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1、1 主傳動系統(tǒng)設(shè)計進給傳動系統(tǒng)設(shè)計 主 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計 應(yīng) 滿 足 的 基 本 要 求 主 傳 動 系 統(tǒng) 分 類 和 傳 動 方 式 分 級 變 速 主 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計 無 級 變 速 主 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計 進 給 傳 動 系 統(tǒng) 特 點 及 設(shè) 計 要 點 進 給 傳 動 鏈 的 傳 動 精 度 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 的 機 械 機 構(gòu) 設(shè) 計 2 5.1.1 主 傳 動 系 設(shè) 計 應(yīng) 滿 足 的 基 本 要 求 1）運動功能； 2）傳遞動力； 3）工作性能 ； 4）產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟性 ； 5）操作靈活可靠，調(diào)整維修方便，防護性能好，壽命長。 基本原則：以最經(jīng)濟、合理

2、的方式滿足既定的要求?；疽?3 （ 1） 按 電 動 機 類 型 分交流電動機驅(qū)動單速交流電動機多速交流電機直流電動機驅(qū)動調(diào)速交流電動機無級調(diào)速1. 主 傳 動 系 統(tǒng) 分 類 4 分級變速傳動 （傳動方式、特點） 無級變速傳動 （傳動方式、特點 ） （ 2） 按 傳 動 裝 置 類 型機械傳動裝置液壓傳動裝置電氣傳動裝置上述裝置組合（ 3） 按 變 速 的 連 續(xù) 性 5 （1）集中傳動方式 結(jié)構(gòu)緊湊優(yōu)點： 集中操縱 裝調(diào)方便 振動影響平穩(wěn)性缺點： 易產(chǎn)生熱變形2. 主 傳 動 系 統(tǒng) 傳 動 方式 6 （2）分離傳動方式優(yōu)點： 減小振動、熱變 形??；背輪機構(gòu)： 高速傳動鏈短、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、

3、空載損失??； 低速可傳遞大扭矩、顯著擴大變速范圍。缺點：兩個箱體、不便于 集中操縱； 低速時轉(zhuǎn)矩大、傳動帶易打滑； 調(diào)整維修不便。 7 如 何 使 機 床 主 軸 獲 得 按 等 比 數(shù) 列 排 列 的 轉(zhuǎn) 速 ？運動參數(shù) 擬定結(jié)構(gòu)式 轉(zhuǎn)速圖（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 繪制主變速傳動系圖 1. 擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式 1）轉(zhuǎn)速圖多 少 根 軸軸 之 間 的 傳 動 關(guān) 系各 級 轉(zhuǎn) 速 值 及 傳 動 路 線 各 軸 轉(zhuǎn) 速 分 級 及 轉(zhuǎn) 速 值各 傳 動 副 的 傳 動 比 8 轉(zhuǎn) 速 線軸 線 轉(zhuǎn) 速 點傳動線圖5-3 9 軸線：用來表示軸的一組間距相等的

4、豎線；轉(zhuǎn)速線：一組間距相等的水平線，表示轉(zhuǎn)速的對數(shù)坐標(biāo)； 10 轉(zhuǎn)速點：是指在軸線上用來表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速值的 圓點或圓圈。一般來講轉(zhuǎn)速點為軸線和轉(zhuǎn)速線的交點，若不是交點應(yīng)該單獨標(biāo)出轉(zhuǎn)速值。傳動線：是指軸線間轉(zhuǎn)速點的連線，表示相應(yīng)傳動副及 其傳動比值。傾斜方向和傾斜程度分別表示傳動比的升降和大??；i=1，傳動線水平；i1，傳動線向右上方傾斜；i4b L6bb b b b窄式排列寬式排列雙聯(lián)齒輪（2）一個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 76 L7b L11b窄式排列寬式排列三聯(lián)齒輪12 21Z1-Z24（2）一個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 77 （2）一個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列三聯(lián)滑移齒輪排列

