机械制造 装备设计《绪论》03第二章_机床的传动设计(2)综述

《机械制造 装备设计《绪论》03第二章_机床的传动设计(2)综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造 装备设计《绪论》03第二章_机床的传动设计(2)综述（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、* 机械制造装备设计机械制造装备设计 第二章第二章 传动系统设计传动系统设计 第二章第二章 传动系统设计传动系统设计 第六节 结构设计 第五节 进给传动系统设计 第五节第五节 进给传动系统设计进给传动系统设计 一、进给传动的载荷特点一、进给传动的载荷特点 进给传动用于进给传动用于实现机床的进给运动和辅助运动。因进给运动多实现机床的进给运动和辅助运动。因进给运动多 为直线运动，为直线运动，进给传动的载荷特点进给传动的载荷特点 是直线传动的恒转矩载荷，传是直线传动的恒转矩载荷，传 动件的计算转速动件的计算转速 n n 计计 是该传动件可能出现的最大转速。 是该传动件可能出现的最大转速。 二、进给传

2、动的分类和组成二、进给传动的分类和组成 分类分类: : 机械进给传动、液压进给传动、电伺服进给传动机械进给传动、液压进给传动、电伺服进给传动 普通机床是机械分级变速进给链，数控机床是无级电伺服变速普通机床是机械分级变速进给链，数控机床是无级电伺服变速 进给链。进给链。 外联系进给链外联系进给链 包括变速机构、换向机构、运动分配机构、过载包括变速机构、换向机构、运动分配机构、过载 保护机构、运动转换机构、超越机构、齿轮齿条副、丝杠螺母副。保护机构、运动转换机构、超越机构、齿轮齿条副、丝杠螺母副。 内联系进给链内联系进给链 包括传动比准确的变速机构。包括传动比准确的变速机构。 第五节第五节 进给传

3、动系统设计进给传动系统设计 三、分级进给传动设计的原则三、分级进给传动设计的原则 1.1.进给传动极限传动比、极限变速范围原则进给传动极限传动比、极限变速范围原则 由于进给传动系统速度低，负载小，消耗的功率小，所用齿轮由于进给传动系统速度低，负载小，消耗的功率小，所用齿轮 薄，模数小，所以薄，模数小，所以极限传动比为极限传动比为 i imin min1/5 1/5， i imax max2.8 2.8； 极限总变速范围为极限总变速范围为 R R = 2.85 = 14= 2.85 = 14 2.2.进给传动扩大顺序、最小传动比原则进给传动扩大顺序、最小传动比原则 因进给系统是恒转矩变速，末端旋

4、转件的转矩一定，为减小中因进给系统是恒转矩变速，末端旋转件的转矩一定，为减小中 间传动轴及其传动件的结构尺寸，间传动轴及其传动件的结构尺寸，扩大顺序采用扩大顺序采用“ “前疏后密前疏后密” ”原则。原则。 根据误差传递规律，为提高进给传动系统的传动精度，根据误差传递规律，为提高进给传动系统的传动精度，最小传最小传 动比采用动比采用“前缓后急前缓后急”原则。原则。 第五节第五节 进给传动系统设计进给传动系统设计 四、无级变速进给系统四、无级变速进给系统 1.1.普通机床采用液压无级调速普通机床采用液压无级调速 通过改变流量阀阀口过流面积通过改变流量阀阀口过流面积 调节液流阻力、液压缸出口流量，实

5、现速度变化。运动平稳性好，调节液流阻力、液压缸出口流量，实现速度变化。运动平稳性好， 变速范围大，但调速不准确，变速范围大，但调速不准确，适用于外联系进给传动系统。适用于外联系进给传动系统。 2.2.数控机床采用伺服电机无级调速数控机床采用伺服电机无级调速 该该调速系统按有无检测、调速系统按有无检测、 反馈装置以及装置的位置不同分为反馈装置以及装置的位置不同分为开环、半开环、闭环伺服系统。开环、半开环、闭环伺服系统。 （1 1）开环伺服系统开环伺服系统 数控装置脉冲数控装置脉冲 分配器分配器功率放大器功率放大器步步进电进电进电进电 机机齿轮齿轮齿轮齿轮 滚滚滚滚珠珠丝丝丝丝杠螺母副杠螺母副工作

