機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文(設計)——某型數(shù)控實驗平臺Z軸及主軸箱的結構分析和三維實體設計

1、三 江 學 院本科生畢業(yè)設計（論文） 題 目 某型數(shù)控實驗平臺z軸及主軸箱的結構分析和三維實體設計 高職 院（系） 機械 專業(yè)學生姓名 金浩杰 學號 g095152012 指導教師 季鵬 職稱 實驗師 指導教師工作單位 三江學院 起訖日期 2012.122013.4 摘 要 隨著數(shù)控技術的快速發(fā)展和數(shù)控機床的廣泛應用，加快數(shù)控人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義。由于生產(chǎn)用的數(shù)控機床一般價格都比較昂貴，軟硬件也不是開放式的結構，無法用于學生的實驗、短期培訓、教學。因此許多企業(yè)和機構都積極地在尋求探索，致力于創(chuàng)造設計出符合教學要求的數(shù)控實驗平臺。利用數(shù)控綜合實驗臺進行，學生可以根據(jù)需要任意編寫、運行較復

2、雜零件的加工程序，通過模擬整個加工過程，驗證零件設計的正確性和程序編制的準確性。在仿真系統(tǒng)上進行訓練，提高了安全性，避免了由于學生自主設計、制造而可能造成的設備及人身傷害。本課題主要針對某型數(shù)控實驗平臺樣機結構分析。 關鍵詞：主傳動，進給系統(tǒng)，支承件，主軸箱abstractwith the rapid development of numerical control technology and the wide application of nc machine tools, to speed up the numerical control talents has very importa

3、nt significance. due to production use of nc machine tools in general they are relatively expensive, the structure of the hardware and software is also not open, cant used in students experiment, short-term training and teaching. so many companies and organizations are actively seeking to explore, t

4、o create design conform to the requirements of the teaching of numerical control experimental platform.using nc integrated experimental platform, students can according to need any write, run more complex parts processing program, by simulating the whole process, to prove the validity of the parts d

5、esign and the accuracy of the programming. on the simulation system for training, improves security, to avoid the because the student independent design, manufacturing equipment and personal injury caused by the. this topic mainly aims at the analysis of a numerical experiment platform prototype str

6、ucture.keywords:main drive,feed system,brace,the spindle box目 錄第1章 緒論1 1.1機床行業(yè)的發(fā)展1 1.2設計制造數(shù)控實驗平臺的意義2 1.3計算機輔助設計特點及應用2 1.4三維實體設計在產(chǎn)品設計中的應用3第2章 數(shù)控實驗平臺簡介及概述4 2.1數(shù)控實驗平臺4 2.1.1數(shù)控實驗平臺的產(chǎn)生發(fā)展4 2.1.2數(shù)控實驗平臺的特點4 2.2數(shù)控實驗平臺設計方法4 2.2.1數(shù)控實驗平臺設計流程框架圖4 2.2.2本次設計主要達到要求5第3章 數(shù)控實驗平臺主傳動機構及主軸箱設計6 3.1數(shù)控實驗平臺主傳動系統(tǒng)6 3.1.1概述6 3.

7、1.2主傳動系統(tǒng)的設計要求6 3.1.3主傳動系統(tǒng)的選擇6 3.2數(shù)控實驗平臺主軸箱構成7 3.2.1主軸組件7 3.2.2主軸8第4章 數(shù)控實驗平臺進給傳動機構和立柱設計9 4.1數(shù)控實驗平臺進給傳動9 4.1.1進給機構的基本條件9 4.1.2進給機構常用傳動形式9 4.1.3數(shù)控實驗平臺進給傳動選擇及聯(lián)接9 4.2立柱 10 4.2.1支承件的概念 10 4.2.2立柱的要求 104.2.3導軌 11結束語 13致謝 14參考文獻 15第1章 緒論1.1 機床行業(yè)的發(fā)展隨著科學技術和社會生產(chǎn)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的形狀和結構不斷改進，對零件的加工質量的要求也在不斷地提高。由于產(chǎn)品改型頻繁，目前

8、在一般機械加工中，單件、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品約占70%80%，為了保證產(chǎn)品的質量，提高生產(chǎn)率、降低成本，要求機床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且加工過程中應該實現(xiàn)自動化。二次世界大戰(zhàn)以后，這種要求越來越迫切，尤其是在飛機制造業(yè)中。1948年，美國帕森斯（parsons）公司在研制直升機葉片輪廓檢查用樣板的機床時，提出了數(shù)控機床的最初設想。受美國空軍部門的委托，帕森斯（parsons）公司和麻省理工學院的伺服機構研究所（servo mechanism laboratory of the massachusetts institute of technology）開始研制數(shù)控機床，1952年終于合作

