第2章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第第2 2章章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)22.12.22.32.4 概述概述金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 本章分四個(gè)小節(jié)：本章分四個(gè)小節(jié)：3 2.1 概述概述 金屬機(jī)床是用刀具或磨具對(duì)金屬工件進(jìn)行切削加工的機(jī)器。 目前，中國(guó)的機(jī)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(jìn)行：v機(jī)械制造工藝方法進(jìn)一步完善與開(kāi)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(dòng)化方向發(fā)展，繼續(xù)沿著NCCNCFMSCIMS的臺(tái)階向上攀登。4 2.

2、1 概述概述（a）車(chē)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(mén)加工中心5 2.1 概述概述機(jī)床產(chǎn)品的分類(lèi)機(jī)床產(chǎn)品的分類(lèi) 機(jī)床是機(jī)械制造的基礎(chǔ)機(jī)械，是制造機(jī)器的機(jī)器，被稱(chēng)為“工作母機(jī)”。機(jī)床品種規(guī)格繁多，按加工方法和所用刀具主要分為 ： v 車(chē)床 車(chē)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(yùn)動(dòng)通常是由工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則由刀具的直線移動(dòng)來(lái)完成。數(shù)據(jù)管理6 2.1 概述概述數(shù)據(jù)管理 C06140車(chē)床 加寬型C5116E車(chē)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(duì)

3、工件的表面進(jìn)行磨削加工的一種機(jī)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(jī)床，是用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)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(kuò)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(jìn)行切削加工的機(jī)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(jī)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(shí)還可加工成形內(nèi)外表面，主運(yùn)動(dòng)是滑枕帶動(dòng)插刀沿垂直方向所作的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 13 2.1 概述概述v 齒輪加工機(jī)床 在金屬切削中，齒輪加工機(jī)床是用于加工齒輪輪齒的機(jī)床。 14 2.1 概述概述機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求 機(jī)械產(chǎn)品的性能，80%取決于設(shè)計(jì)階段，因此必須高度重視設(shè)計(jì)方法和手段的應(yīng)用。對(duì)于機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要滿(mǎn)足以下幾個(gè)要求：v 性能設(shè)計(jì)要求 （1）工藝范圍； （2）生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度； （3）加工精度和表面粗糙度； （4）可靠性 （5）機(jī)床的機(jī)械效率和壽命 （6）噪聲v 經(jīng)濟(jì)效益v 人機(jī)關(guān)系數(shù)據(jù)管理15 2.1 概述

5、概述 機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法 機(jī)床設(shè)計(jì)經(jīng)歷了由靜態(tài)分析到動(dòng)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(jì)向優(yōu)化設(shè)計(jì)，由手動(dòng)設(shè)計(jì)向自動(dòng)化發(fā)展的過(guò)程。v 理論分析計(jì)算和試驗(yàn)研究相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法v 分析計(jì)算法 （1）集中參數(shù)法 （2）有限元法 （3）優(yōu)化設(shè)計(jì) （4）可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理16 2.1 概述概述 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)機(jī)床的步驟在實(shí)踐中雖有細(xì)節(jié)上的差別，但歸納起來(lái)大體上可分為以下4個(gè)階段。v 調(diào)查研究v 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容包括：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、機(jī)床總體布局、傳動(dòng)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(yàn)結(jié)果及技

6、術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告等。v 工作圖設(shè)計(jì)v 試制鑒定數(shù)據(jù)管理17 機(jī)床系列型譜的制訂機(jī)床系列型譜的制訂 機(jī)床的型號(hào)是機(jī)床產(chǎn)品的代號(hào)，用以表明機(jī)床的類(lèi)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(jī)床型號(hào)編制方法規(guī)定，我國(guó)金屬切削機(jī)床型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定規(guī)律組合而成。 （） 分類(lèi)代號(hào) 類(lèi)代號(hào) （） 通用特性及結(jié)構(gòu)特性代號(hào) 組代號(hào) 系代號(hào) 主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào) （） 主軸數(shù)或第二主參數(shù) （）重大改進(jìn)順序號(hào) （/） 其他特性代號(hào) 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)18 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)v 機(jī)床的類(lèi)別代號(hào) 我國(guó)的機(jī)床分為

