第2章金屬切削機床設(shè)計

1、機械制造裝備設(shè)計機械制造裝備設(shè)計第第2 2章章 金屬切削機床設(shè)計金屬切削機床設(shè)計22.12.22.32.4 概述概述金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計 本章分四個小節(jié)：本章分四個小節(jié)：3 2.1 概述概述 金屬機床是用刀具或磨具對金屬工件進行切削加工的機器。 目前，中國的機械制造技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略特別是冷加工技術(shù)的發(fā)展將沿著三條主線進行：v機械制造工藝方法進一步完善與開拓。v加工技術(shù)向高度精度方向發(fā)展，使“精密工程和”“納米技術(shù)”逐步走向?qū)嵱没蜕a(chǎn)化。v加工技術(shù)向自動化方向發(fā)展，繼續(xù)沿著NCCNCFMSCIMS的臺階向上攀登。4 2.

2、1 概述概述（a）車銑復(fù)合加工中心 （b）高速立式加工中心 （c）大型雙主軸立式龍門加工中心5 2.1 概述概述機床產(chǎn)品的分類機床產(chǎn)品的分類 機床是機械制造的基礎(chǔ)機械，是制造機器的機器，被稱為“工作母機”。機床品種規(guī)格繁多，按加工方法和所用刀具主要分為 ： v 車床 車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐面及成形回轉(zhuǎn)表面）和回轉(zhuǎn)體的端面，有些還可加工螺紋面，主運動通常是由工件的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，進給運動則由刀具的直線移動來完成。數(shù)據(jù)管理6 2.1 概述概述數(shù)據(jù)管理 C06140車床 加寬型C5116E車床 7 2.1 概述概述v 磨床 磨床是用磨具和磨料（如砂輪、砂帶、油石、研磨劑等）對

3、工件的表面進行磨削加工的一種機床，廣泛用于零件的精加工，尤其是淬硬零件、高硬度特殊材料及非金屬材料的加工。 8 2.1 概述概述v 鉆床 鉆床是孔加工機床，是用鉆頭在工件上加工孔的機床。鉆床通常用于加工尺寸較小，精度要求不太高的孔，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔以及攻螺紋等工作。 9 2.1 概述概述v 銑床 銑床是用銑刀進行切削加工的機床，可加工平面、溝槽、多齒零件上的齒槽、螺旋形表面及各種曲面，用途廣泛。 10 2.1 概述概述v 鏜床 鏜床是主要用鏜刀在工件上加工孔的機床，工藝范圍較廣，通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔 11 2.1 概述概述v 刨床 刨床主要用于刨削各種平面和溝槽。 12

4、 2.1 概述概述v 插床 插床主要用于加工工件的內(nèi)表面，有時還可加工成形內(nèi)外表面，主運動是滑枕帶動插刀沿垂直方向所作的直線往復(fù)運動。 13 2.1 概述概述v 齒輪加工機床 在金屬切削中，齒輪加工機床是用于加工齒輪輪齒的機床。 14 2.1 概述概述機床產(chǎn)品設(shè)計要求機床產(chǎn)品設(shè)計要求 機械產(chǎn)品的性能，80%取決于設(shè)計階段，因此必須高度重視設(shè)計方法和手段的應(yīng)用。對于機床產(chǎn)品的設(shè)計，需要滿足以下幾個要求：v 性能設(shè)計要求 （1）工藝范圍； （2）生產(chǎn)率和自動化程度； （3）加工精度和表面粗糙度； （4）可靠性 （5）機床的機械效率和壽命 （6）噪聲v 經(jīng)濟效益v 人機關(guān)系數(shù)據(jù)管理15 2.1 概述

