增加光電隔離電路。 控系統(tǒng)的選用 u6位單片機(jī)，它的數(shù)據(jù)處理較強(qiáng)，集成度較高，而且有較大的存貯器空間，較快的處理速度，片內(nèi)較多的 D/A、 A/字信號處 理）的指令，因此在這里不過多地擴(kuò)展存貯器監(jiān)控程序和功能子程序的可擦除存貯器和調(diào)試程序用的隨機(jī)存貯器。數(shù)控系統(tǒng)也可以直接購買國內(nèi)外較好的數(shù)控系統(tǒng)系列產(chǎn)品作為數(shù)控裝置。在這里我們是在 u片機(jī)的基礎(chǔ)之上設(shè)計的數(shù)控系統(tǒng)。 進(jìn)電機(jī)的控制 進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電磁元件。定子上安排了六個磁極，相對的兩個磁極上放置著同一相勵磁繞組，而轉(zhuǎn)子上沒有，只有四個凸極，a、 b、 c、 d 組成，當(dāng) s2,A 相建立磁場，轉(zhuǎn)子力求以磁路最大來取向，轉(zhuǎn)子齒與定子 對齊，即轉(zhuǎn)子 a、 相磁極軸線重合。當(dāng) s1,通，轉(zhuǎn)子 b、 d 齒的軸線與定子 B 相磁極軸線重合。以此類推 子以一定的步距角旋轉(zhuǎn)，改變輸入電流方向，實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)即 進(jìn)電機(jī)的控制 （ 1）、單電壓驅(qū)動電路 單電壓驅(qū)動電路的工作原理如圖 4 在圖 4， L 為步進(jìn)電機(jī)激磁繞組的電感， c，為了減少回路的時間常數(shù) L/(c),電阻 聯(lián)一電容 C（可提高負(fù)載瞬 間電流的上升率），從而提高電機(jī)的快速相應(yīng)能力和啟動性能。續(xù)流二極管 單電壓驅(qū)動電路是早期的功率驅(qū)動電路，它的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，缺點(diǎn)買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 是電流上升不夠快，高頻時負(fù)載能力低。 （ 2）、高低壓驅(qū)動電路 高低壓驅(qū)動電路是恒電壓驅(qū)動的改進(jìn)型，它的特點(diǎn)是供給步進(jìn)電機(jī)撓組兩種電壓，以改善電機(jī)啟動時的電流前沿特性。一種是高電壓 電機(jī)參數(shù)和晶體管特性決定，一般在 80V 至更高范圍；一種是低電壓，即步進(jìn)電機(jī)撓組額定電壓 般為幾伏至 20V。 圖 4動電路的原理。在相序輸入信號到來時， 撓組加上高壓 提高撓組中電流上升率；當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定值時， 則自動切換到低電壓 產(chǎn)生較大的頻率且穩(wěn)定的平均轉(zhuǎn)矩，其缺點(diǎn)是電流波形由凹陷，電路較復(fù)雜。 外加高壓控制線路前 置放 大 器輸 入圖 4壓驅(qū)動電路原理圖 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 高壓前置放大低壓前置放大整形 控制門輸入圖 4波驅(qū)動電路 原理圖 （ 3）斬波驅(qū)動電路 高低壓驅(qū)動電路的電流波形的波頂會出現(xiàn)凹型，造成高頻輸出轉(zhuǎn)矩的下降，為了使激磁撓組中的電流維持在額定值附近，需采取斬波電路（見圖 4 斬波電路以環(huán)行分配器的輸出脈沖作為輸入信號，若為正脈沖，則 于 壓較高，撓組回路又沒有串電阻，所以撓組中的電流迅速上升；當(dāng)撓組中的電流上升到額定值以上某個數(shù)值時，采樣電阻 電壓將達(dá)到某設(shè)定值，并經(jīng)反饋、放大后送至 基極，使 著撓組由 組中的電流立即 下降，但剛降至額定值以下時，由于采樣電阻 整形電路無信號輸出，此時高壓前置放大電路又使 流又上升。如此反復(fù)進(jìn)行，形成一個在額定值上下波動呈鋸齒狀的電流波形，近似恒流，所以斬波電路也稱斬波恒流驅(qū)動電路。鋸齒波的頻率可通過調(diào)整采樣電阻 波電路具有快速響應(yīng)好、功率小、電機(jī)共振小、轉(zhuǎn)矩恒定的突出優(yōu)點(diǎn)，但電路復(fù)雜，低頻時會使電機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重振蕩。 （ 4）高低壓斬波恒流驅(qū)動電路 續(xù)流二極管。 74 8路三態(tài)輸出觸發(fā) 器，一路輸出信號控制一相繞組，可控制兩臺三相步進(jìn)電機(jī)或兩臺買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 四相步進(jìn)電機(jī)。 Q 輸出高電平，將使其所控制的相繞組通電。 74L 373 的電平有效。下面來分析一下接口電路的工作過程。 設(shè)繞組初始無電流流過， ,因此光耦合器 中的光電二極管截止，使與非門 時，如果 8031通過 輸出 01效，并通過反向器作用于 74 74單片機(jī)輸出的信號鎖存到輸出端，即 1Q 輸出高電平信號。這個步進(jìn)信 號一方面通過與非門 其光電三極管導(dǎo)通，反相器 功率晶體管 通；另一方面信號作用于 反向器 11,此光耦合器 其中的光電三極管導(dǎo)通。這樣 高壓