《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),主頁(yè),第一章 緒論,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第四章 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì),,主頁(yè),第七章 機(jī)械加工生產(chǎn)線(xiàn)總體設(shè)計(jì),第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì),第六章 物流系統(tǒng)設(shè)計(jì),,,第一章 緒論,第一章 緒論,第一節(jié) 機(jī)械制造裝備及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用,第二節(jié) 機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的主要功能,第三節(jié) 機(jī)械制造裝備的分類(lèi),,,第一章 緒論,1.1 機(jī)械制造裝備及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用,1、制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重 要支柱,2、機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的核心,3、機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,,,,第一章 緒論,,1.2 機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的主要功能,1、一般的功能要求

2、,（1）加工精度方面的要求,（2）強(qiáng)度、剛度和抗振性方面的要求,（3）加工穩(wěn)定性方面的要求,（4）耐用性方面的要求,（5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的要求,2、柔性化,3、精密化,4、自動(dòng)化,5、機(jī)電一體化,6、節(jié)材,7、符合工業(yè)工程要求,8、符合綠色工程要求,返回主頁(yè),退出,上一頁(yè),下一頁(yè),返回本章,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),1。3 機(jī)械制造裝的分類(lèi),,,,第一章 緒論,1.3 機(jī)械制造裝備的分類(lèi),1、加工裝備,機(jī)械制造裝備包括加工裝備、工藝裝備、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備和輔助裝備四大類(lèi)。,2、工藝裝備,3、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備,主要指機(jī)床。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也稱(chēng)工作母機(jī)。,各種刀具、模具、夾具、量具等總稱(chēng)為工藝裝備。它是

3、保證產(chǎn)品制造質(zhì)量、貫徹工藝規(guī)程、提高生產(chǎn)效率的重要手段。,倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備包括各級(jí)倉(cāng)儲(chǔ)、物料運(yùn)輸、機(jī)床上下料、機(jī)器人等。,退出,上一頁(yè),進(jìn)入下一章,返回主頁(yè),返回本章,,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,第一節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類(lèi)型,第二節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的方法,第三節(jié) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià),返回主頁(yè),退出,上一頁(yè),下一頁(yè),,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,2.1 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類(lèi)型,1、創(chuàng)新設(shè)計(jì),2、變形設(shè)計(jì),3、組合設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),返回本章,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,2.2 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的方法,一、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的典

4、型步驟,二、系列化設(shè)計(jì),三、模塊化設(shè)計(jì),退出,返回主頁(yè),四、合理化工程,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,產(chǎn)品規(guī)劃階段,需求分析,調(diào)查研究,預(yù)測(cè),可行性分析,編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),方案設(shè)計(jì)階段,對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象,建立功能結(jié)構(gòu) 圖1,尋求原理解與解決方法,初步設(shè)計(jì)方案的形成 圖3,初步設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與篩選,退出,下一頁(yè),返回本節(jié),,,2.2.1 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的典型步驟,返回主頁(yè),1、,2、,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,技術(shù)設(shè)計(jì)階段,確定結(jié)構(gòu)原理方案,總體設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),施工設(shè)計(jì)階段,零件圖設(shè)計(jì),完善裝備圖,商品化設(shè)計(jì),編制技術(shù)文檔,退出,返回本節(jié),,,2.2.1 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的典

5、型步驟,返回主頁(yè),3、,4、,下一頁(yè),,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,系列化設(shè)計(jì)的基本概念,退出,返回本節(jié),2.2.2 系列化設(shè)計(jì),返回主頁(yè),1、,2、,系列化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),3、,,系列化設(shè)計(jì)的步驟,（1）,（2）,（3）,主參數(shù)和主要性能指標(biāo)的確定,參數(shù)分級(jí),制定系列型譜,,縱系列產(chǎn)品,橫系列產(chǎn)品,跨系列產(chǎn)品,下一頁(yè),,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,模塊化設(shè)計(jì)的基本概念,退出,返回本節(jié),2.2.3 模塊化設(shè)計(jì),返回主頁(yè),1、,2、,模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),3、,,模塊化設(shè)計(jì)的步驟,（1）,（2）,（3）,明確任務(wù),建立功能結(jié)構(gòu) 圖4、圖6,合理確定產(chǎn)品的系列型譜和參數(shù),下一頁(yè),模塊是具有