5、概述 機床產(chǎn)品設(shè)計的方法機床產(chǎn)品設(shè)計的方法 機床設(shè)計經(jīng)歷了由靜態(tài)分析到動態(tài)分析，由定性分析到定量分析，由線性分析向非線性分析，由安全設(shè)計向優(yōu)化設(shè)計，由手動設(shè)計向自動化發(fā)展的過程。v 理論分析計算和試驗研究相結(jié)合的設(shè)計方法v 分析計算法 （1）集中參數(shù)法 （2）有限元法 （3）優(yōu)化設(shè)計 （4）可靠性設(shè)計數(shù)據(jù)管理16 2.1 概述概述 機床的設(shè)計步驟機床的設(shè)計步驟 設(shè)計機床的步驟在實踐中雖有細節(jié)上的差別，但歸納起來大體上可分為以下4個階段。v 調(diào)查研究v 總體方案設(shè)計 總體方案設(shè)計所包含的內(nèi)容包括：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、機床總體布局、傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、試驗結(jié)果及技

6、術(shù)經(jīng)濟分析報告等。v 工作圖設(shè)計v 試制鑒定數(shù)據(jù)管理17 機床系列型譜的制訂機床系列型譜的制訂 機床的型號是機床產(chǎn)品的代號，用以表明機床的類型、通用特性、結(jié)構(gòu)特性以及主要技術(shù)參數(shù)等 GB/T153751994金屬切削機床型號編制方法規(guī)定，我國金屬切削機床型號由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字按一定規(guī)律組合而成。 （） 分類代號 類代號 （） 通用特性及結(jié)構(gòu)特性代號 組代號 系代號 主參數(shù)或設(shè)計順序號 （） 主軸數(shù)或第二主參數(shù) （）重大改進順序號 （/） 其他特性代號 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計18 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計v 機床的類別代號 我國的機床分為

7、12大類，如有分類則在其類別代號前加數(shù)字表示 。數(shù)據(jù)管理表表2.1 機床類代號和分類代號機床類代號和分類代號類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨插床拉床電加工機床鋸床其他機床代號CZTM2M3MYSXBLDGQ讀音車鉆鏜 磨二磨三磨牙絲銑刨拉電割其他19 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計v 機床的通用特性代號 當某類型機床除有普通式外，還具有表2.2所列的通用特性時，則在類代號之后用大寫的漢語拼音予以表示。數(shù)據(jù)管理通用通用特性特性高精高精度度精密精密自動自動半自半自動動數(shù)控數(shù)控加工加工中心中心（自（自動換動換刀）刀）仿形仿形輕型輕型加重加重型型簡式簡式或經(jīng)或經(jīng)濟型

8、濟型柔性柔性加工加工單元單元數(shù)顯數(shù)顯高速高速代號代號GMZBKHFQCJRXS讀音讀音高高密密自自半半控控換換仿仿輕輕重重簡簡柔柔顯顯速速表表2.2 機床通用特性代號機床通用特性代號20 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計數(shù)據(jù)管理v 結(jié)構(gòu)特性代號 結(jié)構(gòu)特性代號為了區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機床，在型號中用漢語拼音字母區(qū)分。 v 機床的組別、系別代號 同類機床因用途、性能、結(jié)構(gòu)相近或有派生而分為若干組。 v 機床的主參數(shù)、設(shè)計順序號和第二參數(shù)v 機床的重大改進序號v 其他特性代號21 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 機床運動原理方案設(shè)計與分析機床運動原理方案設(shè)計與

9、分析v 運動分類 在切削加工中，為了得到具有一定幾何形狀、一定精度和表面質(zhì)量的工件，使刀具和工件間按一定的規(guī)律完成一系列的運動。這些運動按其功用可以分為表面成形運動和輔助運動兩種大類 （1 1） 表面成形運動表面成形運動 直接參與切削過程，使之在工件上形成一定幾何形狀表面的刀具和工件間的相對運動稱為表面成形運動。22 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 根據(jù)切削過程中所起的作用不同，表面成形運動可分為主運動和進給運動兩類。 主運動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，促使刀具接近工件而實現(xiàn)切削的運動。 進給運動是由機床或人力提供的保證切削連續(xù)進行的刀具與工件之間的運動。 （2 2） 輔

