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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
選題情況
課題名稱
數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
√
偏易
工作量
較大
合理
√
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
√
無
開題報(bào)告
有
√
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
√
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
√
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
√
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
√
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良好
所在專業(yè)意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系：
機(jī)械工程系
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
設(shè)計(jì)(論文)題目：
數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2010年 2月 24日 ~ 6 月 5 日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
專業(yè)負(fù)責(zé)人:
發(fā)任務(wù)書日期: 2010 年 2月 23 日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，數(shù)控設(shè)備的需求越來越多，對(duì)于機(jī)械工程與自動(dòng)化專業(yè)方向的學(xué)生而言，對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)與研究是十分必要的。本課題目的主要通過學(xué)生系統(tǒng)地設(shè)計(jì)數(shù)控銑床的機(jī)械系統(tǒng)，使學(xué)生能夠綜合利用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，自主的設(shè)計(jì)數(shù)控銑床的機(jī)械系統(tǒng)，充分掌握數(shù)控銑床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)與校核、工作臺(tái)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核、床身的設(shè)計(jì)、Z軸立柱設(shè)計(jì)、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)，為即將走向工作崗位奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
為了能夠更好地、直觀地了解和研究數(shù)控銑床的機(jī)械系統(tǒng)，本課題以學(xué)?，F(xiàn)有的數(shù)控銑床VCML600為原型進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)任務(wù)為：
1、 數(shù)控銑床總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
2、 數(shù)控銑床的主軸的設(shè)計(jì)與校核；
3、 數(shù)控銑床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)；
4、 數(shù)控銑床主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核；
5、 數(shù)控銑床床身的設(shè)計(jì)；
6、 Z軸立柱的設(shè)計(jì)；
7、 其他標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)。
主要的技術(shù)要求以及技術(shù)參數(shù)參照VCML600的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，本文所有的圖紙利用AUTOCAD或者PROE進(jìn)行繪制，因此，需要學(xué)生掌握以上軟件的熟練使用，為了更好地熟悉該數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，可能需要該生去該型號(hào)數(shù)控銑床生產(chǎn)廠家的技術(shù)部門進(jìn)行調(diào)研。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
1、 完整合格的畢業(yè)論文一份（包括設(shè)計(jì)與校核計(jì)算等資料）
2、 機(jī)械圖紙10張，其中總裝配圖1張（A1），部裝圖2張（A2），零件圖紙7張
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 朱剛. 新型流體有限元法及葉輪機(jī)械正反混合問題[D]. 北京：清華大學(xué)，
1996.
[2] 林文煥. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社,1994.15-16.
[3] 袁哲俊. 刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.54-67.
[4] 陳遠(yuǎn)齡. 機(jī)床電氣自動(dòng)控制[J]. 機(jī)床學(xué)報(bào),2004，21(2):68-79.
[5] 許小楊. 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社,2003.53-90.
[6] 吳圣莊. 金屬切削機(jī)床概論[M]. 長春：吉林工業(yè)大學(xué)出版社,2001.45-55.
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[8] 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1994.98-115.
[9] 辛希孟. 信息技術(shù)與信息服務(wù)國際研討會(huì)論文集：A集[C]. 北京：中國社會(huì)科學(xué)出版社，1994.
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[11] 鐘肇新. 可編程控制器原理及應(yīng)用 [J]. 科技潮-前沿科技,1999,12(1):
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[12] 馮辛安. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.13-27.
[13] 唐一平.《Advance Manufacturing Technology》[M]. 北京：科學(xué)出版社，2000·21-33.
[14] 文懷興 夏田 .數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.1-17.
