C616普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計【10張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書】

45頁 15000字數(shù)+論文說明書【詳情如下】

C616普通車床的數(shù)控化改造裝配圖.dwg

C616普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計論文.doc

上托板.dwg

下托板.dwg

任務(wù)書.doc

套杯.dwg

導(dǎo)座.dwg

徑向滾動絲杠副.dwg

軸向滾動絲杠副.dwg

軸承擋圈.dwg

軸承端蓋1.dwg

軸承端蓋2.dwg

C616普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計說明書

目    錄

摘要..................................................... 1

Abstract.................................................2

第1章 緒  論......................................3

  1.1 課題來源及研究目的和意義............................4

  1.2 數(shù)控車床的現(xiàn)狀及趨勢................................4

  1.3 數(shù)控車床進給機構(gòu)的方案分析..........................5

    1.3.1 機械結(jié)構(gòu)分析....................................5

    1.3.2 機械結(jié)構(gòu)總體方案和布局..........................6

第2章機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計..................................10

  2.1滾珠絲杠的設(shè)計......................................13

  2.2滾珠絲杠副絲杠副傳動法面截形，循環(huán)方式等的確定......14

  2.3滾珠絲杠的預(yù)緊......................................15

  2.4滾珠絲杠選取與校核..................................17

第3章滾動軸承的選取與計算............................20

  3.1 軸向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸受力分析.............20

  3.2 計算軸承壽命.......................................22

  3.3當(dāng)量載荷............................................23

第4章步進電機的選取及設(shè)計計算.......................26

  4.1轉(zhuǎn)動慣量計算........................................26

  4.2將負載質(zhì)量換算成電機輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量..............27

  4.3計算電機輸出的總力矩................................27

  4.4負載起動頻率估算....................................27

第5章 聯(lián)軸器的選取....................................28

第6章齒輪減速器的選取................................28

第七章進給系統(tǒng)精度校核................................33

  7.1支承滾珠絲杠軸承的變形..............................33

  7.2支承滾珠絲杠軸承的軸向變形..........................34

第八章 關(guān)于Solidworks設(shè)計............................35

   8.1 草圖繪制..........................................36

   8.2基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建.........................37    

   8.3拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建.......................38

   8.4工程圖的設(shè)計.......................................39

   8.5裝配設(shè)計...........................................40

第九章 三維設(shè)計總結(jié)...................................41

結(jié)  論..................................................41

參 考 文 獻............................................42

致  謝..................................................43

摘 要

數(shù)控縱橫向移動工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單。實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度。降低成本，是微機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了危機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制;使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步得到提高。數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是利用8031單片機，及2764, 6264存儲器及8155芯片等硬件組成，在控制系統(tǒng)的硬件上編寫一定的程序以實現(xiàn)一定的加工功能。

其基本思想是通過圓弧或者直線插補程序以實現(xiàn)對零件進行幾何加工，每進行一段加工都要產(chǎn)生一定的脈沖以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，同時通8155將相應(yīng)的加工進刀信息送至刀架庫中以實現(xiàn)以之相應(yīng)的走刀，電機和刀具的相對運動所以實現(xiàn)了刀具對工件的加工。該控制系統(tǒng)采用軟件中斷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子程序結(jié)構(gòu)簡單，條件明確在經(jīng)濟型數(shù)控中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計因為這種結(jié)構(gòu)便于修改和擴充，編制較為方便，便于向多處理方向發(fā)展。

    數(shù)控縱橫向移動工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計采用步進電機作為驅(qū)動裝置。步進電機是一個將脈沖信號轉(zhuǎn)移成角位移的機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。其工作原理是每給一個脈沖便在定子電路中產(chǎn)生一定的空間旋轉(zhuǎn)磁場;由于步進電機通的是三相交流電所以輸入的脈沖數(shù)目及時間間隔不同，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)快慢及旋轉(zhuǎn)時間的長短也是不同的。由于旋轉(zhuǎn)磁場對放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割磁力線時具有力的作用，從實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動迫使轉(zhuǎn)子作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，所以轉(zhuǎn)子才可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子帶動絲杠作相應(yīng)的運動。本題目是步進電機，微型計算機，插補原理，匯編語言的綜合應(yīng)用。

 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 工作臺作為數(shù)控機床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運動的X—Y工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅(qū)動裝置從原來的機械驅(qū)動變?yōu)橐郝抿?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺是一臺機床的關(guān)鍵配套部件，因此世界各國都有對其進行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進步。目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在車床和鏜床等機床上。并且目前部分工作臺還可以作為機床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機床的性能。例如：可傾回轉(zhuǎn)工作臺，它可以實現(xiàn)用于數(shù)控機床和加工中心機床上，可利用原機床的兩個控制坐標(biāo)控制轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，也可直接利用本轉(zhuǎn)臺配套的數(shù)控裝置與機床聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。它可以完成任意角度的孔、槽、平面類機械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達到較高的精度另外也可用于非數(shù)控鉆、車鏜類機床上，獨立完成等分和不等分的角

度分度工作。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，

國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。

因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此工作臺的設(shè)計具有重要意義，我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強國。

absraote

X-Y Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working X-Y environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.

