【毕业设计】传动系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

得到保证。

行星架与输出轴采用了过盈配合和销轴连接，不仅能够传递较大的扭矩，而且工作可靠，在承载能力不变的条件下，制造容易，精度要求低。

行星架的装有支撑套筒，并通过球面滚动轴承装在箱体中，其力学模型为两端简支，避免了行星架悬臂安装的种种弊端，而且可显著减小支撑空的轴向尺寸，使箱体的结构更加合理。

总上所述，由于行星轮的诸多优点，尤其是型行星轮更具备了该项目的特点，故选用此作为该机械驱动装置的驱动器。

圆锥齿轮圆锥齿轮的选择与作用此次机械传动我们采用圆锥齿轮来试下面运动的垂直的。

垂直轴的传动从理论上讲可以通过两种方式来实现。

第种是圆锥齿轮，第二种是通过蜗轮蜗杆来实现。

但蜗轮传动的特点是传动比大，效率低，结构具有反向自锁性。

而这里总的传动比为。

，并且后肢齿轮分担了较大的传动比，故在这里不需要太大的传动比，而需要较高的效率，而蜗杆的传动效率较低，圆锥齿轮的传递效率较高。

故选择圆锥齿轮传动。

概括起来，圆锥齿轮的作用主要有二其它起到改变转速的作用，变垂直传动方向为垂直的传动方向其二它可以起到减速的作用，分担了系统总的传动比。

锥齿轮的制造和安装为了获得较大的传动比获得垂直的输出双重作用，为此在行星轮前面设计了级圆锥齿轮降速装置。

结构比较简单，制造和安装也很容易。

蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆的双重作用其作用是在电动机启动之前，液压马达带动蜗杆，蜗杆又带动蜗轮即内齿圈，内齿圈与行星轮内啮合，内齿圈带动行星轮转动。

此时运动的传递有两个走向。

是传向太阳轮，二是传向转臂，但由于与转臂相连的输出轴上带有较大的载荷，故运动传给太阳轮，再经锥齿轮传给电动机输出轴，使其转动。

其传动路线为液压马达蜗杆蜗轮内齿圈行星轮太阳轮锥齿轮电动机。

总之，其作用就是电动机在启动前有个转速。

其作用二是利用当电动机达到满转转速时，蜗轮蜗杆的反向自锁作用，使电动机的转速不传给内齿圈，而是传给转臂来带动负载工作。

其传动路线为电动机锥齿轮太阳轮行星轮转臂负载。

总之，其作用二是蜗轮蜗杆的自锁作用。

蜗轮蜗杆的安装与制造由于行星轮的传动机构是作为个运动合成机构来使用的，当液压马达通过蜗杆带动蜗轮转动，而蜗轮由于内齿圈体的，因此液压马达通过蜗轮蜗杆带动内齿圈以不同的转速，可以使输出轴的转速随之变化。

如果先使液压马达带动内齿圈转动，且其转速达到定的数值，根据行星传动机构的工作原理可知，输出轴和输入轴都可能转动。

蜗轮蜗杆传动在该装置中起着非常重要的作用。

为了保证它长期可靠的工作，必须具有优良的制造和安装精度。

考虑到蜗轮蜗杆的实际作用不是传递动力，为了制造方便，本装置中采用了普通圆柱蜗杆传动，蜗杆采用双头，使制造容易，京都能够保证，涡轮采用整体结构，其内孔装在行星架的支撑套上，组成滑动轴承。

从零件本身的结构特点看，内孔尺寸较大，正好满足蜗轮蜗杆传动和滑动的要求，因此，机构是合理的。

系统的传动设计本章将讨论垂垂直轴式可控调速装置的运动的实现，其中包括传动比的计算与分配，锥齿轮的传动设计行星齿轮传动设计以及蜗轮蜗杆传动设计。

传动比的计算与分配由设计任务书中的给出条件有输入功率入输入转速入输出转速出电动机的选择查手册得电动机的参数如下型号额定功率转速效率功率因数额定转矩电压电流转动惯量质量传动比的计算出入总传动比的分配锥齿轮传动比锥行星轮传动比锥齿轮的传动设计选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿数按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动运输机为般机器，故选用级精度材料选择，按教材表选择小轮材料为调质，硬度为大轮材料为钢调质，硬度为二者材料硬度差为。

齿数的选择，选小齿轮齿数为，则大齿轮齿数为锥，取按齿面接触强度设计初步估计小轮分度圆直径计算转矩η联试选载荷系数由表查得材料的弹性影响系数齿宽系数选取由图可查得小齿轮的接触疲劳强度为极限为，弯曲疲劳强度为。

计算应力循环次数由图查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取安全系数确定公式内的各计算数值计算圆周速度符合所选取的计算模数取大小圆锥齿轮的分度圆直径中心距取计算齿宽逐步收复失地，便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

为完成这任务，必须攻克若干关键技术，但其中最关键的项是数控机床的高精度轨迹控制技术。

因此，我们近年来结合生产实际，从高速高精度插补高速高精度伺服控制和信息化轨迹校正等诸方面，对高速高精度轨迹控制技术进行了系统研究，并以此为基础加强了新型数控系统和高精度数控机床的开发。

本文将介绍所取得的部分结果。

数控机床高精度轨迹控制的基本思想随着科学技术的进步和社会经济的发展，对机床加工精度的要求越来越高。

如果完全靠提高零部件制造精度和机床装配精度的传统方法来设计制造高精度数控机床，势必大幅度提高机床的成本，在有些情况下甚至不可能。

面对这现实，我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索，提出种通过信息控制与机床结构相结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法，其核心思想是采用具有高分辨率和高采样频率的新型插补技术，在保证速度的前提下大幅度提高轨迹生成精度通过新型双位置闭环控制，有效保证希望轨迹的高精度实现。

