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液压缸变速式数控车床主传动系统设计DesignontheMainAxleDrivingSystemofCNCcontroledbytheHydrauliccylinder专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：李庆功学号：20053006049指导教师：宋强完成日期：二00九年六月十日济南大学泉城学院液压缸变速式数控车床主传动系统设计-I-摘要数控机床是现代化机械制造企业所必需的重要设备。数控技术,PLC技术、工业机器人并称为工业自动控制的三大支柱.发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且他确实完成了这项工作。数控机床比人工操作的普通机床精度更高，生产出的零件一致性更好，生产速度更快，而且长期的工艺装备成本更低。数字控制还使得比他们采用人工操纵的前辈们的用途更广泛。一台数控机床可以自动生产很多种类的零件，每一个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。本设计自动变速装置是通过液压缸、活塞杆带动拨叉推动滑移齿轮移动来实现变速的，从而能够达到主轴的大变速范围。机床主轴驱动采用交流变频调速电机。关键词：数控机床；无级变速；液压缸液压缸变速式数控车床主传动系统设计-II-ABSTRACTThenumericalcontrolenginetoolsistheimportantequipmentwhichthemodernizedmachinemanufactureenterprisemust.Thenumericalcontroltechnology,PLCtechnology,industryrobotarethethreebigimportantpart.Thedevelopmentnumericalcontroltechnologyisforovercomethehumanoperator'slimitation,moreoverhehascompletedthisworktruly.Thenumericalcontrolenginebedishigherthanthemanualcontrolordinaryenginebedprecision,thecomponentsuniformitywhichproducesisbetter,theproductionspeedisquicker,moreoverthelong-termcraftequipmentcostislower.Thenumericalcontrolalsocausesthemtousethemanualcontroltheseniorusetobemorewidespreadthan.Anumericalcontrolenginebedmaytheautomaticproductionverymanytypecomponents,eachcomponentsallbepossibletohavedifferentandthecomplexprocessing.Thisdesignofautomatictransmissionisbaseonhydrauliccylinders,pistonrodfork-ledmovementtopromotetherealizationofslidinggeartransmissionandchangetherotationalspeed,thuscanachievethemainaxlethebigspeedchangescope.Theenginebedmainaxleactuatestousetheexchangefrequencyconversionvelocitymodulationelectricalmachinery.Keywords：CNCmachine；CVT；hydrauliccylinder液压缸变速式数控车床主传动系统设计-III-目录摘要………………………………………………………………..…….….……………...IABSTRACT…………….……………………..…………….II1前言……………...……….…………………………………………….….……………..11.1数控机床的发展史...........................……….......…………….………….………..11.2数控机床的工作原理................................………….………….………..31.2.1数控机床的构成................................………….………….………………..31.2.2数控系统的分类................................………….………….………………..31.3数控机床的优点......................…………………………….…....……..………42数控机床的主传动系统......................……..….…………………….…..….………….52.1数控机床主动的传动形式……………………………………………………..52.2本设计主传动系统方案………………………………………...………………..63轴的设计……………...……….…………………………………………….…………103.1轴设计的主要内容.…………………………………………..….…..……….103.2轴的结构设计.…………………………………………..…………..…………113.2.1轴上零件的定位…………………………….………………………….113.2.2主轴端部的结构和主轴的支承……………….………………………..133.3轴的材料和工艺性.…………………………………………...……..…..…….133.4主轴的技术要求和直径的估算.……………………………………………….143.4.1轴的技术要求.…………………………………………..……..