10、助運動輔助運動 除表面成形運動外的所有運動都是輔助運動，其功用為實現(xiàn)機床加工過程中所必需的各種輔助動作。數(shù)據(jù)管理23 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計v 運動的分配 運動的合理分配是很重要的，應(yīng)由各方面因素來決定: （1 1） 簡化機床的傳動和結(jié)構(gòu)簡化機床的傳動和結(jié)構(gòu) 在其他條件相同的情況下，運動部件的質(zhì)量越小，所需的電動機功率和傳動尺寸也越小。因此，從簡化傳動件的角度來看，應(yīng)把運動分配給質(zhì)量小的執(zhí)行件。 （2 2） 提高加工精度提高加工精度 （3 3） 縮小機床占地面積縮小機床占地面積數(shù)據(jù)管理24 機床傳動原理方案設(shè)計機床傳動原理方案設(shè)計 機床的傳動必須具備執(zhí)行件、運動源、傳

11、遞件v 機床的傳動鏈 機床的傳動鏈分為外聯(lián)系傳動鏈和內(nèi)聯(lián)系傳動鏈 外聯(lián)系傳動鏈外聯(lián)系傳動鏈指聯(lián)系動源和機床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得指聯(lián)系動源和機床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求運動源和到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求運動源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系。執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系。 內(nèi)聯(lián)系傳動鏈內(nèi)聯(lián)系傳動鏈指聯(lián)系復(fù)合運動之內(nèi)的各個分解部分，指聯(lián)系復(fù)合運動之內(nèi)的各個分解部分，傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移量）有嚴格的要求，用來保證運動軌跡。量）有嚴格的要求，用來保證運動軌跡。 2.2 金屬切

12、削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計25 機床的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計機床的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計v 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計 機床結(jié)構(gòu)布局形式有立式、臥式及斜置式等；其中基礎(chǔ)支承件的形式又有底座式、立柱式、龍門式等；基礎(chǔ)支承件的結(jié)構(gòu)又有一體式和分離式等數(shù)據(jù)管理 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計26v 機床總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計 該階段主要是進行功能（運動或支承）部件的概略形狀和尺寸設(shè)計。 設(shè)計的主要依據(jù)：機床總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計階段評價后所保留的機床總體結(jié)構(gòu)布局形態(tài)圖，驅(qū)動與傳動設(shè)計結(jié)果，機床動力參數(shù)及加工空間尺寸參數(shù)，以及機床整機的剛度及精度分配。 設(shè)計中在兼顧成本的同時應(yīng)盡可能選擇商品化的功能部

13、件，以提高性能、縮短制造周期。 數(shù)據(jù)管理 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計27 機床主要參數(shù)的設(shè)計機床主要參數(shù)的設(shè)計 機床主要技術(shù)參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。v 尺寸參數(shù) 由于機床是根據(jù)特定零件而設(shè)計的，故尺寸參數(shù)用來表示機床加工范圍的大小，是特定的。v 運動參數(shù) 運動參數(shù)是指機床的主運動和輔助運動的執(zhí)行件的運動速度、位移、軌跡等，如主軸、工作臺、刀架等執(zhí)行件的運動速度。數(shù)據(jù)管理 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計28 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 （1 1） 主運動參數(shù)主運動參數(shù) 對于主運動是回轉(zhuǎn)運動的機床，它的主運動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速

14、。對于切削加工的機床而言，運動參數(shù)要根據(jù)切削速度來決定： n轉(zhuǎn)速，單位r/min； v切削速度，單位為m/min； d加工工件的直徑，單位為mm。 對于主運動是直線運動的機床，主運動參數(shù)是刀具的每分鐘往復(fù)次數(shù)（次/min）。 數(shù)據(jù)管理29 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定：最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定：應(yīng)根據(jù)工藝要求，再與同類型機床相比較，同時考慮技術(shù)發(fā)展，然后經(jīng)分析研究后確定最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的值。最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值成為機床的轉(zhuǎn)速范圍 在確定了最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之后，如果采用分級變速，則必須將轉(zhuǎn)速分級。 30 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機