5、方式，轉(zhuǎn)速的變換順序并不是由小到大或由大到小，而是混雜變換的，如希望能按大小順序進行， 78 （3）兩個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列L8b L8b 6b 12Z 1-Z24 79 L6b L6bZ 1-Z24Z3-Z441 2 4 3 1 2 4 3 80 L5b L4bZ 1-Z2412 81 82 1. 無級變速裝置的分類 無級變速是指在一定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速（或速度）能連續(xù)地變換。 變速電動機無級變速裝置 機械無級變速裝置 液壓無級變速裝置 83 直流復(fù)勵電動機（1）變速電動機 交流變頻電動機特點：額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率變速，調(diào)速范圍23；額定轉(zhuǎn)速以下為恒扭矩變速，調(diào)整范圍30甚至更大。 柯普（K

6、 O O p）型（2）機械無級變速裝置 行星錐輪型 分離錐輪鋼環(huán)型 寬帶型特點：利用摩擦力來傳遞扭矩；連續(xù)地改變摩擦傳動副工作半徑來實現(xiàn)無級變速；為恒扭矩傳動；變速范圍小。 84 （3）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)輸人入液壓缸或液動機中液體的油量來實現(xiàn)無級變速。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。 85 2. 無級變速主傳動系設(shè)計原則（1）盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動系統(tǒng)要求的無級變速裝置。（2）串聯(lián)有級變速機構(gòu)，擴大恒功率變速范圍。例5-3 設(shè)機床主軸的的變速范圍Rn=60，無級變速箱的變速范圍Rd=8，設(shè)計機械分級變

7、速箱，求出其級數(shù)，并畫出轉(zhuǎn)速圖。df Zfdnf RRRR )97.09.0( / 1 86 3. 數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點 1）主傳動采用直流或交流電動機無級調(diào)速 （1）直流電動機無級調(diào)速 87 直流電動機是采用調(diào)壓和調(diào)磁方式來得到主軸所需的轉(zhuǎn)速。 從最低轉(zhuǎn)速至電動機額定轉(zhuǎn)速，是通過調(diào)節(jié)電樞電壓，保持勵磁電流恒定的方法進行調(diào)速，屬于恒扭矩調(diào)速，起動力矩大，響應(yīng)快，能滿足低速切削需要。 從額定轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速，是通過改變勵磁電流，從而改變勵磁磁通，保持電樞電壓恒定的方法進行調(diào)速，屬于恒功率調(diào)速。 加大勵磁電流會引起電刷 產(chǎn)生火花，限制了最高轉(zhuǎn)速。 88 （2）交流電動機無級調(diào)速 交流調(diào)速電動機通

8、常是通過調(diào)頻進行變速，體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)快，無電刷，最高轉(zhuǎn)速不受火花限制。 89 2）數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計 在設(shè)計數(shù)控機床主傳動時，必須要考慮電動機與機床主軸 功率特性匹配問題。由于主軸要求的恒功率變速范圍遠大 于電動機的恒功率變速范圍。 變速箱的公比選?。海?）取變速箱的公比等于電動機的恒功率調(diào)速范圍， 最普遍 情況。 （2）取變速箱公比大于電動機的恒功率調(diào)速范圍， 可簡化變速箱結(jié)構(gòu)，但電動機的功率應(yīng)相應(yīng)增大。（3）如果數(shù)控機床為了恒線速切削需在運轉(zhuǎn)中變速時， 取變速箱公比小于電動機的恒功率變速范圍，使 一部分轉(zhuǎn)速重合，但機械結(jié)構(gòu)會復(fù)雜。 90 2）數(shù)控機床驅(qū)

9、動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計 91 92 93恒功率段重合傳動系統(tǒng) 94 3）數(shù)控機床高速主傳動設(shè)計 提高的主軸轉(zhuǎn)速，要求主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必須簡化，減小 慣性，主軸旋轉(zhuǎn)精度要高，動態(tài)響應(yīng)要好，振動和噪聲 要小。對于高速和超高速數(shù)控機床主傳動一般采用兩種設(shè)計方式：一種是采用聯(lián)軸節(jié)將機床主軸和電動機軸串接成一體，將中間傳動環(huán)節(jié)減少到僅剩聯(lián)軸節(jié)； 95 另一種是將電動機與主軸合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸，實現(xiàn)無任何中間環(huán)節(jié)的直接驅(qū)動 96 4）數(shù)控機床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計 97 5）數(shù)控機床的柔性化、復(fù)合化數(shù)控車床由單主軸發(fā)展成具有兩根主軸，又在此基礎(chǔ)上增設(shè)附加控制軸C軸控制功能，即主軸的

