1、南京工程學院工業中央本科畢業設計論文開題報告題目：MJ50數控車床X軸進給系統結構設計專 業：機械設計制造及其 自動化班級：D 數加工111學號：231110109學生姓名：吳菲菲指導教師：李小笠2021年2 月2 日本科畢業設計論文開題報告學生姓名吳菲菲學號231110109專業機械設計制造及其自動化指導教師姓名李小笠職稱副教授所在院系工程中央課題來源D自擬課題課題性質A課題名稱MJ50數控車床X軸進給系統結構設計畢業設計的 內容和意義畢業設計的具體內容：1、MJ50數控車床X軸進給系統驅動電機的選型2、同步帶的計算及校核3、滾珠絲杠的計算及選擇4、導軌的選擇本課題研究的意義：本課題對MJ5

2、0數控車床X軸進給系統結構進行了設計,其意義如下：1 、進給伺服系統是數控裝置和機床機械傳動部件間的聯系環節,是數控機床的重 要組成局部.它包含機械、電子、電機 早期產品還包含液壓等各種部件,并涉及到強 電與弱電限制,是一個比擬復雜的限制系統.要使它成為一個既能使各部件互相配合協調工作,又能滿足相當高的技術性能指標的限制系統,確實是一個相當復雜的任務.提高伺服系統的技術性能和可靠性,對于數控機床具有重大意義,研究與開發高性能的伺服系統一直是現代數控機床的關鍵技術之一.2、進給系統中采用的是滾珠絲杠傳動,為了提升進給系統的靈敏度和定位精度且 預防爬行,必須降低數控機床進給系統的摩擦,并減少靜、動

3、摩擦系數之差.一般采用 滾珠絲杠副.滾珠絲杠副的傳動效率可高達85%-98%是普通滑動絲杠副的 2-4倍,且摩擦角小于1°,因此不自鎖.3 、帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動.帶傳動通常由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環形帶組成.帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力,且其造價低廉、不需潤滑、 維護容易等特點,在近代機械傳動中應用十分廣泛.現代數控技術以計算機技術為根底,以其方便靈活且具有高精密性等諸多優點,而越來越贏得廣闊用戶的青睞1.數控機床是國民經濟和裝備制造業的重要根底.近年來,隨著國家對裝備制造業的大力支持

4、,我國數控機床行業的技術開展水平不斷提升.數控車床是數控機床的一種, 隨著科技的進步和信息技術應用的深化,人們對數控車床的精度、效率、可靠性、柔性化等方面的要求不斷提升,而這種需求決定了數控車床技術的 不斷向前開展2.車床的進給系統由數控系統限制伺服電機工作,經實際使用、檢驗,效果良好,滿 足國家對普通車床的精度要求；能夠方便地限制進給, 實現數控,到達限制加工零件的形狀.通過必要的方法,包括上述的抗干擾方法,能有效地消除干擾,得到穩定的進給 系統3.伺服電機便于限制、工作可靠、使用方便,將伺服電機用于車床的進給系統,到達方便地對橫向、縱向進給進行限制,對于實現普通車床的自動化,提升其加工的精

5、度和生產加工效率,減輕工人的勞動強度,有著非常重要的意義4.20世紀60年代以前,是以步進電動機驅動的液壓伺服馬達,或以功率步進電機直接驅動為中央的時代.20世紀60 一 70年代是直流伺服電機具有優良的誕生和全盛開展的時代,但由于直流伺服電動機引入了機械換向裝置,其本錢高,故障多,維護困難,對其他設備產生電磁干擾,文獻綜述系統的動態性能受影響.20世紀80年代至今,由于伺服電動機結構及其永磁材料和控 制技術的突破性進展,出現了無刷直流伺服電動機方波驅動,交流伺服電動機正弦波驅動等種種新型的電動機.同時可實現弱磁高速限制,拓寬了系統的調速范圍,適 應了高性能伺服驅動的要求5.滾珠絲杠是數控機床