9、研制出世界上第一臺具有信息存儲和信息處理功能的新型機床，即數(shù)控機床，開創(chuàng)了數(shù)控技術在機床加工行業(yè)應用的先河。我國從1958年開始研制數(shù)控機床，但后來由于歷史原因數(shù)控技術在初期并沒有得到很大的發(fā)展。20世紀70年代針對航空工業(yè)等加工復雜形狀零件的急需，從1973年以來組織了數(shù)控機床攻關會戰(zhàn)，經(jīng)過3年的努力，到1975年已經(jīng)試制生產(chǎn)了40多個品種，300多臺數(shù)控機床。20世紀80年代初期，為了揚長避短，并爭取打入國際市場，我國從日本和美國引進數(shù)控裝置和伺服驅動系統(tǒng)，為國產(chǎn)的主機配套使用，同時努力研制更高性能的數(shù)控和伺服系統(tǒng)，1982年，青海第一機床廠生產(chǎn)的xhk754臥式加工中心，長城機床廠生產(chǎn)的

10、ck7815數(shù)控車床，北京機床研究所生產(chǎn)的jc018立式加工中心，上海機床廠生產(chǎn)的h160數(shù)控端面外圓磨床等，都能夠可靠的工作，并陸續(xù)形成了批量生產(chǎn)。我國nc機床的消費量在全世界僅次于美國和日本，居第三位。我國數(shù)控技術起步于1958 年，發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段從1958 年到1979 年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數(shù)控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術的研究、開發(fā)

11、以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內市場占有率達60，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10。中國數(shù)控技術已由研究開發(fā)階段向推廣應用階段過渡，也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時期。現(xiàn)已出現(xiàn)了一批能百臺成批量生產(chǎn)數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)的企業(yè)。在數(shù)控技術軟件上，一些單項技術已接近國外水平。中國通過引進技術、消化吸收和科技攻關、開發(fā)自主版權數(shù)控系統(tǒng)兩個階段， 已為數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的技術基礎。數(shù)控機床新開發(fā)1300 個品種

12、已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分達到了80 年代的中期水平，部分達到國際90 年代水平，為國家重點建設提供了一批高水平的數(shù)控機床。1.2 設計制造數(shù)控實驗平臺的意義 數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。制造技術和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術

13、，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。目前數(shù)控實習教學普遍存在數(shù)控設備不足，學生沒有足夠操作時間的問題。同時數(shù)控實習教學的重點是數(shù)控編程，但是實際數(shù)控加工所花的時間是編程的幾倍，這對初學者來說花費大量的時間并不能真正的掌握對數(shù)控的使用。使用數(shù)控實驗平臺既可以有效地解決設備缺乏問題，也增加了教學過程的生動性，可使學生在實訓前建立正確的加工工藝概念，避免由于誤操作等引起的操作安全問題。在使用數(shù)控實驗平臺時，我們也能直觀的看到它的加工過程和所加工成品。而且它有著低成本和占地面積小的優(yōu)點。正因為這樣，我需要根據(jù)產(chǎn)品樣機要做成一種符合教學要求的三維數(shù)控實驗平臺。而本設計就在分析

14、了我們現(xiàn)有產(chǎn)品樣機的特點和發(fā)展狀況的基礎上,按照設計要求進行結構改進,完成全套的設計圖紙，并使用三維軟件作出整機的裝配效果圖。本課題力求做到小占地面積，操作維修簡單。1.3計算機輔助設計特點及應用 而在現(xiàn)今的產(chǎn)品設計中也已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，計算機輔助設計（computer aided design，簡稱cad）技術的廣泛運用。它是一門多學科綜合應用的新技術，是一種現(xiàn)代設計方法。在計算機環(huán)境下完成產(chǎn)品的創(chuàng)建、分析、修改，以達到預期設計的目標，也就是說，在產(chǎn)品概念設計的基礎上，定義產(chǎn)品的幾何模型（包括裝配模型）；然后根據(jù)后續(xù)工作抽取模型中有關數(shù)據(jù)進行處理，例如變成有限元網(wǎng)格數(shù)據(jù)，進而進行工程分析

