機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計習(xí)題匯總(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 或四速電動機(jī)，由微機(jī)系統(tǒng)信號自動控制切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣做的好處是機(jī)床性能良好，主傳動鏈改裝量較少，但多速電動機(jī)的功率是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電動機(jī)功率要選的大一些，同時電動機(jī)的尺寸一也大，因此還要增加一套電動機(jī)變速系統(tǒng)。對主軸箱內(nèi)變速系統(tǒng)進(jìn)行改裝，一般是將滑移齒輪變速改為電磁離合變速。這種變速機(jī)構(gòu)仍為有級變速，一般變速級數(shù)不超過四級。改裝后，機(jī)床主軸由直流主軸電動機(jī)(或交流主軸電動機(jī))通過皮帶直接帶動，并通過電氣系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速。采用直流主軸電動機(jī)或交流主軸電動機(jī)改裝，其改裝成本高，但效果好，能獲得滿意的速度，而且由于傳動鏈中沒有齒輪，故噪聲很小。另外在改裝中要注意，主軸電動機(jī)的選擇要與進(jìn)給系統(tǒng)電動機(jī)配套，以利于使用CNC系統(tǒng)。圖15所示為本任務(wù)改裝后的主傳動系統(tǒng)示意。拆下原操縱手柄，裝上齒輪2。以一個180 W的交流小電動機(jī)8通過蝸輪副7和齒輪3, 2將運(yùn)動傳給手柄軸1，帶動主軸箱內(nèi)的撥叉和滑塊進(jìn)行變速。另外將手柄軸接長，在接長軸4上安裝帶單個壓塊6的圓盤，并在附加的機(jī)殼上固定一個裝有6個微動開關(guān)的圓盤5, 6個微動開關(guān)的位置與6級變速擋位對應(yīng)。當(dāng)手柄軸帶動圓盤轉(zhuǎn)動時，壓塊6依次壓下6個微動開關(guān)，發(fā)出6個不同信號，數(shù)控系統(tǒng)通過對電路信號的識別來控制變速。自動變速過程如下:當(dāng)變速電動機(jī)接到S指令后，便開始轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置使手柄軸帶動撥叉滑塊使變速齒輪移位。與此同時，在速度繼電器的控制下，主電動機(jī)低速點動，以便滑移齒輪順利地進(jìn)人嚙合位片。當(dāng)壓塊壓下的觸點信號與數(shù)控系統(tǒng)S指令信號相符時，小電動機(jī)制動，主運(yùn)動變速完成。這種方案保留了原主軸箱的結(jié)構(gòu)，改裝量小，但只適合于06140型車床。 ，草擬轉(zhuǎn)速圖 擬定轉(zhuǎn)速圖的一般步驟如下:(i)確定變速組數(shù)及各變速組的傳動副數(shù)。(2)安排變速組的傳動順序，擬定結(jié)構(gòu)式(網(wǎng))。(3) 齒輪的齒數(shù)取決于傳動比和徑向尺寸要求。在同一變速組中，若模數(shù)相同且不采用變位齒輪，則傳動副的齒數(shù)和相同。若模數(shù)不同，則齒數(shù)和S與模數(shù)m,成反比，即:對于三聯(lián)滑移齒輪，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪且模數(shù)相同時，最大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4，以避免滑移過程中的齒頂干涉。當(dāng)傳動比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，齒數(shù)和S及小齒輪齒數(shù)可以從表1一1中查得。 實訓(xùn)準(zhǔn)備項日任務(wù)單見附錄二。學(xué)完基礎(chǔ)知識及實例后，學(xué)生自主分析數(shù)控車床主軸箱實物，熟悉內(nèi)部組成，然后分組制訂設(shè)計方案，方案合格后，開始具體設(shè)計。(1)CAK4085數(shù)控車床6(2)《機(jī)床設(shè)計手冊》若干。(3)扳手、鉗子、直尺。(1)學(xué)生分組，并在現(xiàn)場分析數(shù)控車床主軸箱實物。(2)學(xué)生分組，制定任務(wù)實施方案。(3)根據(jù)任務(wù)實施方案，學(xué)生將任務(wù)實施過程填入記錄表1一2中。項日的整體評價如表13所示。圖1一1數(shù)控機(jī)床主傳動的配置方式圖12直流和交流調(diào)速電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性圖14 CK3263B主傳動系統(tǒng)圖15改裝后主傳動系統(tǒng)示意圖表1一1常見傳動比的適用齒數(shù)表1一2項目實施過程記錄表表13項目評價表項目二數(shù)控車床導(dǎo)軌副設(shè)計 (1)根據(jù)已知的工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型，常見導(dǎo)軌形式見表21.(2)選擇導(dǎo)軌截面形狀與組合方式。常見導(dǎo)軌截面形狀見表2一2。1)雙三角形導(dǎo)軌。如圖21所示，雙三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向性和精度保持性都很高，磨損后能自動下沉補(bǔ)償磨損量。