7、12大類(lèi)，如有分類(lèi)則在其類(lèi)別代號(hào)前加數(shù)字表示 。數(shù)據(jù)管理表表2.1 機(jī)床類(lèi)代號(hào)和分類(lèi)代號(hào)機(jī)床類(lèi)代號(hào)和分類(lèi)代號(hào)類(lèi)別車(chē)床鉆床鏜床磨床齒輪加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床銑床刨插床拉床電加工機(jī)床鋸床其他機(jī)床代號(hào)CZTM2M3MYSXBLDGQ讀音車(chē)鉆鏜 磨二磨三磨牙絲銑刨拉電割其他19 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)v 機(jī)床的通用特性代號(hào) 當(dāng)某類(lèi)型機(jī)床除有普通式外，還具有表2.2所列的通用特性時(shí)，則在類(lèi)代號(hào)之后用大寫(xiě)的漢語(yǔ)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(dòng)自動(dòng)半自半自動(dòng)動(dòng)數(shù)控?cái)?shù)控加工加工中心中心（自（自動(dòng)換動(dòng)換刀）刀）仿形仿形輕型輕型加重加重型型簡(jiǎn)式簡(jiǎn)式或經(jīng)或經(jīng)濟(jì)型

8、濟(jì)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(hào)代號(hào)GMZBKHFQCJRXS讀音讀音高高密密自自半半控控?fù)Q換仿仿輕輕重重簡(jiǎn)簡(jiǎn)柔柔顯顯速速表表2.2 機(jī)床通用特性代號(hào)機(jī)床通用特性代號(hào)20 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理v 結(jié)構(gòu)特性代號(hào) 結(jié)構(gòu)特性代號(hào)為了區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機(jī)床，在型號(hào)中用漢語(yǔ)拼音字母區(qū)分。 v 機(jī)床的組別、系別代號(hào) 同類(lèi)機(jī)床因用途、性能、結(jié)構(gòu)相近或有派生而分為若干組。 v 機(jī)床的主參數(shù)、設(shè)計(jì)順序號(hào)和第二參數(shù)v 機(jī)床的重大改進(jìn)序號(hào)v 其他特性代號(hào)21 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì) 機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理方案設(shè)計(jì)與分析機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理方案設(shè)計(jì)與

9、分析v 運(yùn)動(dòng)分類(lèi) 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(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)按其功用可以分為表面成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)兩種大類(lèi) （1 1） 表面成形運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng) 直接參與切削過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為表面成形運(yùn)動(dòng)。22 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì) 根據(jù)切削過(guò)程中所起的作用不同，表面成形運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩類(lèi)。 主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，促使刀具接近工件而實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床或人力提供的保證切削連續(xù)進(jìn)行的刀具與工件之間的運(yùn)動(dòng)。 （2 2） 輔

10、助運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng) 除表面成形運(yùn)動(dòng)外的所有運(yùn)動(dòng)都是輔助運(yùn)動(dòng)，其功用為實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過(guò)程中所必需的各種輔助動(dòng)作。數(shù)據(jù)管理23 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)v 運(yùn)動(dòng)的分配 運(yùn)動(dòng)的合理分配是很重要的，應(yīng)由各方面因素來(lái)決定: （1 1） 簡(jiǎn)化機(jī)床的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化機(jī)床的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu) 在其他條件相同的情況下，運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量越小，所需的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)尺寸也越小。因此，從簡(jiǎn)化傳動(dòng)件的角度來(lái)看，應(yīng)把運(yùn)動(dòng)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(jī)床占地面積縮小機(jī)床占地面積數(shù)據(jù)管理24 機(jī)床傳動(dòng)原理方案設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)原理方案設(shè)計(jì) 機(jī)床的傳動(dòng)必須具備執(zhí)行件、運(yùn)動(dòng)源、傳

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

12、削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)25 機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)v 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 機(jī)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(mén)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(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)26v 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計(jì) 該階段主要是進(jìn)行功能（運(yùn)動(dòng)或支承）部件的概略形狀和尺寸設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)后所保留的機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局形態(tài)圖，驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果，機(jī)床動(dòng)力參數(shù)及加工空間尺寸參數(shù)，以及機(jī)床整機(jī)的剛度及精度分配。 設(shè)計(jì)中在兼顧成本的同時(shí)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(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)27 機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì)機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。v 尺寸參數(shù) 由于機(jī)床是根據(jù)特定零件而設(shè)計(jì)的，故尺寸參數(shù)用來(lái)表示機(jī)床加工范圍的大小，是特定的。v 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度、位移、軌跡等，如主軸、工作臺(tái)、刀架等執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度。數(shù)據(jù)管理 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)28 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì) （1 1） 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 對(duì)于主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，它的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速

14、。對(duì)于切削加工的機(jī)床而言，運(yùn)動(dòng)參數(shù)要根據(jù)切削速度來(lái)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(duì)于主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)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(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì) 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(lèi)型機(jī)床相比較，同時(shí)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(jī)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(jí)變速，則必須將轉(zhuǎn)速分級(jí)。 30 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)

