畢業(yè)設(shè)計(jì)--車床ca6140主軸系統(tǒng)的數(shù)控化改造及仿真(機(jī)械部分)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　圖書分類號(hào)：</p><p>　密 級(jí)：</p><p><b>　　學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注

2、明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。</p><p>　　本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p>　　論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日</p><p><b>　　學(xué)位論文版權(quán)協(xié)

3、議書</b></p><p>　　本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。</p>

4、;<p>　　論文作者簽名： 　　 導(dǎo)師簽名： 　　 </p><p>　　日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文對(duì)大多數(shù)企業(yè)數(shù)和普通車床的使用壽命

5、長(zhǎng)，加工精度低的現(xiàn)狀，不能大批量生產(chǎn)，自動(dòng)化程度不高，適應(yīng)性差，致力于改造普通車床加工成數(shù)控車床，大大提高企業(yè)的效率，提高產(chǎn)量。</p><p>　　在這項(xiàng)研究中，我在一些大量應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的工廠中進(jìn)行學(xué)習(xí)和調(diào)查。其中仔細(xì)觀察了CA6140普通車床的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性。初步有了主軸系統(tǒng)改造的粗略方案。計(jì)算和確定主傳動(dòng)改造時(shí)所需替換的電機(jī)、軸承等零部件型號(hào)。改造驅(qū)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)部件，計(jì)算和確定導(dǎo)軌副、軸承、導(dǎo)軌等零部件型號(hào)。

6、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和變換。最后繪制了相關(guān)零部件的零件圖和橫縱向進(jìn)給系統(tǒng)的裝備圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：CA6140車床；數(shù)控；改造</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, the most number of enterprises and ordinary lathe a

7、nd long service life, low machining accuracy, not to mass production, the degree of automation is not high, poor adaptability, is committed to in reconstruction of a common lathe to CNC lathe, greatly enhance the enterpr

8、ise efficiency and yield.</p><p>　　In this study, I study and investigation in some large-scale application of CNC machine tools factory. The careful observation of the structure and motion characteristics o

9、f CA6140 lathe. A preliminary rough spindle system transformation scheme. Calculate and determine the main transmission transformation required for the motor, bearing replacement parts model. Transformation of feed drive

10、 transmission parts, calculate and determine the guide rail, bearing, and other parts of the model. The calc</p><p>　　Keywords CA6140 lathe numerical control Transform</p><p>　　全套圖紙 外文文獻(xiàn)&l

11、t;/p><p>　　扣扣 1411494633</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　1緒論1</b></p

12、><p>　　1.1 課題的背景和意義1</p><p>　　1.1.1 目前金屬切削機(jī)床在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中的重要性1</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機(jī)床所擁有的優(yōu)點(diǎn)1</p><p>　　1.1.3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展形勢(shì)2</p><p>　　1.1.4 把機(jī)床數(shù)控化的原因2</p><p

13、>　　1.2 機(jī)床的數(shù)控化2</p><p>　　1.2.1 概述2</p><p>　　1.2.2工作流程3</p><p>　　2 車床CA6140主軸系統(tǒng)數(shù)控化改造總體方案的確定4</p><p>　　2.1 CA6140普通車床數(shù)控化改造方案的選擇4</p><p>　　2.1.1 選擇系統(tǒng)4

14、</p><p>　　2.1.2 確定系統(tǒng)方式4</p><p>　　2.1.3 電機(jī)的選擇4</p><p>　　2.1.4 主軸脈沖發(fā)生器的選擇5</p><p>　　2.1.5傳動(dòng)方式的選擇6</p><p>　　2.1.6同步齒形帶的選型6</p><p>　　2.1.7 帶傳

15、動(dòng)的張緊與維護(hù)6</p><p>　　2.2 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定7</p><p>　　2.2.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)目得確定7</p><p>　　2.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇7</p><p>　　2.2.3 繪制轉(zhuǎn)速圖8</p><p>　　3.CA6140數(shù)控化改造步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)10<

16、/p><p>　　3.1 步進(jìn)電機(jī)10</p><p>　　3.2 如何選用電機(jī)10</p><p>　　4傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 同步齒形帶12</p><p>　　4.1.1同步齒形帶的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.2 齒輪設(shè)計(jì)15</p>

17、<p>　　4.2.1 齒輪材料選擇15</p><p>　　4.2.2 齒輪齒數(shù)的確定16</p><p>　　4.2.3 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖17</p><p>　　4.2.4 模數(shù)計(jì)算18</p><p>　　4.2.5 齒輪的幾何尺寸19</p><p>　　4.2.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局2

18、0</p><p>　　4.2.7齒輪的校核20</p><p>　　4.2.8 采用波形彈簧墊圈消除齒輪間隙 21</p><p>　　5主軸的相關(guān)設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.1聯(lián)軸器的選擇 22</p><p>　　5.2 鍵的設(shè)計(jì)22</p><p

19、>　　5.3鍵的校核22</p><p>　　5.4選擇主軸軸承23</p><p>　　5.5主軸的計(jì)算23</p><p>　　5.5.1主軸直徑的計(jì)算23</p><p>　　5.5.2 主軸懸伸量的確定和跨距的選擇24</p><p>　　5.6軸承的選擇與計(jì)算 27</p&g

20、t;<p>　　5.6.1 軸承的校核27</p><p>　　5.7卡盤的計(jì)算與選型31</p><p>　　5.7.1工作原理31</p><p><b>　　結(jié)論34</b></p><p><b>　　致謝35</b></p><p><

21、b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景和意義</p><p>　　1.1.1 目前金屬切削機(jī)床在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中的重要性</p><p>　　現(xiàn)今在我國(guó)一般使用金屬切割機(jī)床切削加工金屬零件,學(xué)術(shù)名稱為工作母機(jī)或者工具機(jī)。而我們習(xí)慣上稱

22、之為機(jī)床。</p><p>　　現(xiàn)今在我國(guó)的各個(gè)科研單位、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門和國(guó)防生產(chǎn)部門里，制造和使用著各種各樣不同功能的機(jī)械。雖然機(jī)器種類繁多，但事實(shí)上，對(duì)于龐大復(fù)雜的機(jī)器零件等的加工來(lái)說(shuō)，無(wú)論是由不同的軸和輪，齒輪和箱體，框架，最主要的就是生產(chǎn)機(jī)器零件。</p><p>　　通常機(jī)床能夠占到一般工廠機(jī)械總量的60%到80%，當(dāng)然，這里面包括金屬切削機(jī)床和鍛壓機(jī)等。機(jī)床的這一屬性讓它在經(jīng)濟(jì)