15、床總體設(shè)計 當主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列按等比級數(shù)排列時，相鄰轉(zhuǎn)速的比值稱為公比，其關(guān)系為 如數(shù)列中只有一個共比值時，各級轉(zhuǎn)速應(yīng)為數(shù)據(jù)管理31 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計轉(zhuǎn)速范圍為 兩邊取對數(shù)可得出下式 當主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列采用等比級數(shù)排列時，在設(shè)計時選擇齒輪的傳動比、齒數(shù)就較為簡單方便。數(shù)據(jù)管理32 2.2 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計數(shù)據(jù)管理 （2 2） 輔助運動參數(shù)輔助運動參數(shù) 輔助運動的運動參數(shù)，其數(shù)列也同樣存在著等比級數(shù)排列、等差級數(shù)排列、無規(guī)律變化的排列三種。 v 動力參數(shù) 動力參數(shù)包括電機的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達或步進電機的額定扭矩等。各傳動的參數(shù)（如軸或絲

16、杠的直徑，齒輪、蝸輪的模數(shù)等）都是根據(jù)動力參數(shù)設(shè)計計算的。 33 概述概述 機床主傳動系一般應(yīng)滿足以下要求：滿足機床的使用性能；滿足機床傳遞動力；滿足機床工作性能；滿足產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟性能；調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于加工和裝配。 主傳動系分類和傳動方式主傳動系分類和傳動方式v 主傳動系分類 （1）按驅(qū)動主傳動的電動機類型）按驅(qū)動主傳動的電動機類型 （2）按傳動裝置類型）按傳動裝置類型 （3）按變速的連續(xù)性）按變速的連續(xù)性數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計34v 主傳動系的傳動方式（1） 集中傳動方式集中傳動方式 主傳動系的全部傳動和變速機構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)，稱為集中傳動方式。

17、 通用機床中多數(shù)機床的主變速傳動系都采用這種方式。 數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計35（2） 分離傳動方式分離傳動方式 主傳動系中的大部分的傳動和變速機構(gòu)裝在遠離主軸的單獨變速箱中，然后通過帶傳動將運動傳到主軸箱的傳動方式，成為分離傳動方式。 數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計36 分級變速主傳動系的設(shè)計分級變速主傳動系的設(shè)計 分級變速主傳動系設(shè)計的內(nèi)容和步驟如下： （1）根據(jù)已確定的主變速傳動系的運動參數(shù)，擬定結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖； （2）合理分配各變速組中各傳動副的傳動比，確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑等； （3）繪制主變速傳動系圖。數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計37v

18、轉(zhuǎn)速圖 （1）轉(zhuǎn)速圖的概念）轉(zhuǎn)速圖的概念 轉(zhuǎn)速圖表示傳動軸的數(shù)目，傳動軸之間的傳動關(guān)系，主軸的各級轉(zhuǎn)速值和傳動路線，各傳動軸的轉(zhuǎn)速分級和轉(zhuǎn)速值，各傳動副的傳動比等。 （2）轉(zhuǎn)速圖的組成）轉(zhuǎn)速圖的組成 轉(zhuǎn)速點轉(zhuǎn)速點 傳動軸線傳動軸線 轉(zhuǎn)速線轉(zhuǎn)速線 傳動線傳動線數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計38 （3）轉(zhuǎn)速圖的基本規(guī)律）轉(zhuǎn)速圖的基本規(guī)律 變速系統(tǒng)的變速級數(shù)是各變速組傳動副數(shù)的乘積機床的總變速范圍是各變速范圍的乘積。 變速的基本規(guī)律是： 變速系統(tǒng)是以基本組為基礎(chǔ)，再通過擴大組（可以有第一擴大組、第二擴大組）把轉(zhuǎn)速范圍加以擴大。若要求變速系統(tǒng)是一個連續(xù)的等比數(shù)列，則基本組的級比等于 ，級比