兩條三角形導(dǎo)軌副同時起支撐和導(dǎo)向作用，由于結(jié)構(gòu)對稱，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，故接觸剛度好。但由于超定位，加工、檢驗、維修都較困難，而且當(dāng)量摩擦系數(shù)也高，因此適于精度高的場合。例如絲杠車床、單柱坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。2)雙矩形導(dǎo)軌。如圖2一2所示，雙矩形導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比雙三角形導(dǎo)軌低，承載能力強(qiáng)，加工、檢驗、維修都較方便，因此被廣泛使用，例如數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副。雙矩形導(dǎo)軌承載面和導(dǎo)向面是分開的，存在側(cè)向間隙，必須用鑲條調(diào)節(jié)。如圖2一2(a)所示，用兩外側(cè)面做導(dǎo)向面時，間距大、熱變形大、間隙大，因而導(dǎo)向精度低、承載能力大。如圖22(b)所示，以內(nèi)外側(cè)面做導(dǎo)向面時，間距小、熱變形小、間隙小，因而導(dǎo)向精度高、易獲得較高的平行度。如圖2一2(c)所示，用兩內(nèi)側(cè)面做導(dǎo)向面時，由于導(dǎo)軌面對稱分布在導(dǎo)軌中部，當(dāng)傳動件位于對稱中心線上時，避免了由于牽引力與導(dǎo)向中心線不合而引起的偏轉(zhuǎn)，不致在改變運(yùn)動方向時引起位置誤差，故導(dǎo)向精度高。3)三角形與矩形組合。如圖23(a)和圖23(b)所示，三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有三角形導(dǎo)軌的良好導(dǎo)向性及矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。其缺點是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，易造成磨損不均勻，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補(bǔ)償，故對位置精度有影響。三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高等諸多優(yōu)點，因此被廣泛使用，例如車床、磨床、龍門刨床、龍門銑床、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。4)雙燕尾形導(dǎo)軌。如圖2一4(a)所示，它的高度較小，可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最少的一種結(jié)構(gòu)。間隙調(diào)整方便，用一根鑲條就可以調(diào)節(jié)各接觸面的間隙。這種導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗、維修都不大方便，適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的場合，例如牛頭刨床和插床的滑枕導(dǎo)軌、升降臺銑床的床身導(dǎo)軌、車床刀架導(dǎo)軌副和儀表機(jī)床導(dǎo)軌等。5)矩形與燕尾形導(dǎo)軌組合。如圖2一4(b)所示，由于它兼有調(diào)整方便、能承受較大力矩的優(yōu)點，故多用于橫梁、立柱和搖臂的導(dǎo)軌副。6)雙圓柱導(dǎo)軌組合。圓柱導(dǎo)軌具有制造方便、不宜積存較大切屑的優(yōu)點，但間隙難以調(diào)整，磨損后一也不易補(bǔ)償，因此適用于移動件只受軸向力的場合，例如攻螺紋機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌副等。(3)通過計算選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。1)計算額定動載荷Ca’(單位N)。式中: KW—負(fù)荷系數(shù)，按表2一3選取。KH硬度系數(shù)，按表2一4選取。KT—溫度系數(shù)，按表2一5選取。KC—接觸系數(shù)，按表2一6選取。K—壽命系數(shù)，一般取K=50。2)依據(jù) 的原則，選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。(4)其他參數(shù)選擇。1)導(dǎo)軌材料選擇。鑄鐵耐磨性好，熱穩(wěn)定性高，減振性好，成本低，易于加工，在滑動導(dǎo)軌中應(yīng)用廣泛。淬硬的鋼導(dǎo)軌耐磨性好。鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好，動、靜摩擦系數(shù)接近，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗振性好，抗撕傷能力強(qiáng)，工作范圍廣，成本低等諸多優(yōu)點。在選材時，支撐導(dǎo)件與運(yùn)動件應(yīng)選不同的材料，其熱處理的方式一也有所不同。2)調(diào)整裝置。導(dǎo)軌工作時會產(chǎn)生間隙，間隙過小會增加摩擦阻力，間隙過大會降低導(dǎo)向精度，所以應(yīng)選擇合適的調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。例如滑動導(dǎo)軌副采用壓板和鑲條兩種方法調(diào)整。①鑲條。鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