10、回轉(zhuǎn)可控制，成為車削中心；再配備后備刀庫和其它輔助功能如刀具檢測裝置、補償裝置、加工監(jiān)控等.再增加自動裝卸工件的工業(yè)機器手和更換卡盤裝置等，成為適合于中小批量生產(chǎn)用自動化的車削柔性制造單元 98 99 5.2.1 進 給 傳 動 系 統(tǒng) 特 點 及 設(shè) 計 要 點1. 進 給 傳 動 的 類 型 及 組 成進給傳動用來實現(xiàn)機床的進給運動和有關(guān)輔助運動。機械進給傳動液壓進給傳動電氣進給傳動 100 1）機械進給傳動 主要由動力源，變速、換向、運動分配、安全、運動轉(zhuǎn)換、執(zhí)行、快速傳動等機構(gòu)組成。 101 2）液壓進給傳動3）電氣進給傳動通過液壓缸等傳遞動力和運動，并通過液壓控制技術(shù)實現(xiàn)無級調(diào)速、換

11、向、運動分配、過載保護和快速運動。采用無級調(diào)速電動機，直接或經(jīng)過簡單齒輪變速或同步齒形帶變速，驅(qū)動齒輪齒條或絲杠螺母機構(gòu)等傳遞動力和運動。 102 2. 進 給 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計 要 點1）進給傳動的特點（1）分為“外聯(lián)系”進給傳動鏈、“內(nèi)聯(lián)系”進給傳動鏈。（2）進給傳動速度低、受力小、消耗功率少。（3）對傳動鏈換接的要求比較多。（4）載荷特點為恒扭矩工作。 103 2）進給傳動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足的要求（1）具有足夠的靜剛度和動剛度。（2）具有良好的快速響應(yīng)性。（3）具有良好的抗振性。（4）具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。（5）具有高的傳動精度和定位精度。（6）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，調(diào)整維修方便、操縱靈

12、活。 104 3）進給傳動系統(tǒng)設(shè)計要點（1）各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速。（2）變速系統(tǒng)的傳動副“前少后多”、降速“前快后慢”、 傳動線“前疏后密”。（3）變速范圍可取大一些。（4）采用傳動間隙消除機構(gòu)。（5）采用快速空行程傳動。（6）采用微量進給機構(gòu)。 105 5.2.2 進 給 傳 動 鏈 的 傳 動 精 度1. 誤 差 來 源傳動件的制造誤差和裝配誤差以及傳動件因受力和溫度變化而產(chǎn)生的變形等。 106 2. 誤 差 傳 遞 規(guī) 律 107 3. 提 高 傳 動 精 度 措 施 和 “ 內(nèi) 聯(lián) 系 ” 傳 動 鏈 設(shè) 計 原 則1）縮短傳動鏈。2）合理分配傳動副的傳動比。 傳動比應(yīng)采取遞

13、降原則。 108 3）合理選擇傳動件。 “內(nèi)聯(lián)系”傳動鏈不允許采用傳動比不準(zhǔn)確的傳動副。 傳動精度要求高的傳動鏈，應(yīng)盡量不用或少用傳動比不準(zhǔn)確的傳動副。4）合理分配傳動副的傳動確定各傳動副精度。5）采用校正裝置。 109 5.2.3 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 的 機 械 機 構(gòu) 設(shè) 計1. 傳 動 齒 輪 副必須考慮減少摩擦阻力、提高傳動精度和剛度、減少運動慣量等問題。1）作用：減速、增大轉(zhuǎn)矩、檢測。（1）滿足強度要求。（2）合理分配速比。（3）傳動間隙的影響。2）設(shè)計時應(yīng)考慮的問題： 110 （1）剛性調(diào)整法3）消除傳動齒輪間隙的措施： 111 （2）柔性調(diào)整法3）消除傳動齒輪間隙的措施： 112 2. 絲 杠 螺 母 副1）滾珠絲杠螺母副工作原理與特點特點：（1）摩擦損失小、效率高，可達90%96%。（2）摩擦阻力小、動靜摩擦力之差小，精度保持性好，壽命長。（3）間隙消除或預(yù)緊，可消除反向間隙，定位精度高，軸向剛度大。 （4）不能自鎖，傳動具有可逆性。 113 2）滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式外循環(huán)滾珠循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸 114 2）滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)滾珠循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸 115 3）滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法