This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading.X-Y The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.

s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger

This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.umatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working X-Y environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.

This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.

s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger

This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.

Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other foo

Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced X-Y meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.

Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.

第1章  緒  論

1.1 課題的來源及研究的目的和意義

 本設(shè)計所設(shè)計的車床縱橫向移動工作臺采用了低摩擦的直線滾動導(dǎo)軌和精密的絲杠，它的工作原理是通過MCS-51單片機來控制步進電機，使X-Y工作臺實現(xiàn)了數(shù)控控制。工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率。本設(shè)計的數(shù)控縱橫向移動工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。通過微機控制技術(shù)的簡單的應(yīng)用，實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步提高。本設(shè)計所設(shè)計的X-Y工作臺不僅可用于車床上進行數(shù)控車削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機電一體化的典型產(chǎn)品。通過對X-Y工作臺的設(shè)計，能夠正確運用機床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個有關(guān)知識學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算；通過對設(shè)備改造的機械部分設(shè)計，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的基本方法；通過課程設(shè)計，初步樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力；提高自己應(yīng)用手冊、標(biāo)準以及編寫文件等資料的能力。

 在本設(shè)計中著重介紹了如何對X-Y工作臺進行設(shè)計，對導(dǎo)軌、絲杠、電機、選用和數(shù)控控制電路的設(shè)計和其控制程序的編制等方面進行了深入的分析。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 ：數(shù)控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按通用車床的分類方法分為以下3類：

數(shù)控立式車床：數(shù)控立式車床主軸軸線垂直于水平面，這種車床占數(shù)控車床的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣。目前三坐標(biāo)數(shù)控立式車床占數(shù)控車床的大多數(shù)，一般可進行三軸聯(lián)動加工。

臥式數(shù)控車床：臥式數(shù)控車床的主軸軸線平行于水平面。

為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控車床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來實現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實現(xiàn)在一次裝夾中通過轉(zhuǎn)臺改變零件的加工位置也就是通常所說的工位，進行多個位置或工作面的加工。

立臥兩用轉(zhuǎn)換車床：這類車床的主軸可以進行轉(zhuǎn)換，可在同一臺數(shù)控車床上進行立式加工和臥式加工，同時具備立、臥式車床的功能。     車床是用車刀進行切削加的機床,車床的加工情況如圖1-1所示。在車床上，用不同車刀可以對平面、斜面、溝槽、臺階、T形槽、燕尾槽等表面進行加工，另外配上分度頭或回轉(zhuǎn)臺還可以加工齒輪、螺旋面、花鍵軸、凸輪等各種成型表面。故車床的萬能性強，應(yīng)用范圍很廣。車床的主參數(shù)是工作臺面寬度及長度。圖1-1 車床上的典型工作車床的工藝特點如下：

(1)車床的主軸帶動車刀作旋轉(zhuǎn)主運動；

(2)車刀是多齒、多刃連續(xù)進行切削；

(3)多數(shù)車床由工作臺帶動工件作直線進給運動；

(4)車刀在切削時，每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，同時參加切削的齒數(shù)是變化的，每個刀齒的切削厚度也是變化的，因此容易引起機床振動；

8.3拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模

靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。

8.4工程圖設(shè)計

靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標(biāo)準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。

8.5裝配設(shè)計

靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術(shù)；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。

第九章三維軟件設(shè)計總結(jié)

    通過此次設(shè)計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗，總結(jié)為一下幾點。

    有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進行修改，直到滿足配合要求。

工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機應(yīng)變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。

     作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。

規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。

     關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因為一旦設(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。

    看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出      零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。

進行零件建模前，一般應(yīng)進行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個特征組成，明確各個特征的形狀，他們之間的相對位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進行建模。一個復(fù)雜的零件，可能是許多個簡單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實體零件，但其造型過程及實體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實體模型的應(yīng)用。

   尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個特征相交時出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個草繪平面，這很關(guān)鍵，這個平面決定了往后建模的所用到的命令，簡單的說，一個圓柱可以作一個圓形然后拉伸，也可以作一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。

由于此設(shè)計的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時間，提高效率，經(jīng)常會用到鏡向特征命令。

一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。

一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）正確、完整、清晰地表達零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。

尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置

技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗是應(yīng)達到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。

標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號等內(nèi)容。

   單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對話框，雙擊該對話框中得裝配體選項，即可進入裝配體工作模式。

   調(diào)入第一個零件模型并放置在裝配體的原點處，即零件原點與裝配體原點重合。

調(diào)入一個與第一個零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項進行零件操作。

調(diào)入其他與已裝配零件有裝配關(guān)系的零件模型并進行裝配。全部零件裝配完畢后，將裝配體模型存盤。

結(jié)  論

     通過本次設(shè)計C616普通車床的數(shù)控化改造的設(shè)計，從中深刻掌握到了滾珠絲桿，滾珠螺母等等結(jié)構(gòu)，并對該結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算，并繪制出裝配圖和零件圖。然后在通過二維軟件AUTOCAD進行零件的二維建模和裝配圖的建模。

綜上所述得到一下結(jié)論：

  (1)本設(shè)計適應(yīng)了數(shù)控車床X-Y工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)備，可以在任意高度下停止。