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[J].Int Japan Socprec Eng, 1996,67(6):216-321.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
1月18日 ~ 3月1日
3月2日 ~ 3月19日
3月20日 ~ 3月24日
3月25日 ~ 3月30日
4月1日 ~ 4月10日
4月11日 ~ 4月18日
4月19日 ~ 4月27日
4月28日 ~ 4月30日
5月1日 ~ 5月5日
5月6日 ~ 5月10日
5月11日 ~ 5月15日
5月16日 ~ 5月18日
5月19日 ~ 5月21日
5月22日~5月25日
5月25日~6月5日
開題調(diào)研并查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料
完成英文翻譯，并完成論文的開題報(bào)告的撰寫
數(shù)控銑床總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
數(shù)控銑床主軸的設(shè)計(jì)校核
數(shù)控銑床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
數(shù)控銑床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核
數(shù)控銑床的床身的設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文的中期檢查
數(shù)控銑床的Z軸立柱的設(shè)計(jì)
其他標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)
裝配圖、部裝圖紙、零件圖紙的繪制以及校核修改
論文初稿撰寫；
修改完成設(shè)計(jì)稿；
畢業(yè)設(shè)計(jì)成果全部校驗(yàn)；
完成評(píng)審與答辯
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)
作 者:
學(xué) 號(hào)：
系：
機(jī)械工程系
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
題 目:
數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
副教授
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
評(píng)閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
2010 年 5 月
南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
華超
學(xué) 號(hào)：
060104241
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
黃曉華
2010年 3 月 19 日
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘 要 本文簡(jiǎn)要敘述了數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)中的重要作用。闡述了數(shù)控機(jī)床的定義及發(fā)展歷史，國內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際闡述了數(shù)控機(jī)床技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及進(jìn)行研究的意義。
關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)
1 引言
從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。
2 課題背景
制造技術(shù)是各國經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的重要支柱之一，經(jīng)濟(jì)的成功在很大程度上得益于先進(jìn)的制造技術(shù)，而機(jī)床是機(jī)械制造技術(shù)重要的載體，它標(biāo)志著一個(gè)國家的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。機(jī)床工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要先行部門，擔(dān)負(fù)這為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，以1994年為例，全世界基礎(chǔ)的消費(fèi)額達(dá)261.7億美元。其中美國的消費(fèi)額56億美元、中國33.6億美元。所以，在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，機(jī)床工業(yè)起著重要的作用。然而在機(jī)械制造業(yè)中，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用專用機(jī)床、組合機(jī)床、專用自動(dòng)線等并配以相應(yīng)的工裝，這些設(shè)備的初期投資費(fèi)用大、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，并且不適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。單件小批生產(chǎn)時(shí)，由于產(chǎn)品多變而不宜采用專用機(jī)床，特別是在國防、航空、航天和深潛等部門，其零件的精度要求非常，幾何形狀也日趨復(fù)雜，且改型頻繁，生產(chǎn)周期短，這就要求迅速適應(yīng)不同零件的加工。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種新型自動(dòng)化機(jī)床，它較好的解決了小批量、品種多變化、形狀復(fù)雜和精度高的零件的自動(dòng)化加工問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，機(jī)床數(shù)控技術(shù)正從普通數(shù)控向計(jì)算機(jī)數(shù)控發(fā)展。一個(gè)國家數(shù)控機(jī)床的擁有量（相對(duì)值），標(biāo)志著這個(gè)國家機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化程度。數(shù)控銑床因其特有的加工方式及其加工范圍廣在數(shù)控機(jī)床中占有重大的比例，因此研究數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)具有重大意義[1-3]。