6、台。系工作台。系统统统统精度精度 取决于步取决于步进进进进角、角、齿轮齿轮齿轮齿轮 和和滚滚滚滚珠珠丝丝丝丝杠副的杠副的传传传传 动动动动精度，精度，适用于精度不高的数控机床。适用于精度不高的数控机床。 开环伺服系统开环伺服系统 第五节第五节 进给传动系统设计进给传动系统设计 （2 2）闭环）闭环伺服系统伺服系统 检测装置安装在工作台等执行件上，将工检测装置安装在工作台等执行件上，将工 作台的实际位移量反馈给数控装置，与控制量比较，控制伺服电动作台的实际位移量反馈给数控装置，与控制量比较，控制伺服电动 机或修正补偿指令，以消除工作台等执行件的移动误差。机或修正补偿指令，以消除工作台等执行件的移

7、动误差。适用于伺适用于伺 服电机和步进电机驱动的精密数控机床上。服电机和步进电机驱动的精密数控机床上。 （3 3）半闭环伺服系统半闭环伺服系统 检测检测 装置安装在传动的旋转部件上，装置安装在传动的旋转部件上， 不能补偿丝杠螺母副的传动误差不能补偿丝杠螺母副的传动误差 ，不能检测工作台等执行件的运，不能检测工作台等执行件的运 动误差。系统精度高于开环，低动误差。系统精度高于开环，低 于闭环系统。于闭环系统。多用于数控机床的多用于数控机床的 进给系统。进给系统。 半闭环伺服系统半闭环伺服系统 第六节第六节 结构设计结构设计 一、变速箱结构及传动组件的布置一、变速箱结构及传动组件的布置 1. 1.

8、 变速箱内传动轴的空间布置变速箱内传动轴的空间布置 变速箱的功能是保证机床的运动，要求有较高的几何、传动和变速箱的功能是保证机床的运动，要求有较高的几何、传动和 运动精度；足够的强度和刚度，振动小；操作方便灵活。运动精度；足够的强度和刚度，振动小；操作方便灵活。 首先要满足首先要满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸限制；机床总体布局对变速箱的形状和尺寸限制； 要兼顾变速机构、润滑装置的设计合理性；要兼顾变速机构、润滑装置的设计合理性； 要要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。 各传动轴的空间布置要求各传动轴的空间布置要求 其中变速箱的形状和尺

9、寸限制，是影响传动件空间布置最重要其中变速箱的形状和尺寸限制，是影响传动件空间布置最重要 的因素。的因素。 第六节第六节 结构设计结构设计 （1 1）机床总体布局对变速箱限制）机床总体布局对变速箱限制 铣床的变速箱是铣床的变速箱是 立式床身，高度方向立式床身，高度方向 尺寸较大，各传动轴尺寸较大，各传动轴 可布置在床身的铅垂可布置在床身的铅垂 对称面上。对称面上。 摇臂钻床的变速摇臂钻床的变速 箱在摇臂上移动，变箱在摇臂上移动，变 速箱轴向尺寸要求较速箱轴向尺寸要求较 短。布置时可增加轴短。布置时可增加轴 的数目，即加大箱体的数目，即加大箱体 的横截面尺寸。的横截面尺寸。 卧式车床的主轴箱卧式

10、车床的主轴箱 装在床身上，高度方装在床身上，高度方 向尺寸大于主轴中心向尺寸大于主轴中心 高，轴向尺寸取决于高，轴向尺寸取决于 主轴长度，为提高主主轴长度，为提高主 轴组件的刚度，设置轴组件的刚度，设置 有中间墙。有中间墙。 第六节第六节 结构设计结构设计 （2 2）变速箱内各传动轴的布置顺序）变速箱内各传动轴的布置顺序 确定电机轴或运动输入确定电机轴或运动输入 轴的位置；轴的位置； 最后确定其它各传动轴最后确定其它各传动轴 的位置。通常传动轴按三角形布的位置。通常传动轴按三角形布 置。以缩小箱体径向尺寸。置。以缩小箱体径向尺寸。 首先确定主轴的位置（车床则根据其中心高确定）；首先确定主轴的位

11、置（车床则根据其中心高确定）； 再确定传动主轴的轴的位置，以及与主轴有齿轮啮合关系再确定传动主轴的轴的位置，以及与主轴有齿轮啮合关系 的轴的位置；的轴的位置； 主主 轴轴 传动轴传动轴输入轴输入轴 第六节第六节 结构设计结构设计 变速箱内也可采用传动轴线重合变速箱内也可采用传动轴线重合 轴轴 轴轴 第六节第六节 结构设计结构设计 见卧式铣床的主变速机构，利用铣床立式床身作为变速箱体。见卧式铣床的主变速机构，利用铣床立式床身作为变速箱体。 床身内部空间较大，床身内部空间较大， 因此，各传动轴可以排因此，各传动轴可以排 在一个铅垂平面内，不在一个铅垂平面内，不 必过多考虑空间布置得必过多考虑空间布

