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西安工業(yè)大學北方信息工程學院 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：臥式車床主傳動系統(tǒng)的結構設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B100205 姓 名 黃仁奕 學 號 B10020509 導 師 姚慧 2013年 12月3日 - 7 - 1.畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況） 1.1題目背景、研究意義 現代臥式車床主傳動系統(tǒng)設計不但要滿足動力參數和運動參數的要求，還要盡量設計出結構簡單、工藝性好、工作平穩(wěn)的傳動系統(tǒng)。天水星火機床有限責任公司生產的CW61100E型臥式車床是國內該系列的代表性產品，其結構和功能都已經比較完善。但是隨著科學技術的迅猛發(fā)展，產品在某些功能方面已經不能適應市場的需求，因此對其進行改進勢在必行。[1] 1.2國內外相關研究情況 1.2.1國內外數控機床現狀： 近年來我國企業(yè)的數控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數控機床中，除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。[2] 與國外的數控機床相比，我國數控機床還存在以下幾方面的問題： 產品質量、可靠性及服務等能力不強。國產機床在質量、交貨期和服務等方面與國外著名品牌相比存在較大的差距。在質量方面，國產數控系統(tǒng)的可靠性指標MTBF與國際先進數控系統(tǒng)相差較大。國產數控車床、加工中心的MTBF與國際上先進水平也有較大差距。 自主創(chuàng)新能力不足。長期以來，我國機床制造業(yè)的基礎、共性技術研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進行。能力薄弱，技術創(chuàng)新投入不足，引進消化吸收能力差，低水平生產能力過剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術人才。雖然國產數控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對基礎共性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場響應速度慢。 功能部件發(fā)展滯后。機床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉工作臺和數控伺服系統(tǒng)等）在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，功能部件是數控機床的重要組成部分。數控機床整體技術與數控機床功能部件的發(fā)展是相互依賴、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數控機床的發(fā)展。我國數控機床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數控系統(tǒng)等也有專門的制造廠家，其中個別產品的制造水平接近國際先進水平。但整體上，我國機床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產業(yè)化程度低，精度指標和性能指標的綜合情況還不過硬。目前，滾珠絲杠、數控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數控機床的配套需要。衡量數控機床水平的高檔數控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動功能部件等還依賴進口。[3] 1.2.2數控機床發(fā)展趨勢： 高速、精密、復合、智能和綠色是數控機床技術發(fā)展的總趨勢。[4]主要表現在： 1. 機床復合技術進一步擴展隨著數控機床技術進步，復合加工技術日趨成熟；被更多人接受，復合加工機床發(fā)展正呈現多樣化的態(tài)勢。 2.智能化技術有新突破數控機床的智能化技術有新的突破，在數控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現。 3.機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應用，使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。 4.精密加工技術已從原來的絲級（0.01mm）提升到目前的微米級（0.001mm），有些品種已達到0.05μm左右；從這些事實技術可以看出整個機加工進入亞微米、納米級超精加工時代。 5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應用。[5] 2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內容 （1）針對CW61100E型臥式車床主傳動系統(tǒng)的要求，分析其功能和原理，設計其主傳動系統(tǒng)，并進行相應的計算和分析； （2）繪制該傳動系統(tǒng)的裝配圖和關鍵零部件圖。 2.2研究方案 機床的主傳動系統(tǒng)用于實現機床的主運動，在機床傳動中實現主運動變速的方法有電氣傳動和液壓傳動的變速運動，還有機械變速等多種形式。 機械傳動在機械工程中應用非常廣泛，主要是指利用機械方式傳遞動力和運動的傳遞。