3 數(shù)控機(jī)床國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高質(zhì)量、高精、高效、自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場(chǎng)上相互展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機(jī)床展上各國機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)至今的50年，隨科技、特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家[5]。例如：在19世紀(jì)初時(shí)是1mm級(jí)，到20世紀(jì)初時(shí)提高到了0.01mm級(jí)。而近30年來，普通機(jī)械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級(jí)，精密加工的精度已從1um級(jí)提高到0.02um級(jí)，超精密加工的精度已從0-0.01um級(jí)進(jìn)入納米級(jí)。在表面粗糙度方面，日本用熒光碳素泡沫拋光劑和細(xì)微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小于0.0005um的表面粗糙度．過去們只注意表面粗糙度、紋理等表面特征，忽視了表面之下0.38mm范圍內(nèi)的內(nèi)部效應(yīng)，即次表面效應(yīng)對(duì)零件可靠性的影響。這方面尚需深入研究，采取相應(yīng)措施，方能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命及可靠性[6]。
長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80％以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平?！笆晃濉逼陂g，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期，中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇，根據(jù)中國數(shù)控機(jī)床1996-2005年消費(fèi)數(shù)量，通過模型擬合，預(yù)計(jì)2009年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá)8.9萬臺(tái)，年均增長率為16.5%。根據(jù)中國加工中心1996-2005年消費(fèi)增長模型，預(yù)計(jì)2009年加工中心消費(fèi)數(shù)量將達(dá)2.8萬臺(tái)，較2005年年均增長率為17.8%。但目前數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要的是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7-10]。
海外發(fā)展數(shù)控機(jī)床之經(jīng)驗(yàn)，十分寶貴，大致可歸納為：政府扶植與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合；重視人才，切實(shí)提高總體素質(zhì)；打好技術(shù)基礎(chǔ)，主機(jī)設(shè)計(jì)、制造過硬；加強(qiáng)科研、不斷創(chuàng)新；講究實(shí)效，切實(shí)掌握技術(shù)關(guān)鍵；質(zhì)優(yōu)可靠，用戶滿意；配套成龍，批量生產(chǎn)；分工合作，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)?！八街梢怨ビ瘛?，研究分析海外經(jīng)驗(yàn)，必將有助于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。按目標(biāo)規(guī)劃，到2020年，我國將形成高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，總體技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列，部分產(chǎn)品國際領(lǐng)先；建立起完整的功能部件研發(fā)和配套能力；形成以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系；培養(yǎng)和建立一支高素質(zhì)的研究開發(fā)隊(duì)伍；航空航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造所需要的高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備80%左右立足國內(nèi)[11-12]。
4 今后發(fā)展方向
今后5—10年，數(shù)控機(jī)床的主要?jiǎng)?chuàng)新空間大體在以下領(lǐng)域：
（1）直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與執(zhí)行部件之間沒有中間連接元件。例如電主軸、直線電動(dòng)機(jī)、電滾珠絲杠、電回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)大大簡(jiǎn)化了機(jī)床的結(jié)構(gòu)，發(fā)展新產(chǎn)品的開發(fā)過程，提高了機(jī)床的工作可靠性。
（2）新型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)。隨著部件運(yùn)動(dòng)速度的提高，運(yùn)動(dòng)慣性的負(fù)面影響加大，需要在保證機(jī)床剛度的前提下使移動(dòng)部件輕量化，才能夠?qū)崿F(xiàn)高速和高精度加工。因比，各種箱中箱結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和新型材料的應(yīng)用層出不窮。
（3）數(shù)控系統(tǒng)將面臨重大變革，新ISO標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC即將出臺(tái)，開創(chuàng)無G代碼編程的新時(shí)代。除此之外，開放式和全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)是大勢(shì)所趨，納米、皮米插補(bǔ)已經(jīng)提到日程上來
