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1、机床传动设计_习题与思考题21 何谓转速图中的一点三线?机床的转速图表示什么?答:1)转速点 主轴转速线 传动轴线 传动线 2)表示主轴各转速的传递路线和转速值,各传动轴的转速数列及转速大小,各传动副的传动比的线图22 结构式与结构网表示机床的什么内容?答:结构式表示级比规律,结构网表示机床的传动路线传动比的相对关系23 等比传动系统中,总变速范围与各变速组的变速范围有什么关系?与主轴的转速级数有什么关系?答:乘积Rn=r1.r2.r3rn-1 Rn=级数的Z-1次方24 等比传动系统中,各变速组的级比指数有何规律?X0=1 X1=P0 X2=P0.P1 Xj=P0.P1P(j-1)25 拟定
2、转速图的原则有哪些?传动顺序 前多后少扩大顺序 前密后疏最小传动比 前缓后急26 机床转速图中,为什么要有传动比限制,各变速组的变速范围是否一定在限定的范围内,为什么?在设计机床传动时,为防止传动比过小造成从动齿轮太大,增加变速箱的尺寸,限制最小传动比;为减少振动,提高传动精度,限制最大传动比。27 机床传动系统为什么要前多后少,前密后疏,前缓后急?前多后少原则:传动件越靠近电动机,其转速就越高,在电动机功率一定的情况下,所传递的转矩就越小,传动件和传动轴的几何尺寸就越小。因此,应尽量使前面的传动件多一些。前密后疏:变速组j的变速范围是。 在公比一定的情况下,只有控制xj(pj-1)的大小,才
3、能使变速组的变速范围不超过允许值。传动副数多时,级比指数应小一些。考虑到传动顺序中有前多后少的原则,扩大顺序应采用前密后疏的原则。前缓后急:为使更多的传动件在相对高速下工作,减少变速箱的结构尺寸,最小传动比应采取前缓后急的原则。此外,由于制造安装等原因,传动件工作中有转角误差,采用前缓后急原则,有利于提高传动链末端执行件的旋转精度。28 公比j=1.26,结构式为24=322326212,计算各变速组的级比,变速范围及总变速范围,并指出该结构式表示什么类型的传动链;在保证结构式性质不变的情况下,若想缩短传动链,应采用什么措施?变速范围的公式:rj=ra=jx(aPa-1)xj(Pj-1)=j围
4、P0P1P2LP(J-1)(PJ-1)此题:=j1(3-1)=1.26=jZ-12=1.5924-1总变速范的公式R=r0r1r2Lrj=jP0P1P2LPJ-1R=1.26=203.48211 某机床的主轴转速为n=1001120rmin,转速级速Z=8,电动机转速nm=1440rmin,试拟定结构式、画出转速图,画出传动系统图。1. 计算公比=已知:R=lg11.197, 即:=1-lgRZ=j1, 则lg-Zj=1.41 1120100,Z=8 . 根据 R2确定传动组、传动副和扩大顺序根据传动组和传动副拟定原则,可选方案有: Z=42; Z=24; Z=222在方案,中,可减少一根轴,
5、但有一个传动组内有四个传动副,增加传动轴轴向长度,所以选择方案:Z=222根据前疏后密原则,选择结构式为: 8=2122243. 转速图绘制设计 主轴各级转速为:100,140,200,280,400,560,800,1120 r/min 确定定比传动比:取轴的转速值为800r/min,则电机轴与轴 的传动比为:i0=800/1440=1/1.8 确定各变速组最小传动比从转速点800 r/min到100r/min共有6格,三个变速组的最小传动线平均下降两格,按照前缓后急的原则,第二变速组最小传动线下降2格;第一变速组最小传动线下降2-1=1格;第三变速组最小传动线下降2+1=3格。4. 绘制转