15、及計算；根據(jù)計算結果決定是否要對設計進行修改；修改滿意后，編制全部設計文檔，輸出工程圖；將這些數(shù)據(jù)向capp、cam系統(tǒng)傳遞，以實現(xiàn)數(shù)字化制造的全過程。 目前，caxa是中國領先的工業(yè)軟件和服務公司，主要提供二維、三維cad軟件以及產(chǎn)品全生命周期管理plm解決方案和服務，覆蓋了制造業(yè)信息化設計、工藝、制造和管理四大領域，產(chǎn)品廣泛應用于裝備制造、電子電器、汽車、國防軍工、航空航天、工程建設、教育等各個行業(yè)。本課題主要應用了caxa軟件進行三維實體設計。1.4三維實體設計在產(chǎn)品設計中的應用通過構建產(chǎn)品結構的三維模型，可以進行結構的有限元分析、運動學和動力學仿真等多方位的綜合分析設計。根據(jù)新的設計流

16、程，可以把機械產(chǎn)品的設計過程綜合化、簡單化。三維實體設計的過程就如同在計算機上制造產(chǎn)品一樣，產(chǎn)品設計上有無缺陷、各零件間的裝配關系、空間干涉情況等都可以通過直接觀察或者剖切看到。如果有問題馬上就改正過來，避免了做成實體后發(fā)現(xiàn)問題而造成的材料、工時等的浪費。因此，利用這樣的技術可以提高產(chǎn)品的設計效率和質量。三維實體設計與傳統(tǒng)的產(chǎn)品造型設計相比,傳統(tǒng)產(chǎn)品造型設計一般是在市場調研,制定需求表之后,先展開平面簡圖的構思,形成稍微完整的方案之后,開始繪制三維簡圖,完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設計的過程中,需要工程技術人員、產(chǎn)品造型人員與工人的通力合作,用樣品實物模型來表

17、達設計者的構思,但對每一種方案都制作實物樣品,要付出大量的勞動,還存在著精度低、修改調整困難、設計周期長及成本費用高等問題。 圖（1）：三維實體產(chǎn)品設計流程圖第2章 數(shù)控實驗平臺簡介及概述2.1數(shù)控實驗平臺2.1.1數(shù)控實驗平臺的產(chǎn)生發(fā)展隨著現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展，企業(yè)需要大批能編程操作、會調試維修的綜合性數(shù)控技術人才。由于數(shù)控設備價格昂貴，大多數(shù)學校經(jīng)費不足，只配備了數(shù)量較少的數(shù)控實訓設備，且隨著數(shù)控技術的發(fā)展，部分數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)陳舊，但升級卻十分因難，加之部分學校采用計算機仿真代替數(shù)控實訓設備完成操作訓練，使得學校培養(yǎng)的數(shù)控人才大多理論基礎扎實，但動手操作能力不強。因此開發(fā)一種成本低、升級擴展

18、容易、能夠用于批量培訓、可以引入最新數(shù)控技術的開放式數(shù)控實驗平臺就顯得非常必要。2.1.2數(shù)控實驗平臺的特點具有模塊化設計特點：提高設計效率，滿足用戶要求。產(chǎn)品模塊具有規(guī)范化、系列化、通用化、標準化特點，一次設計可滿足市場上的多種需求，可顯著提高設計效率，最大限度地縮短供貨周期和滿足用戶需求。安全性：需要保證學生和機器的安全性。低成本：它的成本遠低于數(shù)控機床。操作方便：操作比數(shù)控簡單，制造工藝簡單?？蓴U展性：系統(tǒng)可以靈活地增加硬件設備控制接口來實現(xiàn)功能的拓展和性能的提高?？苫ゲ僮餍裕嚎刂破鲬芘c一個或多個計算機進行信息交流。可移植性：在不增加硬件結構的前提下，利用現(xiàn)有的底層結構模塊，通過配置和

19、編譯控制軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)的自定義?？稍鰷p性，系統(tǒng)的性能和功能根據(jù)實際需求方便地增減。 2.2數(shù)控實驗平臺設計方法2.2.1數(shù)控實驗平臺設計流程框架圖圖（2）：數(shù)控實驗平臺設計流程框架圖對于本次課題所要設計的數(shù)控實驗平臺進行模塊化的設計，它既保證了數(shù)控實驗平臺的簡化結構也減少了對性能的影響，使學生在拆裝時更加靈活方便。 2.2.2本次設計主要達到要求（1）通過本次設計要求學會查閱、綜合和消化技術文獻資料的能力及閱讀外文資料的能力。（2）掌握常用工程繪圖軟件caxa的使用方法。（3）熟悉實驗平臺的結構特點及原理。（4）了解z軸的機械傳動和主軸箱的連接。（5）培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計、工程力學、