23、里面占有很高的低位。機(jī)械制造行業(yè)也不停地為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，用現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)備的供應(yīng)，即，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通，國(guó)防，科研等部門提供各種設(shè)備，儀器和工具上的支持和援助。為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供設(shè)備。</p><p>　　我們要大力的發(fā)展機(jī)械行業(yè)，這樣才能完成現(xiàn)代化的建設(shè)。因此，國(guó)民經(jīng)濟(jì)很依賴機(jī)械行業(yè)，另一方面，各式各樣的機(jī)床就是支撐起機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)。機(jī)床的先進(jìn)與否關(guān)系到我們整個(gè)國(guó)家的工業(yè)能力和科學(xué)水平的高低。因此機(jī)床工業(yè)的發(fā)展

24、對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)是十分必然和必要的，和機(jī)器工具在屬性的重要性組成決定了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門之間的關(guān)系。</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機(jī)床所擁有的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　與其他普通的機(jī)床作比較的話，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)控的機(jī)床是有很多的優(yōu)點(diǎn)的。這些優(yōu)點(diǎn)都是來(lái)自于計(jì)算機(jī)的能力。</p><p>　　1、普通機(jī)床無(wú)法處理復(fù)雜的的加工曲面等零件。然而數(shù)控機(jī)床可以，這是得益于計(jì)

25、算機(jī)的能力，一瞬間就能確定每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量，這就能達(dá)到機(jī)床要加工曲面時(shí)的要求。</p><p>　　2、加工時(shí)是柔性啟動(dòng)的，所以它效率很高，都是其他普通機(jī)床的三到七倍。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)存儲(chǔ)功能，計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的輸出按次的內(nèi)存和存儲(chǔ)上去，再由智能系統(tǒng)按照設(shè)定的程序自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過(guò)程。</p><p>　　3、集中了多道工序，這樣一來(lái)就降低了零件的搬運(yùn)次數(shù)。</p>

26、<p>　　4、加工完的零件精度很高。因?yàn)槌叽绶稚⒍葧?huì)很小，這樣就很容易進(jìn)行裝配了。</p><p>　　5、綜合以上的四條優(yōu)點(diǎn)，又會(huì)增添其他的好處，比如：工人變輕松(一名工人通?？梢哉湛春芏嗯_(tái)機(jī)床)后減少了工裝的時(shí)間，新產(chǎn)品試制周期和消費(fèi)周期也大大延伸。這樣才能對(duì)市場(chǎng)作出快速反應(yīng)的需求。</p><p>　　1.1.3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展形勢(shì)</p><p&

27、gt;　　對(duì)比國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，目前的機(jī)械行業(yè)正向著高精度、高效率、高經(jīng)濟(jì)效益的方向發(fā)展。但是我國(guó)的機(jī)械制造水平在世界上還處于相對(duì)落后的位置。雖然在改革開放后常規(guī)加工技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展趕上世界平均水平，但是高精度的數(shù)控化機(jī)械加工技術(shù)還處在一個(gè)過(guò)渡的時(shí)期。而現(xiàn)在日益增長(zhǎng)的物質(zhì)需要也在不斷的刺激數(shù)控化的發(fā)展。關(guān)于如何增進(jìn)數(shù)控化的發(fā)展，購(gòu)進(jìn)國(guó)外先進(jìn)機(jī)械是一種方法，對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造也是提高機(jī)床數(shù)控化的重要途徑。而對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，后者更可

28、取。近幾年，隨著國(guó)內(nèi)各類型機(jī)床改造需求的不斷提升，改造機(jī)床已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。普通機(jī)床的數(shù)控化改造不僅節(jié)約資金、降低成本，且符合現(xiàn)在倡導(dǎo)的綠色制造，可見對(duì)機(jī)械的數(shù)控化改造和設(shè)計(jì)已經(jīng)是一個(gè)不可或缺的發(fā)展方向。</p><p>　　1.1.4 把機(jī)床數(shù)控化的原因</p><p>　　我們擁有數(shù)控機(jī)床11萬(wàn)余臺(tái)，機(jī)床的總數(shù)量卻達(dá)到400萬(wàn)，這表明中國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率不到3%。</p

29、><p>　　目前我國(guó)每年只能夠生產(chǎn)不到一萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床，年產(chǎn)值大約19億元。在我國(guó)，機(jī)床超過(guò)十年服役年齡的有大概60%；使用不到十年的機(jī)床里，自動(dòng)化率也不到20%，美日等發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面領(lǐng)先我國(guó)太多。</p><p>　　因此，在中國(guó)很多制造企業(yè)使用的是傳統(tǒng)的機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程，效益差，更關(guān)鍵的是，大部分機(jī)器都使用了超過(guò)十年。其中最令人擔(dān)憂的是，他們中的一半是的10年的舊式機(jī)床。加工零件品種少，質(zhì)量

30、不高，檔次低，但成本也不小。這些舊式普通機(jī)床以及其制造的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。這些企業(yè)要想生存，就必須去蕪存菁，必須提高數(shù)控機(jī)床的覆蓋率。</p><p>　　針對(duì)這一情況作出的大量實(shí)踐說(shuō)明：將普通車床進(jìn)行數(shù)控改造，而現(xiàn)在的市場(chǎng)環(huán)境也正是佐證了這一點(diǎn)。這樣既省錢又能達(dá)到目的，一舉兩得。</p><p>　　現(xiàn)在很多企業(yè)現(xiàn)有車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造計(jì)劃和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，不僅投資少，見效快。事

31、實(shí)是：用很少的錢到機(jī)床改造，經(jīng)濟(jì)效益將相當(dāng)可觀。</p><p>　　1.2 機(jī)床的數(shù)控化</p><p><b>　　1.2.1 概述</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控( Numerical Control)。數(shù)控是一種是通過(guò)數(shù)字信息控制的加工方法。一般用數(shù)控技術(shù)（數(shù)控）來(lái)控制機(jī)器，或者也可以說(shuō)是具備數(shù)字控制機(jī)床運(yùn)行的能力的數(shù)控

32、機(jī)床系統(tǒng)可稱為數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。第一個(gè)是用幾何信息來(lái)形容刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，另外也需要采納過(guò)程的信息，整個(gè)加工進(jìn)程必須要對(duì)一些工藝參數(shù)進(jìn)行必要的描述。</p><p>　　系統(tǒng)收到的信息按照格式排列后變成是直觀的加工程序，在經(jīng)過(guò)編碼處理，就基本完成了使用機(jī)床作出準(zhǔn)確的加工動(dòng)作。</p><p><b>　　1.2.2工