19、指數(shù) ；擴大組的級比 ，級比指數(shù) 應(yīng)等于該擴大組前面的基本組傳動副數(shù)和各擴大組傳動副數(shù)的乘積。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計jx10Xjx39v 結(jié)構(gòu)式 設(shè)計分級變速主傳動系時，為了便于分析和比較不同傳動設(shè)計方案，常使用結(jié)構(gòu)式形式 式中，式中，12表示主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)為表示主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)為12級，級，3、2、2分別表分別表示按傳動順序排列各變速組的傳動副數(shù)，即該變速傳動系示按傳動順序排列各變速組的傳動副數(shù)，即該變速傳動系由由a、b、c三個變速組組成，其中，三個變速組組成，其中，a變速組的傳動副數(shù)為變速組的傳動副數(shù)為3，b變速組的傳動副數(shù)為變速組的傳動副數(shù)為2，c變速組的傳動副數(shù)為變速組的傳動

20、副數(shù)為2。結(jié)。結(jié)構(gòu)式中的下標構(gòu)式中的下標1、3、6，分別表示各變速組的級比指數(shù)。，分別表示各變速組的級比指數(shù)。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計6312231240 變速組的級比是指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用 表示。級比中的指數(shù) 值稱為級比指數(shù)，它相當于由上述相鄰傳動線與從動軸交點之間相距的格數(shù)。 設(shè)計時要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個變速組的級比指數(shù)為1，此變速組稱為基本組?；窘M的級比指數(shù)用 表示，即 。 后面變速組因起變速擴大作用，所以統(tǒng)稱為擴大組。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計iXiX0X10X41 第一擴大組的級比指數(shù) 一般等于基本組的傳動副數(shù) ，即

21、。 第二擴大組的作用是將第一擴大組擴大的變速范圍第二次擴大，其級比指數(shù) 等于基本的傳動副數(shù)和第一擴大組傳動動副數(shù)的乘積，即 。 結(jié)構(gòu)式簡單、直觀，能清楚地顯示出變速傳動系中主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) ，各變速組的傳動順序，傳動副數(shù) 和各變速組的級比指數(shù) ，其一般表達式為 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計1X0P01PX 2X102PPX icbaXiXcXbXaPPPPZ)()()()(ZiPiX42v 主變速傳動系設(shè)計的一般原則 （1）傳動副前多后少原則）傳動副前多后少原則 主變速傳動系從電動機到主軸，通常為降速傳動，接近電動機的傳動件轉(zhuǎn)速較高，傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，

22、傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。 （2）傳動順序與擴大順序相一致的原則）傳動順序與擴大順序相一致的原則 在設(shè)計主變速傳動系時，盡可能做到變速組的傳動順序與擴大順序相一致。數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計43 （3）轉(zhuǎn)速圖中傳動比的分配）轉(zhuǎn)速圖中傳動比的分配 依據(jù)上述主變速傳動系設(shè)計原則設(shè)計出的轉(zhuǎn)速圖，可有多種方案，根據(jù)實際需要進行傳動比的分配后，就可以確定出所需要的一種轉(zhuǎn)速圖。 數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計44v 具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計 采用多速異步電動機和其他方式聯(lián)合使用，可以簡化機床的機械結(jié)構(gòu)，使用方便，并可以在運轉(zhuǎn)中變速，適用于半自動、自動機床及普通機床。

23、機床上常用雙速或三速電動機，其同步轉(zhuǎn)速為 （750/1500）r/min、 （1500/3000）r/min、 （750/1500/3000）r/min， 電動機的變速范圍為24級比為2。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計45v 具有交換齒輪的變速傳動系 對于成批生產(chǎn)用的機床，加工中一般不需要變速或僅在較小范圍內(nèi)變速；但換一批工件加工，有可能需要變換成別的轉(zhuǎn)速或在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行加工。為簡化結(jié)構(gòu)，常采用交換齒輪變速方式，或?qū)⒔粨Q齒輪與其他變速方式組合應(yīng)用。 （1）采用公比齒輪的變速傳動系）采用公比齒輪的變速傳動系 在變速傳動系中，即是前一變速組的從動齒輪，又是后一變速組的主動齒輪，稱為公用

