数控插齿机工作台结构与控制系统的设计.docxVIP

毕业设计院系名称 机械与汽车工程学院 2012 年 5 月 30 日目录中文摘要1英文摘要21 引言31.1 设计的目的和意义31.2 数控插齿机在国内外的发展概况及存在的问题41.2.1国内研究现状41.1.2国外研究现状41.3 课题的研究内容52.整机运动方案的确定52.1 机床主要设计参数及规格52.1.1机床的用途和使用范围52.1.2机床的技术规格52.2 数控插齿机的设计原理及主要结构62.2.1插齿机加工原理分析62.2.2数控插齿机主要运动及结构62.3 新方案的提出和分析72.3.1结构改进设计72.3.2优缺点比较和分析73 工作台进给结构各个传动部件的方案选择83.1导轨的选型和分析计算83.1.1导轨类型的选择83.1.2丝杠螺母副的选用103.2.滑动导轨副的选型和计算103.2.1导轨上移动部件的重量估算103.2.2插削力的计算103.2.3滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取123.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型143.3.1 丝杠螺母副的确定143.3.2 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号和规格173.4伺服电机的选择183.4.1计算负载扭矩及负载惯量183.4.2伺服电机的校核：193.4.3伺服电动机最大静转矩的选定193.4.4伺服电动机的性能校核224.工作台主轴蜗轮蜗杆计算分析和校核224.1蜗轮蜗杆传动输入参数224.2蜗轮蜗杆分析计算234.3伺服电机的选型265.工作台翻转机构蜗轮蜗杆及齿轮副相关计算265.1 翻转机构蜗轮蜗杆计算分析及校核265.2传动副齿轮的确定295.2.1.选定齿轮类型、精度等级、材料及螺旋角295.2.2.按齿面接触强度设计295.2.3按齿根弯曲强度设计315.2.4几何尺寸计算325.3电机的计算与选型336.机床的三维建模346.1机床的整体外观图346.2主要传动机构细图：356.2.1工作台进给传动（丝杠螺母和滑动导轨副）356.2.2工作台圆周运动356.2.3工作台翻转机构367.机床的润滑368.工作台进给控制系统的设计368.1数字化控制系统的选择368.1.1工作台中电机常用控制方案分析368.1.2直流伺服电机与交流伺服电机的区别378.1.3 主流运动控制方法388.2 PLC控制系统的设计398.2.1 PLC 控制方式的优点408.2.2控制伺服电机的方案确定408.2.3伺服电机与伺服驱动器的硬件连线图418.2.4硬件设计及线图的搭建418.2.5控制方案简单实例的试验428.3其他控制系统方案的简介和初步设计构思448.3.1基于单片机的系统结构的分析448.3.2 PMAC运动控制卡45结论46致谢47参考文献48数控插齿机床工作台结构与控制系统设计摘 要： 齿轮是机械工业中重要的基础传动元件，具有恒功率输出、承载能力大、传动效率高、使用寿命长、传动比稳定等优点。它的设计、制造水平已成为一个国家现代工业技术水平的标志之一。因此，研究齿轮及齿轮加工的相关技术具有很大的理论和现实意义。插齿机作为齿轮加工机床的一种，已逐步体现出其加工的优越性。本课题的设计中，在现有的数控插齿机产品基础上，进一步研究数控插齿机工作台机械结构。在工作台设计中，根据插齿机加工齿轮的原理，对工作台进给、圆周运动以及工作台小角度翻转运动的结构部件进行详细地分析和设计，选择合理的传动方式，并对传动装置进行结构计算和校验。在设计时，要注重理解工作台各个结构部件的运动关系，对其空间结构进行合理地布局。为了实现数字化控制，在结构设计后还需进行控制系统的初步设计.由于课题时间较短，工作量较大，主要考虑伺服电机的调速问题，选择相应的驱动器，进而提出控制方案以及选择相应的控制硬件。关键词：插齿机 ；工作台； 结构设计 ； 数字化控制Structure and Control System Design of CNC Gear Shaper Machine WorkbenchAbstract：Gear is an important transmission element in mechanical manufacturing，it has the features of constant power output，heavy loadings，high efficiency,long operating life，stable transmission ratio, etc.The design and manufacturing level of gears has become one of symbol of modem industry level of a country .Thus， it is of great theoretic