33、作流程</b></p><p>　　當(dāng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行工作時(shí)，它會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置來(lái)控制機(jī)床加工零件的輪廓，當(dāng)然首先是要工人輸入對(duì)應(yīng)加工的數(shù)控程序。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的加工程序：在零件加工時(shí)，根據(jù)加工各種圖案的尺寸和形狀參數(shù)來(lái)確定加工工藝參數(shù)，工藝，幾何參數(shù)和刀具等，再按照數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)中規(guī)定的程序代碼和格局來(lái)編寫加工零件的加工工序。在這里，對(duì)于一些表面結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、加工

34、過(guò)程并不冗長(zhǎng)的零件，通常采用手工編程。</p><p>　　如果它是一個(gè)更復(fù)雜形狀的零件，運(yùn)用機(jī)器自主編程，可以考慮使用流行的CAD／CAM軟件，加工程序可以自動(dòng)生成。</p><p>　　譯碼：數(shù)控裝置的驗(yàn)收程序，解碼程序須按照語(yǔ)法規(guī)則，將信息文字轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)代碼形成數(shù)據(jù)確定。</p><p>　　位置控制和機(jī)床加工：前者需要在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，把插補(bǔ)所計(jì)算出來(lái)的

35、指令位置和得到的實(shí)際位置做一些比較之后，算出差值，用差值去控制伺服電機(jī)，電動(dòng)機(jī)則使機(jī)床上面的運(yùn)動(dòng)部件帶動(dòng)刀具，達(dá)到所需的刀具軌跡和速度，然后根據(jù)已確定的信息進(jìn)行一系列的加工運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2 車床CA6140主軸系統(tǒng)數(shù)控化改造總體方案的確定</p><p>　　主參數(shù)床身上最大加工直徑（mm）,根據(jù)車床原來(lái)的加工參數(shù)選取車床的最大回轉(zhuǎn)直徑為：400mm。</p>

36、<p>　　主軸的最大工件回轉(zhuǎn)直徑 :</p><p>　　所以d =200mm。</p><p>　　通過(guò)主軸的最大奉料直徑：；</p><p>　　床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm；</p><p>　　最大加工工件長(zhǎng)度： 1000mm。</p><p>　　2.1 CA6140普通車床數(shù)控化改造方案的

37、選擇</p><p>　　2.1.1 選擇系統(tǒng)</p><p>　　機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)一般都使用簡(jiǎn)單的8位微處理機(jī)和單片機(jī)。市面上比較流行的一般有Microchip 單片機(jī)，MCS—48系列，MCS-51系列，MOTOROLA 單片機(jī)，和Atmel 單片機(jī)系列。</p><p>　　國(guó)內(nèi)自主開發(fā)且工具比較齊全且用的比較普遍一般的是MCS-51系列，本設(shè)計(jì)中采用的是該系列

38、中的8031。</p><p>　　2.1.2 確定系統(tǒng)方式</p><p>　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式分類，數(shù)控系統(tǒng)：線性控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)和輪廓控制系統(tǒng)。</p><p>　　車床控制系統(tǒng)通過(guò)控制工具的速度沿路徑的復(fù)雜輪廓加工，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸之間有被控制的精確關(guān)系，可以根據(jù)車床加工的特點(diǎn)在使用的同時(shí)更合適和連續(xù)控制系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)點(diǎn)控制系統(tǒng)，所以這里

39、的定位方法，是利用坐標(biāo)增量控制。</p><p>　　2.1.3 電機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種能夠?qū)⒚}沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為操控電機(jī)相應(yīng)的角位移或線位移。它能夠組合成一個(gè)簡(jiǎn)略適用的數(shù)字伺服系統(tǒng)，而且不需要反饋環(huán)節(jié)，所以步進(jìn)電機(jī)常常運(yùn)用于開環(huán)控制系統(tǒng)。[1]而且總是能夠獲得很好的配合效果?？偨Y(jié)起來(lái)，有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1）送給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組一

40、個(gè)電流脈沖，其轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度，并稱之為步距角。[1]</p><p>　　2）脈沖即走，沒(méi)有脈沖停止。[1]</p><p>　　3）隨著脈沖數(shù)的增加，角位移隨之增大。[1]</p><p>　　4）電機(jī)收到的脈沖頻率越高，其轉(zhuǎn)速也就越高，反之亦然。[1]</p><p>　　5）脈沖頻率的改變不能太快，否則會(huì)引起損失或超調(diào)。[1]&l

41、t;/p><p>　　6）脈沖序列分布改變方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)是可以改變的。</p><p>　　7）由于步進(jìn)電機(jī)操作步驟的方式，它也被稱為脈沖電機(jī)。</p><p>　　8）輸出精度一般很高，而且通常只會(huì)產(chǎn)生相鄰誤差。無(wú)累積誤差。[1]</p><p>　　所以本次設(shè)計(jì)中選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置。</p><p>　　圖

42、2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　2.1.4 主軸脈沖發(fā)生器的選擇</p><p>　　為了保持切削螺紋所需功能，需要主軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器（主軸編碼器），采用脈沖發(fā)生器直接可以零間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器與主軸，只是這樣設(shè)計(jì)需要簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然這樣設(shè)計(jì)可以縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)剛度。[2]</p><p>　　當(dāng)主軸脈沖發(fā)生器可選，發(fā)布兩信號(hào)：從脈沖數(shù)，使每一

43、個(gè)轉(zhuǎn)彎，同步脈沖信號(hào)通過(guò)隔離電路和I/O接口，傳輸?shù)綌?shù)控裝置。</p><p>　　脈沖發(fā)生器的組成部分包括：光柵盤，孔板，冷凝器，光敏管和光電整形放大電路。</p><p>　　光柵盤和光闌板都是采用玻璃材料，玻璃表面會(huì)鍍上一層經(jīng)過(guò)研磨和拋光的透明的鉻層，然后用光腐蝕法制成一層透光條。刻在光柵板的條紋上有1024組明暗條紋。平行光束經(jīng)過(guò)光柵后，在光柵的另一面就產(chǎn)生光帶和暗帶，通過(guò)照射不同

44、的光敏管，就會(huì)產(chǎn)生光電脈沖信號(hào)，經(jīng)斯密特電路整形后輸出。在這里，一個(gè)是可以產(chǎn)生同步脈沖，每一個(gè)脈沖都會(huì)使1024條紋的一組通過(guò)光欄上兩個(gè)相位差π/4間距的狹縫，從而產(chǎn)生兩組每轉(zhuǎn)1024個(gè)脈沖組并且相差為π/4的脈沖序列。[2]這些數(shù)據(jù)都是用以判斷主軸的正、反轉(zhuǎn)的直接標(biāo)準(zhǔn)。1024脈中均勻脈沖作為中斷的插補(bǔ)速度與進(jìn)給速度F控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)信號(hào)。</p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及原理:</p>&

