【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)者的構(gòu)思 ,但對(duì)每一種方案都制作實(shí)物樣品 ,要付出大量的勞動(dòng) ,還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計(jì)周期長及成本費(fèi)用高等問題。 圖（ 1）：三維實(shí)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程圖 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文 4 第 2 章 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 簡(jiǎn)介及概述 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(huì)調(diào)試維修的綜合性數(shù)控技術(shù)人才。由于數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴，大多數(shù)學(xué)校經(jīng)費(fèi)不足，只配備了數(shù)量較少的數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備，且隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)已經(jīng)陳舊，但升級(jí)卻十分因難，加之部分學(xué)校采用計(jì)算機(jī)仿真代替數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備完成操作訓(xùn)練，使得學(xué)校培養(yǎng)的數(shù)控人才大多理論基礎(chǔ)扎實(shí)，但動(dòng)手操作能力不強(qiáng)。因此開發(fā)一種成本低、升級(jí)擴(kuò)展容易、能夠用于批量培訓(xùn)、可以引入最新數(shù)控技術(shù)的開放式數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就顯得非常必要。 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特點(diǎn) 具有模塊化設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 提高設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，一次設(shè)計(jì)可滿足市場(chǎng)上的多種需求，可顯著提高設(shè)計(jì)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(xué)生和機(jī)器的安全性。 低成本：它的成本遠(yuǎn)低于數(shù)控機(jī)床。 操作方便：操作比數(shù)控簡(jiǎn)單，制造工藝簡(jiǎn)單。 可擴(kuò)展性：系統(tǒng)可以靈活地增加硬件設(shè)備控制接口來實(shí)現(xiàn)功能的拓展和性能的提高。 可互操作性：控制器應(yīng)能與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流。 可移植性：在不增加硬件結(jié)構(gòu)的前提下，利用現(xiàn)有的底 層結(jié)構(gòu)模塊，通過配置和編譯控制軟件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自定義。 可增減性，系統(tǒng)的性能和功能根據(jù)實(shí)際需求方便地增減。 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)流程框架圖 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文 5 圖（ 2）：數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)流程框架圖 對(duì)于本次課題所要設(shè)計(jì)的數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，它 既保證了數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)也減少了對(duì)性能的影響，使學(xué)生在拆裝時(shí)更加靈活方便。 本次設(shè)計(jì)主要達(dá)到要求 （ 1）通過本次設(shè)計(jì)要求學(xué)會(huì)查閱、綜合和消化技術(shù)文獻(xiàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及原理。 （ 4）了解 Z軸的機(jī)械傳動(dòng)和主軸箱的連接。 （ 5）培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程力學(xué)、計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械制造工藝等專業(yè)知識(shí)的能力。 （ 6）通過本次設(shè)計(jì)，熟練撰寫專業(yè)性的論文的能力。 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文 6 第 3 章 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平 臺(tái) 主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主軸箱設(shè)計(jì) 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng) 概述 主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)等。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 主傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際要求： （ 1）主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。 （ 2）主電動(dòng)機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求。 （ 3）主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，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(dòng)效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。 操縱靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤滑密封良好，滿足機(jī)床的使用要求。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇 數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速相結(jié) 合的調(diào)速方式。 主傳動(dòng)三種形式比較： （ 1）齒輪傳動(dòng) 在所有的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣，可用來傳遞相對(duì)位置 不遠(yuǎn) 的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 。 齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)， 傳動(dòng)比 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(dá) 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(shè)備，嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。 圖（ 3）：齒輪傳動(dòng) 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文 7 （ 2） 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動(dòng)比不準(zhǔn)確（滑動(dòng)率在2%以下）；同步帶傳動(dòng)可保證傳動(dòng)同步，但對(duì)載荷變動(dòng)的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動(dòng)除用以傳遞動(dòng)力外，有時(shí)也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用維護(hù)方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。 缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動(dòng)裝置外部尺寸大、效率低。因此，帶傳動(dòng)常適用于大中心距、中小功率、帶速 v =5～ 25m/s，i≤7 的情況。 （ 3） 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)是通過鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。 鏈傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，與帶傳動(dòng)相比，無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同 情 況下的傳動(dòng)尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制 造和安裝精度要求較低；中心距較大時(shí)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常數(shù)，因此傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損，易伸長，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。 圖（ 4）：帶傳動(dòng) 圖（ 5）：鏈傳動(dòng) 綜合上述幾種傳動(dòng)方式對(duì)比考慮，本課題中所設(shè)計(jì)的數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采 用帶傳動(dòng)方式給主軸進(jìn)行傳動(dòng)。這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，也降低了成本。 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主軸箱構(gòu)成 主軸組件 （ 1）主軸箱 主軸箱是 數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 的重要的部件，是用于布置 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及主軸箱各部件的加三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文 8 工工藝直接影響 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 的性能。 （ 2）主軸軸承