CKA6140车床主传动系统设计与分析.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：CKA6140车床主传动系统设计与分析此为Word版本，下载后可直接复制粘贴，需要的可以放心下载摘要数控机床的主传动系统是机床主轴运动的驱动系统，是实现机床切削加工最重要的工作基础。因此，主传动系统设计是整个机床设计的关键，它决定机床的加工质量、工作精度和工作性能。鉴于数控车床的主传动系统比普通车床主传动系统结构简化、可实现变频无级调速等优点，本课题选择CKA6140数控车床主传动系统作为研究对象，进行主传动系统的设计，分析系统结构组成，研究其设计理论和方法。本文选择了主电动机型号，采用变频电机无极调速；选择B型V带，设计小带轮基准直径，验证带速并计算带的基准长度和小轮包角；确定机床转速级数和公比，设计主轴的最高和最低转速得到转速范围，分析确定机床主传动系统的结构式，画出结构网、转速图，确定齿轮齿数，绘制主传动系统图。估算模数并验证，确定齿轮宽度和齿轮基本参数。确定各传动轴的计算转速并核算主轴转速误差，计算各轴的传递功率和输入转矩，选择轴的材料并估算轴径，以II轴为例画出转矩图进行强度校核。对主轴的设计采用空心式，确定主轴的前后轴颈和内孔直径，设计合理的悬臂伸长量，最后进行主轴的强度校核。按照各轴直径以及受力情况，合理选择轴承型号。对V带传动的误差值和张紧措施改进，合理布置主轴砂轮越程槽位置。通过本次数控机床主传动系统的设计，使得该机床运动的传递更加平稳，传动精度和控制精度更高，在运动性能和零件加工方面均有较大的改善和提升。关键词：CKA6140机床；主传动系统；设计与分析论文类型；工程设计AbstractThemaindrivesystemofCNCmachinetoolisthedrivesystemofmachinetoolspindlemovementandisthemostimportantbasisofmachinetoolmachining.Therefore,themaintransmissionsystemdesignisthekeytothewholemachinetooldesign,whichdeterminestheprocessingquality,workingaccuracyandworkingperformanceofthemachinetool.InviewoftheadvantagesofthemaintransmissionsystemofCNClathe,simplifiedthanthemaintransmissionsystemofordinarylatheandvariablefrequency,thistopicselectsCKA6140maintransmissionsystemofCNClatheastheresearchobjecttodesignthemaintransmissionsystem,analyzethesystemstructure,andstudyitsdesigntheoryandmethod.Inthispaper,weselectthemainmotormodel,adoptthefrequencyconversionmotorinfinitespeedregulation,selecttheBtypeVbelt,designthereferencediameterofthesmallwheel,verifythebasespeedandcalculatethebaselengthofthebelt,determinethemachinespeedseriesandtherat100frotationspeed,designthehighestandlowestspeedofthemainshaft,drawthestructurenetworkandspeeddiagram,anddrawthemaindrivesystemdiagram.Determinethenumberofgearteeth,estimatethemoduleandverify,determinethegearwidthandgearparameters.Determinethecalculationspeedofeachdriveshaftandcalculatethespeederrorofthemainshaft,calculatethetransmissionpowerandinputtorqueofeachshaft,selectthematerialoftheshaftandestimatetheshaftdiameter,anddrawthetorquediagramwiththeshaftasanexampleforstrengthcheck.Thedesignofthespindleadoptshollowtypetodeterminethediameterofthefrontandrearneckandtheinnerholeofthespindle,designthereasonablecantileverelongation,andfinallycheckthestrengthofthespindle.Accordingtoeachshaftdiameterandforce,toselectthebearingmodel.ImprovetheerrorvalueandtensioningmeasuresofV-belttransmission,andarrangethegroovepositionofspindlegrindingwheelproperly.ThroughthedesignofthemaindrivesystemoftheCNCmachinetool,themovementtransferofthemachinetoolismorestable,thetransmissionaccuracyandcontrolaccuracyarehigher,andthemotorperformanceandpartsprocessinghavebeengreatlyimprovedandimproved.KeyWord：CKA61401.athe；MainTransmissionSystem；DesignandAnalysiThesisType:EngineeringDesign摘要11AbstractIII目录III1绪论11.1 