6、速图219 无级变速有哪些优点?1能使机床获得最佳切削速度,无相对转速损失2能够在加工过程中变速,保持恒速切削3无级变速器通常是电变速组,恒功率变速范围为24,恒转矩变速范围大于100,这样,缩短了传动链长度,简化了结构设计;4容易实现自动化操作。因而是数控机床的主要变速形式。220 数控机床主传动设计有哪些特点? 1、主传动采用直流或交流电动机无级调速 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计 3、数控机床高速主传动设计221 进给传动与主传动相比,有哪些不同1、进给传动与主传动不同是恒转矩传动,而住转动是恒功率传动2、进给传动系传动转速图的设计刚巧与主传动系相反,其转速图是前疏后密结
7、构3、进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。4、进给传动的变速范围RN14。224 提高传动链的传动精度应采用什么措施? 1、尽量减少传动链中传动元件的数量,以减少误差的来源。2、在传动链中,从首端到末端尽量采用降速排列,并为末端传动副创造最大的传动比(增大蜗轮齿数、减少蜗杆头数、减少丝杠线数及减小丝杠螺距)。3、末端传动副附近尽量不采用螺旋齿轮、锥齿轮或离合器。4、将交换齿轮尽量放在末端传动副的前面。5、尽量采用传动比为11的齿轮副传动,以补偿其传动误差。6、提高传动元件的精度。7、提高传动元件的安装精度以及装配时采用误差补偿办法。8、采用误差校正装置。227 误差传递的规律是什么?如何
8、提高传动链的传动精度?机床传动链误差传递规律是指:传动链中,传动件在传递运动和转矩的同时,也将其转角误差按传动比的大小放大和缩小,依次向后传递,最终反映到执行件上。如果传动件至执行件的总传动比小于1,则传动件的转角误差被缩小,反之,将被放大。为了提高传动精度,需要控制机床传动链的误差,可采取如下措施:(1)、减少传动链中的传动件数目,缩短传动链长度;(2)、采用降速传动链,以减小传动链中各元件对末端元件转角误差的影响;(3)、提高传动元件,特别是末端传动元件的制造精度和装配精度;(4)、采用误差补偿的方法。32 主轴部件采用的滚动轴承有那些类型,其特点和选用原则是什么?类型:双列圆柱滚子 推力
9、角接触 角接触 双列圆锥滚子 深沟球特点:1) 能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定工作。2)能在无间隙,甚至在预紧(有一定过盈量)的条件下工作。故滚动轴承的摩擦系数小,有利于减小发热。3) 润滑容易,可以用油脂,一次填装可用到修理时再换脂。如用油润滑,单位时间用油量也比滑动轴承少。4) 由专业化的轴承厂生产,质量稳定,成本低,经济性好。滚动轴承的不足:滚动体数量有限,径向刚度是变化的,易引起振动,阻尼低,振幅较大。滚动轴承的径向尺寸比滑动轴承大。原则:1)转速较高,负载不大,而旋转精度要求较高,采用球轴承。2)转速较低,负载大或有冲击负载,采用滚子轴承。3)径向载荷和轴向载荷都较大时,如果
10、转速高,采用角接触球轴承。如果转速不高,采用圆锥滚子轴承。4)轴向载荷比径向载荷大得多,但转速较低时,采用两种不同类型的轴承组合,分别承受轴向和径向负载。5)径向载荷比轴向载荷大,且转速较高,采用深沟球轴承。6)支承刚度要求较高时,可采用成对角接触型轴承。35 提高主轴刚度的措施有哪些?提高主轴动刚度的措施:除提高主轴组件的静刚度,使固有频率增高,避免共振外,可采用如下措施:用圆锥液压涨套取代螺纹等轴向定位件;径向定位采用小锥度过盈配合或渐开线花键;滑移齿轮采用渐开线花键配合。采用三支承主轴。旋转零件的非配合面全部进行较精密的切削加工,并作动平衡实验。设置消振装置,增加阻尼。采用动力油润滑轴承
