【正文】 課 題所涉及的技術(shù)原理分述如下： （ 1）機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性 分析確定機(jī)床的主傳動功率轉(zhuǎn)矩，由于車床低速段為恒功率負(fù)載特性，在高速段 為恒功率負(fù)載特性，為了減小電動機(jī)容量后啟動轉(zhuǎn)矩不夠的問題，改造設(shè)計(jì)一級傳動機(jī)構(gòu)的 傳動比為 1： 3，這樣使得減小的電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩線被有效覆蓋，以滿足負(fù)載特性，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。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。某發(fā)達(dá)國家經(jīng)過用高新技術(shù)對其的控制進(jìn)行改造后，成為智能數(shù)控機(jī)床就以幾十倍甚至百倍的價格回銷我國，這是多么令國人痛心的情景呀！所以目前機(jī)床改造已成為我國迫切需要加大力度發(fā)展的事業(yè)。 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。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。 進(jìn)度安排： 22020年 12月底 — 2020年 1月初，完成資料調(diào)研，寫出開題報告； 2020年 3月初 — 4月初 完成所有圖紙、選型設(shè)計(jì)； 2020年 4月初 — 4月底 探討、計(jì)算應(yīng)用中的機(jī)械轉(zhuǎn)矩問題。 4 可用計(jì)算機(jī)仿真模擬出系統(tǒng)控制曲線、效果，計(jì)算節(jié)能效果。 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?？茖W(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。 5. 完成完整的改造設(shè)計(jì)方案和施工圖設(shè)計(jì)，編程，并仿真、模擬調(diào)試。 3. 以小 PLC 和電子觸摸屏小鍵盤設(shè)定轉(zhuǎn)速，變頻器執(zhí)行調(diào)速取代電機(jī)不調(diào)速的手柄機(jī)械變速，設(shè) 8 檔調(diào)速功能。 二．內(nèi)容與要求 1. 以 C6150普通車床主軸傳動為控制對象，用 取代原 ，設(shè)計(jì)一個應(yīng)用 PLC和變頻器的節(jié)能改造系統(tǒng)。學(xué)生學(xué)以致用大有可為。 2. 對量大面廣的普通車床進(jìn)行 PLC及微電子技術(shù)，特別是變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，按全國所有量粗估：可以每年節(jié)約上百億度電能，意義重大。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 車床主軸拖動變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì) 題目： 車床主軸拖動變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì) 系別： 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師建議成績： 85 分 評閱教師建議成績： 80 分 答辯小組建議成績： 80 分 總成績： 82 分 答辯委員 會主席簽字： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 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) 題目 性質(zhì) ?設(shè)計(jì)； □ 論文 題目 來源 □ 教學(xué)； ?科研； □ 生產(chǎn)； □ 其他 指導(dǎo)教師 職 稱 工作單位 備注 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的內(nèi)容和要求： 一．目的意義 1．過去我國的機(jī)床工業(yè)加工基礎(chǔ)雄厚，可是在國際市場上金屬材料的價格，原因是技術(shù) 含量低，歐美國家數(shù)控機(jī)床先進(jìn)發(fā)達(dá)，返銷 我們令我們吃了大虧。現(xiàn)在我國機(jī)床工業(yè)處于大力發(fā)展高技術(shù)附加值的數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵階段，應(yīng)用到微機(jī)技術(shù)的普通機(jī)床可以增值數(shù)十，上百倍。 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。作為典型應(yīng)用設(shè)計(jì)可以推廣到社會大多數(shù)車床。 2. 為克服減小電機(jī)后的低速啟動轉(zhuǎn)矩不夠的問題，設(shè)計(jì) 1： 3 的齒輪變速傳動機(jī)構(gòu)，嵌入車床傳動箱內(nèi)。 4. 實(shí)時驗(yàn)算機(jī)械轉(zhuǎn)矩，智能判斷切削進(jìn)刀量，設(shè)置超限報警保護(hù)功能。 6. 總計(jì)技術(shù)論文形成典型設(shè)計(jì)方案，以便推廣。 3 到有 C6150 車床的企業(yè)現(xiàn)場考察，以取得切削控制要求設(shè)計(jì)依據(jù) 。 5 如果設(shè)計(jì)優(yōu)秀完整，可以向社會推廣應(yīng)用到很多車床用戶。 2020年 5月初 — 5月中 系統(tǒng)編程、仿真、模擬調(diào)試； 2020年 5月中 — 5月底 完成論文 準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日 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）開題報告 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 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) 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的目的及意義 （含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）： 機(jī)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。而車床已經(jīng) 成為機(jī)械制造的主要工具。一個觸目驚心的事實(shí)刺激著我們：我國傳統(tǒng)機(jī)床的制造業(yè)基礎(chǔ)很強(qiáng)，大量出口，可是由于技術(shù)含量低，往往出口到國外的價錢只是金屬材料的價格。