6、一定功能的零件、組件或部件。模塊上具有特定的聯(lián)接表面和聯(lián)接方法，以保證相互組合的互換性和精確度。,模塊化設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、加快設(shè)計(jì)進(jìn)度、進(jìn)行組合設(shè)計(jì)的重要途徑。,（1）,（2）,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,退出,返回本節(jié),2.2.4 合理化工程,返回主頁(yè),,進(jìn)入下一節(jié),合理化工程是一種管理哲理。,合理化工程的主要目的是采用先進(jìn)的信息處理技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重組、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程的重組和設(shè)計(jì)/管理系統(tǒng)信息集成，盡可能減少產(chǎn)品零部件的類(lèi)別數(shù)，從而縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。,,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,2.3 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià),一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),二、可靠

7、性評(píng)價(jià),三、人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià),上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),四、結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià),五、產(chǎn)品造型評(píng)價(jià),六、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià),返回本章,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,建立目標(biāo)系統(tǒng)和確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),退出,返回本節(jié),2.3.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),返回主頁(yè),1、,2、,確定重要性系數(shù) 圖7,4、,,確定各設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù),總權(quán)重值ZQj,技術(shù)評(píng)價(jià)Tj,經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)Ej:,經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是理想生產(chǎn)成本CL與實(shí)際生產(chǎn)成本Cs之比,即: Ej = CL/Cs,技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的步驟,3、,5、,7、,6、,通常理想成本CL應(yīng)低于市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品最低價(jià)格的70%。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)Ej越大，代表經(jīng)濟(jì)效果越好，Ej=1的方案經(jīng)

8、濟(jì)上最理想。如經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值小于0.7，說(shuō)明方案的實(shí)際生產(chǎn)成本大于市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品的最低價(jià)，一般不予考慮。,技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)TEj:,當(dāng)Tj和Ej的值相差不太懸殊時(shí)，可用均值法計(jì)算Ej值：,TEj = （ Tj+Ej）/2,,,,當(dāng)Tj和Ej的值相差很懸殊時(shí)，建議用雙曲線(xiàn)法計(jì)算Ej值：,TEj = Tj+Ej,下一頁(yè),,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,可靠性特征量,退出,返回本節(jié),2.3.2 可靠性評(píng)價(jià),返回主頁(yè),1、,2、,可靠性預(yù)測(cè),下一頁(yè),產(chǎn)品可靠性指標(biāo),可靠性,維修性,有效性,耐久性,安全性,可靠度,可靠壽命,累積失效概率,失效率,平均壽命,平均修復(fù)時(shí)間,修復(fù)率,維修度,極限有效度,平均有效度,

9、瞬時(shí)有效度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,可靠性指標(biāo)的分配,3、,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,1、人因素方面 2、機(jī)器因素方面 3、環(huán)境因素方面 4、人機(jī)系統(tǒng)方面,退出,返回本節(jié),2.3.3 人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià),返回主頁(yè),下一頁(yè),,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,加工工藝性,裝配工藝性,退出,返回本節(jié),2.3.4 結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià),返回主頁(yè),1、,2、,下一頁(yè),3、,維修工藝性,結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)的目的是降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)時(shí)間、提高產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從加工、裝配、維修和運(yùn)輸?shù)确矫鎭?lái)評(píng)價(jià)。,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,產(chǎn)品造型設(shè)計(jì),產(chǎn)品色彩,退出,返回本節(jié),2.3.5

