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

本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué)生姓名 指導(dǎo)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(shè)計 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和意義 采用類比法、文獻(xiàn)閱讀法、綜合分析法進(jìn)行 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使其機(jī)械部件滿足動力輸出性能以及機(jī)械性能要求。 畢業(yè)設(shè)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(jī)安裝板及皮帶輪張緊塊等 2、 設(shè)計要求 械制圖 a) 制主軸箱傳動機(jī)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(jì)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(jìn)行了設(shè)計，其意義如下： 1、 對國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及新趨勢有了一定的了解和認(rèn)知。 2、 通過 對 數(shù)控 立 車主傳動系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 ，對數(shù)控立式車床有了嶄新的認(rèn)識，對它的結(jié)構(gòu)，性能，特點有了進(jìn)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(shè)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(xué)習(xí)能力，查閱能力，以及對機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué) 等所學(xué)知識的歸納和總結(jié)的能力。 文獻(xiàn)綜述 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個國家數(shù)控機(jī)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(jī)床消費(fèi)額達(dá)到 世界第一位，其中數(shù)控機(jī)床占 57%（ 美元）。國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床36813 臺（產(chǎn)值約 美元），創(chuàng)歷史新高。 1 進(jìn)入 21 世紀(jì)，國外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，已經(jīng)和各學(xué)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(jī)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(dǎo)地位，高檔數(shù)控機(jī)床及其功能部件大多依靠進(jìn)口。 1 當(dāng)前國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是 :1)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床國內(nèi)市場占有率低 。 造成這樣嚴(yán)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(wù)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(jī)床外商進(jìn)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(jī)床產(chǎn)業(yè)也適逢極好的發(fā)展機(jī)遇 :1)國內(nèi)市場需求強(qiáng)勁 ， 1991 年我國機(jī)床市場消費(fèi)額 (折合 )為 18 美元 ， 2000 年預(yù)計可達(dá) (折合 )38 40 億美元 ,到 2010 年估計機(jī)床市場消費(fèi)額也會翻一番 。 龐大的市場需求 ， 為我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展提供了難得的機(jī)遇 。 2)我國數(shù)控機(jī)床的國企基本脫困 ， 民企正在興起 ， 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的市場競爭力趨強(qiáng) 。 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(jī)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(jī)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(jī)遇 。3 我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的對策，具體地講，今后切實加速我國數(shù)控機(jī)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(dǎo)，提高數(shù)控機(jī)床的綜合性能（ 2）推進(jìn) m 工程，研制高效精密數(shù)控機(jī)床 (3)發(fā)展復(fù)合加工數(shù)控機(jī)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(luò)化制造單元，推進(jìn)企業(yè)制造能力的高效柔性化（ 6）開展可靠性設(shè)計，加強(qiáng)全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機(jī)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(shè)計是一個比較復(fù)雜的問題，設(shè)計車床主傳動系統(tǒng) 時，要在給定的工作條件及設(shè)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(shè)計時，因需要進(jìn)行大量反復(fù)、繁瑣的計算，只能對幾種方案進(jìn)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(jìn)一步設(shè)計的前提，直接影響著設(shè)計結(jié)果。 文獻(xiàn)綜述 數(shù)控車床作為高度自動化的機(jī)電一 體化設(shè)備，其主傳動系統(tǒng)的設(shè)計一般應(yīng)滿足如下基本要求。 使用性能要求 首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動特性，如機(jī)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(shè)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(jī)和傳遞機(jī)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(jī)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(jī)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(yù)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(jìn)行分析計算 ， 并制定相應(yīng) 的工藝 ， 保證達(dá)到各項性能指標(biāo)。 6 機(jī)床主軸軸承都必須有軸向預(yù)加載荷才能進(jìn)行正常工作 。 預(yù)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(yùn)動精度有很大的影響 ， 預(yù)緊螺母或預(yù)緊隔套的工作面必須與主軸回轉(zhuǎn)中心垂直 ， 否則在預(yù)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(yù)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(yù)加載荷 ， 以滿足不同機(jī)床的性能和精度要求。 