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912 普通车床进给传动部分建模及仿真【开题报告+毕业论文+proe图纸】【机械全套资料】
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资源描述:
X X 大 学 X X 学院本科毕业设计(论文)开题报告题 目 普通车床进给传动部分建模及仿真姓 名 XXXXX 学号 XXXXX专 业 XXXXXX 班级 XXXXXX指导教师 XXXXXX 职称 XXXXXX填写时间 XXXX 年 XXXX 月 XXX 日2012 年 02 月本科毕业设计 (论文)开题报告学生姓名 XXXX 学 号 XXXXX 专 业 机械设计制造及其 自动化指导教师 XXXXX 职 称 XXXXX 所在系 XXXX课题来源 老师提供题目 课题性 质 机械设计课题名称 普通车床进给传动部分建模及仿真一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况本次毕业设计课题为普通车床进给传动部分建模及仿真,选用的普通车床是CA6140。CA6140普通车床的加工范围较广,可以用于加工轴类、套筒类和盘类的回转表面,如车削内外圆表面,它还常用于车削各种常用螺纹,且这次设计是根据加工螺纹的要求来进设计。主要工作是对进给箱的机构及其传动比进行设计,主要包括其基本组、增倍组等各齿轮的齿数选择以及内部结构(如轴的设计、齿轮的设计、轴上零件的固定方式、润滑、密封等)。毕业设计是本科生教学活动中一个重要的环节。通过这个教学环节把在本科阶段中所获得的知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固,加强和发展,并使理论知识和生产实践密切地结合起来。因此,毕业设计是大学学习阶段总结性作业。通过毕业设计,培养学生独立工作、发现问题和解决问题的能力;能根据设计课题查找有关的资料,了解本课题的前沿和发展方向;树立正确的设计思想,掌握设计的基本方法和步骤,为以后从事设计工作打下良好的基础。使学生能够熟练地应用有关参考资料,计算图表、手册,图集,规范,并熟悉有关国家标准和部颁标准(如 GB,JB 等) ,以完成一个工程技术人员在机械工程设计方面所必须具备的基本训练。通过对该车床进给箱的设计不仅可以更详细的了解同类机床的进给箱的构造及传动原理,将理论与实际相结合,更提高了我们的动手能力。在制作拆装过程图时可以让我更加熟悉各制图软件的运用及表达。通过此次毕业设计可以加强我们以后实际工作中对于车床的运用及维护以及对于其他工作项目的操作能力和技术修养。二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施研究内容:针对 CA6140 型普通车床,进行机床进给箱零、部件的设计;以 ProE 作为软件平台,建立机床进给箱及传动系统零、部件的三维模型,并进行进给传动系统及相关控制结构的运动学仿真分析。设计目标:1)完成进给箱零、部件的结构设计,绘出设计图纸;2)学习三维设计软件 pro/E,建立机床进给箱及进给传动系统零、部件的三维模型,并进行进给传动系统及相关控制结构的运动学仿真;3)编写设计说明书。本次毕业设计主要分成三个阶段完成:第一阶段,课题调研与资料收集,完成开题报告;第二阶段,毕业设计设计及撰写毕业设计说明书。本阶段是本次毕业设计的重点,在该段时间里我要对已近学了的二维绘图软件 CAD 加以熟悉,并对没有学习的三维软件 pro/E4.0 加以学习主要学习该软件的三维建模、装配和运动仿真等功能。为本次毕业设计做好准备;第三阶段,准备毕业设计答辩。三、主要特色及工作进度毕业设计进度安排:2012 年 2 月 13 日~ 3 月 4 日 课题调研与资料收集,完成开题报告。2012 年 3 月 5 日~ 6 月 3 日毕业设计设计及撰写毕业设计说明书。2012 年 6 月 4 日 ~6 月 10 日准备毕业设计答辩主要特色:应用目前公司使用较为广泛的三维设计软件 pro/E,建立机床进给箱及进给传动系统零、部件的三维模型,并进行进给传动系统及相关控制结构的运动学仿真四、主要参考文献(按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出)[1] 黄圣杰,张益三,洪立群.《pro/enginee 高级开发实例》[M]. 北京:电子工业出版社,2006.[2] 张滢 .《pro/e wildfire2001》[M]. 北京:机械工业出版社,2003.[3] 孙江宏,段大高.《wildfire2001 高级功能应用》[M]. 北京:清华大学出版社,2004.[4] 梁普选. 《pro/e wildfire4.0 基础 》[M]. 北京:电子工业出版社,2006.[5] 濮良贵,纪名刚. 《机械设计》[M]. 北京:高等教育出版社,2007.[6] 孙恒,陈作模,葛文杰. 《机械原理》[M]. 北京:高等教育出版社,2007.[7] 成大先. 《机械设计手册》[M]. 北京:化学工业出版社,2005.[8]丁淑辉,王海霞 . 《pro/e wildfire3.0 基础设计与实现》[M].北京:清华大学出版社,2006.[9] 明智科技,黄小龙,高宏,周建国. 《pro/e wildfire3.0 零件设计实例精讲》[M]. 北京:人民邮电出版社,2006.[10]吴宗泽. 《机械零件设计手册》[M]. 北京: 机械工业出版社,2006.[11] 李世国.Pro/TOOLKIT 程序设计[M].北京:机械工业出版社,2003.[12] 吴立军,陈波.Pro/ENGINEER 基础[M].北京:电子工业出版社,2006.[13] 张继春.Pro/ENGINEER 野火版实用教程[M].