  (2)滾珠絲桿與滾珠螺母的應(yīng)用得到了認可；

  (3)充分查找資料根據(jù)計算結(jié)果和設(shè)計的需要，選用合適的零部件，并對其進行校核；精度驗算；

  (4)機械系統(tǒng)中各個傳動系統(tǒng)的設(shè)計，方案合理，能適應(yīng)實際的情況。

參 考 文 獻

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[3 ]  Tatsuo Inoue，Youichi，Watanabe，Kazuo，Okamura，Michiharu，Narazaki，Hayato Shichino，DongYing，JuHideo，Kanamori，Katsumi Ichitani［M］. A CooperativeActivityon QuenchingProcessSimulation—JapaneseIMS-VHTProjectontheBenchmarkAnalys.TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT  PROCEEDINGS OF THE 14TH IFHTSE CONGRESS［J］.October,2004.

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[14]李如松.數(shù)控車床X-Y工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫1994年第4期。

[15]李明.單臂回轉(zhuǎn)式數(shù)控車床X-Y工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計.制造技術(shù)與機床2005年第7期。

[16]李杜莉，武洪恩，劉志海.數(shù)控車床X-Y工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計的運動學(xué)分析. 煤礦機械2007年2月[17]成大先主編.機械設(shè)計手冊（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994。

[18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。

[19]Abhinandan Jain and Guillermo Roderguez. An Analysis of the Kinematicsnd Dynamics of Underactuated Manipulators.IEEE Transactions on Robotics and Automation. Vo1.9.No.4.1993。

[20] 張晉西.車床X-Y工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.機械設(shè)計.2003年6期.

[21] 東北工學(xué)院《機械零件設(shè)計手冊》編寫組.機械零件設(shè)計手冊（上）［M］.冶金工業(yè)出版社，1986.4.

致  謝

本課題是在xxx老師的精心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，在此謹向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x和最誠摯的敬意。

本次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師xx的細心指導(dǎo)下完成的。在我三個月的畢業(yè)設(shè)計中，正是他們以無私的關(guān)懷、忘我的研究精神和嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)關(guān)心影響和教導(dǎo)了我，將令我終身受益。從課題的開始到最后，無處不凝聚著xxx老師的心血。xxx老師在學(xué)習(xí)和生活方面給予了我極大的關(guān)心和支持。同時老師嚴謹?shù)摹⒖茖W(xué)的學(xué)術(shù)作風(fēng)，前瞻的科研眼光、敏銳的思維、淵博的知識、豐富的閱歷、謙虛大度的胸懷、獨特的為人處世原則,忘我工作的奉獻精神是永遠值得我學(xué)習(xí)的。在此謹向xxx老師表示衷心的感謝！

感謝應(yīng)用技術(shù)學(xué)院的各位老師！在我四年多的求學(xué)生涯中，從學(xué)習(xí)和生活各方面給予我莫大的關(guān)懷和幫助。感謝我的大學(xué)同學(xué),與他們共同度過這一段難忘的人生旅程，他們?yōu)槲业拇髮W(xué)生生活和畢業(yè)設(shè)計生活增添了無限色彩。

再有要感謝一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們，與他們的一次次交流使我得以不斷進步和提高。

我能夠?qū)Ｐ膶W(xué)習(xí)，順利完成學(xué)業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵和支持是分不開的，在此向他們表示最誠摯的感謝！