……….143.4.2轴的估算.…………………………………………..…………..……….154带轮的设计.…………………………………………..………………………………..164.1带传动的类型.…………………………………………..……………………...164.2V带轮设计计算.…………………………………………...…………………165齿轮的设计.………………………………………….…………………………………185.1确定齿轮齿数的原则和要求.…………………………………………………..185.2齿轮齿数的确定齿轮模数的估算.……………………………………………..196轴承和编码器的选择.………………………………………………………………….206.1轴承的选择.……………………………………………………………………..206.2编码器的选择.…………………………………………………………………...24液压缸变速式数控车床主传动系统设计-IV-结论......................………….………….……………………..….……...…..….………...25致谢......................………………….……………………..…….…………...…………….26参考文献......................…………….…………………..….…..……………….………….27液压缸变速式数控车床主传动系统设计-1-1前言1.1数控机床的发展史数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体。数控机床主要组成部分是数控车床、加工中心、数控磨床、数控铣床和数控电加工机床。它是把多工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。数控机床经济性能好，生产效率高，广泛地受到机械加工制造业的欢迎。随着市场经济的发展，市场不断地对产品提出了多样化和商品流通快的要求，这就要求厂家将大量的工件采用集约化的形式生产出来。这样就出现了高效率、高精度的数控机床。随着生产规模的扩大，数控机床得到了蓬勃的发展。数控机床首先诞生在飞机制造业上。1947年，美国Parsons公司的JohnParsons开始探讨用三坐标曲线数据来控制机床的运动，并进行实验，加工飞机零件。1949年，美国John·T·Parsons为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，用手工制作非常复杂，就提出了在坐标键床上用脉冲信号控制加工的方法，这就是数控机床诞生的出发点。Parsons和麻省理工学院的伺服机构研究所于1951年研制成功数控三坐标铣床，1955年用于制造航空零件的数控铣床正式问世。1956年日本富式通公司研制成功数控转塔式冲床。美国G&L公司研制出长12m的数控蒙皮铣床。此时美国IBM公司也研制成功了APT(刀具程序控制装置)。1956年美国帕克工具公司研制成功了数控转塔钻床。1958年美国UT公司研制出带ATC自动刀具交换装置)的加工中心。1959年，数控机床已可用于片状复杂零件的加工.1960年数控机床不仅能用于轮廓加工，而且还可用于冲压和钻削加工。这时，数控机床己从半闭环控制发展成全闭环控制。以后相继问世的有三井精机的坐标镇床、牧野的数控铣床、日立制作所的双立柱数控万能工作机等。1966年日本FANUC研制出全集成电路化的数控装置。1967年出现了FMC(柔性制造系统).1978年以后，加工中心急速发展，带有ATC装置，可实现钻、铣、锉、攻丝等多种工序的加工，步入机床发展史的黄金时期。在我国，数控机床的发展起步较早，但几经周折，走了不少弯路。目前，我国生产数控机床的企业已有许多家，能进行批量生产的就有近40多家，到1997年就形成了年生产一万台的生产能力。但就总体来讲除国产的经济型、低价位的数控机床外，中档及以上的产品竞争力较低，装备各行业所需的数控机床，主要依靠进口解决，国产数控机床的市场占有率不到30%,我国数控机床发展缓慢，与国外先进水平相比差距较大的原因主要是结构不合理，分散重复生产;科技投入液压缸变速式数控车床主传动系统设计-2-严重不足，新产品开发能力弱;产品质量不稳定，服务跟不上;外向型经济发展滞后，引进技术不力等等。数控机床在我国的使用还是上世纪八十年代初的事，到1981年我国仅有数控机床891台，而当时日本拥有25926台，原苏联10100台，美国8945台。经过十年到1990年，我国拥有数控机床量达到3296台而Fl本已达到6169台。又经过近十年，到1998年我国各行业共拥有数控机床13万台。数控机床的技术水平高低、技术构成状况和拥有量的多少，是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。我国数控机床占机床总拥有量的比重(即数控化率)、拥有数量也只相当于工业发达国家80年代到90年代初的水平。科学技术的发展和社会经济的进步对现代机械制造技术提出了许多新的和更高的要求:如要求制造技术必需具有实现高精度和稳定地加工复杂形状零件表面的能力;要求企业的制造技术必需具有尽可能大的柔性(灵活性)，能根据市场需求的变化快速调整自己的产品生产，提高企业的竞争能力;要求现代制造技术必需能高度自动化，以便能在较长的时间(24h-72h或更长的时间)内实现“无人”或少人参与的安全生产;要求现代制造技术能不受专家条件的限制和生产过程更好的优化，逐步实现智能化的制造技术(IMT)和智能化的制造系统(IMS)。所有上述的对现代机械制造技术的要求，显然普通机床和刚性自动化设备，都是不可能综合满足的，只有现代的数控机床才能担此重任。因为数控机床是电子技术、信息技术和机床技术相结合的产物，其本质上是“数据驱动”和软件控制的自动化设备，并且正朝着“知识驱动”的智能化发展。与传统的普通机床比，现代数控机床有许多优点和特点。最大的特点是加工复杂的零件不要求专门的工夹具，生产准备周期短;加工过程所需的运动和动作，包括切削速度和进给量的改变，刀具的更换和补偿，工件的上、下和装夹，润滑油和冷却液的供给等，全部可以编入程序并按程序执行，不需人的参与;定位误差，刀具误差，环境温度变化和