45、lt;p>　　圖2.2主軸脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及原理圖</p><p>　　現(xiàn)在市面上有許多不同型號(hào)的主軸脈沖發(fā)生器?？紤]到需要經(jīng)濟(jì)地改裝數(shù)控機(jī)床，主軸脈沖發(fā)生器選擇瑞普數(shù)控機(jī)床主軸脈沖發(fā)生器（主軸編碼器）ZSF6215。</p><p>　　2.1.5傳動(dòng)方式的選擇</p><p><b>　?。?）導(dǎo)軌 </b></p>&

46、lt;p>　　普通車床改造的精度要求不高的開環(huán)系統(tǒng)，滑動(dòng)導(dǎo)軌和磨措施不敏感可以達(dá)到10um的定位精度。因?yàn)樗梢詽M足該標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)轉(zhuǎn)型的需要，所以這里仍然使用原機(jī)。</p><p><b>　　（2）螺旋傳動(dòng) </b></p><p>　　原來(lái)的CA6140機(jī)床絲杠滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，機(jī)械效率很低，大約只有30到60個(gè)百分點(diǎn)，改造后的精度，可以大大提高數(shù)控機(jī)床的定位精度

47、，但也非常優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。另外滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率一般可達(dá)到90%以上，可以說(shuō)是非常高?？梢韵\(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、絲杠間隙、磨損小、傳動(dòng)精度高、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)的其制造工藝復(fù)雜，成本高。 </p><p><b>　?。?）齒輪傳動(dòng) </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角和螺旋導(dǎo)程可根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)選擇，縱向和橫向調(diào)整齒輪間隙做減速運(yùn)動(dòng)錯(cuò)牙，從

48、而達(dá)到0.001秒分辨率的要求?？紤]到使指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單好用，同時(shí)也能滿足精度要求，本次設(shè)計(jì)決定采用滾動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.1.6同步齒形帶的選型</p><p>　　由于C6140車床為帶式傳動(dòng)系統(tǒng)中的高速級(jí)別傳動(dòng)，水平布置，由Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳遞所需的功率為p=5.5kw，，最高轉(zhuǎn)速,而從動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速。假設(shè)帶輪直徑采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)；。</p><p

49、>　　2.1.7 帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)</p><p><b>　　1、同步齒形帶張緊</b></p><p>　　同步齒形帶能使張力下降由于松弛和皮帶的張力進(jìn)行一段時(shí)間的工作后..有3種類型的張力裝置。</p><p>　?。?）周期性張力：一個(gè)共同的滑動(dòng)型和搖曳的兩，通過(guò)調(diào)整螺栓皮帶張緊度。</p><p>　　

50、自動(dòng)張緊裝置：電機(jī)重量或重量總是在一定的緊張工作的使用。</p><p>　　張緊輪裝置：在某些情況下，對(duì)特殊需要的關(guān)鍵時(shí)刻是不可調(diào)時(shí)的張緊輪使用。該張緊輪需要大小皮帶輪輪槽相同。直徑小的車輪，直徑應(yīng)小于。</p><p><b>　　2、安裝維護(hù)</b></p><p>　?。?）安裝同步齒形帶時(shí)應(yīng)該首先使用略小于標(biāo)準(zhǔn)的中心距，然后在安裝后，

51、再慢慢調(diào)大中心距使同步齒形帶達(dá)到規(guī)定的拉力。</p><p>　　（2）帶輪兩軸線和輪槽必須對(duì)齊或者平行，否則帶的磨損會(huì)加劇。</p><p>　?。?）多根同步齒形帶傳動(dòng)時(shí)，要選擇公差組在同一檔次的帶配組使用，以各帶受力嚴(yán)重不均。</p><p>　?。?）定期檢查帶的狀況，只要發(fā)現(xiàn)有一根帶過(guò)度松弛或疲勞損壞時(shí)，就必須全部更換，不能新舊帶并用。如果一些舊帶尚可使用

52、，應(yīng)選長(zhǎng)度相同的舊帶組合使用。</p><p>　?。?）帶的工作環(huán)境不能有酸、堿或油，且工作溫度不應(yīng)超過(guò)60。</p><p>　　2.2 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定</p><p>　　2.2.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)目得確定</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)的12級(jí)變化可用多種傳動(dòng)副組合：</p><p>　　

53、A．12=3*4 B. 12=4*3 C. 12=3*2*2</p><p>　　D．12=2*3*2 E. 12=2*2*3</p><p>　　上述方案，方案B可以節(jié)省軸。缺點(diǎn)是一組有4個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)。如果一個(gè)四滑動(dòng)齒輪，它會(huì)增加軸向尺寸；如果兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪操作機(jī)構(gòu)必須互鎖，防止在同一時(shí)間兩個(gè)滑移齒輪嚙合。所以一般不使用。C，D，E計(jì)劃根據(jù)“前載”的原則：從電機(jī)的主

54、軸，一般減速傳動(dòng)。接近高速電機(jī)配件，和扭矩小，體積小。如果有更多的齒輪傳動(dòng)組合對(duì)電機(jī)的關(guān)閉，可以使小尺寸的零件較多，大尺寸零件少，節(jié)省材料。所以選擇C程序：12 = 3 * 2 * 2。</p><p>　　2.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇</p><p>　　在12 = 3 * 2 * 2的C程序，因?yàn)榛窘M和擴(kuò)大不同和不同方案的順序。六種可能的解決方案，如圖2-1所示的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

55、</p><p>　　A.12=31*23*26 C.12=32*21*26 E.12=32*26*21</p><p>　　B.12=31*26*23 D.12=34*21*22 F.12=34*22*21</p><p>　　圖2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方案</p><p>　　在減速傳動(dòng)，加快以防

56、止過(guò)高的噪聲和振動(dòng)往往限制的最大速度比。在主傳動(dòng)鏈的任何傳輸組最大傳輸范圍。檢查傳動(dòng)組的速度范圍，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)張組，即第二膨脹組因?yàn)槠渌麄鲃?dòng)組的傳輸范圍比他小。式2-1應(yīng)：</p><p><b>　　(式2-1)</b></p><p>　　方案A、B、C、E的第二擴(kuò)大組。</p><p><b>　　，是可行的。</b&

57、gt;</p><p>　　方案D和F，，是不可行的。</p><p>　　在可行的四種方案中，A的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，故A方案最好。</p><p>　　根據(jù)中間傳動(dòng)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　2.2.3 繪制轉(zhuǎn)速圖&l

58、t;/p><p><b>　　1.選擇電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　普通車床沒(méi)有特殊要求，一般使用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。額定功率為7.5kW和同步速度1440r /分鐘。</p><p>　　2.計(jì)算總降速傳動(dòng)比</p><p>　　則總降速傳動(dòng)比為 ：。</p><p><b>　　