感謝文中所引用文獻的所有作者們！再次感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們！

通車床的數(shù)控化改造 設(shè)計說明書 目 錄 摘要 ..................................................... 1 .............................................. 1章 緒 論 .....................................題來源及研究目的和意義 ...........................控 車 床的現(xiàn)狀及趨勢 ...............................控 車 床進給機構(gòu)的方案分析 .........................未定義書簽。 械結(jié)構(gòu)分析 ...................................未定義書簽。 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 .........................未定義書簽。 第 2 章機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .................................未定義書簽。 ....................................循環(huán)方式等的確定 .........................................................................章 滾動軸承的選取與計算 ...........................向滾珠絲杠軸和徑向滾珠絲杠軸受力分析 ............算軸承壽命 ................................................................................ 4章步進電機的選取及設(shè)計計算 ........................................................................................................................................ 5章 聯(lián)軸器的選取 ................................... 6 章 齒輪減速器的選取 ...............................給系統(tǒng)精度校核 ...................................................................................八章 關(guān)于 ..........................圖繪制 .........................................考幾何體的創(chuàng)建 ........................ 轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 ....................................................................................................九章 三維設(shè)計總結(jié) .................................. 論 .................................................考 文 獻 ........................................... 謝 ................................................. 要 數(shù)控 縱橫向移動 工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單。實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度。降低成本，是微機控制技術(shù)的最簡單的應(yīng)用。它充分的利用了危機的軟件硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制 ;使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步得到提高。數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計是利用 8031 單片機，及2764, 6264 存儲器及 8155 芯片等硬件組成，在 控制系統(tǒng)的硬件上編寫一定的程序以實現(xiàn)一定的加工功能。 其基本思想是通過圓弧或者直線插補程序以實現(xiàn)對零件進行幾何加工，每進行一段加工都要產(chǎn)生一定的脈沖以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，同時通 8155 將相應(yīng)的加工進刀信息送至刀架庫中以實現(xiàn)以之相應(yīng)的走刀，電機和刀具的相對運動所以實現(xiàn)了刀具對工件的加工。該控制系統(tǒng)采用軟件中斷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子程序結(jié)構(gòu)簡單，條件明確在經(jīng)濟型數(shù)控中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計因為這種結(jié)構(gòu)便于修改和擴充，編制較為方便，便于向多處理方向發(fā)展。 數(shù)控縱橫向移動工作臺 機電系統(tǒng)設(shè)計采用步進 電機作為驅(qū)動裝置。步進電機是一個將脈沖信號轉(zhuǎn)移成角位移的機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。旋轉(zhuǎn)磁場 ;由于步進電機通的是三相交流電所以輸入的脈沖數(shù)目及時間間隔不同，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)快慢及旋轉(zhuǎn)時間的長短也是不同的。由于旋轉(zhuǎn)磁場對放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割磁力線時具有力的作用，從實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動迫使轉(zhuǎn)子作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，所以轉(zhuǎn)子才可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子帶動絲杠作相應(yīng)的運動。本題目是步進電機，微型計算機，插補原理，匯編語言的綜合應(yīng)用。 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對 各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的 統(tǒng)這類典型機電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 工作臺作為數(shù)控機床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的 零件而設(shè)計的直線運動的 X— Y 工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅(qū)動裝置從原來的機械驅(qū)動變?yōu)橐郝抿?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺是一臺機床的關(guān)鍵配套部件，因此世界各國都有對其進行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進步。目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝 在鉆床上，還可以安裝在車 床和鏜床等機床上。并且目前部分工作臺還可以作為機床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機床的性能。