机床设计论文范文1
此次设计包括的主运动，纵向进给运动设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
关键词：数控机床开放式数控系统电动机
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加工总量的80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问题，一种新型的机床——数字控制(Numericalcontrol)机床的产生也就是必然的了。
此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。
2．为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。
3．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC装置是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。
2.2总体方案的拟定
1．根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，。
2．纵向进给是一套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。
3．为了保证进给传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
4．采用滚珠丝杆螺母副可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且方法简单。
主运动设计
参数的确定
一.了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型
1.通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。
2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件回转直径D（mm）是400；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于200；主轴通孔直径d要大于或等于36；主轴头号（JB2521-79）是6；最大工件长度L是750～2000；主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw）是5.5～10。
传动件的设计
传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定个零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的直径、齿轮模数、离合器、制动器、带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，如轴的刚度、齿轮的疲劳强度等，必要时作结构和方案上的修改，重新验算，直到满足要求。
对于本次设计，由于是毕业设计，所以先用手工画出草图，经自己和指导老师的多次修改后，再用计算机绘出。
一.三角带传动的计算
三角带传动中，轴间距A可以较大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。带传动结构简单，但尺寸，机床中多用于电机输出轴的定比传动。
第一章引言1
第二章设计方案论证与拟定2
2.1总体方案的论证2
2.2总体方案的拟定2
2.3主传动系统总体方案图及传动原理2
第三章设计计算说明5
3.1主运动设计5
3.1.1参数的确定5
3.1.2传动设计6
3.1.3转速图的拟定8
3.1.4带轮直径和齿轮齿数的确定12
3.1.5传动件的设计19
3.2纵向进给运动设计38
3.2.1滚珠丝杆副的选择38
3.2.2驱动电机的选用42
结论47
小结48
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1.1工艺路线确定
工艺路线的制定是工艺规程的关键，是工艺规程的总体设计。工艺路线是否合理，会直接影响加工质量、生产率，也影响到人员、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用。此零件加工精度较高，为保证加工精度，加工分三个阶段进行：粗加工首先要完成主要余量的切削，半精加工完成次要表面的加工，并为精加工加工出精基准，精加工完成主要表面加工，达到图纸要求。为确保加工质量，提高生产效率，确定加工此零件的工艺路线为：粗车—热处理—半精车—铣削—磨削。
1.2工序尺寸及其公差确定
首先确定圆柱面的工序尺寸，圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
1.3毛坯选择
零件属于轴类零件，尺寸变化不大，结构也不复杂，所以毛坯的类型采用棒料。
1.4基准确定
因为零件是轴类零件，所以选择中心孔定位，这既符合基准重合原则又符合基准统一原则，便于保证加工质量，提高生产效率。