10、 產(chǎn)品造型評(píng)價(jià),返回主頁(yè),1、,2、,下一頁(yè),機(jī)械產(chǎn)品的造型的總原則是經(jīng)濟(jì)實(shí)用、美觀大方?！敖?jīng)濟(jì)”指的是造型成本低，并有助于提高產(chǎn)品的可靠性、壽命和人機(jī)界面?！皩?shí)用”指的是實(shí)用操作方便、舒適、符合人體的生理和心理特征。,,,尺度與比例 對(duì)稱(chēng)與均衡 安定與輕巧 對(duì)比與調(diào)和 過(guò)度與呼應(yīng) 節(jié)奏與韻律 重點(diǎn)與一般,色調(diào)選擇 配色方法,,,第二章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法,,標(biāo)準(zhǔn)化及其目的,標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi),退出,返回本節(jié),2.3.6 標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià),返回主頁(yè),1、,2、,進(jìn)入下一章,3、,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) 圖22,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化,4、,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),工作標(biāo)準(zhǔn) 圖21,管理標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的審查,設(shè)計(jì)文件的標(biāo)準(zhǔn)化

11、審查,工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查,工裝設(shè)計(jì)文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查,,,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第一節(jié) 概述,第二節(jié) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論,第三節(jié) 金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì),返回主頁(yè),退出,上一頁(yè),下一頁(yè),第四節(jié) 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì),,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì),第六節(jié) 主軸部件設(shè)計(jì),第七節(jié) 支承件設(shè)計(jì),返回主頁(yè),退出,上一頁(yè),下一頁(yè),第八節(jié) 導(dǎo)軌設(shè)計(jì),,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),第九節(jié) 機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì),第十節(jié) 機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),返回主頁(yè),退出,上一頁(yè),下一頁(yè),,,,第三章 金屬切削機(jī)

12、床設(shè)計(jì),3.1 概述,一、機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,二、機(jī)床設(shè)計(jì)方法,三、機(jī)床設(shè)計(jì)步驟,上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),返回本章,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,（1）工藝范圍 （2）柔性 （3）與物流系統(tǒng)的可親性 （4）剛度 （5）精度 （6）噪聲 （7）成產(chǎn)率和自動(dòng)化 （8）成本 （9）生產(chǎn)周期 （10）可靠性 （11）造型與色彩,退出,返回本節(jié),3.1.1 機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,返回主頁(yè),,,,下一頁(yè),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),3.1.2 機(jī)床設(shè)計(jì)方法,返回主頁(yè),下一頁(yè),機(jī)床設(shè)計(jì)正在向著“以系統(tǒng)為主的機(jī)床

13、設(shè)計(jì)”方向發(fā)展，即在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要考慮它如何更好地適應(yīng)FMS等先進(jìn)制造系統(tǒng)的要求，例如要求具有時(shí)、空柔性，與物流的可親性等等。,機(jī)床設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類(lèi)型而定。通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計(jì)類(lèi)型，其他屬變形設(shè)計(jì)類(lèi)型。有些類(lèi)型，如組合機(jī)床屬組合設(shè)計(jì)類(lèi)型。,在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類(lèi)型中，機(jī)床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計(jì)或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,2、總體設(shè)計(jì),退出,返回本節(jié),3.1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)步驟,返回主頁(yè),進(jìn)入下一節(jié),,3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1、確定結(jié)構(gòu)原理方案,6、 定型設(shè)計(jì),5、機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià),4、工藝設(shè)計(jì),,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.2 金屬切削

14、機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論,1、,,上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),,機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究、分析和實(shí)現(xiàn)機(jī)床期望的加工功能所需要的運(yùn)動(dòng)功能配置,返回本章,,幾何表面的形成原理圖示,,,,,,,,,,,,,,1,2,a) 平面,,,,,,,,,,,,1,2,,,b) 圓柱面,,,,,,,,,,,,1,2,,c) 平面,,,,,,,,,,,,1,2,d) 圓錐面,1,,母線(xiàn),2,,導(dǎo)線(xiàn),,,發(fā)生線(xiàn)的形成圖示,,,,,,,,,,,,,,,,1,f,n,,,,,,,,,,,,,n,,1,. ..,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f,n1,n2,,1,a),c),b),,,,,,

