【正文】 .................................................................................................................... 30 致謝詞 ........................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 32 如需要圖紙等資料，聯(lián)系 1961660126 研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度以及向讀者提供有關(guān)信息的出處，正文之后一般應(yīng)列出參考文獻(xiàn)表引文應(yīng)以原始文獻(xiàn)和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。 2) 著錄參考文獻(xiàn)能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。 4) 著錄參考文獻(xiàn)有利于節(jié)省論文篇幅。如果說學(xué)位申請者的課程考試通過了，但論文在答辯時被評為不合格，那么就不會授予他學(xué)位。學(xué)士學(xué)位論文既如需要圖紙等資料，聯(lián)系 1961660126 是學(xué)位論文又是畢業(yè)論文 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) VDC 、 CB 771387號文件給學(xué)術(shù)論文的定義為： 學(xué)術(shù)論文是某一學(xué)術(shù)課 題在實(shí)驗(yàn)性、理論性或觀測性上具有新的科學(xué)研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科現(xiàn)象、制定新理論的一種手段，舊的科學(xué)理論就必然會不斷地為新理論推翻。梅森）因此，沒有創(chuàng)造性，學(xué)術(shù)論文就沒有科學(xué)價值。一般來說，學(xué)術(shù)論文具有論證色彩，或具有論辯色彩。 一般普通刊物（省級、國家級）審核時間為一周，高質(zhì)量的雜志，審核時間為 1420天。 。但各單位一般根據(jù)期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。國家級期刊主管單位是國家部門或直屬部門。 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動機(jī)的無級調(diào)速來承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級或三級齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動機(jī)無級調(diào)速的范圍。 （ 1）、 轉(zhuǎn)速高、功率大。 （ 2）、 變速范圍寬。 （ 3）、 主軸變速迅速可靠，數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。 （ 4）、 主軸組件的耐磨性高，使傳動系統(tǒng)具有良好的精度保持性。 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 （ 1）、主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動的開停、變速、換向和制動，以滿足機(jī)床的運(yùn)動要求。 （ 3）、主傳動的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲要小，傳動效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。 （ 5）、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機(jī)和直流主軸電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式，如圖 11所示。如圖 11（ a）所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，一滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。滑移齒輪的移位大都采用液壓缸加撥叉，或者直接由液壓缸帶動齒輪來實(shí)現(xiàn)。電動機(jī)本身的調(diào)速能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。常用的是 V帶和同步齒形帶。高速時電動機(jī)通過帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機(jī)通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機(jī)功率不能充分利用的缺陷。 在機(jī)床初步設(shè)計中，考慮主軸變速箱機(jī)床上位置，其他部件的相互關(guān)系，只是概略給出形狀與尺寸要求，最終還需要根據(jù)箱內(nèi)各元件的實(shí)際結(jié)構(gòu)與布置才確定具體方案，在可能的情況下，設(shè)計應(yīng)盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕質(zhì)量，滿足使用要求。 機(jī)床主傳動部件即主軸變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容包括：主軸組件設(shè)計，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計，傳動軸組件設(shè)計，其他機(jī)構(gòu)（如開停、制動及換向機(jī)構(gòu)等）設(shè)計，潤滑與密封裝置設(shè)計，箱體及其他零件設(shè)計等。給制展開圖和橫向剖視圖時，要相互照應(yīng)，交替進(jìn)行，不應(yīng)孤立割裂地設(shè)計，以免顧此失彼。 計算轉(zhuǎn)速的確定 主軸的計算轉(zhuǎn)速在主軸調(diào)速范圍中所居的地位，是因?yàn)闄C(jī)床種類而已。對于精密機(jī)床，鉆床、滾齒機(jī)等，由于應(yīng)用范圍較窄，調(diào)速范圍較小，計算轉(zhuǎn)速應(yīng)取低些。輕型機(jī)床的計算轉(zhuǎn)速可比表中推薦值的高。 但是，目前數(shù)控機(jī)床尚未總結(jié)出公式，故主軸的計算轉(zhuǎn)速的計算 公式選用表 1 對本次設(shè)計機(jī)床定位中型車床，故選用公式 nj Rnn ? 其中 minn 為主軸的最低轉(zhuǎn)速 minn =40r/min nR 為主軸的變速范圍 6040/2400 ??nR 代入公式中 ??jn = 數(shù)控機(jī)床又與考慮切削輕金屬、調(diào)速范圍比普通機(jī)床要 寬，計算轉(zhuǎn)速也可以比推薦的高些，故取 min/150rnj ? 傳動級數(shù)的確定 （ 1） 主傳動系統(tǒng)的參數(shù) 主傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)有動力參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)。 