機(jī)床的控制主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，采用 微機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能數(shù)控，提高機(jī)床的技術(shù)附加值和運(yùn)行效率；另一方面還有節(jié)能的控制改造，配以可編程序控制器（ PLC）數(shù)字控制（ NC）和變頻調(diào)速等技術(shù)，可以大大提高傳統(tǒng)機(jī)床的加工水平，通過對其電力節(jié)能的改造后效果驚人，以 C6150普通機(jī)床為例，全國大概有三百多萬臺 ，如果每臺車床的電機(jī)由原來 的電機(jī)換成 的，每天按 8 小時工作估算，僅節(jié)約電力一項(xiàng)每年節(jié)約電能將近 161 億 KW/h，這該是多么可觀的一筆節(jié)能挖潛的經(jīng)濟(jì)效益呀！本課題是結(jié)合 PLC 和變頻技術(shù)對普通 C6150 機(jī)床進(jìn)行節(jié)能改造。 2. 基本內(nèi)容和技術(shù)方案： 一．系統(tǒng)構(gòu)成： 本課題是以《交流變頻調(diào)速技術(shù)》的典型應(yīng)用實(shí)例為基礎(chǔ)，對制造業(yè)量大面廣的普通車床 C6150 主軸拖動系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造：包括電動機(jī)容量減??；機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)改造；機(jī)械變速改為變頻調(diào)速（微電子觸摸屏取代機(jī)械手柄笨重操作）； PLC 對車床的邏輯判斷控制等設(shè)計(jì)任務(wù)。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。 （ 2）變頻調(diào)速拖動原理 根據(jù)交流異步電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速 n = 60 f /p 可知，調(diào)節(jié)交流電的頻率 f 能夠改變電動 機(jī)轉(zhuǎn)速，變頻器是應(yīng)用電力電子元件通過整流再按不同頻率要求逆變成變頻交流電驅(qū)動電動機(jī)變速，（實(shí)際是控制 E/f 比），由于變頻器內(nèi)核心單元是 MPU 微機(jī)處理器，可以采用矢量及矩陣方法計(jì)算得到很好的調(diào)速機(jī)械特性，并可預(yù)置很多智能控制功能。 （ 4）變頻器程序譯碼器實(shí)現(xiàn)電子觸摸屏轉(zhuǎn)速設(shè)定 如（ 2）所述，變頻器接受 3個信號譯出 8種轉(zhuǎn)速作為變頻器給定；另外通過變頻器預(yù)先設(shè)置參數(shù)，存儲 8種自動變速的車削方案曲線，通過組合鍵選擇，使變頻器按存儲的不同轉(zhuǎn)速切削過程自動調(diào)速。課題設(shè)計(jì)思路清晰，可操作性強(qiáng)；要搞成典型設(shè)計(jì)，以便今后推廣。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。存在問題是對存在問題的探討還可進(jìn)一步深入，對存在問題原因的分析還可進(jìn)一步展開。 是否同意安排論文答辯： 同意 論文成績： 80分 評閱教師（簽名）： 年 月 日 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯 小組評議意見 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 車 床主軸多動變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì) 職 稱 工作單位 備注 組長 80分 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)海濱學(xué)院或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。 本人簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)書 本人完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存論文；③學(xué)校可允許論文被查閱或借閱；④學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。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)。 經(jīng)過變頻調(diào)速改造后，車床實(shí)際應(yīng)用效果良好，同時還具備了節(jié)能、容 易實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有電動機(jī)的調(diào)速控制、 可以在車床應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行大面積推廣。 關(guān)鍵詞： 電機(jī)轉(zhuǎn)矩線；機(jī)械傳動比；變頻調(diào)速； PLC 編程；電子觸摸屏 ii ABSTRACT The lathe has bee the most widely used industrial device processing an indispensable machine, but I lived lathe application level for the world is relatively low, over the years is through the handle to control the rotational speed of the spindle, the operation is very plicated, in this paper, ordinary lathe as the object of study, of the mon lathe is designed transformation of frequency control of motor speed. The main research work principle of ordinary lathe for analysis and research, introduced the drive system and mechanical properties of ordinary lathe, and then focuses on the primary drive system of lathe. With PLC control to achieve the purpose of variable frequency speed regulation. After frequency conversion transformation, the practical application effect of lathe is good, and also with the energy saving, easy control of the existing motor control, can be popularized in large area in