数控机床传动装置机械及PLC电气控制系统设计

目录
1.引言…4
2.主传动方案的拟定 10
2.1 初定传动方案 10
2.2 方案的选择 11
3.动力计算 17
3.1 齿轮的计算(计算过程参考文献2 第八章) 17
3.2 电磁离合器的选择和使用 26
4.轴的设计和验算 28
4.1 轴的结构设计 28
4.2 轴的强度校核(以Ⅰ轴为例) 29
4.3 轴的刚度校核(以Ⅰ轴为例) 32
5．主轴变速箱的装配设计 34
5.1 箱体内结构设计的特点 35
5.2 设计的方法 35
6.滚动导轨的结构 37
6.1导轨结构的设计 37
7．PLC概述 43
7.1 PLC的发展历程 43
7.2 PLC的发展趋势 45
7.3 PLC的应用 46
7.4 PLC的硬件结构 47
7.5 PLC的工作原理 48
8. PLC控制系统设计 49
8.1 确定I／O的点数 49
8.2 选择适用的PLC机型 50
8.3 输入／输出点的分配 50
8.4 PLC接线图 50
8.5 PLC控制程序梯形图设计 50
8.6 改造中必须注意的几个问题 51
致谢 53
参考文献 54
附件清单 55
2.主传动方案的拟定
2.1 初定传动方案
传动机构是将机器原动机的运动和动力传递给机器执行机构的中间环节,传动机构中各传动件因设计、制造和装配不准确及运行中产生的磨损、受外力、温度变化引起的变形等因素会影响传动机构的精度,所以对传动机构的设计要求较高。
常见的变速方式有三种：通过齿轮结构变速、通过带传动变速、有调速电机直接驱动。这三种传动各有优缺点。
1.齿轮结构变速
齿轮调速机构可以通过少数几对齿轮减速，扩大了输出扭矩，以满足主轴对输出扭矩特性的要求。以获得强力切屑时所需要的扭矩。而且齿轮传动的经度较高，但是这种结构几何尺寸较大，而且对制造精度、安装精度要求高。
2.通过皮带传动的主传动
带传动可以缓和冲击和振动，而且带传动中心距不受限制，只要陪以合适的紧链结构，理论上中心距可以达到很大。当设备承受载荷过大时可以通过打滑，提高设备的防过载能力。但带传动传递效率较低，易出现皮带打滑造成皮带磨损剧烈，而且传动比也不明确。所以带传动一般和齿轮传动一起进行传动。
3.由调速电机直接驱动的主传动
电机的旋转速度之所以能够自由改变，是因为感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。改变频率和电压是最优的电机控制方法 但如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。因此电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小，难以保证低速时主轴的转矩。
综合上述所有问题的考虑，本次设计采用齿轮传动和带传动相结合的传动方式。这种传动方式不但能够保证低速时的转矩，还能使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中专有较小的比重，更容易控制传动的精度。