（4）熱變形誤差補(bǔ)償技術(shù)越來越受到重視。熱源主要是電動(dòng)機(jī)和摩擦副，要千方百計(jì)減少發(fā)熱。熱場(chǎng)的均勻化和恒溫化也是重要技術(shù)關(guān)鍵。
（5）借助開放式數(shù)控系統(tǒng)，加強(qiáng)工作地的信息化程度，具有視像、語音和移動(dòng)通信功能，納入企業(yè)管理信息系統(tǒng)[16]。
5 結(jié)論
綜上所述，數(shù)控機(jī)床正處于變革時(shí)代，可創(chuàng)新點(diǎn)很多，只要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、認(rèn)真學(xué)習(xí)和消化國外技術(shù)，擯棄妄自菲薄的心態(tài)，大有可為。中國機(jī)床工業(yè)不能安于現(xiàn)狀，當(dāng)前的市場(chǎng)興旺不是永恒的，必須改變觀念，立足創(chuàng)新，迎頭趕上。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1 主要內(nèi)容與待解決的問題
主要進(jìn)行數(shù)控銑床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)與校核、工作臺(tái)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核、床身的設(shè)計(jì)、Z軸立柱設(shè)計(jì)、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)，初步掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（包括主軸箱、變速箱傳動(dòng)鏈），動(dòng)力計(jì)算（包括確定電機(jī)型號(hào)，主軸、傳動(dòng)軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速），以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，獲得工程師必備設(shè)計(jì)能力的初步訓(xùn)練，從而提高分析問題、解決問題盡快適應(yīng)工程實(shí)踐的能力。
2 解決的主要問題
(1) 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本課題擬解決問題的思路是參照VMCL600加工中心的總體布局、機(jī)械傳動(dòng)部分、進(jìn)行優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)出精度高、靈活性強(qiáng)的立式數(shù)控銑床。由于工作臺(tái)尺寸較大，可加工較重或尺寸較高的工件，故機(jī)床運(yùn)動(dòng)分配如下：主運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)X、Y方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和銑刀頭帶著刀具Z方向的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；本機(jī)床采用床身框式立柱的“L” 型結(jié)構(gòu)形式，主軸箱裝在框式立柱中間，設(shè)計(jì)成對(duì)稱形結(jié)構(gòu)?？蚴搅⒅季忠葐瘟⒅俪惺芤粋€(gè)扭轉(zhuǎn)力矩和一個(gè)彎曲力矩，因而受力后變形較小，有利于提高加工精度；框式立柱布局的受熱與熱變形是對(duì)稱的，因此，熱變形對(duì)加工精度的影響小。Y向滑座相對(duì)于機(jī)床床身作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，X向作相對(duì)于Y向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)固定在X向座上，工作臺(tái)不做垂直方向運(yùn)動(dòng)；主軸箱沿框式立柱在沿垂直軌道上下移動(dòng)。由于機(jī)床尺寸較大，為了方便操作者的操作與觀察，將人機(jī)界面置為吊掛按鈕站。
(2) 數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)解決方案
機(jī)床X、Y方向進(jìn)給系統(tǒng)分別采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過電機(jī)與滾珠絲杠直接相連，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)其傳動(dòng)的機(jī)械裝置如圖 1所示。這種傳動(dòng)方案采用負(fù)載能力強(qiáng)的交流伺服電機(jī)，直接通過絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給，傳動(dòng)鏈短，剛度大，傳動(dòng)精度高，是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的主要組成形式。
圖1.進(jìn)給傳動(dòng)的機(jī)械裝置
機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的支承、導(dǎo)向方式
Y方向進(jìn)給系統(tǒng)由床身支承，采用一端固定、一端支撐的方式支承，固定端選用一對(duì)背對(duì)背安裝的角接觸球軸承，支撐端選用一對(duì)深溝球軸承。
X方向進(jìn)給系統(tǒng)由Y方向進(jìn)給系統(tǒng)支承，采用一端固定、一端支撐的方式支承，固定端選用一對(duì)背對(duì)背安裝的角接觸球軸承，支撐端選用一對(duì)深溝球軸承。
本機(jī)床屬于中型機(jī)床，導(dǎo)向方式采用矩形導(dǎo)軌，矩形導(dǎo)軌承載能力高，制造方便。本設(shè)計(jì)選用線性滾動(dòng)導(dǎo)軌。
解決傳動(dòng)軸的選用問題
這是傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要問題，傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷比較大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。如果剛度不夠，軸上的零件如齒輪，軸承等由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。
傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核問題
設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。如圖2.
