VH50型數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計-開題報告

本科畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學生姓名 指導教師姓名 課題來源 D 課題性質(zhì) A 課題名稱 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 畢業(yè)設計內(nèi)容和意義 采用類比法、文獻閱讀法、綜合分析法進行 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計，使其機械部件滿足動力輸出性能以及機械性能要求。 畢業(yè)設計的具體內(nèi)容： 1、 主傳動系統(tǒng)的主要零件 主軸箱體 ,主軸 , 軸承 ,隔套 ,鎖緊螺帽 ,迷宮法蘭 ,皮帶輪，電機安裝板及皮帶輪張緊塊等 2、 設計要求 械制圖 a) 制主軸箱傳動機構(gòu)裝配圖 0 號 1 張 b) 制零件圖紙 ,紙折合 0 號 （約 15 個零件） c) 繪制主軸動平衡圖 ,輸出功率和扭矩圖 計計算 a) 確定主軸切削扭矩 b) 主軸受力分析及主軸最佳支承計算 c) 主軸前后軸承壽命計算 術(shù)經(jīng)濟分析 零件成本分析 本計 算 本課題研究的意義： 本課題對 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 進行了設計，其意義如下： 1、 對國內(nèi)外數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀及新趨勢有了一定的了解和認知。 2、 通過 對 數(shù)控 立 車主傳動系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 設計 ，對數(shù)控立式車床有了嶄新的認識，對它的結(jié)構(gòu)，性能，特點有了進一步的了解。 3、 通過 對 數(shù)控 立 車主傳動系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 設計， 對主傳動系統(tǒng)的組成部件以及產(chǎn)生的作用有了更深的了解。 4、通過對課題的研究，提高了自己的學習能力，查閱能力，以及對機械原理、機械設計、材料力學 等所學知識的歸納和總結(jié)的能力。 文獻綜述 數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。 2003 年我國機床消費額達到 世界第一位，其中數(shù)控機床占 57%（ 美元）。國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控機床36813 臺（產(chǎn)值約 美元），創(chuàng)歷史新高。 1 進入 21 世紀，國外數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，已經(jīng)和各學科充分融合，并正在以無法估量的速度高速發(fā)展，突破傳統(tǒng)加工的極限和瓶頸 。 但是，我國數(shù)控機床的技術(shù)水平，性能和質(zhì)量與國外還有 很大差距，技術(shù)含量較低的簡易數(shù)控車床仍占主導地位，高檔數(shù)控機床及其功能部件大多依靠進口。 1 當前國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是 :1)國產(chǎn)數(shù)控機床國內(nèi)市場占有率低 。 造成這樣嚴峻的形勢 , 除客觀原因外 ， 主要還是產(chǎn)品質(zhì)量 、 可靠性和服務不過硬 。 丟失的市場份額中 ， 最大的是中檔和中檔偏低的產(chǎn)品 ， 也就是我國市場需求份額最大的產(chǎn)品 。 如何將丟失的份額奪回來是面臨的最大挑戰(zhàn) 。 2)我國加入 , 勢必有更多的數(shù)控機床外商進入我國 ， 其技術(shù)優(yōu)勢 ， 再加上利用我國優(yōu)秀人才和 “ 本地化 ” 使我國市場份額的爭奪將更為激烈 。 2 我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)也適逢極好的發(fā)展機遇 :1)國內(nèi)市場需求強勁 ， 1991 年我國機床市場消費額 (折合 )為 18 美元 ， 2000 年預計可達 (折合 )38 40 億美元 ,到 2010 年估計機床市場消費額也會翻一番 。 龐大的市場需求 ， 為我國數(shù)控機床發(fā)展提供了難得的機遇 。 2)我國數(shù)控機床的國企基本脫困 ， 民企正在興起 ， 數(shù)控機床產(chǎn)品的市場競爭力趨強 。 3)我國已突破和掌握數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù) ， 并具備不斷創(chuàng)新的實力 ， 為我國自主發(fā)展數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)造了有利條件 。 4)加入 的有利一面 ， 是為我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供 了利用更多國外技術(shù)和資金資源的機遇 。3 我國數(shù)控機床發(fā)展的對策，具體地講，今后切實加速我國數(shù)控機床的發(fā)展，必須做 好這幾個方面的工作：（ 1） 以高速化為先導，提高數(shù)控機床的綜合性能（ 2）推進 m 工程，研制高效精密數(shù)控機床 (3)發(fā)展復合加工數(shù)控機床、縮短制造過程 。 （ 4） 高效柔性化的新一代制造系統(tǒng)（ 5）發(fā)展網(wǎng)絡化制造單元，推進企業(yè)制造能力的高效柔性化（ 6）開展可靠性設計，加強全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機床的可靠性增長（ 7）提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設計是一個比較復雜的問題，設計車床主傳動系統(tǒng) 時，要在給定的工作條件及設計要求下，確定傳動功率、主軸速度范圍、公比、級數(shù)等相關(guān)參數(shù)。在確定以上參數(shù)后，可以有許多不同的傳動方案，有多種轉(zhuǎn)速圖，他們之中自然有優(yōu)劣之分，按常規(guī)方法設計時，因需要進行大量反復、繁瑣的計算，只能對幾種方案進行計算和比較，要找到最佳結(jié)果是比較困難的。以往對車床主傳動系統(tǒng)的優(yōu)化決策，傳動方案的優(yōu)化是進一步設計的前提，直接影響著設計結(jié)果。 文獻綜述 數(shù)控車床作為高度自動化的機電一 體化設備，其主傳動系統(tǒng)的設計一般應滿足如下基本要求。 使用性能要求 首先應滿足機床的運動特性，如機床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級別。傳動系統(tǒng)設計合理，操縱方便靈活、迅速、安全可靠。 傳遞動力要求 主電動機和傳遞機構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。 工作性能要求 主傳動中所有零部件要有足夠的剛度、精度和抗 振性熱變形特性穩(wěn)定。 4 數(shù)控車床主軸部件是影響機床加工性能的主要功能部件。主軸的回轉(zhuǎn)精度將直接影響工件的加工精度。主軸的功率與轉(zhuǎn)速將直接影響加工效率。主軸結(jié)構(gòu)與機床規(guī)格、精度等因素有關(guān)，主軸軸承是最重要的元件之一。一般中小規(guī)格的數(shù)控車床主軸部件多采用成組高精度滾動軸承，重型數(shù)控車床有采用液體靜壓軸承的，高速數(shù)控車床主軸采用陶瓷滾珠軸承等。 5 影響主軸系統(tǒng)動靜剛度的因素有主軸軸承的配置、預加載荷、主軸前后軸承的支承距、主軸組的動平衡以及主軸系統(tǒng)的動態(tài)性能等 ， 必須根據(jù)具體的產(chǎn)品進行分析計算 ， 并制定相應 的工藝 ， 保證達到各項性能指標。 6 機床主軸軸承都必須有軸向預加載荷才能進行正常工作 。 預加載荷不僅可以消除軸承的軸向游隙 ， 還可以提高軸承的剛度和主軸的旋轉(zhuǎn)精度 ， 抑制振動和鋼球自轉(zhuǎn)時的打滑現(xiàn)象。主軸軸承加載的緊固方式對主軸的運動精度有很大的影響 ， 預緊螺母或預緊隔套的工作面必須與主軸回轉(zhuǎn)中心垂直 ， 否則在預緊時會使軸承歪斜 ，從而影響主軸的回轉(zhuǎn)精度和軸承的溫升。不同的軸承配置和預加載荷對主軸系統(tǒng)的靜剛度影響很大 ， 要合理選擇軸承的配置和預加載荷 ， 以滿足不同機床的性能和精度要求。 6 機床主軸系統(tǒng)設計過程中 ， 在滿足 主軸的精度、負荷和速度的條件下應盡可能選擇大直徑主軸 ， 再根據(jù)選擇的軸承確定最佳的支承距 ， 使主軸系統(tǒng)有較高的靜剛度。 6 主軸系統(tǒng)在性能劣化過程中，導致了主軸系統(tǒng)動態(tài)特性的變化。逐漸劣化的齒輪、軸承、主軸部件在不同的切削力和驅(qū)動力作用下，動態(tài)特性與理想狀態(tài)發(fā)生變化，結(jié)果造成機床動態(tài)誤差增加。機床上刀具與工件之間的相對位移誤差可以通過誤差運動學模型來計算，而誤差補償是指人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當前成為問題的原始誤差，通過分析、統(tǒng)計、歸納及掌握原始誤差的特點和規(guī)律，建立誤差數(shù)學模型，盡量使人為造出 的誤差和原始誤差兩者的數(shù)值相等、方向相反，從而減少加工誤差，提高零件尺寸精度。誤差補償采用的是 “ 軟技術(shù)”，其投入的費用與直接更換主軸相關(guān)部件相比較，價格要低得多。顯然誤差補償技術(shù)是一項具有顯著經(jīng)濟價值并十分有效的提高機床精度的手段。 7 文獻綜述 由于軸承摩擦是主軸系統(tǒng)熱量的主要來源 ， 所以用合理的主軸潤滑和冷卻是控制主軸系統(tǒng)溫升的有效措施 。 主軸軸承的潤滑有脂潤滑 、 油潤滑 、 油霧潤滑 、 氣霧潤滑等多種方式 。 由于油 霧 、 氣霧潤滑的成本較高 , 所需設備復雜 , 一般在數(shù)控車床中不予采用 。 目前 , 數(shù)控車床主軸設計多采用脂 (具有良好品質(zhì)的鋰基脂 )潤滑形式 ， 控制好潤滑脂的填充量就可以達到有效抑制主軸溫升的效果 。 另外還可以通過外加水冷或氣冷循環(huán)的方式來有效地控制主軸系統(tǒng)的溫升 。 在機床設計時 ， 可根據(jù) 機床加工精度和主軸最高轉(zhuǎn)速的要求進行選擇 。 8 在機械設備的材料選擇上，我們不僅要注意零部件的合理性，同時還要注意零部件間的性能、配合性及切合性。如何做好機械設備中的材料選擇和應用工作，是機械設計工作的一個重要內(nèi)容。在選擇機械材料時， 材料的使用性是一個必須要考慮的因素，同時，它也是保障材料性能和質(zhì)量的根本性因素。在機械設計中，不同的零部件對材料有不同的需求。 我們在 對材料進行選擇時 ， 首先要了解清楚各個零部件對材料的需求，并在此基礎上，根據(jù)其要求，選擇使用性能較高的材料。 9 數(shù)控機床主傳動具有以下特點： 轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工。 