15、床總體設(shè)計(jì) 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列按等比級(jí)數(shù)排列時(shí)，相鄰轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為公比，其關(guān)系為 如數(shù)列中只有一個(gè)共比值時(shí)，各級(jí)轉(zhuǎn)速應(yīng)為數(shù)據(jù)管理31 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍為 兩邊取對(duì)數(shù)可得出下式 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列采用等比級(jí)數(shù)排列時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇齒輪的傳動(dòng)比、齒數(shù)就較為簡(jiǎn)單方便。數(shù)據(jù)管理32 2.2 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理 （2 2） 輔助運(yùn)動(dòng)參數(shù)輔助運(yùn)動(dòng)參數(shù) 輔助運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，其數(shù)列也同樣存在著等比級(jí)數(shù)排列、等差級(jí)數(shù)排列、無(wú)規(guī)律變化的排列三種。 v 動(dòng)力參數(shù) 動(dòng)力參數(shù)包括電機(jī)的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)的額定扭矩等。各傳動(dòng)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(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算的。 33 概述概述 機(jī)床主傳動(dòng)系一般應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：滿(mǎn)足機(jī)床的使用性能；滿(mǎn)足機(jī)床傳遞動(dòng)力；滿(mǎn)足機(jī)床工作性能；滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性能；調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于加工和裝配。 主傳動(dòng)系分類(lèi)和傳動(dòng)方式主傳動(dòng)系分類(lèi)和傳動(dòng)方式v 主傳動(dòng)系分類(lèi) （1）按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型）按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 （2）按傳動(dòng)裝置類(lèi)型）按傳動(dòng)裝置類(lèi)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(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)34v 主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式（1） 集中傳動(dòng)方式集中傳動(dòng)方式 主傳動(dòng)系的全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個(gè)主軸箱內(nèi)，稱(chēng)為集中傳動(dòng)方式。

17、 通用機(jī)床中多數(shù)機(jī)床的主變速傳動(dòng)系都采用這種方式。 數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)35（2） 分離傳動(dòng)方式分離傳動(dòng)方式 主傳動(dòng)系中的大部分的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱中，然后通過(guò)帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳到主軸箱的傳動(dòng)方式，成為分離傳動(dòng)方式。 數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)36 分級(jí)變速主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì) 分級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟如下： （1）根據(jù)已確定的主變速傳動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)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(dòng)副的傳動(dòng)比，確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑等； （3）繪制主變速傳動(dòng)系圖。數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)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(dòng)軸的數(shù)目，傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速值和傳動(dòng)路線，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速分級(jí)和轉(zhuǎn)速值，各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比等。 （2）轉(zhuǎn)速圖的組成）轉(zhuǎn)速圖的組成 轉(zhuǎn)速點(diǎn)轉(zhuǎn)速點(diǎn) 傳動(dòng)軸線傳動(dòng)軸線 轉(zhuǎn)速線轉(zhuǎn)速線 傳動(dòng)線傳動(dòng)線數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)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(jí)數(shù)是各變速組傳動(dòng)副數(shù)的乘積機(jī)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(guò)擴(kuò)大組（可以有第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組）把轉(zhuǎn)速范圍加以擴(kuò)大。若要求變速系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的等比數(shù)列，則基本組的級(jí)比等于 ，級(jí)比

19、指數(shù) ；擴(kuò)大組的級(jí)比 ，級(jí)比指數(shù) 應(yīng)等于該擴(kuò)大組前面的基本組傳動(dòng)副數(shù)和各擴(kuò)大組傳動(dòng)副數(shù)的乘積。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)jx10Xjx39v 結(jié)構(gòu)式 設(shè)計(jì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系時(shí)，為了便于分析和比較不同傳動(dòng)設(shè)計(jì)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(jí)數(shù)為表示主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為12級(jí)，級(jí)，3、2、2分別表分別表示按傳動(dòng)順序排列各變速組的傳動(dòng)副數(shù)，即該變速傳動(dòng)系示按傳動(dòng)順序排列各變速組的傳動(dòng)副數(shù)，即該變速傳動(dòng)系由由a、b、c三個(gè)變速組組成，其中，三個(gè)變速組組成，其中，a變速組的傳動(dòng)副數(shù)為變速組的傳動(dòng)副數(shù)為3，b變速組的傳動(dòng)副數(shù)為變速組的傳動(dòng)副數(shù)為2，c變速組的傳動(dòng)副數(shù)為變速組的傳動(dòng)