北京:北京大学出版社,2003.指导教师意 见 指导教师签名: 年 月 日系意见系主任签名:年 月 日院意见教学院长签名: 年 月 日I目录摘要 ........................................................................Iabstract ...................................................................II第一章 引言 ................................................................11.1 设计目的及意义 .......................................................21.2 CA6140 车床简介 ......................................................2第二章 Pro/ENGINEER 软件介绍 ............................................11.1 Pro/ENGINEER 产品介绍 ................................................21.2 Pro/ENGINEER 概述 ....................................................21.3 Pro/ENGINEER 的特点 ..................................................2第三章 进给箱传动方案设计 ...............................................13.1 进给箱分析及传动设计原理 .............................................23.2 进给箱螺纹机构设计原理 ...............................................23.2.1 公制螺纹 .......................................................23.3 车螺纹系数及齿数比的确定 .............................................23.4 移换机构设计 .........................................................23.4.1 移换机构齿轮齿数确定 ............................................23.4.2 换齿轮齿数求法 ..................................................23.5 车制螺纹的工作过程 ..................................................23.5.1 米制螺纹 .......................................................23.5.2 模数螺纹 .......................................................23.5.3 英制螺纹 .......................................................23.5.4 径节螺纹 .......................................................23.5.5 非标准螺纹和精密螺纹 ...........................................2第四章 三维建模与仿真 ....................................................14.1 Pro/ENGINEER 三维建模 ................................................24.2 CA6140 机床进给箱的装配 ..............................................24.3 Pro/ENGINEER 运动仿真 ................................................2II结论 .......................................................................63参考文献 ...................................................................64致谢 .......................................................................65毕业设计说明书I摘要:机械工业肩负着国家经济,为各部门提供各种先进装备的任务,而机床工业则是机械工业的重要组成部分,是为机械工业提供制造技术和装备的工业。机床的拥有量、产量、品质和质量是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。因此机床工业在国民经济中占有极其重要的地位。作为主要的车削加工机床,CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业重,本设计主要针对 CA6140 型普通车床,进行机床进给箱零、部件的设计;以 Pro/Engineer 作为软件平台,建立机床进给箱及传动系统零、部件的三维模型,并进行进给传动系统及相关控制结构的运动学仿真分析。