6 機(jī)床主軸系統(tǒng)設(shè)計過程中 ， 在滿足 主軸的精度、負(fù)荷和速度的條件下應(yīng)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(dǎo)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(jī)床動態(tài)誤差增加。機(jī)床上刀具與工件之間的相對位移誤差可以通過誤差運(yùn)動學(xué)模型來計算，而誤差補(bǔ)償是指人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當(dāng)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(xué)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(bǔ)償采用的是 “ 軟技術(shù)”，其投入的費(fèi)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(bǔ)償技術(shù)是一項具有顯著經(jīng)濟(jì)價值并十分有效的提高機(jī)床精度的手段。 7 文獻(xiàn)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(shè)備復(fù)雜 , 一般在數(shù)控車床中不予采用 。 目前 , 數(shù)控車床主軸設(shè)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(dá)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(jī)床設(shè)計時 ， 可根據(jù) 機(jī)床加工精度和主軸最高轉(zhuǎn)速的要求進(jìn)行選擇 。 8 在機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備中的材料選擇和應(yīng)用工作，是機(jī)械設(shè)計工作的一個重要內(nèi)容。在選擇機(jī)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(jī)械設(shè)計中，不同的零部件對材料有不同的需求。 我們在 對材料進(jìn)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(chǔ)上，根據(jù)其要求，選擇使用性能較高的材料。 9 數(shù)控機(jī)床主傳動具有以下特點： 轉(zhuǎn)速高，功率大，它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(jìn)行。 為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸，主軸上還必須設(shè)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(jī)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(yīng)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(jī)床外，還普遍用于控制諸如沖床線切割機(jī)氣割機(jī)之類的簡單機(jī)器直至機(jī)器人之類的復(fù)雜設(shè)備，在要求可靠性高柔性強(qiáng)和實現(xiàn)機(jī)電一體化等方面的生產(chǎn)加工中對數(shù)控機(jī)床都有 廣泛的需要 ， 由于數(shù)控機(jī)床屬于精密設(shè)備，致使成本較高，因此，目前多用于形狀復(fù)雜，精度要求高的中小批量零件加工。 11 數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流 ， 是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo) ,在柔性生產(chǎn)和計算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用 ,因此 ,如何更好的使用數(shù)控機(jī)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(jī)床的優(yōu)越性得以實現(xiàn) 。 參考文獻(xiàn)： 1、 張曙數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新趨勢機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2005， 5： 7、 周延佑 . 數(shù)控機(jī)床發(fā)展新趨勢與 我國相應(yīng)的對策 J 2001(2):5 3、劉小敏 . 我國數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展 2006,8:4、陳嬋娟 . 數(shù)控車床設(shè)計 學(xué)工業(yè)出版社， 獻(xiàn)綜述 5、張思弟 . 數(shù)控車工實用技術(shù)手冊 蘇科學(xué)技術(shù)出版社 6、劉桂芝 . 影響機(jī)床主軸系統(tǒng)加工精度的分析 京數(shù)控機(jī)床有限公司 7、萬海波 . 數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)性能劣化分析及誤差補(bǔ)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(jī)械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用 10、全國數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心組編 . 數(shù)控機(jī)床 械工業(yè)出版社，11、魏弦 . 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用及維護(hù) . 中國學(xué)術(shù)期刊 ,究內(nèi)容 數(shù)控立車主傳動系統(tǒng)是機(jī)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(yùn)動機(jī)構(gòu)。 本論文先從國內(nèi)外數(shù)控機(jī)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(jī)床面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展機(jī)遇，并提出對策。進(jìn)而對數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)進(jìn)行研究。主要從它的設(shè)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(jī)床的應(yīng)用等方面進(jìn)行分析研究。 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設(shè)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(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn)，參觀工廠， 搜集 設(shè)計過程中所要遵照的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí) 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(shè)計和完成的任務(wù) 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(shè)計及計算，完成裝配圖草圖設(shè) 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(shè)計 第 7 周 ( 畢業(yè)設(shè)計中期檢查 第 8 周 ( 進(jìn)行零件圖計算機(jī)繪圖 第 9 周 ( 完成零件圖計算機(jī)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(zhǔn)備答辯 第 15 周（ 畢業(yè)設(shè)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(jī)構(gòu)元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動