59、3.確定傳動(dòng)軸軸數(shù)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，加上電動(dòng)機(jī)軸一共5根軸。</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù) ，確定各級(jí)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　得到12級(jí)的轉(zhuǎn)速值： 31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min。</p><p>

60、　　五軸，除電機(jī)軸，傳動(dòng)軸的另四為軸I，II，III，IV軸軸軸I和II組之間的傳輸，II和III，III和IV的患者隨機(jī)分為A，B，C IV（主軸），I，II，III軸轉(zhuǎn)速測(cè)定。</p><p>　?。?）確定軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速</p><p>　　在傳動(dòng)組中，它的變速范圍為，根據(jù)結(jié)式：</p><p>　?。?）確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速</p><p>　

61、　B組水平比指數(shù)為3的傳輸，在傳輸比限值范圍，軸II的最大速度500，710，1000r/min，最小可以是180，250，355r／min，不想要中間的軸轉(zhuǎn)速，以避免提高速度和傳動(dòng)比過(guò)小，可?。?lt;/p><p>　　(3)確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　對(duì)于軸Ⅰ，可取：</b></p><p>　　確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710r/min。

62、由此可確定電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)速圖如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3 轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　3.CA6140數(shù)控化改造步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　種類不同的電機(jī)有不同的工作方式。</p

63、><p>　　采用脈沖工作方式控制步進(jìn)電機(jī)。但只有在繞組輪流通電脈沖的情況下，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床步進(jìn)電機(jī)一般有三相，四相，五相。單M拍，雙M拍，三M拍和2×M拍，其中M為電機(jī)相數(shù)。這里所說(shuō)的單拍是指以每相通電，循環(huán)，周期數(shù)m；m拍是指循環(huán)拍數(shù)m，每一拍兩同時(shí)電連接，三M是每打三相傳導(dǎo)，拍周期數(shù)m；2米不僅是連接，兩相或三相電功率。我們知道，一般電機(jī)的相數(shù)，它

64、是更多的工作相結(jié)合。</p><p>　　通過(guò)步進(jìn)角的計(jì)算，更多的脈沖周期數(shù)，步進(jìn)角越小，使定位精度高。為了提高電枝數(shù)/支路功率穩(wěn)定相步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性的循環(huán)，這是非常必要的。對(duì)步進(jìn)電機(jī)本身的運(yùn)行性能也有很大的影響。為了提高輸出轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定性，以且工作頻率。在這里，盡可能的使用多相步進(jìn)電機(jī)，本次設(shè)計(jì)采用2×M的工作模式。</p><p>　　3.2 如何選用電機(jī)</

65、p><p>　　選用步進(jìn)電機(jī)是很復(fù)雜的，具體要根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)確定。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的三大要素為：步距角、靜力矩和電流。與它們相關(guān)的數(shù)據(jù)確定了，那么就可以選擇步進(jìn)電機(jī)了。</p><p><b>　?。?）步距角 </b></p><p><b>　　步距角應(yīng)該滿足：</b>&

66、lt;/p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——表示傳動(dòng)比；</b></p><p>　　——表示機(jī)構(gòu)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所需要驅(qū)動(dòng)部件的最小的轉(zhuǎn)角。[10]</p><p><b>　?。?）電機(jī)的精度</b></p><p>　　步

67、進(jìn)電機(jī)的精度誤差和螺距誤差的積累可以用迭代法來(lái)測(cè)量。這里的累積誤差是指從任意位置啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)n步，最大理論轉(zhuǎn)子角度和實(shí)際角度差，更實(shí)用的方法是用累積誤差的測(cè)量精度。根據(jù)電機(jī)應(yīng)滿足的要求：</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——表示步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；<

68、;/p><p>　　——表示對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。[10]</p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)距</b></p><p>　　滿足正常啟動(dòng)速度的要求，使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不越步，也不會(huì)丟步）。 </p><p>　　在這里，我們要考慮的是從最初的速度是比較低的，然后加速到一定速度。終于放緩保證步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效

69、運(yùn)行，可靠的計(jì)算和精確的控制。我們要做的就是停止或合理，平穩(wěn)加速和減速控制。</p><p>　　幾乎在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)一步減少；細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括阻尼機(jī)械的使用方法。</p><p><b>　?。?）啟動(dòng)力矩</b></p><p><b>　　一般的啟動(dòng)力矩為：</b></p><p&

70、gt;<b>　　式中：</b></p><p>　　——代表電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；</p><p>　　——代表電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。[10]</p><p>　　獲得的數(shù)據(jù)表明，在一般要求的工作頻率范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩必須大于電機(jī)的靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)慣性力，旋轉(zhuǎn)慣性和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載。</p><p><b>　?。?/p>

71、5）啟動(dòng)頻率</b></p><p>　　由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率會(huì)降低，因此相應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在極限情況下啟動(dòng)的頻率需要滿足：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——代表極限啟動(dòng)頻率；</p><p>　　——代表步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)額定的最大頻率；<

72、;/p><p>　　改進(jìn)的電源和電源系統(tǒng)和原有CA6140車床和7.5KW功率必須保持一致。</p><p><b>　　另原功率為P1，</b></p><p>　　那么它的輸出功率為：</p><p>　　P=P1×0.953=6.5×103KW</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

73、的功率為:</p><p>　　P2===6.6KW</p><p>　　在這里我們選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為2 度，則</p><p>　　Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù) N為ZrN==180轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距需要的脈沖數(shù)</p><p>　　計(jì)算選取的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖電源的頻率： </p><p><b>　　F==9000&

74、lt;/b></p><p>　　查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得選用BF系列160BF5B-1.5/0.75的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　4傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　傳動(dòng)原件主要包括同步齒形帶的計(jì)算，齒輪的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　4.1 同步齒形帶</b>&l

75、t;/p><p>　　4.1.1同步齒形帶的設(shè)計(jì)</p><p>　　在機(jī)床的改造，步進(jìn)電機(jī)減速齒輪機(jī)構(gòu)之間，可以通過(guò)減速機(jī)構(gòu)的控制可以實(shí)現(xiàn)所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈沖當(dāng)量的增加。通常是用齒輪或同步帶傳動(dòng).同步齒形帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)，同步帶齒型皮帶輪傳動(dòng)，無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，使用無(wú)噪音，無(wú)需潤(rùn)滑，傳動(dòng)精度和效率高，40 ~ 80m／s的傳輸功率100kW的高速同步帶傳動(dòng)，同步齒形帶動(dòng)態(tài)比可達(dá)10% 20%

76、，且傳動(dòng)效率高達(dá)98%。所以，這是常見的在數(shù)控改造。采用同步齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　同步齒形帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟為：</p><p><b>　?。?）模數(shù)：</b></p><p>　　根據(jù)表1.表2Pc=KaP=1.6×6.5=10.4KW m=4</p><p><b>　?。?）齒數(shù)