15、,,,,,,,,,,,f,n1,n2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f,d),e),a)點(diǎn)刃車(chē)刀車(chē)外圓柱面 b)寬刃車(chē)刀車(chē)外圓柱面 c)砂輪磨外圓柱面 d)盤(pán)銑刀銑外圓柱面 e)滾齒加工,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),工件表面的形成方法,返回主頁(yè),下一頁(yè),幾何表面的形成原理圖示,發(fā)生線(xiàn)的形成圖示,發(fā)生線(xiàn)的形成： 1）軌跡法（描述法） 2）成型法（仿形法） 3）相切法（旋切法） 4）展成法（滾切法）,,,機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能方案設(shè)計(jì),（1）工藝分析 （2）選取坐標(biāo)系 （3）寫(xiě)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能式 （4）畫(huà)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能圖(例：滾齒機(jī)）,（5）

16、繪制機(jī)床傳動(dòng)原理圖,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,運(yùn)動(dòng)功能圖形符號(hào),a),回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),b),直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Zf,Ba,,Ya,Cp,,Cf,W/CfYaZfBaCp/T,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.2 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論,2、,3、,4、,上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),5、,6、,,精度,運(yùn)動(dòng)精度,傳動(dòng)精度,定位精度,工作精度,幾何精度,精度保持性,剛度,抗振性,熱變形,噪聲,,返回本章,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.3

17、金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì),一、機(jī)床系列型譜的制定,二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì),三、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),四、機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì),返回本章,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),3.3.1 機(jī)床系列型譜的制定,返回主頁(yè),下一頁(yè),中型臥式機(jī)床的簡(jiǎn)略系列型譜表,,注： 基型， 變型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),,返回主頁(yè),下一頁(yè),金屬切削機(jī)床的基本功能是提供切削加工所必須的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其基本工作原理是：通過(guò)刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，形成工

18、件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達(dá)到其精度要求。,工件表面的形成方法,機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能方案設(shè)計(jì),3.3.2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),1、運(yùn)動(dòng)功能分配設(shè)計(jì),2、結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：立式、臥式、斜置式,3.3.3 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),3、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是：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。,評(píng)價(jià)的主要因素有：1）性能 2）制造成本 3）制造周期 4）生產(chǎn)率 5）與物

19、流的可親性 6）外觀造型 7）機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)修改與確定,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),1、主參數(shù)和尺寸參數(shù),2、運(yùn)動(dòng)參數(shù),3.3.4 機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì),機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括機(jī)床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)可包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。,機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小即反映機(jī)床最大工作能力的一種參數(shù)，有些機(jī)床還規(guī)定有第二主參數(shù)。,運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工作安裝部件（工作臺(tái)、刀架）的運(yùn)動(dòng)速度。,主運(yùn)動(dòng)參數(shù)：(1) 最低（nmin）和最高（nmax)轉(zhuǎn)速的確定,（2）主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級(jí)數(shù)規(guī)律分布，轉(zhuǎn)數(shù)范圍

20、內(nèi) 的轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)均勻損失率為：,A= (n-nj)/n,產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)速相對(duì)損失為：,A=(nj+1-nj)/ nj+1=1 - nj/nj+1,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),進(jìn)入下一節(jié),3.3.4 機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì),3、動(dòng)力參數(shù) 主電動(dòng)機(jī)功率的確定 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 快速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 金屬切削機(jī)床實(shí)例課外資料,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.4 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì),一、主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,二、主傳動(dòng)系分類(lèi)和傳動(dòng)方式,三、分極變速主傳動(dòng)系,上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),四、無(wú)極變速主傳動(dòng)系,返回本章,五、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系