选题背景和意义11.2 CKA6140车床的发展现状11.3 研究目的和主要内容12设计方案的拟定22.1 拟定传动方案22.2 主要技术参数的确定22.3 结构式、结构网的确定32.4 确定转速图并计算齿轮齿数42.5 绘制传动系统图62.6 本章小结63主传动系统设计73.1 电动机的选择73.2 转速的确定73.3 传动带设计73.3.1 确定设计功率73.3.2 选择传动带带型83.3.3 确定带轮的基准直径并验证带速93.3.4 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角93.3.5 确定带的根数及压轴力10336确定带轮的结构尺寸及张紧装置113.4 传动齿轮设计123.4.1 确定模数123.4.2 确定齿宽和分度圆直径153.4.3 确定齿轮基本参数和轴间中心距163.5 轴的设计与校核163.5.1 确定主轴的计算转速163.5.2 确定各齿轮的计算转速163.5.3 核算主轴转速误差163.5.4 各轴的传动功率163.5.5 计算各轴的输入转矩173.5.6 传动轴的直径估算173.5.7 II轴的结构设计及校核183.5.8 主轴设计计算及校核203.6 轴承选择与校核223.7 本章小结234优化分析244.1 V带误差分析244.2 V带张紧分析244.3 主轴结构分析254.4 本章小结25结论26参考文献27致谢281.1 选题背景和意义机床是制造业中不可或缺的关键装备，而机床中的数控机床，则是将制造业带入新纪元的“里程碑”。它性能的优良，体现在加工精度高、自动化程度高，具有高度的柔性、高的生产效率以及对工作人员劳动强度的降低。一台性能优越的数控机床，必然有着一整套完善的主传动系统，而主传动系统的设计，也是整个机床的核心设计。回顾中国百年的历史，其国力的强大与我国制造业的发展有着密不可分的关系。而反思我国制造业的发展历程，也同样走过了一个艰苦而卓越的发展之路。制造业的龙头技术便是数控技术，它的诞生可以说在全球制造业的领域内有着划时代的意义。随着数控技术的发展与成熟，数控机床应运而生。它的出现，不仅在解放国民的劳动生产力方面做出了突出贡献，而且追求了一种更高质量、更高效益、更高水平的发展模式。时至今日，它已然成为工业现代化的重要标志之一，对一个国家综合国力的提升，世界科学技术水平的领跑，都将起着历史决定性的作用。1.2 CKA6140车床的发展现状自从微机技术得到越来越多的普及和发展，P1.C编程也相继崛起。自此，便为以后数控机床的问世埋下种子。在20世纪50年代初的美国制造了第一台数控机床，从1974年开始，微处理器开始用于数控系统在之后的发展历程中，数控机床的性能和可靠性越来越高，在制造行业中也是逐渐被广泛投入使用。CKA6140车床目前技术已经较为成熟，床身采用了卧式车床的布局，其中主要基础件的材料选用的是树脂砂铸造工艺，时效处理，机床整体性能的优越性大幅度提高。在数控机床的制造中，采用了变频电机进行无极调速，传动平稳而且噪声小。并且机床的外观设计方面满足人机一体化设计理念，造型独特，同时也体现了时代特征。1.3 研究目的和主要内容机床主传动系统设计是机制专业人才培养的重要目标之一，本课题旨在通过对机床主传动系统的设计，再进行性能的分析与评估。通过对主轴，轴承，齿轮等重要零部件材料的选择，参数的确定，结构的设计，以及热处理工艺，了解设计流程，理清设计思路，提高自己的设计能力，掌握写作论文的能力。通过本次论文的设计，使自己掌握基本的设计方法与思路，提高所学知识与技能，以及使用机床设计手册，标准系列选择、先进技术资料的查阅和行业领先文献阅读能力。同时也是对自己专业能力的综合培养和实践锻炼，为适应工作岗位打下基础。2设计方案的拟定2.1 拟定传动方案拟定传动方案，包括电机选型以及主轴的启动、换向、制动、操纵等整个传动形式的确定。传动形式则指传动和变速的机构和组成。传动方案与元件结构的复杂程度密切相关，与工作环境和使用要求也有关系。因此，对于传动方案的确定，要从结构、工艺、性能及经济性等多方面综合考虑。方案一：选择步进电机，它是通过脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每一个电脉冲带动一个角度变化，进而带动机械移动小段距离，可以轻松实现正确的定位。优点：位置精度高、操作简单、可靠性高；缺点：容易共振、适合低速运行、转矩小。方案二：选择变频电机，它可以结合负载的变化，实现不同频率条件下转矩和功率的恒定需求。在负载不稳定的情况下，变频电机的调节功能实现了按需分配，更好的避免了能源浪费。优点：能耗低、转速高、启动平稳、易于控制、噪音小；缺点：成本高、维护困难、需搭载防干扰措施。方案三：选择伺服电机，它的自动控制系统将知道已发多少脉冲到伺服电机，并接收到多少脉冲发给自动控制系统，由此精确控制电机转动，实现精确定位。优点：精度高、响应灵敏、运行平稳、能耗低；缺点：成本高、电磁干扰、复杂性。对比三种电机，结合简易型CKA6140数控车床对主传动系