77、：</b></p><p>　　Z1≥Zmin 查表3選Z1=30， Z2=Z1i=30×1.5=45</p><p>　　（3）齒形帶輪圓直徑為：</p><p>　　d1=mz1=4×30=120mm</p><p>　　d2=mz2=4×45=180mm</p><p&

78、gt;　　圖4.1同步帶傳送簡(jiǎn)圖</p><p><b>　?。?）帶速為：</b></p><p>　　V===0.2826m/s</p><p>　?。?）中心距為：0.7（d1+d2）〈a〈2（d1+d2）則210〈a〈600取a=500</p><p>　?。?）帶長(zhǎng)為：L=2a+=1473mm</p>

79、;<p>　?。?）小帶輪嚙合齒數(shù)：Zn≈Z1≥Zmin(m≤2，Zmin=4，m〉2Zmin)</p><p>　?。?）帶寬：bs≥bo=114mm</p><p>　　圖4.2同步帶模數(shù)的選擇</p><p>　　表4.1同步帶傳送工作情況系數(shù)KA</p><p>　　表4.2小帶輪最小齒數(shù)</p><

80、p>　　表4.3傳動(dòng)比系數(shù)K1</p><p>　　表4.4聚氨酯同步帶（強(qiáng)力層為鋼絲繩)的質(zhì)量和許用拉力</p><p>　　表4.5同步帶的齒數(shù)、長(zhǎng)度和寬度</p><p>　　3.確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速</p><p>　　選取小帶輪基準(zhǔn)直徑:</p><p><b>　　取。</b>

81、</p><p>　　驗(yàn)算帶速:一般應(yīng)使帶速在5～25m/s的范圍內(nèi)。</p><p>　　式中 ——表示小帶輪轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　——表示小帶輪直徑(mm)</p><p>　　根據(jù)計(jì)算得到設(shè)計(jì)的齒形帶滿足要求。</p><p>　　4.確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p>&

82、lt;p>　　設(shè)計(jì)中心的距離，由顫動(dòng)引起的中心距太小，單位時(shí)間內(nèi)區(qū)應(yīng)該循環(huán)數(shù)過(guò)多，疲勞壽命降低，按式（3-1）初始中心距離：</p><p><b>　　（式4-1）</b></p><p><b>　　得到,取中心距為。</b></p><p><b>　　帶長(zhǎng)：</b></p>

83、<p>　　查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:。</p><p><b>　　帶傳動(dòng)實(shí)際中心距:</b></p><p>　　安裝時(shí)需要最小中心距：</p><p>　　緊張或補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需要最大中心距：</p><p>　　5.驗(yàn)算小帶輪的包角</p><p>　　帶輪的包角應(yīng)不小于1200，包角

84、過(guò)小會(huì)導(dǎo)致帶傳動(dòng)的能力減低。</p><p><b>　　故合適。</b></p><p><b>　　6.確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)式(3-2)計(jì)算尺V帶的根數(shù)</p><p><b>　　(式4-2)</b></p><p>　　

85、式中 ——表示單根V帶的基本額定功率，</p><p>　　——表示 時(shí)額定功率的增量；</p><p>　　——表示小帶輪包角修正系數(shù)，查表6-9得=0.95</p><p>　　——表示帶長(zhǎng)修正系數(shù)；查表6-2得=0.90</p><p>　　為避免齒形帶工作時(shí)各根帶受力不均勻，限制根數(shù)不大于10。</p><p&g

86、t;<b>　　取整數(shù)Z＝4。</b></p><p>　　7.計(jì)算單根齒形帶的初拉力</p><p>　　根據(jù)公式（3-3）計(jì)算齒形帶的出拉力</p><p><b>　　(式4-3)</b></p><p>　　式中 ——表示帶的傳動(dòng)功率（KW）</p><p>　　v

87、——表示帶速（m/s）</p><p>　　q——表示每米帶的質(zhì)量（kg/m）查表4-3取q=0.17kg/m</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　8.計(jì)算作用在軸上的壓軸力</p><p><b>　　4.2 齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>

88、　　4.2.1 齒輪材料選擇</p><p>　　齒輪材料的選擇可以根據(jù)以下原則進(jìn)行選取：</p><p>　　1.當(dāng)齒數(shù)比i≤2時(shí)，齒輪的大小，使用的材料相同的硬度；</p><p>　　2.當(dāng)齒數(shù)比2〈i≤8，硬度應(yīng)高于40hbs摩天輪硬度；</p><p>　　3.當(dāng)齒數(shù)比i〉8，兩砂輪硬度差可大于40hbs；</p>&

89、lt;p>　　4.當(dāng)齒輪材料的最低硬度大于或等于400hbs，兩一般具有相同的硬度。</p><p><b>　　1. 傳動(dòng)組a</b></p><p>　　齒輪z1、z3、z5　與軸上的齒輪Ⅱz2、z4、z6嚙合</p><p>　　所以每對(duì)齒輪都采用選用40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　

90、　2.傳動(dòng)組b</b></p><p>　　軸Ⅱ上齒輪z7、z9與軸Ⅲ上的齒輪z8、z10嚙合</p><p>　　齒輪z7應(yīng)比z8 硬度高40HBS。 z7選用40Cr, z8選用45鋼，都經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。齒輪z9和z10 可以采用相同硬度的材料，選用40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　3.傳動(dòng)組c</b></p&

91、gt;<p>　　齒輪z11和z13、z12 和z14相互嚙合。</p><p>　　齒輪z11應(yīng)比z12 硬度高40HBS. z11用40Cr, z12用45都調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　齒輪z13和z14用相同硬度的材料。</p><p>　　4.2.2 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　傳動(dòng)比i采用的是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)

92、次方，齒數(shù)和以及小齒輪齒數(shù)查[9]表8-1。</p><p><b>　　1.傳動(dòng)組a</b></p><p>　　時(shí)：……60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　時(shí)：……60、63、65、67、68、70、72、73……</p><p>　　時(shí)：……60、62、64、66、68、70、72、7

93、4、76……</p><p>　　可取72,則可從表中查出軸Ⅰ上小齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，，。 </p><p>　　可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。</p><p>　　在此傳動(dòng)組中，軸Ⅱ上將采用三聯(lián)滑移齒輪。當(dāng)軸Ⅰ、Ⅱ上的齒數(shù)為36/36的齒輪嚙合時(shí)，三聯(lián)滑移齒輪左移。齒數(shù)為42的齒輪將從軸Ⅰ的齒數(shù)為24的齒輪旁邊滑移過(guò)去。要使這兩