21、 設(shè)計(jì)特點(diǎn),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.1 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,1、 滿(mǎn)足機(jī)床使用性能要求 2、 滿(mǎn)足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求 3、 滿(mǎn)足機(jī)床工作性能的要求 4、 滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求 5、 維修調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理， 便于加工和裝配。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.2 主傳動(dòng)系分類(lèi)和傳動(dòng)方式,主傳動(dòng)系一般由動(dòng)力源（如電動(dòng)機(jī)）、變速裝置及執(zhí)行件（如 主軸、刀架、工作臺(tái)），以及開(kāi)停、換向和制 動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。 1、主傳動(dòng)系分類(lèi) 按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型：

22、 交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 按傳動(dòng)裝置類(lèi)型： 機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、 電氣傳動(dòng)裝置以及它們的組合 按變速的連續(xù)性： 分極變速傳動(dòng)、無(wú)極變速傳動(dòng) 2、主傳動(dòng)系的傳動(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)。 圖11 分離傳動(dòng)方式 ：主傳動(dòng)系中的大部分傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu) 裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱中。 圖12,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,1、擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式 轉(zhuǎn)速圖 在轉(zhuǎn)速圖中可以表示出傳動(dòng)軸的數(shù)目，傳動(dòng)軸之間的傳

23、動(dòng)關(guān)系，主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速值及其傳動(dòng)路線(xiàn)，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。 設(shè)一中型臥式車(chē)床，其變速傳動(dòng)系 圖13 結(jié)構(gòu)式 變速組的級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往被動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線(xiàn)的比值，用 表示。級(jí)比 中的指數(shù)值 稱(chēng)為指數(shù)，相當(dāng)于上述相鄰兩傳動(dòng)線(xiàn)與被動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,2、各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比 變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值，稱(chēng)為 該變速組的變速范圍。即： （i=0，1，2，，j) 在設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)， 一般限

24、制降速最小傳動(dòng)比 直齒圓柱齒輪的 最大升速比 斜齒圓柱齒輪可取,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,3、主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則 傳動(dòng)副前多后少的原則 傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則 變速組的變速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn) 速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,4、主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì) 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。 多刀半自動(dòng)車(chē)床的

25、主變速傳動(dòng)系圖和轉(zhuǎn)速圖16 具有交換齒輪的變速傳動(dòng)系交換齒輪的變速組應(yīng) 設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)分布的。交換齒輪可用較少的齒輪， 以得到多級(jí)轉(zhuǎn)速，并使變速箱結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。 液壓多刀半自動(dòng)車(chē)床主變速傳動(dòng)系圖17 采用公用齒輪的變速傳動(dòng)系采用公用齒輪可以減 少齒輪的數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。 銑床主變速傳動(dòng)系圖11,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,5、擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法 增加比變速組 采用背輪機(jī)構(gòu) 采用雙公比的傳動(dòng)系 采用分支傳動(dòng),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,6、齒輪齒數(shù)的確定

26、 對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可 依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，選取合理的齒數(shù)和是很 關(guān)鍵的。各對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。 齒輪的中心距取決于傳遞的轉(zhuǎn)矩。扭矩越大， 中心矩越大。 在主傳動(dòng)中，一般取最小齒輪齒數(shù) 三聯(lián)滑移齒輪的最大于此大齒數(shù)之間的齒 數(shù)差應(yīng)大于或等于4。 齒輪齒數(shù)確定后，還應(yīng)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差： 式中： n---主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速 n--主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 --公比,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,7、計(jì)算轉(zhuǎn)速 機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性

27、 驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)的這類(lèi)機(jī)床的主運(yùn) 動(dòng)屬恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。如刨床的工作臺(tái)。 主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床基本上是恒 功率傳動(dòng)。如車(chē)床、銑床的主軸。 主軸或各傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低 轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速 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。確定的順序是先定出主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速， 再順次由后往前，定出各傳動(dòng)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ，然后再確定齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系,8、變速箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間