20、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力。（6）通過本次設計，熟練撰寫專業(yè)性的論文的能力。 第3章 數(shù)控實驗平臺主傳動機構及主軸箱設計3.1數(shù)控實驗平臺主傳動系統(tǒng)3.1.1概述主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)數(shù)控實驗平臺主運動的傳動系統(tǒng)，它應具有一定的轉速（速度）和一定的變速范圍。以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地實現(xiàn)運動的開停、變速、換向和制動等。3.1.2主傳動系統(tǒng)的設計要求主傳動系統(tǒng)的實際要求： （1）主軸具有一定的轉速和足夠的轉速范圍、轉速級數(shù)，能夠實現(xiàn)運動的開停、變速、換向和制動，以滿足機床的運動要求。（2）主電動機具有足夠的功率，全部機構和元件具有足夠的

21、強度和剛度，以滿足機床的動力要求。（3）主傳動的有關結構，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗振性，熱變形和噪聲要小，傳動效率高，以滿足機床的工作性能要求。操縱靈活可靠，調整維修方便，潤滑密封良好，滿足機床的使用要求。結構簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟性要求。3.1.3主傳動系統(tǒng)的選擇數(shù)控機床的調速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。為擴大調速范圍，適應低速大轉矩的要求，也經(jīng)常應用齒輪有級調速和電動機無級調速相結合的調速方式。主傳動三種形式比較：（1）齒輪傳動在所有的機械傳動中，齒輪傳動應用最廣，可用來傳遞相對位置不遠的兩軸之間的運動和動力。齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比

22、精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。 圖（3）：齒輪傳動（2） 帶傳動 帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉噪聲低，但傳動比不準確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進行零件的整列等。優(yōu)點：

23、傳動平穩(wěn)、結構簡單、成本低、使用維護方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =525m/s，i7的情況。（3） 鏈傳動 鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。 鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同情況下的傳動尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力?。荒茉诟邷?、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低

24、；中心距較大時其傳動結構簡單。瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。鏈傳動的缺點主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。 圖（4）：帶傳動 圖（5）：鏈傳動綜合上述幾種傳動方式對比考慮，本課題中所設計的數(shù)控實驗平臺采用帶傳動方式給主軸進行傳動。這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結構，也降低了成本。3.2數(shù)控實驗平臺主軸箱構成3.2.1主軸組件（1）主軸箱 主軸箱是數(shù)控實驗平臺的重要的部件，是用于布置實驗平臺工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構的。主軸箱

25、傳動系統(tǒng)的設計，以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響實驗平臺的性能。（2）主軸軸承 主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結構、配置、安裝、調整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。在數(shù)控機床上主軸軸承常用的有滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承摩擦阻力小，可以預緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉速范圍和載荷變動范圍下穩(wěn)定的工作。滾動軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購維修很方便，在數(shù)控機床上被廣泛采用。但與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差，并且對轉速有很大的限制。數(shù)控實驗平臺主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內能夠

26、作軸向移動的主軸。這時用滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動軸承根據(jù)滾動體的結構的不同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。本次設計中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大而增大；軸承的精度，分為2、4、5、6、0五級。其中2級最高，0級為普通精度級。主軸軸承以4級為主。高精度主軸可用p2級。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助軸承可用p5級。p6級和p0級一般不用。3.2.2主軸 主軸指從發(fā)動機或電動機接受動力并將它傳給其它機件的軸，主軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在

27、反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。數(shù)控實驗平臺主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭轉）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉角）。如果剛度不夠，軸上的零件如齒輪，軸承等由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證主傳動軸有足夠的剛度。 第4章 數(shù)控實驗平臺進給傳動機構和立柱設計 4.1數(shù)控實驗平臺進給傳動4.1.1進給機構的基本條件高的傳動精度與定位精度：傳動精度與定位精度直接影響機床工作精度。措施：提高傳動件制造精度，采用減速傳動減小脈沖當量，消除傳動間隙。寬進給調速范圍：適應各種工件材料、尺寸和刀具變化

