【正文】 ........................................................................ 29 致 謝 ..................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 31 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1. 緒論 械制造技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)、國際經(jīng)濟(jì)競爭、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。主要研究完成了對普通車床的工作原理進(jìn)行了分析研究，簡單介紹了普通車 床的拖動系統(tǒng)及機(jī)械特性，然后重點(diǎn)介紹了普通車床的原拖動系統(tǒng)。該同學(xué)收集的數(shù)據(jù)資料較翔實(shí)，分析和論證有一定深度，結(jié)論正確合理。因此除了要進(jìn)行計(jì)算傳動比 1： 3 的齒輪箱的機(jī)械設(shè)計(jì)，還要把這個多軸傳動折算到電動機(jī)軸側(cè)，以驗(yàn)算改造后的 GD178。而車床已經(jīng)成為機(jī)械制造的主要工具。 6. 總計(jì)技術(shù)論文形成典型設(shè)計(jì)方案，以便推廣。 3. 車床主軸的變頻節(jié)能改造是《交流變頻調(diào)速技術(shù)》專業(yè)課的典型應(yīng)用實(shí)例，應(yīng)該很成熟可行。學(xué)生學(xué)以致用大有可為。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )主要參考資料： [1]. 大連組合機(jī)車研究所 .《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 機(jī)械部分》 機(jī)械工業(yè)出版社 1975 [2]. 大連組合機(jī)車研究所 . 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 1975 [3]. 周宗明 . 《金屬切削機(jī)床》 清華大學(xué)出版社 2020 [4]. 濮良貴，紀(jì)名剛 . 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社 2020 [5]. 賈亞洲 . 《金屬切削機(jī)床概論》 機(jī)械工業(yè)出版社 2020 [6]. 周開勤 . 《機(jī)械零件手冊》 高等教育出版社 2020 [7]. 孫恒，陳作模 . 《 機(jī)械原理》 北京高等教育出版社 2020 [8]. 朱林 . 《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)》 石油工業(yè)出版社 2020 [9]. 甘永立 . 《幾何量公差與檢測》 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2020 [10]. 大連理工大學(xué)工程畫教研室 .《 機(jī)械制圖》 高等教育出版社 1993 [11]. 金振華 . 《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )應(yīng)完成的工作： 1 查找與機(jī)床改造和機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的資料 2 設(shè)計(jì)全套機(jī)和電結(jié)合 的圖紙、應(yīng)用軟件編程，以及研制總結(jié)論文，作為典型設(shè)計(jì)在有條件時做 成實(shí)物設(shè)備，成為具有知識產(chǎn)權(quán)的商品以備推廣到大多數(shù)車床用戶。 目前，我國機(jī)床工業(yè)進(jìn)入了一個關(guān)鍵的發(fā)展時期，當(dāng)前機(jī)床機(jī)械制造業(yè)面臨產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造的局面，這是提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展迫切需要的。和折算電動機(jī)的有效功率。論文的寫作基本規(guī)范。 配以 PLC控制實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的目的。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。 普通車床的構(gòu)造 如圖 21所示，主要部件有： 圖 21 普通車床的構(gòu)造 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 普通車床的拖動 系統(tǒng) 普通車床的運(yùn)動系 統(tǒng) 普通車床的運(yùn)行系統(tǒng)主要包括以下兩種運(yùn)動： 1. 主運(yùn)動 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為普通車床的主運(yùn)動，帶動工件旋轉(zhuǎn)的拖動系統(tǒng)為主拖動系統(tǒng)。 (2) 在高速段，由于受車床身機(jī)械強(qiáng)度及振動等的影響，速度越高，允許的切削深度和進(jìn)刀量越小，阻轉(zhuǎn)矩也越小，因而具有恒功率的性質(zhì)。 ，非但切削深度較小，進(jìn)刀量也往往不大。所以，以選用矢量控制方式為宜。為了便于比較，圖中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為折算到負(fù)載軸上的值。 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 設(shè)最大調(diào)頻比 （ 110） 則：電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 也約為額定轉(zhuǎn)速 的 倍： （ 111） (2) 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 （ 112） 電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線如 圖 24中的的曲線 2所示。但從節(jié)能的角度看 V/F 控制方式并不理想。 變頻器的頻率給定 變頻器的頻率給定方式可以有多種，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。圖中電動機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，和停止分別由按鈕開關(guān) SF,SR,ST 來進(jìn)行控制。 設(shè)備明細(xì)表 表 1 名 稱 及 型 號 規(guī) 格 及 尺 寸 數(shù)量 安 裝 位 置 備注 電機(jī) Y2132S4 380V/ 變頻器 ABB510 系列 220V/7KVA 12A 1 控制柜內(nèi) PLC 西門子 S7200 220V/24V10A 1 控制柜內(nèi) 總動力空氣開關(guān) 同上 同上 接觸器熱繼電器 220V/24V10A 0 控制柜操作面板 控制箱電源總開關(guān) 自動空氣開關(guān)TMC10， 2P 220VAC 25A 1 控制柜內(nèi) 控制箱總電源開關(guān) 金屬鑰匙開關(guān) 220V5A 雙刀雙擲 1 控制柜操作面板 DO 輸出 AC 驅(qū)動總電源開關(guān) 1 控制柜操作面板 信號端子 DX10 100 控制柜內(nèi) 電源端子 DX20 50 控制柜內(nèi) 匯線槽 50X50X30 若干 控制柜內(nèi) 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 傳動比設(shè)計(jì)（ 1:3） 由于改造前的機(jī)床是手動變速，是通過手柄改動變速箱內(nèi)齒輪對實(shí)現(xiàn)變速，操作起來 比較繁瑣。當(dāng)電源開關(guān)按下北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 時，電源指示燈亮。電動機(jī)的電磁負(fù)載設(shè)計(jì)也考慮了一定的裕度，這樣，既能保證電動機(jī)在高頻時的過載能力，又能在低頻運(yùn)行時仍能保持恒轉(zhuǎn)矩輸出。也可以給據(jù)用戶要求確定額定點(diǎn)的電壓和頻率。 (7) 電動機(jī)的接線方式， 250 及以下機(jī)座號為 Y 聯(lián)結(jié)， 280 及以上機(jī)座號為 △聯(lián)結(jié)。 變頻器內(nèi)部電路的基本功能 一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。逆變電路的輸北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 出就是變頻器的輸出，它被用來實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的調(diào)速控制。容量： 7kVA，電流： 12A，完全滿足以上計(jì)算要求。 正轉(zhuǎn)優(yōu)先。在防止低速或超速運(yùn)行的場合尤為適用。 5. 參數(shù)設(shè)定模式（功能代碼 71） 表 65 0 手動設(shè)定 各功能參數(shù)可編輯 1 恢復(fù)出廠值 所有參數(shù)為出廠值 2 禁止參數(shù)修改 除本功能參數(shù)以外，所有參數(shù)不能進(jìn)行修改 3 故障查詢 可查詢故障歷史 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 6. 可編程輸入端子（功能代碼 72—— 77） 可編程輸入端子 RST、 FRE、 S S S S4 共六個，每個端子的功能都可以定義，既可屏蔽不用，也可 重復(fù)定義，使用更方便。故當(dāng) S1=S2=S3=S4=OFF 時，頻率給定方式由功能代碼 11 選擇，運(yùn)行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實(shí)際最多可選擇 16 段速度運(yùn)行。在停車過程中，不受下限頻率的影響。