例如：可傾回轉(zhuǎn)工作臺，它可以實現(xiàn)用于數(shù)控機床和加工中心機床上，可利用原機床的兩個控制坐標(biāo)控制轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，也可直接利用本轉(zhuǎn)臺配套的數(shù)控裝置與機床聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。它可以完成任意角度的孔、槽、平面類機械加工，以及曲線、凸輪等的加工，并可達到較高的精度另外也可用于非數(shù)控鉆、 車 鏜類機床上，獨立完成等分和不等分的角 度分度工作。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面， 國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。 因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此工作臺的設(shè)計具有重要意義，我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強國。 is a to do to a to or It in to in -Y to in is of of it to on of he of is to a by of to it of in s. It in to in to in of of is a to do to a to or It in to in -Y to in is of of it to on of of is to a by of to it of in s. It in to in to in of of be be be -Y be by of of 1 章 緒 論 題的來源及研究的目的和意義 本設(shè)計所設(shè)計的車床縱橫向移動 工作臺采用了低摩擦的直線滾動導(dǎo)軌和精密的絲杠，它的工作原理是通過 片機來控制步進電機，使 作臺實現(xiàn)了數(shù)控控制。工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率。本設(shè)計的 數(shù)控縱橫向移動工作臺 機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)， 其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。通過微機控制技術(shù)的簡單的應(yīng)用，實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步提高。本設(shè)計所設(shè)計的 作臺不僅可用于 車 床上進行數(shù)控 車 削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機電一體化的典型產(chǎn)品。通過對 作臺的設(shè)計，能夠正確運用機床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個有關(guān)知識學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算；通過對設(shè)備改造的機械部分設(shè)計，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計方 法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的基本方法；通過課程設(shè)計，初步樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力；提高自己應(yīng)用手冊、標(biāo)準 以及編寫文件等資料的能力。 在本設(shè)計中著重介紹了如何對 作臺進行設(shè)計，、絲杠、電機、選用和數(shù)控控制電路的設(shè)計和其控制程序的編制等方面進行了深入的分析。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 ： 數(shù)控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按通用車床的分類方法分為以下 3 類： 數(shù)控立式車床：數(shù)控立式車床主軸軸線垂直于水平面，這種車床占數(shù)控車 床的大多數(shù)，應(yīng)用范 圍也最廣。目前三坐標(biāo)數(shù)控立式車床占數(shù)控車床的大多數(shù)， 一般可進行三軸聯(lián)動加工。 臥式數(shù)控車床：臥式數(shù)控車床的主軸軸線平行于水平面。 為了擴大加工范圍和擴充功能， 臥式數(shù)控車床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來實 現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實現(xiàn)在一次裝夾中通過轉(zhuǎn)臺改變零件的加工位置也就是通常所說的工位，進行多個位置或工作面的加工。 立臥兩用轉(zhuǎn)換車床：這類車床的主軸可以進行轉(zhuǎn)換，可在同一臺數(shù)控車床上進行立式加工和臥式加工，同時具備立、臥式車床的功能。 車床是用車 刀進行切削加的機床 ,車床的加工情況如圖 1示。在車床上， 用不同車刀可以對平面、斜面、溝槽、臺階、 T 形槽、燕尾槽等表面進行加工，另外配上分度頭或回轉(zhuǎn)臺還可以加工齒輪、螺旋面、花鍵軸、凸輪等各種成型表面。故車床的萬能性強，應(yīng)用范圍很廣。車床的主參數(shù)是工作臺面寬度及長度。圖 1床上的典型工作 車床的工藝特點如下： (1)車床的主軸帶動車刀作旋轉(zhuǎn)主運動； (2)車刀是多齒、多刃連續(xù)進行切削； (3)多數(shù)車床由工作臺帶動工件作直線進給運動； 4)車刀在切削時，每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，同時參加切削的齒數(shù)是變化的 ，每個刀齒的切削厚度也是變化的，因此容易引起機床振動； (5)車削時，車刀同時參加切削的齒數(shù)較多，便于采用較大的車削速度和進給給量，因而生產(chǎn)效率高。我國的數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過渡的關(guān)鍵時期。 也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時期。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于 成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上（包括核心技術(shù)） ，已達到國外先進水平。目前，已新 開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 種。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。 我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是國內(nèi)市場占有率偏低。據(jù)有關(guān)資料表 明 ,年國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率僅為 造成這種嚴峻的形勢 ,除客觀原因外 ,主要是產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性不過硬。 “十五”期間 ,我國機械制造工業(yè) 正朝著精密化、柔性化、集成化、自動化、智能化方面迅速發(fā)展 ,國內(nèi)數(shù)控機床需求強勁 ,我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)適逢極好的發(fā)展機遇。然而 ,我國加入ＷＴＯ后 ,國外生產(chǎn)的數(shù)控機床將會更多的進入我國市場 市場競爭更為激烈。提高國產(chǎn)數(shù)控 機床市場占有率 ,關(guān)鍵在于提高質(zhì)量和可靠性。幾年來 ,經(jīng)過對國內(nèi)外數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)剖析和使用性能 的調(diào)研 ,探索和總結(jié)了數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的 新技術(shù)?