94、個(gè)齒輪外圓不相碰，這兩個(gè)齒輪的齒頂圓半徑之和應(yīng)等于或小于中心距。對(duì)于不變位的標(biāo)準(zhǔn)齒，三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差，應(yīng)大于或等于4。此設(shè)計(jì)中，48-42=6>4.滿足要求。</p><p><b>　　2.傳動(dòng)組b</b></p><p><b>　　查[9]表8-1</b></p><p>　　時(shí)：……6

95、9、72、73、76、77、80、81、84、87……</p><p>　　時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……</p><p>　　可取 ，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42</p><p>　　于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為62、42。</p><p><b>　　3. 傳動(dòng)組c&l

96、t;/b></p><p><b>　　查[9]表8-1</b></p><p>　　時(shí)：……84、85、89、90、94、95……</p><p>　　時(shí)： ……72、75、78、81、84、87、89、90……</p><p><b>　　可取 90。</b></p><

97、;p>　　為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。</p><p>　　于是得,得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。</p><p>　　各傳動(dòng)組齒數(shù)如下表4-6所示:</p><p>　　表 4-6 齒輪齒數(shù)表</p><p>　　4.2.3 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p

98、><p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件，可畫出系統(tǒng)圖，如圖4-3所示。 </p><p>　　圖6-3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　4.2.4 模數(shù)計(jì)算</p><p>　　因?yàn)樽兯俳M模數(shù)相同。因此可以計(jì)算出最小的齒輪，然后以標(biāo)準(zhǔn)模塊為一組傳輸模塊。</p><p><b>　　1.傳動(dòng)組a<

99、;/b></p><p><b>　　以z1=24計(jì)算</b></p><p><b>　?、傧禂?shù)的選擇：選取</b></p><p>　　載荷系數(shù)的選擇：原動(dòng)機(jī)為平穩(wěn)工作的電動(dòng)機(jī)，為機(jī)床提供平穩(wěn)的動(dòng)力，載荷沖擊較小，取K=1.0～1.2，取K=1.0。</p><p>　　② 算齒輪軸上的扭

100、矩</p><p>　　式中 P——表示電動(dòng)機(jī)額定功率</p><p><b>　　n——表示齒輪轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　③ 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　1）對(duì)于直齒圓柱齒輪，以大齒輪的材料決定的接觸應(yīng)力為準(zhǔn)，對(duì)于45鋼取取較低極限應(yīng)力值：。安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞的壽命系數(shù)。</p>

101、<p>　　應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，可取，因N>N0,故，許用接觸應(yīng)力計(jì)算：</p><p>　　2）區(qū)域系數(shù)，彈性影響系數(shù)。</p><p>　　3）小齒輪分度圓直徑：</p><p>　　4）計(jì)算模數(shù):,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4。</p><p>　　則傳動(dòng)組b，模數(shù)m=4。</p><p>　　傳動(dòng)組c，模數(shù)m

102、=5。</p><p>　　4.2.5 齒輪的幾何尺寸</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)的直齒圓柱齒輪，其幾何參數(shù)的計(jì)算可以參考直齒圓柱齒輪的公式進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　　分度圓：</b></p><p><b>　　齒頂圓：</b></p><p>

103、<b>　　齒根圓：</b></p><p><b>　　齒寬： </b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p><b>　　節(jié)圓速度：</b></p><p>　　表4-6 齒輪參數(shù)表</p><p>　

104、　4.2.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局</p><p><b>　　1．結(jié)構(gòu)形式：</b></p><p>　　由表3-1可以知，齒輪z1、z3、z5、 z2、z4、z6、z7、z9、z10、z11、z12的齒數(shù)均不大,設(shè)計(jì)成直齒圓柱齒輪輪。</p><p><b>　　2．布局：</b></p><p&g

105、t;　　設(shè)計(jì)中使用到了三聯(lián)滑移齒輪和雙聯(lián)滑移齒輪，其布局應(yīng)滿足圖4-3所示關(guān)系。</p><p>　　圖4-3 齒輪布局關(guān)系圖</p><p>　　4.2.7齒輪的校核</p><p>　　校核傳動(dòng)組a的齒輪。校核第一對(duì)傳動(dòng)齒輪，齒數(shù)Z1=24，Z2=48，確定各項(xiàng)參數(shù)</p><p><b>　　1.確定許用應(yīng)力</b>

106、;</p><p>　　這對(duì)齒輪材料均為40Cr并進(jìn)行調(diào)制處理。</p><p><b>　　軸Ⅰ齒輪：</b></p><p><b>　　軸Ⅱ齒輪：</b></p><p>　　軸Ⅲ齒輪：安全系數(shù) </p><p><b>　　傳動(dòng)比：</b>&l

107、t;/p><p><b>　　使用時(shí)間： </b></p><p>　　軸Ⅰ齒輪：接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)</p><p>　　軸Ⅱ齒輪：彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)</p><p>　　2.驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩：</b></p>&l

108、t;p><b>　　軸Ⅰ齒輪：使用系數(shù)</b></p><p>　　確定動(dòng)載荷系數(shù):齒輪精度為7級(jí)，</p><p><b>　　非對(duì)稱布置： </b></p><p><b>　　軸Ⅱ齒輪：區(qū)域系數(shù)</b></p><p>　　軸Ⅲ齒輪：彈性影響系數(shù)</p>

109、<p>　　計(jì)算得到齒面接觸疲勞的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　軸Ⅲ齒輪： </b></p><p><b>　　,</b></p><p>　　兩齒輪的齒根強(qiáng)度滿足要求。</p><p>&l

110、t;b>　　所以齒輪設(shè)計(jì)合格。</b></p><p>　　用上述方法算得傳動(dòng)組a中的其他齒輪，傳動(dòng)組b和傳動(dòng)組c中的齒輪均滿足使用要求。</p><p>　　4.2.8 采用波形彈簧墊圈消除齒輪間隙 </p><p>　　數(shù)控車床的改造，通常在傳動(dòng)裝置采用齒輪增加扭矩和傳動(dòng)精度和齒側(cè)間隙會(huì)在每一個(gè)系統(tǒng)變量使運(yùn)動(dòng)滯后于指令信號(hào)，

111、那就是，反彈的形成，對(duì)加工精度的影響。一般采用軸向壓簧錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)，通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)來(lái)消除間隙，但間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償，但軸向尺寸大，結(jié)構(gòu)不緊湊。在改造一直使用橡膠彈簧，但其機(jī)械性能是非常復(fù)雜的，大多數(shù)下載負(fù)荷與變形的關(guān)系是非線性的，和彈簧鋼的耐高溫和耐油性能比較差，容易老化。因此，波浪彈簧墊圈的間隙，如圖3.2所示，既可以彌補(bǔ)差距，結(jié)構(gòu)緊湊。[11]</p><p><b>　　5主軸的相關(guān)設(shè)計(jì)</b>