圖2.傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)草圖
(3) 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案
工作臺(tái)裝在滑板的上面，工作臺(tái)底面安裝X 軸直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊及滾珠絲杠螺母座。X 軸伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，可使工作臺(tái)沿X 軸直線運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)下面裝有2 個(gè)行程擋塊，和行程開關(guān)配合，控制X 軸校準(zhǔn)點(diǎn)位置（X=0）和X 軸行程的極限位置（超程斷電）。工作臺(tái)上面有五條T 型槽，供裝夾工件、夾具、轉(zhuǎn)臺(tái)等。其中中間T 型槽為基準(zhǔn)T 型槽，工作臺(tái)的左右兩端均裝有伸縮式防護(hù)罩。
(4) 數(shù)控銑床床身設(shè)計(jì)
床身由高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵鑄成，滑板、工作臺(tái)、立柱等均裝在床身之上。床身上裝Y 軸直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、Y 軸滾珠絲杠和Y 軸伺服電機(jī)。Y 軸滾珠絲杠采用雙向消除軸向間隙結(jié)構(gòu)。Y 軸滾珠絲杠副的安裝結(jié)構(gòu)見圖3。床身上還裝有兩個(gè)行程擋塊，Y 軸校準(zhǔn)點(diǎn)位置（Y=0）和Y 軸行程的極限位置，就由這兩個(gè)擋塊配合行程開關(guān)來確定。床身下部有六塊厚支承塊，通過裝在床身地腳處的調(diào)節(jié)螺釘，可調(diào)整機(jī)床水平。床身上面靠前部位，有四個(gè)M16 螺孔，可固定兩個(gè)專用起吊環(huán)，與立柱頂部的兩個(gè)吊環(huán)配合使用，以起吊整機(jī)。
圖3.Y軸滾珠絲杠副安裝結(jié)構(gòu)圖
以上問題是銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到的主要問題，在各個(gè)問題處理時(shí)都要結(jié)合理論和實(shí)際認(rèn)真考慮，多翻閱資料，在于到難以解決的問題的時(shí)候要多向?qū)熣?qǐng)教，及時(shí)把問題解決。
三 具體工作安排
1月18日～3月 1 日 開題調(diào)研并查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料
3月 2 日～3月19日 完成英文翻譯，并完成論文的開題報(bào)告的撰寫
3月20日～3月24日 數(shù)控銑床總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3月25日～3月30日 數(shù)控銑床主軸的設(shè)計(jì)校核
4月 1 日～4月11日 數(shù)控銑床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
4月11日～4月18日 數(shù)控銑床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核
4月19日～4月27日 數(shù)控銑床的床身的設(shè)計(jì)
4月28日～4月30日 畢業(yè)論文的中期檢查
5月 1 日～5月 5 日 數(shù)控銑床的Z軸立柱的設(shè)計(jì)
5月 6 日～5月10日 其他標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)
5月11日～5月15日 裝配圖、部裝圖紙、零件圖紙的繪制以及校核修改
5月16日～5月18日 論文初稿撰寫
5月19日～5月21日 修改完成設(shè)計(jì)稿
5月22日～5月25日 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果全部校驗(yàn)
5月25日～6月 5 日 完成評(píng)審與答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
該生通過查閱了大量的文獻(xiàn)資料，詳細(xì)闡述了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢(shì)以及國內(nèi)外的現(xiàn)狀，了解了數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)內(nèi)容，根據(jù)指導(dǎo)教師的要求提出了論文的需要完成的主要任務(wù)。整個(gè)文獻(xiàn)綜述內(nèi)容比較充實(shí)、豐富，比較好地反映了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r，說明該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前做了大量的文獻(xiàn)資料查閱工作，為后面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)奠定了較好的基礎(chǔ)，參考文獻(xiàn)格式正確，全文分析比較清晰，任務(wù)比較明確，較好地完成了文獻(xiàn)綜述的撰寫。綜合全文內(nèi)容與表達(dá)，該文獻(xiàn)綜述評(píng)定為良好。
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
該文主要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床的機(jī)械系統(tǒng)，要求學(xué)生能夠靈活綜合使用前面所學(xué)到的知識(shí)，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)，對(duì)于一位在校的大學(xué)生而言，沒有系統(tǒng)地設(shè)計(jì)經(jīng)歷，是具有一定的難度，而且論文工作量較大，但是，學(xué)生在參考相關(guān)系列的數(shù)控銑床和參觀了該型號(hào)的數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，該設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)點(diǎn)都是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容，因此，通過學(xué)生的努力與老師的指導(dǎo)，應(yīng)該是可以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求的，而且這種設(shè)計(jì)與未來工廠的機(jī)床設(shè)計(jì)的流程是完全一致的，為學(xué)生不久進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
指導(dǎo)教師：
2010 年 3 月 25 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
2010 年 3 月 27 日
南 京 理 工 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料
學(xué)生姓名:
學(xué) 號(hào)：
學(xué)院(系):
機(jī)械工程系
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
副教授
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
材 料 目 錄
序號(hào)
名 稱
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2010年 3月
注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請(qǐng)將該封面與目錄中各材料合訂成冊(cè)，并統(tǒng)一存放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中（打印件一律用A4紙型）。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 II 頁 共II頁