20、副數(shù)為2。結(jié)。結(jié)構(gòu)式中的下標(biāo)構(gòu)式中的下標(biāo)1、3、6，分別表示各變速組的級(jí)比指數(shù)。，分別表示各變速組的級(jí)比指數(shù)。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)6312231240 變速組的級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往從動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線的比值，用 表示。級(jí)比中的指數(shù) 值稱(chēng)為級(jí)比指數(shù)，它相當(dāng)于由上述相鄰傳動(dòng)線與從動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。 設(shè)計(jì)時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)為1，此變速組稱(chēng)為基本組。基本組的級(jí)比指數(shù)用 表示，即 。 后面變速組因起變速擴(kuò)大作用，所以統(tǒng)稱(chēng)為擴(kuò)大組。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)iXiX0X10X41 第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù) 一般等于基本組的傳動(dòng)副數(shù) ，即

21、。 第二擴(kuò)大組的作用是將第一擴(kuò)大組擴(kuò)大的變速范圍第二次擴(kuò)大，其級(jí)比指數(shù) 等于基本的傳動(dòng)副數(shù)和第一擴(kuò)大組傳動(dòng)動(dòng)副數(shù)的乘積，即 。 結(jié)構(gòu)式簡(jiǎn)單、直觀，能清楚地顯示出變速傳動(dòng)系中主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) ，各變速組的傳動(dòng)順序，傳動(dòng)副數(shù) 和各變速組的級(jí)比指數(shù) ，其一般表達(dá)式為 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)1X0P01PX 2X102PPX icbaXiXcXbXaPPPPZ)()()()(ZiPiX42v 主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則 （1）傳動(dòng)副前多后少原則）傳動(dòng)副前多后少原則 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)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(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，

22、傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。 （2）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則 在設(shè)計(jì)主變速傳動(dòng)系時(shí)，盡可能做到變速組的傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致。數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)43 （3）轉(zhuǎn)速圖中傳動(dòng)比的分配）轉(zhuǎn)速圖中傳動(dòng)比的分配 依據(jù)上述主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)速圖，可有多種方案，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行傳動(dòng)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(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)44v 具有多速電動(dòng)機(jī)的主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 采用多速異步電動(dòng)機(jī)和其他方式聯(lián)合使用，可以簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用方便，并可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，適用于半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床及普通機(jī)床。

23、機(jī)床上常用雙速或三速電動(dòng)機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速為 （750/1500）r/min、 （1500/3000）r/min、 （750/1500/3000）r/min， 電動(dòng)機(jī)的變速范圍為24級(jí)比為2。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)45v 具有交換齒輪的變速傳動(dòng)系 對(duì)于成批生產(chǎn)用的機(jī)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(jìn)行加工。為簡(jiǎn)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(dòng)系）采用公比齒輪的變速傳動(dòng)系 在變速傳動(dòng)系中，即是前一變速組的從動(dòng)齒輪，又是后一變速組的主動(dòng)齒輪，稱(chēng)為公用

24、齒輪數(shù)據(jù)管理 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)46 （2）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍 主變速傳動(dòng)系最后一個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍為 設(shè)主變速傳動(dòng)總變速級(jí)數(shù)為 ，通常最后擴(kuò)大組的變速級(jí)數(shù) ，則最后擴(kuò)大組的變速范圍為 。 由于極限傳動(dòng)比限制，某些變速范圍不能滿(mǎn)足通用機(jī)床的要求。 一些通用性較高的車(chē)床和鏜床的變速范圍一般在140200之間，甚至超過(guò)200?？捎孟率龇椒▉?lái)擴(kuò)大變速范圍：增加變速組；采用背輪機(jī)構(gòu)；采用雙公比傳動(dòng)；分支傳動(dòng)。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)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(dòng)具有較好的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行套裝。 （c）、兩軸間最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)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(dòng)比的適用齒數(shù)表查出齒輪齒數(shù)。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)49v 計(jì)算轉(zhuǎn)速 （1）機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性）機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 不同類(lèi)型機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的選取是不同的，對(duì)于大型機(jī)床，由于應(yīng)用范圍很廣，調(diào)速范圍很寬，計(jì)算轉(zhuǎn)速可取的高些。對(duì)于精密機(jī)床、滾齒

26、機(jī)，由于應(yīng)用范圍較窄，調(diào)速范圍小，計(jì)算轉(zhuǎn)速可取的低一些。 （2）變速傳動(dòng)系中傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定）變速傳動(dòng)系中傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 變速傳動(dòng)系中的傳動(dòng)件包括軸和齒輪，它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)50 無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系v 無(wú)級(jí)變速裝置的分類(lèi) 無(wú)級(jí)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(diǎn)，從而獲取最有利的切削速度。 機(jī)床主傳動(dòng)中常采用的無(wú)級(jí)變速裝置有三大類(lèi)變速電動(dòng)機(jī)、機(jī)械無(wú)級(jí)變速裝置和液壓無(wú)級(jí)變速裝置。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)51 （1）變速電機(jī)）變速電機(jī) 機(jī)床上常用的變速電動(dòng)機(jī)有直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)和交流變頻