1.5加工顺序确定
按照先面后孔的原则，所以加工时应先加工外圆，然后后加工键槽和四个平面。另外，因零件需要热处理调质，为了保证调质层深度，调质热处理安排在粗车之后半精车之前较合理。螺纹、退刀槽等次要表面，应在半精加工过程中完成，以保证质量和效率。
1.6新工艺效果
对于普通机床的适用而言，大多数工厂只会用于粗加工和半精加工，缺乏有效的工艺卡片使得普通机床并不能够体现出它的价值所在，而某些零件并不一定都适合或者必须适用数控机床来完成，对于很多生产条件较差的企业，普通机床加工轴类零件意味着更加有效的使机床的适用能够最大化，过本文粗车和半精车的装夹顺序可以保证，倘若按照传统加工装夹顺序，外圆尺寸精度和同轴度的要求对于普通机床而言非常难以控制，就会造成生产率大幅度降低并且容易出现废品。这正是本文合理加工工艺的关键所在。
2结论
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一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。
1.1我国机械创新设计过程
机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。
1.2我国机械创新设计的特点
机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。
2.我国机械创新设计思维
机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。
2.1机械创新设计思维的涵义
创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。
2.2机械创造性思维的三大特征
2.2.1自由性
机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。
2.2.2多向性
每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。
2.2.3独创性
独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。
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。2013年我国人均GDP达到比上年增长了7.7%，工业设计也取得了一定的成就。但仍处于“设计化生存”的时代，工业转型离不开创新意识，创新设计才是推动可持续发展的重要手段，不仅创造了经济价值同时也推动经济的可持续发展，现代工业设计产品不仅要使人身心得到解放更应该使人心理上得到享受，推动中国设计发展的前进步伐才可以使中国产生越来越多的认同感的产品。
2文化产业推动工业设计的发展
做为不断创新产品理念的苹果公司，在2008年就被《财富》杂志评为最受美国欢迎的企业，苹果公司总能使用硅片和软件“不断制造奇迹”，乔布斯深知那时苹果公司不具备在基础技术和商业模式上进行颠覆的能力，所以选择了比较快速的以工业设计为创新点的iMac深受消费者的青睐。苹果公司的发展史表明，工业设计产业已成为战略性新兴产业和先导性产业的重要组成部分，因此可以看出工业创新将为经济发展创造更多的价值。工业设计创新产业作为集艺术文化为一体的创新性产业，在推动我国社会主义创新型国家的进程中起到了至关重要的作用，我们可以通过添加人文元素增添产品的附加值，也可以通过常以产业的发展，挖掘现在工业的发展规律，找出设计导向情感的交叉模式，开拓文化产业发展新的发展空间，推动文化与设计的整体上市。
3文化产业背景下工业设计的未来趋势
文化产业已经成为知识服务于一体的新型产业发展模式，工业发展对解决人类现实生活中遇到的困难就有至关重要的作用，人们所处的环境，需要中国多种文化元素融合到本质创新中去，不仅仅外显为中国创造更应该强调“民族的就是世界的”以民族文化来弥补诸多设计不足，以工业创新历年来创新表现民族底蕴。如今设计行业已成为集科学性和艺术性为一身的新型产业发展模式，我国在大力发展文化创新产业，推动文化科技创新，以文化科技创新作为发展的重要引擎，充分发挥文化与科学技术相互促进的关系，以科技文化带动战略，增强自主创新能力。建立一个高度市场化的科技平台，以工业产品设计作为涵盖科技、文化、设计、多媒体等相关行业的多类平台。
4文化产业下工业设计的发展策略
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1.对诗歌诗性美的认识中国有着源远流长的传统文化，有着深厚的文化和历史底蕴，在中国丰厚的传统文化中，诗歌有着重要的作用，无论为了使情感得以抒发，还是为了记录那一页历史篇章，可以说诗歌充分体现了历来民众对自然、审美、生活诗意的追求，其中展示的文化思想生动且富有活力。随着时间的推移，众多优秀的诗歌作品潜移默化的对人们的创作和审美产生影响，有了诗歌的滋润，我国不断发展创新的现代艺术才能够日益繁荣发展。诗歌展示给我们极具特色的言说方式和富有诗性的艺术风貌，中国诗歌向我们展示了，诸多的生活元素都可以成为我们的创作的动力，都可以构成诗歌中的风采，可以赋予其艺术的内涵和阐述，都可以以艺术的形式从空间和思想上进行阐述，中国诗歌体现了美学的张力性，体现的艺术形式的多样与丰富性，体现了创作的诗性表达、意境追求。