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………1
1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展……………………………………………………………1
1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生…………………………………………………………………1
1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展…………………………………………………………………1
1.1.3 國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展…………………………………………………………2
1.1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………………2
1.2 數(shù)控銑床的主要功能及特點(diǎn)………………………………………………………2
1.3 數(shù)控銑床的分類和應(yīng)用……………………………………………………………3
1.3.1 數(shù)控銑床的分類…………………………………………………………………3
1.3.2 數(shù)控銑床的應(yīng)用…………………………………………………………………3
2 數(shù)控銑床總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………4
2.1 基本參數(shù)的確定……………………………………………………………………4
2.2 確定機(jī)床的總體布局………………………………………………………………4
2.2.1 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配…………………………………………………………………4
2.2.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)布局……………………………………………………………………4
2.2.3 機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)、支承、導(dǎo)向方式………………………………………………5
3 數(shù)控銑床的主軸的設(shè)計(jì)與校核…………………………………………………6
3.1 確定主軸傳動(dòng)功率…………………………………………………………………6
3.2 電機(jī)的選擇…………………………………………………………………………7
3.3 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定…………………………………………………………8
3.3.1 選擇軸的材料和熱處理方法……………………………………………………8
3.3.2 主軸最小直徑的估算……………………………………………………………9
3.3.3 主軸內(nèi)孔直徑d及拉桿直徑的確定……………………………………………9
3.3.4 主軸前端懸伸量的確定…………………………………………………………10
3.3.5 主軸支承跨距L的確定…………………………………………………………10
3.3.6 計(jì)算主軸傳遞的扭矩……………………………………………………………11
3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………11
3.4.1 擬定軸上零件的裝配方案………………………………………………………11
3.4.2 確定軸各段的直徑………………………………………………………………12
3.4.3 確定各軸段的長度………………………………………………………………12
3.4.4 軸向零件的周向固定……………………………………………………………13
3.5 主軸剛度的計(jì)算……………………………………………………………………13
3.5.1 主軸的簡(jiǎn)化和彎曲剛度的計(jì)算…………………………………………………13
4 工作臺(tái)的和支撐件的設(shè)計(jì)………………………………………………………15
4.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………15
4.2 床身的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………15
4.3 Z軸立柱的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16
5 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………18
5.1 銑削工件時(shí)銑削力的計(jì)算…………………………………………………………18
5.1.1 首先初步估算工作臺(tái)的重量……………………………………………………18
5.1.2 銑刀主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇…………………………………………………………18
5.1.3 銑削用量選擇……………………………………………………………………18
5.1.4 銑削力的計(jì)算……………………………………………………………………19
5.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌選擇計(jì)算…………………………………………………………………20
5.2.1 導(dǎo)軌概述…………………………………………………………………………20
5.2.2 齒滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的計(jì)算………………………………………………………21
5.3 滾珠絲杠副的選擇…………………………………………………………………24
5.3.1 滾珠絲杠副的介紹………………………………………………………………24
5.3.2 滾珠絲杠副的計(jì)算………………………………………………………………24
5.3.3 滾珠絲杠副的校驗(yàn)………………………………………………………………28
6 標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)……………………………………………………………33
6.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………………33
6.1.1 主要參數(shù)的選擇…………………………………………………………………33
6.1.2 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………………33
6.1.3 主要尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………35
6.1.4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度…………………………………………………………35
6.1.5 驗(yàn)算齒輪圓周速度………………………………………………………………36
6.2 軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………………………36
6.2.1 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算…………………………………………………………36
6.2.2 驗(yàn)算兩軸承的壽命………………………………………………………………36
6.3 圓弧齒同步帶的設(shè)計(jì)………………………………………………………………38
6.3.1 確定圓弧齒同步帶的基本參數(shù)…………………………………………………38
6.3.2 確定帶的中心距…………………………………………………………………39
6.3.3 選擇帶的類型……………………………………………………………………40
結(jié)論……………………………………………………………………………41
致謝………………………………………………………………………………………42
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………43