关键词:CA6140 机床;进给箱;三维建模;Pro/Engineer 毕业设计说明书IIAbstract:Mechanical industry shouldering the national economy, to provide various departments of advanced equipment, and the task of mechanical industry machine industry is an important part of mechanical industry, is for manufacturing technology and equipment industry. The machine, yield, quality and top quality measure of a country is one of the important signs of industrial level. Therefore machine industry in the national economy of the utmost importance.As a major turning processing machine, CA6140 machine widely used in mechanical processing industry, the design of the machine mainly aimed at the CA6140 spindle box design, design is the main content of the main parameters of the machine, the transmission scheme and transmission system, the main parts of the calculation and checking, Pro/Engineer software for 3d drawing parts design and processing.Keywords: CA6140 ;feed box;3D ;Pro/Engineer第 1 章 引言普通车床是车床中应用最广泛的一种,约占车床类总数的 65%,因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。CA6140 型普通车床的主要组成部件有:主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆、丝杠和床身。主轴箱:又称床头箱,它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速,同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量。一旦主轴的旋转精度降低,则机床的使用价值就会降低。进给箱:又称走刀箱,进给箱中装有进给运动的变速机构,调整其变速机构,可得到所需的进给量或螺距,通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠:用以联接进给箱与溜板箱,并把进给箱的运动和动力传给溜板箱,使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的。在进行工件的其他表面车削时,只用光杠,不用丝杆。溜板箱:是车床进给运动操纵箱,内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构,通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动,通过丝杠带动刀架作纵向直线运动,以便车削螺纹。1.1 设计目的及意义我的本次毕业设计课题为 CA6140 型车床进给箱的设计,毕业设计是本科生教学活动中一个重要的环节。通过这个教学环节要求达到下列目的:通过毕业设计,把在本科阶段中所获得的知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固,加强和发展,并使理论知识和生产实践密切地结合起来。因此,毕业设计是大学学习阶段总结性作业。毕业设计是高等学校学生第一次进行比较完整的设计过程,通过毕业设计,培养学生独立工作、发现问题和解决问题的能力;能根据设计课题查找有关的资料,了解本课题的前沿和发展方向;树立正确的设计思想,掌握设计的基本方法和步骤,为以后从事设计工作打下良好的基础。使学生能够熟练地应用有关参考资料,计算图表、手册,图集,规范,并熟悉有毕业设计说明书4关国家标准和部颁标准(如 GB,JB 等) ,以完成一个工程技术人员在机械工程设计方面所必须具备的基本训练。通过对该车床进给箱的设计不仅可以更详细的了解同类机床的进给箱的构造及传动原理,将理论与实际相结合,更提高了我们的动手能力。在制作拆装过程图时可以让我更加熟悉各制图软件的运用及表达。通过此次毕业设计可以加强我们以后实际工作中对于车床的运用及维护以及对于其他工作项目的操作能力和技术修养。1.2 CA6140 车床简介车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,主要用于加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥表面、成型回转表面等) ,回转体的端面、螺纹等,能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆,车削定型表面,并可用钻头、铰刀等进行加工。车床的类型很多,主要有卧式车床、立式车床、转塔车床和仿形车床等。