，F(xiàn)時主要存在有以下幾個問題： （ 1）缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)模 2）缺乏發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的政策和技術(shù)配套體系 （ 3）缺乏技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品更新和產(chǎn)業(yè)調(diào)整的內(nèi)在動力 （ 4）面臨國外強手競爭的巨大壓力 回顧數(shù)控 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段，六代的發(fā)展歷程。第一個階段叫做 歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自 1970年開始小型計算機開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進入了第二個階段，叫做 為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從 1974年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五 代。經(jīng)過十多年的發(fā) 展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實際上從 20世紀末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代 —— 開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 控 車 床的現(xiàn)狀及趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、制造技術(shù)的進步和人類生活水平的提高，以及社會對 產(chǎn)品質(zhì)量和品種的多樣化的要求趨勢日益增強。 中、小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，對數(shù)控機床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望 市場能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地構(gòu)筑面向用戶的控制系統(tǒng)，并大幅度地降低維護和培訓(xùn)的成本，同時還要求具有網(wǎng)絡(luò)功能，以適應(yīng)未來車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此，近 10年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開 放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，發(fā)展很快。結(jié)構(gòu)的方向前進。 就體系結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致分為 4種類型： 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)、“ 入 構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)、 “ C”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控統(tǒng)、開放式數(shù)控 系統(tǒng)。特別是進入 20世紀 90年代以來，隨著國際上計算機技術(shù)突飛猛 進的發(fā)展， 數(shù)控技術(shù)正在不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前外數(shù)控機床的性能正朝著高速化、高精度、高效率、高柔性、高自動化、高可靠性、 智能化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、開放式體系結(jié)構(gòu)等方向迅速發(fā)展 這將對數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求。 “十五” 期間 ,我國機械制造行業(yè)必須瞄準國際數(shù)控機床發(fā)展的科學(xué)前沿 ,開拓創(chuàng)新 ,消化吸收國外先進技術(shù) ,開創(chuàng)我國數(shù)控機床設(shè)計和制造技術(shù)的新局面。 控 車 床進給機構(gòu)的方案分析 械結(jié)構(gòu)分析 本課題是設(shè)計一種數(shù)控 車 床 作臺 的機 構(gòu)，此工作臺可以在X,Y 軸兩個方向自由移動，由電動機控制，人們只需啟動和關(guān)閉開關(guān)，即可實現(xiàn)病床在任意位置的停止，可以實現(xiàn)將工件移動到指定的位置，為加工提供方便。 由于為了進給機構(gòu)可以實現(xiàn)多種方案，本課題升降裝置采用電機驅(qū)動滾珠絲桿的方式來帶動工作臺的平移，現(xiàn)提供以下設(shè)計方案： 1 步進電機驅(qū)動滾珠絲桿進給機構(gòu)方案 1 此種方案為傳統(tǒng)的的進給機構(gòu)設(shè)計方案，此種方案步進電機與滾珠絲桿通過聯(lián)軸器固結(jié)，絲桿螺母裝在滾珠絲桿上面，保持滾珠絲桿與工作臺通過螺紋連接，，這種方法由于 滾珠絲桿動，從而帶動絲桿螺母轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工作臺的平移，可以做 X、 Y 方向的移動，從而實現(xiàn)鉆床工作臺的快速進給。此種方案結(jié)構(gòu)簡潔，造價低廉，定位精準，可靠，符合此次設(shè)計的要求，因此此種方案雖然是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，但切合實際，我們優(yōu)先考慮。 聯(lián)軸器 滾滾絲桿 工作臺 步進電機 3 械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 本課題選用的是滾珠絲杠螺母副。因為滾珠絲杠螺母副是一種低摩擦、高精度、高效率的機構(gòu)，在數(shù)控機床上得到廣泛應(yīng)。它的傳動特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母之間裝有滾珠作為中間傳動元件 。當(dāng)絲杠和螺母相對運動時，滾珠沿絲杠螺旋槽滾道滾動，因此絲杠和螺母之間基本上為滾動摩擦。并且滾珠絲杠螺母 副的動（靜）摩擦系數(shù)相差極小，配以滾動導(dǎo)軌，起動力矩很小，運動靈敏，低 速 時 不 會 出 現(xiàn) 爬行 。滾 珠 絲 杠 螺 母 機 構(gòu) 是 回 轉(zhuǎn) 運 動 與 直 線 運 動 相 互動 的 傳 動 裝。它具有以下優(yōu)點 : （ 1） 摩擦損失小、傳動效率高傳動效率可達 92%是普通絲杠傳動的 3～ 4倍，而驅(qū)動轉(zhuǎn)矩僅為滑動絲杠螺母機構(gòu)的 25%。 （ 2）運動平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時無爬行由于主要存在的是滾動摩擦，不僅動、靜摩擦因數(shù)都很小，且其差值小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小， 動作靈敏。 工作臺安裝架 橫向滾珠絲桿 桿 滾珠螺母 桿 滾珠螺母 桿 3）軸向剛度高、反向定位精度高 由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙 并可實現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時無空行程，定位精度高。 4）滾珠絲杠螺母副主要零件均經(jīng)過熱處理，其滾面的硬度值可達602而耐磨性好，壽命長，精度穩(wěn)定性好。 （ 5）磨損小、壽命長、維護簡單使用壽命是普通滑動絲杠的 4～ 10倍。 （ 6）傳動具有可逆性、不能自鎖 由于摩擦因數(shù)小、不能自鎖，因面使該機構(gòu) 的傳動具有可逆性，可以把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，還可以把直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。由于不能自鎖，在作垂直運動時應(yīng)附加裝或防 止逆轉(zhuǎn)的裝置防止工 作臺因自重而下降。 因為滾珠絲杠螺母副與普通絲杠螺母副相比有這么多的優(yōu)點，因此，本題目選用滾珠絲杠螺母副。 