6、的一個主要部件,因其具有精密、高效的傳動特點而被廣泛使用.滾珠絲杠作為傳動元件,其軸向剛度直接影響了數控機床的定位精度及機床的整體 性能.滾珠絲杠系統的傳動局部通常是由伺服電動機與滾珠絲杠直連,或者由伺服電動機經齒輪或同步帶減速后再與滾珠絲杠相連.滾珠絲杠的軸向剛度對數控機床進給系統的軸向定位精度有很大影響,絲杠剛性缺乏會影響到加工工件的尺寸精度甚至導致加工 缺陷.設計時需要考慮在不同的應用情況下選擇合理的滾珠絲杠安裝方式6.滾珠絲杠螺母副與電動機的聯接的型式主要有三種：1、 聯軸器直聯接,具有最大的扭轉剛度, 傳動機構本身無間隙,傳動精度高,而且結 構簡單,安裝、調整方便.2、 通過齒輪聯接

7、,可以在齒輪的齒厚和周節變化的情況下,保持齒輪的無間隙嚙合； 但是結構比擬復雜,軸向尺寸大、傳動剛度低、傳動平穩性較差.3、 通過同步齒形帶聯接,同步齒輪帶傳動具有帶傳動和鏈傳動的共同優點,與齒輪 傳動相比它結構更簡單,制造本錢更低,安裝調整更方便.并且傳動不打滑、不需要大的 張緊力.同步齒形帶(Bynchmnou8 belt)因帶體和傳動輪之間的運轉到達高度同步而得名,簡稱同步帶.它綜合了不同傳動方式(齒輪、鏈條和膠帶)之長,從而表達了高效、平穩、噪音小、無需潤滑等諸多優點.這一切都來自其工作面的齒形體與傳動輪槽之間的精確嚙合.因此,在傳動過程中,帶體與傳動輪之間不存在相對滑移,從而在任何瞬

8、間都能 實現同步傳動7.然而,在運轉過程中,現有同步帶與帶輪之間經常發生嚙合不充分而脫離的現象, 即掉帶.針對現有技術存在的問題和缺乏,提供一種能夠預防掉帶的圓弧同步齒形帶帶輪活邊結構,解決了原本依附于帶輪的帶輪擋邊,因驅動軸心與行動輪軸心不完全平行而導致的同步齒形帶偏斜,甚至割帶而導致同步帶裂痕或斷裂的問題,顯著增大了牽引力,大大提升了能量利用率8.圓弧齒可與圓弧齒帶嚙合進行動力傳遞,該帶型的特點 是：傳動同步、初始張力小、傳動效率高、噪聲小、速度高,不需潤滑,并可使張緊裝 置簡化或省略9.且傳動比準確、無滑差,可獲得恒定的速比10.參考文獻：1、 李艷敏,現代機械加工中數控技術的應用,價值

9、工程,2021,21： 1-32、 吳鳳和,劉成勛.數控車床的開展趨勢,制造技術與機床,2021, 10: 1-2文獻綜述3、 陶曉杰,車床進給系統,制造業自動化,2000,22(9) : 24、 孫宏成,易廣建,靜毅昕,用伺服電機改造車床的進給系統 MACHINERDESIGN&MANUFACTURE, 2004, 3: 1-15、 徐鑫,數控進給伺服系統與驅動電機的開展及趨勢,裝備制造技術,2021,6:1-46、 宋威,滾珠絲杠系統軸向剛度分析與研究,Modern Ma nu facturi ng Engin eeri ng,2021,10: 1-57、 君軒,同步齒形帶,WOR

10、LD RUBBER INDUSTRY004,34 (9): 18、 劉豫喜,宋中界,徐磊,李保謙,圓弧同步齒形帶在拖拉機運用中的改良試驗研究,農機化研究,2021,9:1-29、 劉錦文,圓弧齒同步帶的研制,橡塑技術與裝備,2021,34(3) : 1-110、 凌紅,溫景波,劉文勝,練松偉,轉盤軸承圓弧齒同步帶輪齒圈的加工,Bearing , 2021,2:1-11. MJ50數控車X軸進給系統總體方案確定：該橫向進給機構采用交流伺服電機驅動,經同步齒形帶傳動,驅動滾珠絲杠轉動,從而實現數控車床的橫向進給運動.2. MJ50數控車床X軸進給系統驅動電機的選型1步進電動機 步進電機是一種將電的