27、電動(dòng)機(jī)，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(dá)30甚至更大。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)52 （2）機(jī)械無(wú)級(jí)變速裝置）機(jī)械無(wú)級(jí)變速裝置 機(jī)械無(wú)級(jí)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(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，通過(guò)連續(xù)的地改變摩擦傳動(dòng)副工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 53 （3）液壓無(wú)級(jí)變速裝置）液壓無(wú)級(jí)變速裝置 液壓無(wú)級(jí)變速裝置通過(guò)改變單位時(shí)間內(nèi)輸入液壓缸或液動(dòng)機(jī)中液壓油量來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。它的特點(diǎn)是變速范圍較大，變速方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)換向時(shí)沖擊小，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)化。

28、2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 54v 無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則 （1）盡量選擇功率和轉(zhuǎn)矩特性符合傳動(dòng)系要求的無(wú)級(jí)變速裝置。 （2）無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)裝置單獨(dú)使用時(shí)，其調(diào)速范圍較小，滿(mǎn)足不了要求，尤其是恒功率調(diào)速范圍，往往遠(yuǎn)小于機(jī)床實(shí)際需要的恒功率變速范圍。常把無(wú)級(jí)變速裝置與機(jī)械分級(jí)變速箱串聯(lián)在一起使用以擴(kuò)大恒功率變速范圍和整個(gè)變速范圍。 2.3 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)55 概述概述v 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度比較低，進(jìn)給力也比較小，所需功率也小。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)目較多，如臥式鏜床。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為恒扭矩傳動(dòng)，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷與主傳動(dòng)不一樣。56v 進(jìn)給傳

29、動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)速 （1）具有快速運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)。傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是取最大快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。 （2）大型機(jī)床。傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是取最大進(jìn)給速度時(shí)的轉(zhuǎn)速。 （3）中型機(jī)床。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速取最大切削抗力下工作時(shí)所有的最大進(jìn)給速度，一般為機(jī)床最大進(jìn)給速度的1/2，1/3。 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)57v 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)包括：運(yùn)動(dòng)源、變速系統(tǒng)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)共用運(yùn)動(dòng)源時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般以主軸為始端進(jìn)給量表示為mm/r。如車(chē)床，鉆床，鏜床。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)源時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則以電動(dòng)機(jī)為始端。進(jìn)給

30、量表示為mm/min，如銑床。 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)58 機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)v 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要注意的基本要求 （1）保證實(shí)現(xiàn)規(guī)定的進(jìn)給量 （2）能傳遞要求的扭矩 （3）有足夠的靜剛度和動(dòng)剛度 （4）保證要求的進(jìn)給傳動(dòng)精度 （5）低速、微量進(jìn)給系統(tǒng)要保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏度 （6）結(jié)構(gòu)緊湊、便于操縱，容易維護(hù)，加工及裝配工藝性好 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)59v 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 （1）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)。變速機(jī)構(gòu)可分為滑移齒輪、交換齒輪和棘輪機(jī)構(gòu)等 （2）液壓傳動(dòng)裝置 液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)

31、，在工作過(guò)程中能無(wú)極變速，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能很方便地實(shí)現(xiàn)頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng) （3）步進(jìn)傳動(dòng)裝置 伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)可采用功率步進(jìn)電機(jī)、電液步進(jìn)電機(jī)等。 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)60v 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 等差數(shù)進(jìn)給傳動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)以滿(mǎn)足工藝需求為目的 隨機(jī)數(shù)列進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，如齒輪加工機(jī)床的分齒運(yùn)動(dòng)鏈等，采用交換齒輪機(jī)構(gòu)。 等比數(shù)列進(jìn)給傳動(dòng)的設(shè)計(jì)原則為根據(jù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與基本要求，結(jié)合主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，按轉(zhuǎn)速圖的擬定進(jìn)行。 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)61 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)v 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分類(lèi) 電氣伺服系統(tǒng)是以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其作用是接受來(lái)自數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給信號(hào)，經(jīng)變換和放大驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)按規(guī)定的速度和距離移動(dòng)。 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有誤檢測(cè)和反饋裝置分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。 2.4 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)62v 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成。 伺服驅(qū)動(dòng)部件如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)等； 機(jī)械傳動(dòng)部件如齒輪、滾珠絲