圖1所示為機械傳動形式。 圖 1 機械傳動形式 1-交流電動機；2-變速機構；3-主軸 機械傳動主要由以下幾部分組成: (l)定比傳動機構:具有固定傳動比或固定傳動關系的傳功機構，如帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪齒條傳動、螺桿傳動。 (2)變速機構：改變機床部件運動的機構。如滑動齒輪變速機構、離合器式齒輪變速機構等。 (3)換向機構：變換機床部件運動方向的機構。為了滿足加工的不同需要(例如車螺紋時刀具的進給和返回，車右旋螺紋和左旋螺紋等)。機床的主傳動部件和進給傳動部件往往需要正、反向的運動?？梢灾苯永秒妱訖C反轉，也可以利用齒輪換向機構等。 (4)操縱機構：用來實現機床運動部件變速、換向、啟動、停止、制動及調整的機構。常見的操縱機構包括乎柄、手輪、杠桿、凸輪、齒輪齒條、撥叉、滑塊及按鈕等。 (5)箱體及其他裝置箱體用以支承和連接各機構，并保證它們相互位置的精度。為了保證傳動機構的正常工作，還要設有開停裝置、制動裝置、潤滑與密封裝置等。 液壓傳動是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的一種傳動形式，它通過能量轉換裝置（液壓泵），將原動機（電動機）的機械能轉變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過封閉管道、控制元件等，由另一能量裝置（液壓缸、液壓馬達）將液體的壓力能轉變?yōu)闄C械能，以驅動負載和實現執(zhí)行機構所需的直線或旋轉運動。圖2所示為液壓傳動形式。 圖 2 液壓傳動形式 1-交流電動機；2-油泵；3-油箱；4-液壓控制裝置；5-液動機；6-主軸 液壓傳動主要由以下幾部分組成: (1)動力元件—油泵。其作用是將電動機輸入的機械能轉換為液體的壓力能，是能量轉換裝置(能源)。 (2)執(zhí)行機構—油缸或油馬達。其作用是把油泵輸人的液體壓力能轉變?yōu)楣ぷ鞑考臋C械能.它也是一種能量轉換裝置(液動機)。 (3)控制元件—各種閥。其作用是控制和調節(jié)油液的壓力、流量(速度)及流動方向。 (4)輔助裝置—油箱、油管、濾油器、壓力表等。其作用是創(chuàng)造必要的條件，以保證液壓系統(tǒng)正常工作。 (5)工作介質—礦物油。它是傳遞能量的介質。 機械傳動與液壓傳動相比較，其主要優(yōu)點如下: (l)傳動比準確，適用于定比傳動; (2)實現回轉運動的結構簡單。能傳遞較大的扭矩; (3)故障容易發(fā)現，便于維修。 因此，機械傳動主要用于速度不太高的有級變速傳動中。根據CW61100E臥式機床的要求，選擇機械傳動方式。傳動簡圖如圖3所示。 圖 3 傳動簡圖 1-交流電動機；2-帶傳動；3-齒輪變速機構； I、II、III-傳動軸；IV-主軸 機床的動力由交流電動機提供，經過V帶傳動至變速箱內，箱內變速機構由多根傳動軸及多組齒輪副組成，動力經過變速機構傳遞至主軸輸出。 2.3研究方法與措施 1.參數擬定：根據機床類型，規(guī)格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，結合世界條件和情況，并與同類機床對比分析后確定：極限轉速和，公比（或級數Z），主傳動電機功率N。 2.傳動設計：根據擬定的參數，通過結構網和轉速圖的分析，確定轉動結構方案和轉動系統(tǒng)圖，計算各轉動副的傳動比及齒輪的齒數，并驗算主軸的轉速誤差。 3.動力計算和結構草圖設計：估算齒輸模數m和直徑d，選擇和計算反向離合器，制動器。將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設計。 4.軸和軸承的驗算：在結構草圖的基礎上，對一根傳動軸的剛度和該軸系的軸承的壽命進行驗算。 5.主軸變速箱裝配設計：主軸變速箱裝配圖是以結構草圖為“底稿”，進行設計和會制的。圖上各零件要表達清楚，并標注尺寸和配合。 3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作。 3.1的難點與重點 在進行主傳動系統(tǒng)設計時需要對各主要技術參數和特性參數較高、低檔減速比、主軸額定轉速、功率損失等進行計算, 對這些參數的相互關系和相互影響以及對結構性能的影響進行分析。我們自己資料比較少，因為要通過互聯網和圖書館來查找相關資料。 主傳動系統(tǒng)的運動設計通常是根據機床的主要技術參數和要求，擬定主軸傳動轉速圖，可能會遇到齒輪的布置不合理，滑移齒輪的結構形式不當等，因此，要從幾分設計方案中選出最佳方案，然后計算齒輪的齒數及皮帶輪直徑等，最后繪制傳動系統(tǒng)圖。 3.2前期已展開工作 通過查找資料，已經了解CW61100E臥式機床主要參數和規(guī)格，確定傳動系統(tǒng)的設計方案和整體結構，為下一步的設計計算以及繪制裝配圖做好準備。 4.本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） （1）1—3周：調研并收集資料； （2）4—6周：確定該主傳動系統(tǒng)的設計方案和整體結構； （3）7—11周：完成該主傳動系統(tǒng)的結構設計計算； （4）12—15周：完成該主傳動系統(tǒng)的裝配圖； （5）16-18周：完成論文撰寫，準備答辯。 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）： 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 王宏 張永生 李采芝 安波. 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