28、布置與計(jì)算 變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置 各傳動(dòng)軸是空間布置 （臥式車(chē)床主軸箱橫截面圖23，展開(kāi)圖24） 各傳動(dòng)軸在一個(gè)鉛直平面內(nèi) （臥式銑床變速箱圖25） 變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的軸向固定 軸向固定的方法有： 一端固定圖26、兩端固定圖27。 各傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.4 無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系,1、無(wú)級(jí)變速裝置的分類(lèi) 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

29、 裝置、液壓無(wú)級(jí)變速裝置 2、無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則 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。 無(wú)極變速系統(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。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),1、主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，一般直流電動(dòng)機(jī) 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍較大，達(dá)30，甚至更大； 而恒功率調(diào)速范圍較小，僅能達(dá)到23。 交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，一般交流電動(dòng)機(jī) 體積小，轉(zhuǎn)

30、動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；采 用全封閉結(jié)構(gòu)，具有空氣強(qiáng)冷，保證高 轉(zhuǎn)速和較強(qiáng)的超載能力，具有很寬的調(diào) 速范圍。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)，必須考慮 電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問(wèn)題。由 于主軸要求的恒功率變速范圍 遠(yuǎn)大于 電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍 ，所以在電動(dòng) 機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，以 擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿(mǎn)足低速大功率 切削對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出功率的要求。 設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱時(shí)，

31、考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)的 復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變速 箱公比的選取有下列三種情況：,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 取變速箱的公比 等于電動(dòng)機(jī)的恒功率 調(diào)速范圍 ，即 = ，功率特性圖 是連續(xù)的，無(wú)缺口和無(wú)重合。 若要簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)少些， 變速箱公比 可取達(dá)于電動(dòng)機(jī)的恒功率 調(diào)速范圍 ，即 。 圖31、圖32,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回主頁(yè),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系

32、設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 如果數(shù)控機(jī)床為了恒線(xiàn)速切削需在運(yùn) 轉(zhuǎn)中變速時(shí)，取變速公比 小于電動(dòng)機(jī)的 恒功率變速范圍，即 < ，在主傳動(dòng) 系功率特性圖上有小段重合，這時(shí)變速箱 的變速級(jí)數(shù)將增多。圖33、圖34,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 例題： 某數(shù)控車(chē)床，主軸最高轉(zhuǎn)數(shù) 3000 r/min， 最低轉(zhuǎn)數(shù) =40 r/min，計(jì)算轉(zhuǎn)速 =160 r/min, 采用直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)

33、功率P電15KW，電 動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 =1500 r/min，最高轉(zhuǎn)速為 3500 r/min。試設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)， 畫(huà)出其轉(zhuǎn)速圖。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 解： 方案一：取Z=4， =2，由于 小于 ， 所以轉(zhuǎn)速圖上有重復(fù)。 方案二：取Z=2， =2.84，由于 大于 ， 所以轉(zhuǎn)速圖上有缺口。,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),,,第三章 金屬

34、切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),3、數(shù)控機(jī)床高速主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 提高主傳動(dòng)系中主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度 最直接最有效的方法。對(duì)于高速和超高速 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)，一般采用兩種設(shè)計(jì)方式： 一種是采用聯(lián)軸節(jié)將機(jī)床主軸和電動(dòng)機(jī)軸 串接成一體；另一種是將電動(dòng)機(jī)與主軸聯(lián) 合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸（圖35）。 4、數(shù)控機(jī)床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 中小型數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)中，廣泛采 用模塊化的變速箱和主軸單