2.从诗歌角度分析将其融合于平面设计的意义朱光潜认为一切纯文学都富有诗的特质，优秀的创作艺术都可以成为一首优美的诗，不从诗歌入手，谈艺术的根基就缺少厚重。不得而知，不论是诗歌的创作还是平面设计艺术的展示，进行创作的灵感、选择创作的素材和展示的艺术美感是相同，源自生活、源自内心。平面设计也应该如诗歌一般，以生活中简单的素材展示丰满的情感，展示出富有感染力的意境，将语言和视觉的潜能极大的发挥出来，诗歌融合于现代的平面设计中，会使得我们的设计更具感染力、更富有意境、更加彰显艺术的魅力。在当今世界文化不断相融的趋势下，对诗意生活的追求和诗性思维的价值日益受到更多人们及设计师的思考和重视。诗歌是诗人从生活的多种方面、从自身的真实内心感受而进行的创作，在当今社会，平面设计的现代价值逐步被人们进一步的认识到，在诗学的框架下对平面设计语言进行剖析，在现代平面设计的框架下加深对诗学审美的理解，不管从哪个角度看来，这都是一件极具意义的研究。
二、对平面设计的认识
1.对平面设计的理解从平面设计的发展史来看，二战后产生了一个将艺术表现和设计相结合的特殊的设计流派，以视觉诗人金特•凯泽为代表性人物，更加注重视觉形象，为平面设计的发展方向提供了一个新的视野。。。。平面设计中“艺术”的意义可以解释为：人的情感、心绪等与感受是非语言、文字或其他方式能充分表达的，艺术是对人心灵情感的一种视觉呈现，通过平面设计让我们理解设计者要表达的内心思想，平面设计作为传递艺术的一种重要方式，和人们的生活也是息息相关的，尤其是在现代快节奏的都市生活中，充斥着海量的各类信息，使我们容易感到身心疲惫，平面设计要承担的现代社会价值就是：通过丰富的内容展示，新颖的设计，传递设计者蕴含在其中的思想，指导人们迅速、准确的选取有用积极的信息，引导公众正确、积极的审美倾向，在经济消费中找到乐趣，同时也可以体现平面设计的人文关怀，平面设计可以作为“艺术大众化”的一种有效载体，传递积极向上的信息，如对于广告的平面设计，一方面准确的传递了商品信息，一方面给大众以美的欣赏。
2.从对于平面设计的角度出发论述平面设计与诗歌相结合的意义将诗歌融合于平面设计当中，使得平面设计的审美感更富有诗性，使得不仅是肯定了平面设计多展示的思想、精神等方面，更从中体现了平面设计的诗性审美中，体现其中蕴含的文化因素，对其在形式、空间、技术、色彩、等物质方面进行了补充和加深。这样一来，既完成了平面设计最开始的实用功能，又赋予了平面设计深刻的文化内涵，让人望之则亲观之则喜，在欣赏着如诗歌般的韵味中，清晰明了的感受到了平面设计所要传递的信息，相比较只是简单的信息展示，诗性的平面设计更能触人心弦，更容易让人心生好感。在精神上真正的达到了信息传递的目标。
三、诗歌与平面设计的融合
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现代会展空间设计通过艺术与科技的结合达到美轮美奂、变幻莫测的效果.在功能上，会展空间创意要凸显参展企业的文化和展品，符合会展项目的定位，进行科学合理的空间划分，方便布展与观展.在形式上，会展空间创意要满足形式美法则，与“多样统一”的美学标准一致.创意对象包括常规空间的六个面处理，以及空间的过度、融合、组合等细节方面.会展空间有别于建筑空间的最大特点是为了展示服务而不是用来长时间的办公和居住，因此具有临时性、外向性等性格.空间材料以轻型材料为主，大范围使用半透明的玻璃、布艺等材料来烘托气氛.创意线索源自地域特色、企业文化、空间氛围、色彩搭配、陈设道具等.空间创意可以允许多条线索平行展开，但是其中要有明确的主线.对空间创意主线的把控体现了设计整体性的要求，好的设计应该是一个有机整体而不应该留下七拼八凑的观感.现代人的审美要求复杂多变，审美品位日趋提高.创意主线的选择要恰当合理、迎合消费趋势，力求解决项目场所的主要矛盾；创意辅线的安排要配合主线，增加设计项目的趣味性、丰富性和完整性.
其空间创意重点考虑了参观者的政府官员身份，以“气韵贯穿”作为主线，通过大红地毯、巨型顶灯、弧线型射灯组等体现空间的气质和张力.与主线并行的还有两条辅线，一条以较为单纯的色彩（橙、绿、蓝）使展厅与周围的灰色厂房区别开，一条以高反光的有机玻璃材质增加空间的层次.空间创意强调“新”“、奇”、“特”，差异性越是强烈的设计越可以吸引观者的注意，在众多方案中崭露头角.2010年上海世博会各大展馆的创意主线分别以文化、地域、科技、生态、魔幻、视听、色彩、植物等内容进行创作，再集合多条辅线，给观者带来了一场空前的感观盛宴.其中，德国馆主打科幻、飘逸概念，以简洁时尚的有机造型作为空间创意主线，辅以灵动的线状光源和配色，加上虚拟讲解员的全程陪同，让观者感受到强烈的科幻、奇妙的空间体验.意大利馆主打环保、低碳概念，以构成味十足的现代造型作为空间创意主线，辅以干净纯粹的色彩，将意大利城市中的各类建筑元素布置在统一的主题之下.美国馆则以未来元素作为创作主线，通过虚拟现实、四维空间等技术实现设计初衷.日本的“紫蚕岛”展馆以体现日本社会潮流热点为创作主线，通过实景再现和影像技术，辅以音乐、历史、机器人等综合展示得以实现.