卧式车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杠和丝杠等部分组成,如图 1-1 所示。图 1-1 卧式车床的结构示意图车床的主运动为工件的旋转运动,它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转,其承受车削加工时的主要切削功率。车削加工时,应根据被加工工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等来选择不同的切削速度。这要要求主轴能在相当大的范围内调速,对于卧式车床,调速范围一般大于 70。车削加工时,一般不要求反转,但在加工螺纹时,为避免乞乱扣,要反转退刀,再纵向进刀继续加工,这就要求主轴具有正、反转。车床的进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动。其运动方式有手动或机毕业设计说明书5动两种。加工螺纹时,工件的旋转速度与刀具的进给速度应有严格的比例关系。为此,车床溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动来连接,而主运动与进给运动由一台电动机拖动。车床的辅助运动有刀架的快速移动,尾架的移动以及工件的夹紧与放松等。车床通常由一台主电动机拖动,经由机械传动链,实现切削主运动和刀具进给运动的输出,其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液压泵等,常采用单独电动机驱动。不同型号的车床,其主电动机的工作要求不同,因而由不同的控制电路构成,但是由于卧式车床运动变速是由机械系统完成的,且机床运动形式比较简单,因此相应的控制电路也比较简单。普通车床的运动形式主要有两种:一种是主运动,是指安装在主轴箱中的主轴带动工件的旋转运动;另一种是进给运动,是指溜板箱带动溜板和刀架带动刀具的直线运动。刀具安装在刀架上,与溜板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动,主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。由于加工的工件比较大,加工时其转动惯量也比较大,使得需停车时不易立即停止转动,因而必须有停车制动的功能。较好的停车制动是采用电气制动。在加工的过程中,还需提供切削液,并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间,要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动。CA6140 车床型号意义:CA6140 为我国自行设计制造的新型号普通车床,它与 C610-1型车床相比,具有性能优越、结构先进、操作方便和外形美观等优点。图 1-2 是 CA6140 型普通车床的外形图。毕业设计说明书6图 1-2 CA6140 型普通车床外形图1-主轴箱;2-纵溜板;3-横溜板;4-转盘;5-方刀架;6-小溜板;7-尾座;8-床身;9-右床座;10-光杠;11-丝杠;12-溜板箱;13-左床座;14-进给箱;15-挂轮架;16-操纵手柄CA6140 型普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾架等部分组成。车床的切削运动包括卡盘带动工件旋转的主运动和刀具的直线进给运动。车削速度是指工件与刀具接触点的相对速度。根据工件的材料性质、车刀材料及几何形状、工件直径、加工方式及冷却条件的不同,要求主轴有不同的切削速度。主轴变速是由主轴电动机经皮带传递到主轴变速箱来实现的。CA6140 型车床的主轴正转速度有 24 种(10~1400r/min) ,反转速度有 12 种(14~1580r/min) 。车床的进给运动是刀架带动刀具的直线运动。溜板箱把丝杠或光杠的转动传递给刀架部分,变换溜板箱外的手柄位置,经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。车床的辅助运动为机床上除切削运动以外的其他一切必需的运动,如尾架的纵向移动,工件的夹紧与放松等。车床工作时,绝大部分功率消耗在主轴运动上。电力拖动特点及控制要求:⑴ 主拖动电动机从经济性、可靠性考虑,一般选用笼型三相异步电动机,不进行电气调速(为满足调速要求,采用机械变速) 。⑵ 采用齿轮箱进行机械有级调速。为减小振动,主拖动电动机通过几条三角皮带毕业设计说明书7将动力传递到主轴箱。⑶ 为车削螺纹,主轴要求有正、反转。其正、反转的实现,可由主拖动电动机正、反转或采用机械方法来达到目的。对小型普通车床,一般采用电动机正、反转控制;对于中型普通车床(主拖动电动机容量较大) ,主轴正、反转则一般采用多片磨擦离合器来实现(电动机只作单向旋转) 。⑷ 主拖动电动机的启动、停止采用按钮操作。一般中小型电动机均采用直接启动(当电动机容量较大时,常用 减压起动) 。停车时为实现快速停车,一般采用机Y械或电气制动。⑸ 刀架移动和主轴转动有固定的比例关系,以便满足对螺纹加工的需要。这由机械传动保证,对电气方面无任何要求。⑹ 车削加工时,刀具及工件温度过高,有时需用冷却液进行冷却,因而应该配有冷却泵电动机拖动冷却泵输出冷却液,且冷却泵电动机与主轴电动机有着联锁关系,即要求在主拖动电动机启动后,冷却泵方可选择启动与否,而当主拖动电动机停止时,冷却泵应立即停止。⑺为实现溜板箱的快速移动,由单独的快速移动电动机拖动,采用点动控制。⑻必须有过载、短路、失压和欠压保护。⑼具有安全可靠的局部照明和信息指示装置。毕业设计说明书8
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