12、置得 紧凑性，以便于装配、紧凑性，以便于装配、 调整和维修。因床身较调整和维修。因床身较 长，为了减少传动轴轴长，为了减少传动轴轴 承间的跨距，也在中间承间的跨距，也在中间 加一个支承墙。加一个支承墙。 主轴主轴 传动轴传动轴 一端固定的优点：轴受热后，可以向一端自由伸长，不会产生一端固定的优点：轴受热后，可以向一端自由伸长，不会产生 热应力，宜用于长轴。热应力，宜用于长轴。 衬套固定衬套固定孔台固定孔台固定弹簧挡圈弹簧挡圈两弹簧挡圈两弹簧挡圈轴承外圈上挡圈轴承外圈上挡圈 第六节第六节 结构设计结构设计 2. 2. 变速箱内传动轴的轴向固定变速箱内传动轴的轴向固定 各传动轴通过轴承在箱体内固定

13、，采用单列向心球轴承可一端各传动轴通过轴承在箱体内固定，采用单列向心球轴承可一端 固定，也可两端固定。采用圆锥滚子轴承必须两端固定。固定，也可两端固定。采用圆锥滚子轴承必须两端固定。 （1 1）传动轴一端固定方式）传动轴一端固定方式 第六节第六节 结构设计结构设计 （2 2）传动轴两端固定方式）传动轴两端固定方式 用螺钉调整用螺钉调整 用调整垫调整用调整垫调整 用调整垫调整用调整垫调整 第六节第六节 结构设计结构设计 3. 3. 各传动轴的估算和验算各传动轴的估算和验算 轴的过大弯曲变形，产生齿轮的不均匀磨损、加大噪声；轴承轴的过大弯曲变形，产生齿轮的不均匀磨损、加大噪声；轴承 内、外圈产生相

14、对倾角，影响轴承寿命。扭转刚度不足，引起传动内、外圈产生相对倾角，影响轴承寿命。扭转刚度不足，引起传动 轴的扭振。轴的扭振。 （1 1）按扭转刚度估算轴的直径）按扭转刚度估算轴的直径 机床各传动轴在工作时必须保证足够的弯曲刚度和扭转刚度。机床各传动轴在工作时必须保证足够的弯曲刚度和扭转刚度。 d d 为轴的直径为轴的直径 K K 为键槽系数为键槽系数 A A 为扭转系数为扭转系数 P P 为电机额定功率为电机额定功率 j n P KAd h 设计步骤设计步骤 先按扭转刚度估算轴的直径，定出轴跨距，再按弯曲先按扭转刚度估算轴的直径，定出轴跨距，再按弯曲 刚度验算。刚度验算。 简算简算 可用轴的中

15、点挠度代替轴的最大挠度。可用轴的中点挠度代替轴的最大挠度。 倾角的大小直接影响传动件的接触，可只验算倾角倾角的大小直接影响传动件的接触，可只验算倾角。 支承处倾角小于齿轮的允许值时，可不计算齿轮的倾角。支承处倾角小于齿轮的允许值时，可不计算齿轮的倾角。 第六节第六节 结构设计结构设计 （2 2）按弯曲刚度验算轴的直径）按弯曲刚度验算轴的直径 1 1）对轴进行受力分析）对轴进行受力分析 根据轴上滑移齿轮的不同位置，选出受根据轴上滑移齿轮的不同位置，选出受 力变形最严重的位置进行验算。力变形最严重的位置进行验算。 2 2）对轴变形最严重处验算）对轴变形最严重处验算 当齿轮处于轴中部时，应验算在当齿

16、轮处于轴中部时，应验算在 齿轮处轴的挠度；当齿轮处于轴的两端附近时，应验算齿轮的倾角齿轮处轴的挠度；当齿轮处于轴的两端附近时，应验算齿轮的倾角 和轴承的倾角。和轴承的倾角。 3 3）对轴的挠度和倾角验算）对轴的挠度和倾角验算 按材料力学的公式计算轴的挠度或按材料力学的公式计算轴的挠度或 倾角，检查是否超多允许值（允许值可查表）。倾角，检查是否超多允许值（允许值可查表）。 第六节第六节 结构设计结构设计 二、齿轮的轴向布置二、齿轮的轴向布置 当三联滑移齿轮右移，使齿轮当三联滑移齿轮右移，使齿轮 z z1 1 与齿轮 与齿轮 z z4 4 啮合时，次大滑移 啮合时，次大滑移 齿轮齿轮 z z2 2 与固定小齿轮 与固定小齿轮 z z6 6 的齿顶圆半径之和应小于中心距，即 的齿顶圆半径之和应小于中心距，即 故三联滑移齿轮顺利啮合的条件：故三联滑移齿轮顺利啮合的