28、的需要。調速范圍1：2000以上。措施：提高數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)技術。高響應速度：對指令輸入信號的響應速度及瞬態(tài)過程結束的迅速程度。措施：控制工作臺及傳動機構的剛度、間隙、摩擦、轉動慣量等的最佳匹配。無隙傳動：進給系統(tǒng)傳動間隙即反向間隙引起反向死區(qū)誤差，影響加工精度。措施：采用消隙聯(lián)接與消隙傳動副。穩(wěn)定性好，壽命長：低速不爬行，負載變化不共振，能長期保持機床原有傳動精度和定位精度。措施：適當控制選擇系統(tǒng)慣量、剛性、阻尼及增益等參數(shù)，選擇合適的傳動部件及其材料、加工工藝、熱處理方法，注意潤滑防護。使用維護方便：進給系統(tǒng)結構設計應便于維護保養(yǎng)，提高機床利用率。措施：提高自動化程度和可靠性，最大限度減

29、少人工維護工作量。4.1.2進給機構常用傳動形式（1）滾珠絲杠螺母副的傳動它主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運動為主的如機床工作臺的進給絲杠)；還有調整零件之問相對位置的螺旋傳動機構等。其特點是：傳動效率高，因為滾珠絲杠采用滾珠滾動代替普通絲杠螺母副的滑動，減小了摩擦力，能量損失小，機械效率可以達到92%以上。消除了螺母副之間的軸向間隙，(通過預緊滾珠）。由于摩擦力小，絲杠的磨損也小，絲杠的壽命高。（2）齒輪齒條傳動齒輪齒條傳動是將齒輪的回轉運動轉變?yōu)辇X條的往復直線運動，或將齒條的往復直線運動轉變?yōu)辇X輪的回轉運

30、動。其特點是：傳遞動力大、效率高，壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高，能保證恒定的傳動比，但不宜作遠距離傳動。（3）渦輪蝸桿副傳動渦輪蝸桿傳動是由蝸桿和渦輪組成的，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力，交錯角一般為90，傳動中一般蝸桿是主動件，渦輪是從動件。其特點是：能實現(xiàn)大的傳動比，結構緊湊，沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，具有自鎖性，但有相對滑動，效率低，成本高。4.1.3數(shù)控實驗平臺進給傳動選擇及聯(lián)接我們設計的數(shù)控實驗平臺采用滾珠絲杠螺母副的傳動方式，其傳動效率高，滾珠絲杠采用滾珠滾動代替普通絲杠螺母副的滑動，減小了摩擦力，能量損失小，絲杠的壽命高。由于滾珠絲桿不能自鎖，傳動具有可逆性，數(shù)控實驗平臺立式傳

31、動采用滾珠絲桿將導致運動部件因自重而下滑，引起事故。這可可以采用配重塊通過鋼繩滑輪機構進行平衡，也可以采用液壓平衡缸對運動部件自重進行平衡（如圖6所示）。出于對造價方面的考慮，我所選擇的是配重塊。 圖（6）：配重示意圖 聯(lián)軸器是用來連接進構的兩根軸使之一起回轉，以傳遞扭矩和運動的一種裝置。機器運轉時，被連接的兩軸不能分離，只有停車后，將聯(lián)軸器拆開，兩軸才能脫開。 目前聯(lián)軸器的類型繁多，有液力式，電磁式和機械式；而機械式聯(lián)軸器是應用最廣泛的一種，它借助于機械構件相互間的機械作用力來傳遞扭矩。我們設計的數(shù)控實驗平臺采用了彈性聯(lián)軸器。4.2立柱4.2.1支承件的概念 支承件是數(shù)控實驗平臺的基本構件，

32、主要是指床身底座，立柱，橫梁，工作臺等大件。這些大件的主要功能首先是支承作用，即支承其他零部件，在機床銑削時承受著一定的重力、銑削力、摩擦力、夾緊力；其次是基準作用，即保證機床在使用中或長期使用后，仍能保證各部件之間正確的相互位置關系和相對運動軌跡。 機床中的支承件有的互相固聯(lián)在一起，有的在導軌上作相對運動。導軌常與支承件制成一體，也有采用裝配、鑲嵌或粘接方法與支承件相連接。支承件受力受熱后的變形和振動將直接影響機床的加工精度和表面質量。因此，正確設計支承件結構、尺寸及布局具有十分重要的意義。4.2.2立柱的要求 立柱的形狀、尺寸、材料多種多樣，因為我們數(shù)控實驗平臺的特殊的特點，它們主要滿足以