2流光溢彩的光影创意点亮空间
光影创意作为空间艺术不可或缺的部分，始于人类对太阳的迷恋.对火的掌握开启了人工照明之路，时至今日各种新技术的照明工具构成了我们五彩缤纷的光影世界.从功能层面上说，照明首先要满足产品展示的需要，无论使用什么样的设备，将展品完整的呈现出来是前提.从精神层面上说，光影设计要考虑观者的心理需求，在满足基本活动所需光线的基础上进行辅助的空间气氛营造.因此，光影设计具有照亮空间和提升气氛双重意义.设计师根据空间创意选择合适的灯具、光源，通过照明设计中的色温、位置、类型等提升空间的意境。
会展空间光影创意要考虑光源、空间、氛围、颜色、观者五个方面的因素，通过光影创意努力营造出舒适明亮、魅力独具且充满艺术气息的环境.光、物、影三者的有机结合构成了光影世界，其舒适性、美感度、认知度、体验度都是重要的评价指标“.设计空间就是设计光亮”，光影创意对会展空间设计的影响极大，尤其是一些品质较高、有特殊要求的项目.总体来说，会展空间光影创意的光源选择有点光源、线光源、面光源、体光源四种方式；投射方式有整体照明、局部照明、重点照明、气氛照明四种方式；光源类型有自然光源和人工光源两大类，其中人工光源又包括热辐射光源、气体放电光源和半导体光源三类.设计师根据整体创意，选配合适的光源照度营造梦幻般的会展空间.在政府建设生态环保社会的号领下，会展光影创意也适时引入低碳环保的设计风尚.回归自然光源的主导地位，尽量使用LED、无极灯等低能耗光源都是具体措施.运用空间设计中的框景、障景、借景、对景等“移步换景”、“隔而不断”的设计手法，利用纱、网、格栅等半透明或通透的材质引导和分流光线，结合镜面不锈钢、玻璃等反光材质产生的折射现象，可以在全自然光线的情况下设计出非常丰富的光影效果.同时要减少大面积整体照明光源的使用，通过局部重点照明和背景照明达到烘托场所气氛和降低能耗的双重目标.
3合理有度的色彩计划锦上添花
色彩计划是会展设计活动重要的组成部分，设计师根据创意需要安排色彩搭配、协调色相、明度和纯度.色彩本身没有美丑之分，色彩之间的组合、色彩与环境的关系则体现了好坏.会展空间设计不同于平面绘画，其色彩创意要充分考虑材质的表面肌理、涂料类型和观感等细节，观者视觉心理的感受与体验才是最终的评价标准.会展项目的色彩计划要与三维空间造型、二维平面构成形成协同创新，通过不同类型的色彩组合烘托空间意境，例如热烈浓郁的色彩组合适合节庆类的会展空间，素雅清新的色彩组合适合文化教育类的会展空间等.优秀的色彩计划可以提高展品的视觉观感，扩充空间的引导作用，强化设计整体的意图与情调。
4灵动优雅的设施产品交相呼应
会展空间设计中涉及展品陈设、公共设施、导向系统、企化系统等众多与产品设计相关的内容.在空间创意的统领下选择需要的产品，以产品作为空间布置的工具已然成为一种趋势.设施产品可以预制完成并现场装配，其加工精度和美观程度是装修施工所无法企及的，其安装撤离的快速便捷也更加符合高效高速的时代要求.同时，根据同一个创意设计的系列产品摆放在同一个空间中，可以极大提升空间的整体气场和观感效果。通过声光电等新技术对会展公共设施产品进行视觉的美化、亮化和轻化工作也属于会展设计的范畴.体量巨大、厚重敦实的设施构件可以通过表面罩蒙纱布、玻璃等半透材质，结合漫反射照明达到靓丽、轻盈的目的.空间六个面之间可以通过产品设施的灵动与穿插形成连续、有机的生命整体，突破常规空间的思维定势.总之，会展空间设计向产品设计的衍生大大拓展了会展设计的工作领域，两类设计师之间的对话也产生了许多新的火花.
5结束语