35、元形式。 數(shù)控車(chē)床模塊部件構(gòu)成圖36,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),進(jìn)入下一節(jié),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn),5、數(shù)控機(jī)床的柔性化、復(fù)合化 數(shù)控機(jī)床對(duì)滿(mǎn)足加工對(duì)象變換有很強(qiáng)的 適應(yīng)能力（即柔性），因此發(fā)展很快。 車(chē)削中心各控制軸示意圖37 6、虛擬軸機(jī)床設(shè)計(jì) 虛擬機(jī)床采用平臺(tái)閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有 剛度高，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量輕，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。 虛擬軸機(jī)床外形圖38 并聯(lián)機(jī)床課外資料,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.5 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì),一、進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,二、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)

36、,上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),返回本章,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.5.1 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,1、進(jìn)給傳動(dòng)系的組成 動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、 過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等。,2、進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求 具有足夠的靜剛度和動(dòng)剛度； 具有良好的快速響應(yīng)性，不爬性； 抗振性好； 具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍； 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度高； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和裝配工藝性好。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),1、電氣伺服

37、系統(tǒng)的分類(lèi) 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無(wú)監(jiān)測(cè)和反饋裝置分為： 開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。,開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 典型的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其精度取決于步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只執(zhí)行部件間 傳動(dòng)系的傳動(dòng)精度。這類(lèi)系統(tǒng)的定位精度較低，但 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，成本低。適用于精度要求不 高的數(shù)控機(jī)床中。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,閉環(huán)系統(tǒng) 檢測(cè)反饋裝置有兩類(lèi)：用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反 饋，測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度反饋；用脈沖編碼器兼 作位置和速度反饋。后者用的多。 閉環(huán)控制的定位精度取決于檢測(cè)裝置的精度。其 控制精度、

38、動(dòng)態(tài)性能都較好，但是較復(fù)雜，安裝 調(diào)試較麻煩，成本高，用于精密型的機(jī)床上。,1、電氣伺服系統(tǒng)的分類(lèi),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,半閉環(huán)系統(tǒng) 半閉環(huán)的精度比閉環(huán)差，但系統(tǒng)穩(wěn)定性好，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，調(diào)整容易，價(jià)格低。 綜上所述，對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求是： 穩(wěn)定性好，精度要高，快速 響應(yīng)性好，定位精度高。,1、電氣伺服系統(tǒng)的分類(lèi),,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),2、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件 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)、交流伺服

39、電動(dòng)機(jī)等。 對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的基本要求 調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)爬行； 快速響應(yīng)性好； 抗負(fù)載振動(dòng)能力強(qiáng)； 可承受頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)； 振動(dòng)和噪聲小，可靠性高，壽命長(zhǎng)； 調(diào)整維修方便。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),2、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的類(lèi)型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 直流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī) 直線(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)（旋轉(zhuǎn)變直線(xiàn)圖42， 形式圖43， 傳動(dòng)示意圖44）,,

40、,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,3、電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件,機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求： 采用低摩擦傳動(dòng)； 伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系匹配要合適； 選擇最佳降速比來(lái)降低慣量，最好采用直接 傳動(dòng)方式； 采用預(yù)緊辦法提高整個(gè)系統(tǒng)的剛度； 采用消除傳動(dòng)間隙的方法，減小反向死區(qū)誤差, 提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,3、電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件,機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)

41、部件主要是指齒輪（或同步齒輪帶）和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。 最低降速比的確定 傳動(dòng)副的最佳降速比應(yīng)按最大加速度能力和最小慣量的要求確定，以降低機(jī)械傳動(dòng)部件的慣量。 齒輪傳動(dòng)間隙的消除 齒輪傳動(dòng)間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類(lèi)。剛性調(diào)整法是調(diào)整后尺側(cè)間隙不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償；柔性調(diào)整法是指調(diào)整后的尺側(cè)間隙可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。 雙片直齒輪錯(cuò)齒間隙消除機(jī)構(gòu)圖45,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,3、電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件,機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 滾珠絲杠及其支承 滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，圖46，它由螺母、絲杠、滾珠、

