電磁離合器變速式數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設計論文_本科論文.doc

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1、濟南大學畢業(yè)設計1前言數(shù)控車床是利用數(shù)字化信息對車床運動以及加工的過程進行控制，能自動完成內(nèi)外圓錐面、圓柱面、端面、圓弧面、螺紋等工序的切削加工，所以特別適合加工形狀復雜的盤套類和軸類零件，是一種可編程的通用加工設備。與專用機床和通用機床相比，數(shù)控車床具有通用性強、加工靈活、能適應產(chǎn)品的規(guī)格和品種頻繁變化的特點，能夠滿足多品種、小批量、生產(chǎn)自動化和新產(chǎn)品的開發(fā)的要求，是一種高性能、柔性的的自動化車床，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品代表了現(xiàn)代控制技術的發(fā)展方向，因此被廣泛應用于機械制造加工行業(yè)。數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)組成包括主軸電機、傳動系統(tǒng)與主軸組件，與普通機床相比，車床的變速功能大部

2、分由主軸電機無級調(diào)速來實現(xiàn)，省去了繁瑣的齒輪變速機構方式而且結構簡單，有些只有兩極或三級齒輪變速機構系統(tǒng)用以擴大電機無級調(diào)速的范圍。1.1數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控車床作為高自動化機電一體化設備，其主傳動系統(tǒng)設計應滿足以下基本要求。使用性能要求高，首先應滿足機床運動特性。如機床不僅要有低速大轉矩功能而且還要有較高的轉速，主軸有足夠的轉速范圍和轉速級數(shù)。傳動系統(tǒng)的設計要求合理，操作方便迅速、靈活、安全可靠。傳遞動力的要求，傳動機構和電動機能提供和傳遞足夠的轉速和功率，具有較高的傳遞效率。工作性能要求，主傳動中所有零部件要有足夠的精度、剛度、和抗振性、熱變形特性穩(wěn)定，才能保證加工

3、零件有較高的質量。主軸要求有較高的旋轉精度與運動精度；電動機、主軸及傳動部件都是熱源，低溫升、小變形是對主軸傳動系統(tǒng)的重要指標；主軸軸頸尺寸、軸承類型及裝配方式，主軸組件的質量分布是否均勻軸承預緊量大小及主軸組件的阻尼對主軸組件的靜剛度和抗振性都會產(chǎn)生影響；主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之保持良好的精度；軸承處還要有良好的潤滑。此外，還要求主傳動系統(tǒng)結構簡單，便于加工與裝配；防護性好；便于調(diào)整與維修；工藝性好，使用壽命長。1.2數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的方式機床主傳動系統(tǒng)可分為無級變速傳動和分級變速傳動。無級變速傳動可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變機床轉速，以得到加工要求的最佳轉速，能在運轉

4、中變速，便于自動變速。數(shù)控車床得主傳動系統(tǒng)通常采用無級變速。分級變速式傳動是在一定范圍能離散地分布、均勻的著有限級數(shù)的轉速，主要用于普通機床。-21-濟南大學畢業(yè)設計與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直主軸調(diào)速電動機，電動機調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，使主軸結構大為簡化。為了適應不同加工需求數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)分為以下三種方式。（1）電動機直接驅動，主軸電動機與主軸通過聯(lián)軸器直接連接，或采用內(nèi)裝式主軸電動機驅動。采用直接驅動可大大簡化主軸箱結構，能有效地提高主軸剛度。這種傳動的特點是主軸轉速的變化、輸出轉矩與主軸的特性完全一致。但因主軸的功率和轉矩特性直接決定主軸電機的性能，

5、因而這種變速傳動的應用受到一定限制。（2）采用定比傳動，主軸電動機經(jīng)定比傳動給主軸。定比傳動可采用帶傳動或齒輪傳動，這種傳動方式在一定程度上能滿足主軸功率和轉矩的要求，但其變速范圍仍和電動機的調(diào)速范圍相同。目前，交流、直流主軸電動機的恒功率轉速范圍一般只有2-4，而恒轉矩范圍則達100以上；許多大、中型機床的主軸要求有更寬的恒功率轉速范圍。很明顯，這種情況下主軸電動機的功率特性和機床主軸的要求不匹配:調(diào)速電動機的恒功率范圍遠小于主軸要求的恒功率變速范圍。所以這種變速方式多用于小型或高速數(shù)控機床。（3）采用分檔變速方式采用這種變速方式主要是為了解決主軸電動機的功率特性和機床主軸功

6、率特性不匹配。變速多采用齒輪副來實現(xiàn)，電動機的無級變速配合變速機構可確保主軸的功率、轉矩要求，滿足各種切削運動的轉矩輸出，特別是保證低速時的轉矩和擴大恒功率的調(diào)速范圍。-21-濟南大學畢業(yè)設計2變速主傳動系統(tǒng)方案的制定2.1主傳動系統(tǒng)的設計要求數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求：(1)具有更大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn)無級調(diào)速；(2)具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低；(3)良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。2.2設計參數(shù)數(shù)控車床綜合應用了計算機技術、自動化控制、機床結構等方面的最新技術，主傳動系統(tǒng)是其重要的組成部分。畢業(yè)設計的內(nèi)容是設計一臺變速方式為有級和無級

7、串聯(lián)的數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)，有級變速部分為三級傳動，用電磁離合器控制變速，進行相應的運動設計和結構設計。相關數(shù)據(jù)如下：工件最大回轉直徑：Φ320mm；主軸轉速范圍：47.5-4000r/min；主軸計算轉速：190r/min；電動機功率：7.5kw；電動機最高轉速：4500r/min；電動機額定轉速：1500r/min；電動機最低轉速：310r/min。2.3轉速圖的擬定分析和設計主傳動系統(tǒng)須應用一種特殊線圖，稱為轉速圖?！　∞D速圖能夠清楚的表達出：傳動軸的數(shù)目，主軸及各傳動軸的轉速級數(shù)、轉速