運(yùn)動參數(shù)： maxn =2400r/min minn =40r/min 主軸的調(diào)速范圍 nR ： nR =minmaxnn = 402400 =60 主軸的計算轉(zhuǎn)速 jn ： jn =150r/min 主軸恒功率變速范圍 nPR ： 16150/2400/m a x ??? jnP nnR （ 2） 主傳動級數(shù)的確定 綜合考慮電動機(jī)與主軸功率特性的匹配問題（數(shù)控車床主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于調(diào)速電動機(jī)的恒功率變速范圍），為了解決這一問題，需要在電動機(jī)與主軸之間串聯(lián)一個分擋變速機(jī)構(gòu)，以便擴(kuò)大其恒功率調(diào) 速范圍，滿足低速大功率切削時對電動機(jī)輸出功率的要求。交流調(diào)頻主軸電動機(jī)經(jīng)帶傳動，傳遞給傳動軸，傳動軸再通過變速機(jī)構(gòu)傳遞給主軸，從而實(shí)現(xiàn)主軸的變速。這樣通過電動機(jī)的無級變速，配合變速機(jī)構(gòu)便可確保主軸的功率和轉(zhuǎn)矩要求。這兩條特性曲線是以計算轉(zhuǎn)速 jn 為分界，從 jn 至最高轉(zhuǎn)速 maxn 的區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，任意轉(zhuǎn)速下主軸都可以輸出額定的功率，最大轉(zhuǎn)矩則隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而上升。在Ⅱ區(qū)域內(nèi)，主軸可能輸出的最大功率 maxP ，則隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而下降。如圖所示是變速電機(jī)的功率特性。很明顯，變速電機(jī)的功率特性與車床主軸的要求不匹配：變速電機(jī)的恒功率范圍小而主軸要求的范圍大。因此，雖然交流調(diào)頻電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速可以低于 45r/min，總的調(diào)速范圍可以超過主軸要求的 nR =60，但由 于恒功率調(diào)速范圍不夠，性能不匹配，是不能簡單地使電動機(jī)直接拖動主軸的。 在設(shè)計數(shù)控 車 床傳動時，必須考慮電動機(jī)與主軸功率特性匹配問題。 在設(shè)計分級變速箱時，考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、運(yùn) 轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變 速箱公比的選取有下列三種情況。如變速箱的變速級數(shù)為 Z，則主軸的恒功率變速范圍 npR 為 ZdPZnP RR ?? ?? ?1 變速箱的變速級數(shù) Z可由上式算出 ?lg/lg nPRz ? ② 若要簡化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級數(shù)應(yīng)少些，變速箱公比 ? 可取大于電動機(jī)的恒功率調(diào)速范圍 dPR ，即 ? 〉 dPR 。是用缺口范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速時，為限制轉(zhuǎn)矩過大，得不到電動機(jī)輸出全部功率。適合于恒線速度切削時可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，這時不能變速箱變速，必須用電動機(jī)變速。因此，可采用增加變速箱 的變速級數(shù) Z，降低公比 f? 的方法解決。 取變速箱的公比 ? 等于電動機(jī)的恒功率調(diào)速范圍 dPR ，即 ? = dPR ，則車床主軸的恒功率變速范圍為 ZdPZnP RR ?? ?? ?1 變速箱的變速級數(shù) ?lg/lg nPRz ? 電動機(jī) 恒功率調(diào)速范圍 ?dPR ? = maxdn /dn =6000/1500=4， 主軸的恒功率調(diào)速范圍 ?nPR 2400/150=16 ?lg/lg nPRz ? = 4lg/16lg =2 因此，車床主軸變速箱的變速級數(shù)為 2 （ 3） 分級變速箱的設(shè)計計算 通過主傳動級數(shù)的確定，以及分級變速箱的公比 ? =4 的確定可得轉(zhuǎn)速圖（圖 23） 電動機(jī)經(jīng)定比傳動 1： ，使變速箱的軸 ? 得到 2400r/min～ 600r/min（恒功率）和 600r/min～ 160r/min （恒轉(zhuǎn)矩）的轉(zhuǎn)速。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速 n 降到 600r/min 時，電機(jī)轉(zhuǎn)速降至 1500r/min（額定轉(zhuǎn)速）。主軸轉(zhuǎn)速為 2400 r/min～ 600r/min 時，是恒功率。 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速降至 1500r/min 時，變速箱變速，經(jīng) 1/4 傳動主軸。當(dāng)電機(jī)又從 6000r/min 降至 1500r/min 時，主軸從600r/min 降至 150r/min，仍為恒功率。靠電機(jī)繼續(xù)降速得到，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至 400r/min 時，主軸轉(zhuǎn)速降至 150 （ 1/）（ 1/4） =40r/min，即為主軸的最低轉(zhuǎn)速，這時電動機(jī)的最大輸出功率為 dd PPP )1 5 0 0/4 0 0(2 ?? 即為額定功率 dP 的 27% 圖 5功率特性圖 圖 24 如圖 24 所示 a、 b、 d 應(yīng)該為一條直線，為了清楚起見，把她畫成了 2段并略為錯開。 如圖 25 所示，從 a到 d（由 2段組成）轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的下降而上升。 圖 6 轉(zhuǎn)矩特性圖 圖 25 對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。 jn— 該軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/min）。 齒輪的徑向力 rP ： ( ) / c os ( )rtP P tg N? ? ? ? ? 式中 α — 為齒輪的嚙合角，α＝ 20186。根據(jù)機(jī)床主傳動的工作特點(diǎn)，早期的機(jī)床主軸傳動全部采用三相異步電動機(jī)加上多級變速箱的結(jié)構(gòu)。在數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控車床占 42％，數(shù)控鉆鏜銑床占 33％，數(shù)控磨床、沖床占 23％，其他只占 2％。 主軸傳動和進(jìn)給傳動一樣，經(jīng)歷了從普通三相異步電動機(jī)傳動到直流主軸傳動，而隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展，現(xiàn)在又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代，目前已很少見到在數(shù)控機(jī)床上有使用直流主軸伺服系