反轉(zhuǎn)禁止功能有效（功能代碼 93定義）時，只能正轉(zhuǎn)運(yùn)行，與 F/R端子無關(guān)。 —— 變頻器的額定電流， A。 逆變電路是變頻器最主要的部分之一。 變頻器 變頻器的基本構(gòu)成 變頻器的發(fā)展已有數(shù)十年的歷史，在變頻器的發(fā)展過程中葉曾出現(xiàn)過多種類型的變頻器，但是目前成為市場主流的變頻器基本上有相似的基本結(jié)構(gòu)。 (6) 低速性能好。 Y2132S4 系列變頻器三相異步電動機(jī)出廠試驗(yàn)時均采用變頻 器電源供電，符合實(shí)際使用工況。 Y2132S4 系列變頻調(diào)速三相異步電動 機(jī)集國內(nèi)外同類產(chǎn)品之優(yōu)點(diǎn)，采用計(jì) 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。由于車床需要有點(diǎn)動環(huán)節(jié)，故在電路中增加了點(diǎn)動控制按鈕 SJ 和繼電器 KA3。 （ 3） PLC 在變速設(shè)定和存儲切削自動過程等應(yīng)用 PLC 的 DI 接受觸摸屏微動開關(guān)信號，通過 DO 輸出 3 個信號可以輸出給變頻器 X1， X2， X3 端子，組合成 8 種轉(zhuǎn)速。圖中 ，轉(zhuǎn)速檔由按鈕開關(guān)（或觸摸開關(guān)）開選擇。所以，除非該機(jī)床對加工精度有特殊要求，一般沒必要采取此種控制方式。 3. 電動機(jī)的工作頻率范圍 設(shè)：最高頻率為 75Hz，則最低頻率為 當(dāng) 時 ， =75/40=； 當(dāng) 時， =75/140=； 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3. 變頻調(diào)速的原理 變頻器的控制方式 ：車床除了在車削毛坯的時候負(fù)荷大小有變化外，以后的車削過程中，負(fù)荷的變化通常是很小的。 低速轉(zhuǎn)保留一級 傳動比，且 方案 (1) 電動機(jī)和主軸之間的傳動比仍只有一檔，但變頻器的最高輸出頻率 允許超過額定頻率 。 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 低速轉(zhuǎn)保留一級 傳動比，且 方案 (1) 電動機(jī)和主軸之間的傳動比只有一檔，傳動比 （ 14） (2) 變頻器的最大輸出頻率 等于電動機(jī)的額定頻率 。 在低速段，拖動系統(tǒng)經(jīng)齒輪降速后的額定轉(zhuǎn)矩將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于負(fù)載的最大阻轉(zhuǎn)矩，具有極強(qiáng)的過載能力。所以，在實(shí)際處理時，通常?。? （ 11） 主拖動系統(tǒng)的負(fù)載功率 如圖 22，主拖動系統(tǒng)的負(fù)載功率取決于高速段任一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積： （ 12） 主拖動系統(tǒng)的工作特點(diǎn) 調(diào)速范圍 由最高速 與最低速 的比值決定： （ 13） 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 通常： = 25~150 例如，國產(chǎn) CA5140 型車床的 =140，而意大利 SAG 型精密車床的 =。而切削轉(zhuǎn)矩則取決于切削力和工件回轉(zhuǎn)半徑的乘積，其大小與下列因素有關(guān)： (1) 切削深度； (2) 進(jìn)刀量； (3) 工件的材質(zhì)與直徑 等。作為機(jī)械與電氣控制專業(yè)的大學(xué)生如果把這個項(xiàng)目設(shè)計(jì)成功，不僅可以檢驗(yàn)本人的機(jī) 電一體化知識學(xué)以致用的能力，還可具有普及推廣，以推動我國機(jī)床節(jié)能改造的事業(yè)發(fā)展的重大意義。 PLC programming。 本人簽名： 日期： i 摘 要 車床已經(jīng)成為工業(yè)器件加工應(yīng)用最廣泛的不可或缺的機(jī)器，但是我過車床的應(yīng)用水平對于世界比較低的，多年以來都是通過手柄控制主軸轉(zhuǎn)速，操作起來非常繁瑣， 本論文以普通車床為研究對象，對普通車床的主軸進(jìn)行了變頻調(diào)速的設(shè)計(jì)改造。 指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日 6. 系意見： 簽字： 系（蓋章） 日期： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評閱意見 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師 職稱 單位 指導(dǎo)教 師 職稱 單位 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 車床主軸拖動變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評語： 是否同意答辯： 同意 論文成績： 85分 指導(dǎo)教師（簽名）：