11、,控制温升,减少热变形。36 1.主轴的轴向定位有几种,各有什么特点?主轴的轴向定位主要由推力轴承来实现,推力轴承的配置形式有三种:1,前端定位 推力轴承安排在前支撑处,主轴发热后向后伸长,轴前端的轴向精度较高,但前支撑轴结构复杂.2,后端定位 推力轴承安排在后支撑处,主轴受热后向前伸长,影响轴前端的轴向定位精度和刚度,但这种结构便于轴间间隙调整.3,两端定位 推力轴承安排的前后支撑处,支撑结构简单,发热量小,但主轴受热产生变形,会改变轴承间隙影响株洲的旋转精度.38 选择主轴材料的依据是什么?轴的材料,只能根据耐磨性、热处理方法及热处理后的变形大小来选择。耐磨性取决于硬度,故机床主轴材料为淬
12、火钢或渗碳淬火钢,高频淬硬。39 主轴的技术要求主要有哪几项?若达不到这些要求,会有什么影响?(1)支撑轴颈的精度(2)锥孔的技术要求(3)主轴次要轴颈和其他表面的精度(4)主轴各表面的粗糙度(5)主轴各表面的表面层;没有这些技术要求,主轴将无法实现正常运转310 为什么多数数控车床采用倾斜床身? 1:加工精度高。数控机床的拖板传动丝杆都是高精度的滚珠丝杆,丝杆与螺母之间的传动间隙很小,但也不是说没有间隙,而只要有间隙,当丝杆向着一个方向运动后再反向传动时,难免会产生反向间隙,有反向间隙就会影响加工精度,而这种45度床身的机床由于有重力的作用,重力直接作用于丝杆的轴向,传动时的反向间隙几乎为零
13、。如果你还不明白,你可以找一个普通螺母与螺丝,竖直向上,拧动螺丝,再反向退回,就会明白螺母始终往一边压着丝杆,所以就不会有反向间隙,假如让螺母与螺丝平放,就不会有这种效果了。2:机床刚性好,切削时不易引起振动。因为这种机床的刀具是在工件的斜上方切削,切削力与主轴工件产生的重力相一致,所以主轴运转相对平稳,不易引起切削振动,而普通数控车床在切削时,刀具与工件产生的切削力是向上的,与主轴工件产生的重力不一致,所以就容易引起振动。3:铁屑由于重力的关系不易产生緾绕刀具,利于排屑。311 怎样提高支承件的动态刚度?1提高静刚度和固有频率。2增加阻尼比313 试述铸铁支承件、焊接支承件的优缺点支承件用钢
14、板和型钢焊接有许多优点1,不需要制造木模和浇铸,生产周期短,又不易出废品。2,减轻重量。钢的弹性模量约铸铁的1.5至2倍, 在形状和轮廓尺寸相同的前提下,如果要求支承件本身的刚度相同,则钢焊接件的壁厚可比铸铁的薄。 3,可以采用完全封闭的箱形结构,不象铸件那样要留出砂孔。4,如发现结构有缺陷,如发现刚度不足,焊接件可以补救,.焊隔板和筋焊接结构的缺点是:1,焊接结构在中、小型机械成批生产时成本比铸铁高,手工劳动多,因此,在这种条件下宜铸造。2,钢的材料内摩擦阻尼约为铸铁的1/3。314 树脂混凝土支承件有什么特点,目前应用于什么类型的机床。1、应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比2、应具有较高
15、的动态特性,包括较大的位移阻抗和阻尼;整机的低阶频率较高,各阶频率不致引起结构共振;不会因薄壁震动而产生噪音。3、热稳定性好,热变形对机床加工精度的影响较小4、排屑顺畅、吊运安全,并具有良好的结构工艺性。315 支承件截面形状的选用原则是什么?根据支承件所需要的抗弯拒和抗扭惯性拒能力来选择的316 怎样补偿不封闭支承件的刚度损失?1,根据支承件的受力情况合理的选择材料、截面形状、尺寸、壁厚。合理的布置肋条和肋板。2、提高阻尼特性、采用新材料制造支承件318 导轨的基本要求有哪些?精度高、承载能力大、刚度好,摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低319 按摩擦性质导轨分为哪几类,各具有什么摩擦性质,适用于什么场合?什么是闭式导轨,开式导轨,主运动导轨,进给运动导轨?大多数普通滑动导轨属于什么摩擦性质? 滑动导轨(静压,动压,普通导轨) ,滚动导轨 动压导轨适用于主运动导轨,普通滑动导轨用作进给导轨 优点是构造简单,制造方便,抗震性好,缺点是 磨损较快 静压导轨用于精密级和高精度级机床的进给和低速运动导轨3