24、齒輪數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計46 （2）擴大傳動系變速范圍）擴大傳動系變速范圍 主變速傳動系最后一個擴大組的變速范圍為 設(shè)主變速傳動總變速級數(shù)為 ，通常最后擴大組的變速級數(shù) ，則最后擴大組的變速范圍為 。 由于極限傳動比限制，某些變速范圍不能滿足通用機床的要求。 一些通用性較高的車床和鏜床的變速范圍一般在140200之間，甚至超過200?？捎孟率龇椒▉頂U大變速范圍：增加變速組；采用背輪機構(gòu)；采用雙公比傳動；分支傳動。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計jjPPPPPjR1210Z2jP2/ zjR47v 齒輪齒數(shù)的確定 （1）確定齒輪齒數(shù)的方法）確定齒輪齒數(shù)的方法 從下列條件中

25、選區(qū)較大值： （a）、最小齒輪的齒數(shù)要盡可能小。要注意最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象以及主傳動具有較好的運動平穩(wěn)性。 （b）、受齒輪結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)的各齒輪，尤其是最小齒輪，應(yīng)能可靠地安裝在軸上或進行套裝。 （c）、兩軸間最小中心距應(yīng)取得適當。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計48 （2）查表法確定變速組齒輪齒數(shù)）查表法確定變速組齒輪齒數(shù) 按照常用的傳動比的適用齒數(shù)表查出齒輪齒數(shù)。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計49v 計算轉(zhuǎn)速 （1）機床的功率轉(zhuǎn)矩特性）機床的功率轉(zhuǎn)矩特性 不同類型機床主軸計算轉(zhuǎn)速的選取是不同的，對于大型機床，由于應(yīng)用范圍很廣，調(diào)速范圍很寬，計算轉(zhuǎn)速可取的高些。對于精密機床、滾齒

26、機，由于應(yīng)用范圍較窄，調(diào)速范圍小，計算轉(zhuǎn)速可取的低一些。 （2）變速傳動系中傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定）變速傳動系中傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定 變速傳動系中的傳動件包括軸和齒輪，它們的計算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計50 無級變速主傳動系無級變速主傳動系v 無級變速裝置的分類 無級變速是是指在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速（或速度）能連續(xù)地變換的特點，從而獲取最有利的切削速度。 機床主傳動中常采用的無級變速裝置有三大類變速電動機、機械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計51 （1）變速電機）變速電機 機床上常用的變速電動機有直流復(fù)激電動機和交流變頻

27、電動機，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率變速通常調(diào)速范圍僅23；額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩變速調(diào)速范圍很大，可達30甚至更大。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計52 （2）機械無級變速裝置）機械無級變速裝置 機械無級變速裝置有Koop型、行星錐輪型、分離錐輪鋼環(huán)型、寬帶型等多種結(jié)構(gòu)，他們都是利用摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，通過連續(xù)的地改變摩擦傳動副工作半徑來實現(xiàn)無級變速。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計 53 （3）液壓無級變速裝置）液壓無級變速裝置 液壓無級變速裝置通過改變單位時間內(nèi)輸入液壓缸或液動機中液壓油量來實現(xiàn)無級變速。它的特點是變速范圍較大，變速方便，傳動平穩(wěn)，運動換向時沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動和自動化。