第 2 章 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 珠絲杠的設(shè)計 滾珠絲桿具有以下特點： （ 1） 傳動效率高 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達 90%～ 98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的 2～ 4 倍，能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運動 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進給。 （ 3）高精度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并 可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進行預(yù)拉伸以補償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和 鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（ 63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命 同步性好 由于運動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很 性 與其它傳動機械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 一般來說滾珠絲杠在工作中應(yīng)該預(yù)緊以提高絲杠的剛度，從 而提 高傳動精度，但在本機械系統(tǒng)中由于絲杠所承受的彎矩很小，所以我覺得沒必要進行預(yù)緊，所以安裝方式是一端固定一端游動的形式。0N，焊槍在焊接時由于電流作用與工件之間的相互吸引力約 2N。 珠絲杠副絲杠副傳動法面截形，循環(huán)方式等的確定 查《機械傳動設(shè)計手冊》，根據(jù)滾珠絲杠副螺紋滾道法面截形、參數(shù)和特點的比較選擇如下： （ 1）確定選擇螺紋滾道法面截形為單圓弧，參數(shù)公式見表 觸角為 ? =45°。 其特點是：磨削滾道的砂輪成形簡便，可得到較高的加工精度。有較高的接觸強度，但比值行時摩擦損失增大。接觸角α隨初始間隙和軸向載荷的大小變化，為保證α = 須嚴格控制徑向間隙。圖示如圖 2 圖 2 單圓弧法面截形 （ 2）單圓弧法面截形要求消除間隙和調(diào)整預(yù)緊必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。 （ 3）根據(jù)機床的特點，選用內(nèi)循環(huán)浮動式反向器，其特點是徑向尺 寸小，循環(huán)通道短，摩擦損失小，傳動效率高。 珠絲杠的預(yù)緊 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動精度有要求外，對其軸向間隙也有要求，以保證其反向傳動的精度。我們通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊方式（圖 3） 圖 3 雙螺母結(jié)構(gòu)預(yù)緊示意圖 螺母預(yù)緊的結(jié)構(gòu)通常有三種： 圖 4) 圖 4 墊片調(diào)隙式 調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。為便于調(diào)整，墊片常制成剖分式。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時，不能隨時消除間隙和預(yù)緊。適用于高剛度重載傳動。 圖 5) 圖 5 螺紋調(diào)隙式 調(diào)整方式：調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。 特 點：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便；但準確性差，且易于松動。用于剛度要求不高或需隨時調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動。 圖 6) 6 齒差調(diào)隙式 調(diào)整方式：螺母 1、 2的凸緣上有外齒，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 3、 4 嚙合，其齒數(shù)風(fēng)別為 1+1。兩個螺母向相同方向同時轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整軸向位移量為：(導(dǎo)程 )。 特點：能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，宜用于高精度的傳動機構(gòu)。 本設(shè)計中將采用的是雙螺 母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動螺旋副來消除間隙。 墊片調(diào)整式有結(jié)構(gòu)比較簡單，裝卸方便，剛度高的特點。 珠絲杠選取與校核 （ 1） 初始條件 本設(shè)計的軸向進給長度大于徑向進給結(jié)構(gòu)，只校核軸向進給結(jié)構(gòu)用的絲杠如下： 由本設(shè)計要求可知，給絲杠的平均工作載荷 000N，最大軸向行程 420 用絲杠的工作長度為 672效滾道長度是 500 兩支承間最大距離為： 575均轉(zhuǎn)速 100r/m 使用壽命 5000h, 58求傳動精度± 桿材料為： 50 高、中頻加熱 ,表面淬火。螺母材料為： ，整體淬火、低溫回火。返向器材料為： 40子滲氮處理螺紋滾道法面截形為半圓弧，螺母采用雙螺母墊片式預(yù)緊方式。 （ 2） 計算載荷 公式摘自《機械零件設(shè)計手冊》第二版中冊滾動螺旋傳動設(shè)計計算部分，下同） H K K K?=1 . 2 1 1 4 0 0 0 4 8 0 0 N? ? ? ? （式 1） 式中 載荷系數(shù)， 硬度系數(shù)，《機械零件設(shè)計手冊》表 18 18 18K =1， （ 3） 計算額定動載荷 計算額定動載荷公式 ''3 1 . 6 7 1 0 0 0 0?（式 2） 其中 中 5000h，取 00r/入上式后計算得 C'a= 4） 根據(jù)必須的額定動載荷 C'根據(jù)內(nèi)循環(huán)滾動螺旋副結(jié)構(gòu)，查表 械傳動設(shè)計手冊》，選擇規(guī)格的螺旋副 C''a，如下表 1： 表 1 螺旋尺寸表 導(dǎo)程 稱直徑 圈數(shù) 螺紋升角 直徑 動載荷 靜載荷 6 32 14750 37600 6 32 19600 56450 6 32 14000 75250 6 40 16300 47100 6 40 11650 70650 6 40 16450 94200 6 50 18050 59700 6 50 14000 119400 50 19350 結(jié)合公稱直徑和公稱導(dǎo)程的優(yōu)先配合，綜合考慮選擇參數(shù)如下： 查特征代號確定型號為 6長 ? 螺紋長度，其尺寸參數(shù)如下 ：額定動載荷 2 1 6 5 0 ,稱直徑 0 40 ,d 稱導(dǎo)程 6,hP 球直徑 數(shù) ? 列數(shù) =1? 3, 螺紋升角 ? = ,244o 基本額定靜載荷 0650N 滾道半徑 R = =心距 e = ） =杠螺紋內(nèi)徑 22d e R??=（ 5）穩(wěn)定性驗算 因為絲杠采用一端固定一端鉸支的安裝方式，查表 18械零件設(shè)計手冊》長度系數(shù) ， 參照《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》表 2S]=3，因為螺桿較長，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷成為臨界載荷 N）按下式計算： ? ?22 （式 3） 中 于鋼， E=206m）， l=672mm； ; 441d? = ? ? 43 0 5 964? （式 4） =108? 又 可得： 2 9 8253 . 1 4 2 0 6 8 . 1 4 9 1 0 1 00 . 7 6 7 2 1 07 . 4 8 0 1 0? ? ? ??????（ ）（ ） 安全系數(shù) S= 57 . 4 8 0 1 0 1 8 7 [ ] 34000 ? ? ?（式 5）絲杠安全 ,不會失穩(wěn) . （ 6） 剛度驗算 按最不利的情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起的彈性變形方向是一致的。 