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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 C6140普通車床主軸箱傳動設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105132
學(xué) 生 姓 名 張松
指 導(dǎo) 教 師 吳暉
填 表 日 期 2011 年 4 月 11 日
1、 選題的依據(jù)及意義：
機(jī)床設(shè)計和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計，也包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計方法的現(xiàn)代化。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對機(jī)床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動或半自動生產(chǎn)線。但是，采用這種自動、高效的設(shè)備，需要很大的初期投資以及較長的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車、拖拉機(jī)、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn)）下、才會有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
在機(jī)械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械、加工的70%～80%?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場競爭的日益激烈，致使機(jī)械產(chǎn)品不改型、更新?lián)Q代、批量相對減少，質(zhì)量要求越來越高。采用專用的自動化機(jī)床加工這類零件就顯得橫不合理，而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動化生產(chǎn)線投資大、周期長，有時從技術(shù)上甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。采用各類仿型機(jī)床，雖然可以部分地解決小批量復(fù)雜的加工，但在更新零件時需制造靠模和調(diào)整機(jī)床，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，而且由于靠模誤差的影響，加工零件的精度很難達(dá)到較高的要求。
為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化“柔性”自動化機(jī)床。隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1952年，美國帕森斯公司（Parsons）和麻省理工學(xué)院（MIT）合作，研制成功里世界上第一臺以數(shù)字計算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（numerical control，簡稱NC）3坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床，從而機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了一個新階段。
同時，在設(shè)計中處處實(shí)際出發(fā)，分析和處理問題是至關(guān)重要的。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析。參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢。更應(yīng)了解我國實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機(jī)床，機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效蓋。從小處講，指對設(shè)計的機(jī)床零部件的制造，裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的，切實(shí)的考慮和分析，綜合思考的設(shè)計方法[1]。
2、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
從第一臺數(shù)控機(jī)床問世至今的40多年中，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控裝置也在不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷里電子管（1952年）、小規(guī)模集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電路及小型計算機(jī)（1970年）和微處理計算機(jī)（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。
前三代數(shù)控裝置屬于采用專用控制計算機(jī)的硬接線（硬件）數(shù)控裝置，一般稱為NC數(shù)控裝置。20世紀(jì)70年代初，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計算機(jī)的價格急劇下降，出現(xiàn)了采用小型計算機(jī)代替專用硬件控制計算機(jī)的第四代數(shù)控系統(tǒng)。這種數(shù)控系統(tǒng)不僅在經(jīng)濟(jì)上更為合算，而且許多功能可用編制的專用程序?qū)崿F(xiàn)，并可將專用程序存儲在小型計算機(jī)的存儲器中，構(gòu)成控制軟件。這種數(shù)控系統(tǒng)稱為計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（computerized numerical control，即CNC）。自1974年開始，以微處理機(jī)為核心的數(shù)控裝置（microcomputerized numerical control，即MNC）得到迅速的發(fā)展。CNC和MNC稱為軟接線（軟件）數(shù)控系統(tǒng)。由于NC硬件數(shù)控系統(tǒng)早已淘汰，而目前軟件數(shù)控系統(tǒng)均采用MNC，因此將現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)稱為CNC。我國研究數(shù)控技術(shù)源于1958年，幾十年來經(jīng)過了發(fā)展、停滯、引進(jìn)技術(shù)等幾個階段。1985年以后，我國的數(shù)控機(jī)床在引進(jìn)、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的開發(fā)工作。到1989年底，我國數(shù)控機(jī)床的可供品種已超過300種，一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)，如五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為0.O2um的高精度車床用數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿真的數(shù)控系統(tǒng)、為柔性制造單元配套的數(shù)控系統(tǒng)，也陸續(xù)開發(fā)出來，并制造出了樣機(jī)。
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(dá)到國外先進(jìn)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)。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動技術(shù)對我們已不再是難題，0.1 μm當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能，既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開放式的開發(fā)平臺，為機(jī)床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。
我國數(shù)控機(jī)床市場廣闊,自2003年開始，中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國,雖然我們已經(jīng)取得不可否認(rèn)的成就, 但我國數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)90%仍需進(jìn)口, 我們只有緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。
3、 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
研究內(nèi)容：
1. 熟悉車床機(jī)械的結(jié)構(gòu)，工作原理，以及了解車床的發(fā)展方向；
2. 完成對中等復(fù)雜程度機(jī)械的計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等工作。以車床主軸箱為對象進(jìn)行車床重要傳動部件的設(shè)計；
3. 完成車床主軸箱裝配圖的設(shè)計和所有非標(biāo)零件圖設(shè)計和所有非標(biāo)零件圖設(shè)計工作，并編寫說明書。
設(shè)計方案：
1. 參數(shù)擬定
根據(jù)機(jī)床類型，規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合世界條件和情況，并與同類機(jī)床對比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和，公比（或級數(shù) Z ），主傳動電機(jī)功率N。
2. 傳動設(shè)計
根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖，計算各轉(zhuǎn)動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。
3. 動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計
估算齒輸模數(shù)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(shè)計。
4. 軸和軸承的驗(yàn)算
在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸的剛度和該軸系的軸承的壽命進(jìn)行驗(yàn)算。
5. 主軸變速箱裝配設(shè)計
主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計和會制的。圖上各零件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。
4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)：
已知C6140普通車床的主參數(shù)和基本參數(shù)：加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑：200mm；正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速：1400r/min; 電機(jī)功率:5.5KW; 公比:1.4;轉(zhuǎn)速級數(shù)：12；級數(shù)Z反=Z正/2；n反max≈1.1n正max。
按以上要求完成主軸箱傳動設(shè)計。
2、C6140普通車床主要特色 ：
C6140型普通車床是在C620型車床的基礎(chǔ)上改進(jìn)的臥式車床,工件最大回轉(zhuǎn)直徑400毫米,可以加工普通螺紋、英制螺紋、摸數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋。傳動鏈由電動機(jī)經(jīng)三角帶（V帶）將動力傳遞到主軸箱在交換齒輪作用下，正轉(zhuǎn)24級，轉(zhuǎn)速10-1400轉(zhuǎn)/分鐘；反轉(zhuǎn)12級，轉(zhuǎn)速14-1580轉(zhuǎn)/分鐘。主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)掛輪箱將動力傳遞到走刀箱，縱向走刀級數(shù)64，進(jìn)給范圍0.08-1.59mm/r，橫向進(jìn)給級數(shù)64，進(jìn)給范圍0.04-0.79mm/r。溜板行程橫向320mm，縱向按照車床長度而定。
3、工作進(jìn)度：
1）、收集資料、外文資料翻譯、開題報告 第1周—第2周
2）、確定傳動系統(tǒng)圖 第3周—第4周
3）、計算和確定各傳動件的尺寸參數(shù) 第5周—第7周
4）、完成主軸箱傳動設(shè)計 第8周—第15周
5）、撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 第16周—第17周
五、參考文獻(xiàn)
[1] 上海紡織工學(xué)院編.機(jī)床設(shè)計圖冊.上?？萍汲霭嫔?，1997
[2] 孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002
[3] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[4] 張玉峰等主編.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7