28、2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計 54v 無級變速主傳動系設(shè)計原則 （1）盡量選擇功率和轉(zhuǎn)矩特性符合傳動系要求的無級變速裝置。 （2）無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調(diào)速范圍較小，滿足不了要求，尤其是恒功率調(diào)速范圍，往往遠小于機床實際需要的恒功率變速范圍。常把無級變速裝置與機械分級變速箱串聯(lián)在一起使用以擴大恒功率變速范圍和整個變速范圍。 2.3 主傳動系設(shè)計主傳動系設(shè)計55 概述概述v 進給傳動系統(tǒng)的特點 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計進給運動的速度比較低，進給力也比較小，所需功率也小。 進給運動數(shù)目較多，如臥式鏜床。 進給運動為恒扭矩傳動，進給傳動系統(tǒng)的負荷與主傳動不一樣。56v 進給傳

29、動系統(tǒng)的計算轉(zhuǎn)速 （1）具有快速運動的進給系統(tǒng)。傳動件的計算轉(zhuǎn)速是取最大快速運動時的轉(zhuǎn)速。 （2）大型機床。傳動件的計算轉(zhuǎn)速是取最大進給速度時的轉(zhuǎn)速。 （3）中型機床。進給運動系統(tǒng)傳動件的計算轉(zhuǎn)速取最大切削抗力下工作時所有的最大進給速度，一般為機床最大進給速度的1/2，1/3。 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計57v 進給傳動系統(tǒng)的組成 進給傳動系統(tǒng)包括：運動源、變速系統(tǒng)、換向機構(gòu)、運動分配機構(gòu)、安全機構(gòu)、直線運動機構(gòu)和手動操作機構(gòu)等。 進給運動與主運動共用運動源時，進給運動一般以主軸為始端進給量表示為mm/r。如車床，鉆床，鏜床。 進給運動有單獨的運動源時，進給運動則以電動機為始端。進給

30、量表示為mm/min，如銑床。 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計58 機械進給傳動系統(tǒng)的設(shè)計特點機械進給傳動系統(tǒng)的設(shè)計特點v 進給系統(tǒng)設(shè)計中必須要注意的基本要求 （1）保證實現(xiàn)規(guī)定的進給量 （2）能傳遞要求的扭矩 （3）有足夠的靜剛度和動剛度 （4）保證要求的進給傳動精度 （5）低速、微量進給系統(tǒng)要保證運動的平穩(wěn)性和靈敏度 （6）結(jié)構(gòu)緊湊、便于操縱，容易維護，加工及裝配工藝性好 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計59v 進給運動傳動變速機構(gòu)的類型 （1）機械傳動機構(gòu) 機械傳動機構(gòu)包括直線運動機構(gòu)和變速機構(gòu)。變速機構(gòu)可分為滑移齒輪、交換齒輪和棘輪機構(gòu)等 （2）液壓傳動裝置 液壓傳動工作平穩(wěn)

31、，在工作過程中能無極變速，便于實現(xiàn)自動化，能很方便地實現(xiàn)頻繁往復(fù)運動 （3）步進傳動裝置 伺服系統(tǒng)的驅(qū)動可采用功率步進電機、電液步進電機等。 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計60v 進給運動傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則 等差數(shù)進給傳動，設(shè)計時以滿足工藝需求為目的 隨機數(shù)列進給傳動系統(tǒng)，如齒輪加工機床的分齒運動鏈等，采用交換齒輪機構(gòu)。 等比數(shù)列進給傳動的設(shè)計原則為根據(jù)運動的特點與基本要求，結(jié)合主傳動系統(tǒng)設(shè)計的方法，按轉(zhuǎn)速圖的擬定進行。 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計61 電氣伺服進給系統(tǒng)電氣伺服進給系統(tǒng)v 電氣伺服進給系統(tǒng)的分類 電氣伺服系統(tǒng)是以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，其作用是接受來自數(shù)控裝置發(fā)出的進給信號，經(jīng)變換和放大驅(qū)動工作臺按規(guī)定的速度和距離移動。 電氣伺服進給系統(tǒng)按有誤檢測和反饋裝置分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。 2.4 進給傳動系設(shè)計進給傳動系設(shè)計62v 電氣伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動部件 電氣伺服進給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動部件和機械傳動部件組成。 伺服驅(qū)動部件如步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機等； 機械傳動部件如齒輪、滾珠絲