滾珠絲杠在工作載荷 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(同作用下引起每個導(dǎo)程變形量0L(m)為 0L=2?? （式 6） 式中 ,A=1/4 ? ?241 ; 41d /32(;對鋼 G=（ 轉(zhuǎn)矩。 T=F ? ??? ? 7） 式中， ? 為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)；以查出螺旋副運動由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動時取參數(shù)摩擦系數(shù)= ? = ,244? ，所以樣有下式： T=F ? ?0 ta ???3404 0 0 0 0 . 0 5 0 2 4 7 1 024 . 0 1 9 3 3 ? ? ??按最不利的情況計算， F=? ?20 2 2 41132 2 9 4924 1 64 6 4 0 0 0 1 0 1 6 6 0 . 0 0 1 6 0 . 0 0 1 4 . 0 1 9 3 33 . 1 4 8 . 3 3 1 0 ( 0 . 0 3 5 9 )3 . 1 4 2 0 6 1 0 0 . 0 3 5 91 . 8 1 2 1 0P F P d G ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? ???則每米螺紋距離上彈性變形量為0 1 . 8 1 2 0 . 0 1 0 26 0 . 0 0 1 p? ?? ? ? ?? μ （式 8） 而每米螺紋距離上彈性變形量的許用值0《機械零件設(shè)計手冊 》第二版中冊表 18通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 應(yīng)小于其傳動精度的 1/2，即 L? =m/m )由所要求的輸出轉(zhuǎn)速 i=n1/n2 入轉(zhuǎn)速（ r/r/d)確定 輸入轉(zhuǎn)速不超過減速機額定轉(zhuǎn)速的情況下，選擇最接近計算值的傳動比，并滿足一下條件的減速機型號： 2c 位 N/m) 以所選取步進電機為 110據(jù)以上查 表計算所得選取行星減速器型號為 7 章進給系統(tǒng)精度校核 根據(jù)用戶的要求的定位精度 , 該內(nèi)圓磨床機構(gòu)向進給系統(tǒng)采用半閉環(huán)的控制形式 , 通過工作臺的進給速度及負載慣量與電機慣量的匹配計算 , 滾珠絲杠不可能采用與電機直連的形式 , 而通過降速比為 2的一對齒形帶輪傳動 , 絲杠螺距為 6 在軸向載荷作用下 , 絲杠在軸線方向上被拉伸或壓縮 , 變形量的大小與支承方式和螺母工作位置有關(guān)。由于絲杠采用兩端固定的形式 , 根據(jù)材料力學(xué)求解超 靜定計算式 , 可得變形量 : 式中 : F 軸向工作載荷 , N; E 彈性模量 ,對鋼 E = A 絲杠截面積 (按內(nèi)徑定 ), L 絲杠在支承間的受力長度 , a, b 螺母至兩端支承的距離 , 工作臺運動到兩支承的中間位置時變形量最大 , 其最大變形量 11。 絲杠內(nèi)徑 57因此 絲杠扭轉(zhuǎn)變形所產(chǎn)生的軸向變形量 ,絲杠受扭矩作用而引起導(dǎo)程發(fā)生變化 , 一個導(dǎo)程的變化量 式中 : 絲杠導(dǎo)程 , 則絲杠受扭矩作用在支承長度 L 上所產(chǎn)生的軸向變形量 式中 :扭矩作用下絲杠每一導(dǎo)程長度兩截面上的相對扭轉(zhuǎn)角，根據(jù)材料力學(xué)計算式 , 扭轉(zhuǎn)角式中 : M 絲杠的驅(qū)動扭矩 , G 剪切彈性模量 , 對鋼 G = 絲杠截面極慣性矩 ,杠的驅(qū)動扭矩 數(shù)控車床進給滾珠絲杠副的螺旋升角 %= 2&53? ,摩擦角 &= 10? ,所以 ? = 一導(dǎo)程長度兩截面上相對扭轉(zhuǎn)角絲杠自重彎曲所引起的軸向變形量 ,絲杠雖然采用兩端固定 ,預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu) ,但由于絲杠自重 , 軸線發(fā)生彎曲變形。 根據(jù)材料力學(xué)超靜定結(jié)構(gòu)分析計算 ,可得 出絲杠自重彎曲變形所引起的軸向變形量。式中 :? 中央處撓度 ,絲杠長 4280因絲杠太長 ,采用兩端固定預(yù)拉伸仍不能完全消除絲杠的下垂 ,必須考慮絲杠自重的影響 , 根據(jù)實測 ? 值取 1絲杠因自重和載荷變化所產(chǎn)生的軸向變形量 :滾珠與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量螺母體變形量包括螺母和螺母座的變形量、螺母的固定螺栓所產(chǎn)生的軸向變形量和滾珠 , 與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量 , 由于螺母和螺母座的剛性好 , 不考慮其變形。 當(dāng)采用預(yù)緊螺母時 , 對固定螺栓的變形也略不計。對螺母體的變形只需考慮滾珠與滾道面彈性 接觸變形。根據(jù)彈性接觸理論 , 其變形量與螺母有無預(yù)緊有關(guān)。當(dāng)有預(yù)緊時，式中 :R 滾道半徑 ,mm;徑 接觸角 ,= 45&;z 工作的滾珠數(shù) ,外循環(huán)時 z =!D 0列數(shù) ,內(nèi)循環(huán)時 ,z =!D 0圈數(shù)列數(shù)式中 : 預(yù)緊軸向力 10 第八章 關(guān)于 圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文 字等高級幾何圖形的繪制方法；熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。 轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法 ；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標(biāo)準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用 能裝配技術(shù)；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中 設(shè)計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 第九章三維軟件設(shè)計總結(jié) 通過此次設(shè)計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗，總結(jié)為一下幾點。 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于 致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸， 再進行修改，直到滿足配合要求。 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機應(yīng)變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙 ，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因為一旦設(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。 進行零件建模前，一般應(yīng)進行深入的特征 分析，搞清零件是由那幾個特征組成，明確各個特征的形狀，他們之間的相對位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進行建模。一個復(fù)雜的零件，可能是許多個簡單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實體零件，但其造型過程及實體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實體模型的應(yīng)用。 尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個特征相交時 出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個草繪平面，這很關(guān)鍵，這個平面決定了往后建模的所用到的命令，簡單的說，一個圓柱可以作一個圓形然后拉伸，也可以作一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計