11、脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的機電執行元件,能快速啟動,制動和反轉,定位精度高,價格廉價,但動態特性遠不如交, 直流伺服電機,運行可靠性得不到保證,所以不采用.2直流伺服電動機有良好的調速特性,但設備需常維護,電機轉速受限制,制造成 本高,所以不采用.3交流伺服電動機那么克服了以上缺點,轉子慣量較直流伺服電動機小,動態響應更好,容量也比直流的大,有更高的電壓和轉速.且在相同體積下,交流的輸出功率比直流的提升10%-70%因此,本課題選用的是交流伺服電動機.3. 對同步帶的設計計算及校核研究內容同步帶的設計目的是確定帶的型號、節距、帶長寬,中央距及主、從動輪的齒數、直徑等結構參數.首先確定

12、同步帶傳動的設計功率Pd,再根據設計功率和小帶輪轉速選定型號和節距,通過小帶輪轉速和節距確定齒數, 然后確定帶輪的基準直徑及中 心距,驗算帶速及帶與帶輪的嚙合齒數等.4. 滾珠絲杠的計算及校核滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成,可將旋轉運動轉化成直線運動,或將扭矩轉換 成軸向反復作用力精度和效率高.有內循環和外循環兩種方式.首先根據絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度,計算工作載荷,查表選型號然后進行校核.5. 導軌的選擇導軌的作用是支承和導向,也就是支承運動部件并保證運動部件在外力作用,精確的沿著確定的軌跡運動,根據所需選取.研究方案研究周期與時間安排畢業設計起止日期：3.02 6.12 (第1周一

13、第15周)(3.02-3.06)(3.09-3.13)(3.16-3.20(3.23-3.27(3.30-4.03)(4.06-4.10)(4.13-4.17(4.20-4.24(4.27-5.01)(5.04-5.08(5.11-5.15)(5.18-5.22)(5.25-5.29)(6.01-6.05)第15周查閱文獻資料,了解數控車床進給系統設計原那么文獻消化及外文資料譯完成開題報告及外文材料譯MJ50X軸進給系統結構設計MJ50X軸進給系統結構設計進給系統零件圖繪制(6.08-6.12進給系統零件圖繪制/畢業設計中期檢查進給系統裝配圖設計撰寫論文撰寫論文遞交論文初稿修改論文并定稿論文評

14、審及辯論資格確定畢業設計(論文)辯論整理資料存檔第1周第2周第3周第4周第5周第6周第7周第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周特色與創新本論文特色與創新如下：1. 本次設計中采用的是交流伺服電機,雖然直流電機速度限制精確,轉矩速度特性很硬,原理簡單,使用方便,但是電刷換向的速度限制,有附加阻力,會產生磨損微粒.交流電機能在整個速度區內可實現平滑限制,幾乎無振蕩.效率咼,不發熱,位置精確,額定運行區域內能實現恒力矩,低噪音,由于沒有電刷的磨損,不需要維護,不產生磨 損顆粒和火花,適用于無塵間、易暴環境慣量低.2. 滾珠絲杠螺母副與電動機的聯接的型式是通過同步帶聯接,在此機構中采用的是弧齒冋步帶,弧齒冋步帶除了齒形為曲線形外,其結構與梯形齒冋步帶根本相冋,帶的節距相當,其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大.帶齒受載后,應力分布狀 態較好,平緩了齒根的應力集中,提升了齒的承載水平.耐磨性能好,工作時噪聲小,不需潤滑,可用于有粉塵的惡劣環境,應用廣泛.3.滾珠絲桿螺母副是回轉運動與直線運動相互轉換的理想傳動裝置,它的結構特點是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作