以信息化轨迹校正消除机械误差和干扰对轨迹精度的影响，从而保证所控制的机床可在生产环境中长期高精度运行。

高速高精度轨迹生成高精度轨迹生成是实现高精度轨迹控制的基础。

本文以高分辨率高采样频率和粗精插补合的多功能采样插补生成刀具希望轨迹。

基本措施由采样插补原理可知，插补误差与进给速度插补频率和被插补曲线曲率半径间有如下关系由上式可知，为既保证高的进给速度，又达到高的轨迹精度，种有效的办法就是提高采样插补频率。

考虑到在现代数控机床上将经常碰到高速高精度小曲率半径加工问题。

为此，我们在开发新型数控系统时，发挥软硬件综合优势将采样插补频率提高到，即插补周期为。

这样，即使要求进给速度达到，在当前曲率半径为时，仍能保证插补误差不大于。

数学模型常规采样插补算法普遍采用递推形式，般存在误差积累效应。

这种效应在高速高精度插补时将对插补精度造成不可忽视的影响。

因此，我们在开发高速高精度数控系统时采用新的绝对式插补算法，其要点是为被插补曲线建立便于计算的参数化数学模型式中参变量，∈，要求用其进行轨迹插补时不涉及函数计算，只需经过次数很少的加减乘除运算即可完成。

例如，对于圆弧插补，式的具体形式为式中常数矩阵，当插补点位于二三四象限时，其取值分别为实现高精度轨迹控制的双闭环控制方案通过高速高精度插补获得精确的刀具希望轨迹后，下步的任务便是如何保证刀具实际运动轨迹与插补产生的希望轨迹致。

为此需首先解决各运动坐标的高精度位置控制问题。

系统组成常规全闭环机床位置控制系统的动态结构如图所示。

其设计思想是在速度环的基础上加上位置外环来构成全闭环位置控制系统。

根据电力拖动系统的工程设计方法，设计此类系统时，位置控制器应选用或调节器，以使系统获得较快的跟随性能。

然而，因这类系统为高阶Ⅱ型系统，其开环频率特性将与非线性环节的负倒幅曲线相交，从而使系统出现非线性自持振荡而无法正常工作。

这就使得这类系统难以在实际中广泛应用。

图常规全闭环位置控制系统的动态结构，调速系统输入指令和输出转速传动机构增益为了克服常规全闭环位置控制系统存在的缺陷，必须打破以速度内环为基础构造全闭环位置控制系统的传统理论的束缚，寻求新的在保证可靠稳定性的基础上获得高精度的途径。

经过多年探索，我们研究出种新的转角线位移双闭环位置控制方法，由其构成的位置控制系统的动态结构如图所示。

该系统的特点是整个系统由内外两个位置环组成。

其中内部闭环为转角位置闭环，其检测元件为装于电机轴上的光电编码盘，驱动装置为交流伺服系统，由此构成输入为输出为的转角随动系统。

外部位置闭环采用光栅感应同步器等线位移检测元件直接获取机床工作台的位移信息，并以内环的转角随动系统为驱动装置驱动工作台运动。

工作台的位移精度由线位移检测元件决定。

图转角线位移双闭环位置控制系统的动态结构该系统的设计思路是，内外环合理分工，内环主管动态性能，外环保证稳定性和跟随精度。

为提高系统的跟随性能，引入由组成的前馈通道，构成复合控制系统。

稳定性与误差分析稳定性分析由于内部转角闭环不包含间隙非线性环节，因此通过合理设计该局部线性系统，可使其成为无超调的快速随动系统，其动态特性可近似表示为式中转角闭环增益转角闭环时间常数系统外环虽然包含了非线性环节，但设计控制器使积分环节时间常数将系统校正为Ⅰ型并合理选择系统增益，可避免系统的频率特性曲线与非线性环节的负倒幅曲线相交或将其包围，从而保证系统稳定工作。

显然当较小时，系统将具有更强的稳定性。

跟随误差分析采用上述方案可保证图系统稳定工作，因此可忽略非线性因素的影响，求出该系统的传递函数系统设计时使反馈系数，前馈通道有≡上式说明，双闭环系统具有理想的动态性能和跟随精度。

信息化轨迹误差校正在双位置闭环控制下，机床坐标运动的精度主要取决于检测装置获取信息的准确程度。

因此，进步通过信息补偿有效提高检测装置的精度并使其不受外部环境的影响，将为进步提高坐标运动精度提供条新的途径。

为此采取以下措施对检测装置的误差及其与系统状态的关系进行精确测定并建立描述误差关系的数学模型，加工过程中由数控系统根据有关状态信息如工作台实际位置检测装置的温度等按数学模型计算误差补偿值，并据此对检测装置的测量值进行实时校正，从而保证机床运动部件沿各自的坐标轴具有很高的运动精度。

为在高精度坐标运动的基础上，获得高精度的多坐标合成轨迹，进步采用几何误差信息化校正方法。

例如，对于机床工作台的不垂直度误差，可通过以下过程进行校正将精密测头装入机床主轴，对固定于工作台上的标准样件圆弧轮廓进行测量。

当机床的坐标间存在不垂直度误差时，所测的轨迹将不是个准确的圆。

将此实测轨迹与标准轨迹相比较，即可求出坐标间不垂直度误差值。

按该误差值对坐标的运动进行校正，即可使合成运动轨迹达到更高的精度。

将此原理用于其他几何误差的校正，即可有效提高多坐标运动的合成轨迹精度。

若在加工过程中插入上述校正过程，还可对温度变化引起的热变形误差进行有效补偿。

应用实例以高速高精度轨迹控制技术为基础，开发了种新型计算机数控系统。

用户用该系统控制数控铣床，其加工性能有了明显提