112、;</p><p>　　5.1聯(lián)軸器的選擇 </p><p>　　聯(lián)軸器是用來(lái)減少耦合和慣性矩的徑向尺寸；同時(shí)為保證連接的兩軸的同軸度和接觸面積之間的相同，隨著套筒長(zhǎng)度120mm的接觸，大約1.5倍，彈性柱銷聯(lián)軸器。頸部的軸和軸套鎖和2垂直的錐形銷，和連接剛度是保證，如圖3.3所示。</p><p>　　圖5-1 套筒式聯(lián)軸器</p>&l

113、t;p><b>　　5.2 鍵的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.選擇鍵的類型</b></p><p>　　為了保證良好的齒輪傳動(dòng)軸的嚙合性能，粒型的要求，所以A型普通平鍵連接的選擇。</p><p><b>　　2.選擇鍵的材料</b></p><p>　　

114、設(shè)計(jì)的鍵均選用應(yīng)用比較廣泛的Q345鋼。</p><p>　　3.選擇鍵的主要尺寸</p><p>　　關(guān)鍵1按軸的直徑d = 44mm的[ 8 ]表16-1檢查鍵寬b = 12mm。鍵= 8mm，粘結(jié)長(zhǎng)度的考慮與齒輪齒寬b＝30mm的匹配，所以粘結(jié)長(zhǎng)度應(yīng)小于，也低于齒輪輪轂的長(zhǎng)度，所以關(guān)鍵長(zhǎng)帶標(biāo)記L = 22mm。取鍵12 x 22GB1096-79。</p><p&

115、gt;　　鍵Ⅱ： 12×16GB1096-79。</p><p>　　鍵Ⅲ： 12×18GB1096-79。</p><p>　　鍵Ⅳ：14×25GB1096-79。</p><p>　　鍵Ⅴ：14×18GB1096-79。</p><p>　　鍵Ⅵ：16×25GB1096-79。</p

116、><p>　　鍵Ⅶ：16×18GB1096-79。</p><p><b>　　5.3鍵的校核</b></p><p>　　對(duì)鍵Ⅰ進(jìn)行校核，由齒輪設(shè)計(jì)時(shí)可知：</p><p>　　查[11]表16-2，鋼的，由[11]式（16-1），計(jì)算鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度</p><p>　　同理計(jì)算出鍵Ⅱ、

117、鍵Ⅲ均滿足要求。</p><p><b>　　5.4選擇主軸軸承</b></p><p>　　軸支承在軸上，與軸為主軸，這也會(huì)影響到工作狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)精度和軸..CA6140車床主軸軸承的軸頸與軸頸尺寸精度IT6公差通常從1到9，其中特種精密軸頸一般IT5級(jí)或更高。在計(jì)算力學(xué)性能的工作主軸，壓力往往集中在主軸的中心，和CA6140車床主軸設(shè)計(jì)空心形狀大大減小了軸向剛度和應(yīng)

118、力集中，主軸壽命大大提高。</p><p>　　主軸是主軸組件的重要組成部分，一般是指主軸支撐軸承與軸承座裝配零件，是軸承的核心元件。軸承的選擇滾動(dòng)軸承的選擇，滾動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠適應(yīng)在較大的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化；在間隙為零或負(fù)空間穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，回轉(zhuǎn)精度高，剛性滾柱軸承和軸承的潤(rùn)滑；非常容易，維護(hù)，供應(yīng)也方便。</p><p><b>　　5.5主軸的計(jì)算</b>

119、</p><p>　　驅(qū)動(dòng)主軸的主齒輪和皮帶傳動(dòng)。一般齒輪能傳遞大扭矩，它通常是最常用的齒輪加工機(jī)床。但也有缺點(diǎn)：線速度無(wú)法提升到高，傳輸不是很穩(wěn)定。通常，線速度v《1215m /s。為了使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)順利，在這里可以同步齒形帶；主軸驅(qū)動(dòng)布局。大多數(shù)車床是通過(guò)齒輪組傳動(dòng)軸。在CA6140普通車床齒輪和軸承，齒輪的設(shè)計(jì)，盡可能把前軸承，可以有效減小主軸的彎曲變形。此外，還可以減少主軸部分的傳動(dòng)扭矩，扭變性也減少。<

120、;/p><p>　　為了保證機(jī)床的性能，這是必要的操作主軸的恒功率速度。因此，有必要建立分類變速箱。</p><p>　　假設(shè)取變速箱的公比：φ==2.78</p><p>　　則由于無(wú)級(jí)變速時(shí)： </p><p>　　計(jì)算得出的變速箱的變速級(jí)數(shù)為：　　　　</p><p><b>　　則取Z=3<

121、/b></p><p>　　5.5.1主軸直徑的計(jì)算</p><p>　　在設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)方案的確定，沒(méi)有具體的結(jié)構(gòu)。因此，只有根據(jù)原主軸直徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，裝配通用機(jī)床，主軸直徑往往是從前面到后面一段一段的減少。后軸承直徑D2往往比前軸承直徑D1小。通常，車床主軸（0.7-0.9）D1 D2 =200。磨床主軸往往是前。中后橋等，較粗。d1= 110，d2= 80mm。</p&g

122、t;<p>　　表5-1主軸前軸徑直徑</p><p>　　5.5.2 主軸懸伸量的確定和跨距的選擇</p><p>　　在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要盡量縮短量的懸升。主軸懸升量a實(shí)際前支撐徑向力作用點(diǎn)之間的距離。查閱《金屬切削機(jī)床》得到圖10-23，CA6140車床工作的負(fù)擔(dān)是一個(gè)a= 150毫米的懸伸量。</p><p>　　對(duì)主軸組件的性能，主軸跨距（前、后

123、軸承之間的距離）有很大的影響。</p><p>　　下面討論選擇的方法：</p><p>　　圖5-2 主軸最佳跨距示意圖</p><p>　　查閱《金屬切削機(jī)床》中主軸的計(jì)算方法。我們?cè)O(shè)計(jì)是假定軸承為剛性支座，另外假定它的主軸為彈性體，那么主軸在前端受力F后形成的橈角為δs。如圖5-2中b所示。</p><p><b>　　式（5

124、.1）</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　如果我們假設(shè)主軸為剛體，支承為彈性體。實(shí)際情況應(yīng)如圖3.3中b所示。我可以近似地認(rèn)為支承受力受力影響的線性變形，只是變性不大。前后支承的支反力分別為和，剛度為和，則前后支承的變形和分別為：</p><p><b>　　， ，</b>