主軸轉(zhuǎn)速的變化迅速可靠，并能自動無級變 速，使切削工作始終在最佳狀態(tài)下進行。 為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，主軸上還必須設計有刀具自動裝卸、夾緊、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。 10 數(shù)控機床在制造工業(yè)，特別是汽車航空航天，以及軍事工業(yè)中被廣泛地應用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件還是在軟件方面，都有飛速的發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)除了用來控制金屬切削機床外，還普遍用于控制諸如沖床線切割機氣割機之類的簡單機器直至機器人之類的復雜設備，在要求可靠性高柔性強和實現(xiàn)機電一體化等方面的生產(chǎn)加工中對數(shù)控機床都有 廣泛的需要 ， 由于數(shù)控機床屬于精密設備，致使成本較高，因此，目前多用于形狀復雜，精度要求高的中小批量零件加工。 11 數(shù)控機床體現(xiàn)了當前世界機床技術(shù)進步的主流 ， 是衡量機械制造工藝水平的重要指標 ,在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術(shù)中起著重要的基礎核心作用 ,因此 ,如何更好的使用數(shù)控機床是一個很重要的問題 ,只有掌握正確的使用方法 ,才能保證數(shù)控機床的優(yōu)越性得以實現(xiàn) 。 參考文獻： 1、 張曙數(shù)控機床發(fā)展的新趨勢機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2005， 5： 7、 周延佑 . 數(shù)控機床發(fā)展新趨勢與 我國相應的對策 J 2001(2):5 3、劉小敏 . 我國數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展 2006,8:4、陳嬋娟 . 數(shù)控車床設計 學工業(yè)出版社， 獻綜述 5、張思弟 . 數(shù)控車工實用技術(shù)手冊 蘇科學技術(shù)出版社 6、劉桂芝 . 影響機床主軸系統(tǒng)加工精度的分析 京數(shù)控機床有限公司 7、萬海波 . 數(shù)控機床主軸系統(tǒng)性能劣化分析及誤差補償技術(shù)研究 011. 8、魏效玲，張寶剛，陳華，尉鶴繽 . 高速電主軸冷卻潤滑系統(tǒng)的研究 J， 、車明浪，史兆偉 . 機械設計中材料的選擇和應用 10、全國數(shù)控培訓網(wǎng)絡天津分中心組編 . 數(shù)控機床 械工業(yè)出版社，11、魏弦 . 數(shù)控機床的應用及維護 . 中國學術(shù)期刊 ,究內(nèi)容 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)是機床在加工時直接帶動工件作旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)零件切削的主運動機構(gòu)。 本論文先從國內(nèi)外數(shù)控機床 的發(fā)展現(xiàn)狀以及新趨勢開始闡述，引到我國數(shù)控機床面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展機遇，并提出對策。進而對數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)進行研究。主要從它的設計要求，主軸部件，影響主軸系統(tǒng)的動靜剛度，精度和動態(tài)性能的因素，冷卻潤滑系統(tǒng)的分析，材料的選擇，主傳動的特點以及數(shù)控機床的應用等方面進行分析研究。 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設計起止日期： 1 周 第 16 周） 起 止 日 期 工 作 內(nèi) 容 第 1 周 ( 收集資料，學習有關(guān)書籍文獻，參觀工廠， 搜集 設計過程中所要遵照的有關(guān)國家標準并進行學習 第 2 周 ( 提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題 所 采用的技術(shù)路線、方案，要設計和完成的任務 第 3 周 ( 完成開題報告及外文材料翻譯 第 4 周 ( 主傳動系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)設計及計算，完成裝配圖草圖設 計，繪制主軸動平衡圖，確定主軸傳遞扭矩，繪 制輸出功率和扭矩圖 第 5 周 ( 完成 主軸受力分析 及 前后軸承壽命計算 第 6 周 ( 完成裝配圖設計 第 7 周 ( 畢業(yè)設計中期檢查 第 8 周 ( 進行零件圖計算機繪圖 第 9 周 ( 完成零件圖計算機繪圖 第 10 周 ( 完成各零件及課題成本分析，完成各零件成本及 課題成本計算 第 11 周 ( 遞交論文初稿 第 12 周 ( 修改論文并定稿 第 13 周 ( 論文評審及答辯資格確定 第 14 周 ( 制作答辯 印圖紙，準備答辯 第 15 周（ 畢業(yè)設計（論文）答辯 第 16 周（ 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： 通過對其主軸組件的研究分析，提高了加工精度和加工效率，使主傳動系統(tǒng)具有良好的精度保持性。 通過對其剛度影響因素的分析，使其機構(gòu)元件具有足夠的強度和剛度，以滿足機床的動