33、下要求。 合理的結構設計可以改善構件的受力情況，減小變形，提高數(shù)控實驗平臺的靜剛度。立柱是機床主要承載部件，在進行支承件設計時，應從以下幾個方面考慮提高立柱的自身剛度。（1）正確選擇截面的形狀和尺寸。 立柱承受的載荷主要是彎矩和轉矩，產(chǎn)生的變形主要是彎、扭變形。因此，立柱的自身剛度，應主要考慮彎曲剛度和扭轉剛度。在其他條件相同時，抗彎、抗扭剛度與截面慣性矩有關。同一材料截面積相等而形狀不同時，截面慣性矩相差很大，合理選擇截面形狀可提高立柱本身剛度。 我們所設計的數(shù)控實驗平臺的床身則是采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，以及類似矩形的截面，同時，為了提高床身剛度和床身剛度|重量比，在大截面內設計一

34、個圓形截面，增加了床身的抗彎和抗扭剛度。（2）立柱布置肋板 肋板的作用是將作用于立柱的局部載荷傳遞給其他壁板，從而使整個立柱承受載荷，達到提高立柱整體剛度的目的。對于我們所設計的薄壁封閉截面的立柱，同時在立柱上采用肋板來提高剛度，其效果比增加壁厚更顯著。（3）立柱還應使操作方便，加工及裝配工藝性好等。立柱的性能對整臺機床的性能影響很大，所以應正確地對立柱進行結構設計，使其能夠滿足基本要求，并在此前提下做到減少成本，節(jié)省材料。本設計所采用的是整體鑄造式立式床身，工藝性好，加工方便，實現(xiàn)可重復拆裝，對精度的影響降低到最小化，控制生產(chǎn)成本。4.2.3導軌 金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引

35、導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置。導軌表面上的縱向槽或脊，用于導引、固定機器部件、專用設備、儀器等。導軌又稱滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載， 同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。導軌按摩擦性質分為：滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌、氣浮導軌。本課題采用了滑動導軌?；瑒訉к壏譃椋海?）矩形導軌如圖（7）-a：具有剛度高，承載能力大，制造，檢驗和維修方便。但是導軌不可避免地存在側間間隙，因而導向精度較差。（2）三角形導軌如圖（7）-b：導向性能與頂角有關，越小導向性越好，但減小時導軌面當量摩擦系數(shù)加大；角加大承載能力增加。

36、支承導軌為凸三角形時，不易積存有較大積屑，也不易存潤滑油。支承導軌為凹三角形時，導軌副易產(chǎn)生動壓效應，但防塵性差。 （3）燕尾形導軌如圖（7）-c：其高度較小，可承受顛覆力矩；但剛度差，制造、檢驗和維修都不方便。燕尾槽導軌，其特點是：結構緊湊，調整間隙方便，形狀較復雜，摩擦力偏大。（4）圓柱形導軌如圖（7）-d：易制造，不易積存較大積屑和潤滑油，磨損后難以調整和補償間隙。主要用于受軸向載荷的場合。本設計所采用燕尾槽導軌，結構緊湊，方便調整間隙，且能多向受力，符合數(shù)控實驗平臺設計要求。 圖（7）：滑動導軌截面形狀 結束語 畢業(yè)設計對于一名即將畢業(yè)的學生來說，不僅僅是考察每位學生大學的學習成果，更

37、是考察每位同學認識問題、分析問題、解決問題的能力，考察學生的獨立思考能力，從多方面測驗學生的當前狀況，讓學生在畢業(yè)前對自己有一個充分認識的平臺。時光飛逝，四個多月的畢業(yè)設計即將結束，在季鵬老師細心指導和同學的熱心幫助下，我已順利的完成了設計任務，對于這四個月的畢業(yè)設計，我受益匪淺。首先，提高了綜合運用專業(yè)理論知識來分析、解決實際問題的能力。大學幾年所學的知識以理論知識為主，內容涉及到數(shù)控專業(yè)相關的很多方面，通過這次畢業(yè)設計，把所學知識靈活的貫穿起來了，在引用課本知識的同時，積極的把它運用到工程實踐中，并真正把它轉變成自己的專業(yè)知識。其次，通過這次畢業(yè)設計，我提高了計算與繪圖的能力，同時也提高了應用相關軟件進行的能力。本次設計，除了查閱手冊外，我的設計工作基本上都是通過計算機來實現(xiàn)的，包括繪制二維跟三維圖紙時使用的caxa軟件，撰寫論文的word軟件。在設計、計算以及繪圖、寫