42、回珠器、密封環(huán)等組成。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠常采用角接觸球軸承圖47或雙向推力圓柱滾子軸承與滾針軸承的組合軸承圖48方式。前者一般用在中、小型數(shù)控機(jī)床，后者則用在軸向剛度高的場(chǎng)合。滾珠絲杠的三種支承方式圖49：一端固定，另一端自由；一端固定，另一端簡(jiǎn)支承；兩端固定。,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),進(jìn)入下一節(jié),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,3、電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件,機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 絲杠的拉壓剛度計(jì)算 絲杠的綜合拉壓剛度主要由絲杠的拉壓剛度，支承剛度和螺母剛度三部分組成。 滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 同齒輪的傳動(dòng)副一樣，

43、滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒(méi)有間隙，提高螺母絲杠副的接觸剛度。 滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)圖50 滾珠絲杠的預(yù)拉伸 滾珠絲杠常采用預(yù)拉伸的方式，以提高其拉壓剛度和補(bǔ)償絲杠的熱變性。,,,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),3.6 主軸部件設(shè)計(jì),一、主軸部件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,二、主軸部件的傳動(dòng)方式,三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),退出,返回主頁(yè),四、主軸滾動(dòng)軸承,返回本章,五、主軸滑動(dòng)軸承,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.6.1 主軸部件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,,主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、 傳動(dòng)

44、件、密封件及定位元件等組成。 基本要求： 旋轉(zhuǎn)精度指裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn) 動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的 徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸 承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。 剛度指主軸部件在外加載荷作用下抵抗 變形的能力。主軸部件的剛度是綜合剛度， 它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.1 主軸部件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求,,基本要求： 抗振性指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。 溫升和熱變形指主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)處 的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的 溫度升高，形狀尺寸和

45、位置發(fā)生變化，造成主 軸部件的所謂熱變形。 精度保持性指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能 力。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.6.2 主軸部件的傳動(dòng)方式,,主軸部件的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。 齒輪傳動(dòng)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠傳 遞較大的轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作， 應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是線(xiàn)速度不能過(guò)高，通常小 于1215m/s，不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。 帶傳動(dòng)其特點(diǎn)是靠摩擦力傳動(dòng)（除同步齒形 帶外）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低，特 別適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)。皮帶有 彈性可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，

46、噪聲小，適宜高速 傳動(dòng)，帶傳動(dòng)在過(guò)載時(shí)會(huì)打滑，能起到過(guò)載 保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動(dòng)，不能用在速比要 求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.2 主軸部件的傳動(dòng)方式,,帶傳動(dòng)： 同步齒形帶圖52是通過(guò)帶上的齒形與帶輪上 的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同步齒形 帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式其特點(diǎn)是主軸單元大 大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的 剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速 范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩；便于組 織專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。它廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、 高速加工中心和數(shù)控車(chē)床中。

47、 高速內(nèi)圓磨床電主軸圖53,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,1、主軸部件的支承數(shù)目 多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。 為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床采用三個(gè) 支承。三個(gè)支承中可以前、后支承為主要 支承，中間支承為輔助支承，圖24； 也可以前、中支承為主要支承，后支承為 輔助支承，圖30。后者應(yīng)用較多。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),未完待續(xù),3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,2、推力軸承的位置配置型式 前端配置指兩個(gè)方向的推力軸承都布 置在前支承外。這類(lèi)配

48、置方案在前支承處 軸承較多，發(fā)熱大，溫升高；但主軸受熱 后向后伸長(zhǎng)，不影響軸向精度，精度高， 對(duì)提高主軸部件剛度有利。這種配置用于 軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或 數(shù)控機(jī)床。 后端配置指兩個(gè)方向的推力軸承都布 置在后支承處。這類(lèi)配置方案前支承處軸 承較少，發(fā)熱小，溫升低；但主軸受熱后 向前伸長(zhǎng)，影響軸向精度。這種配置用于 軸向精度要求不高的普通精度機(jī)床，如立 銑、多刀車(chē)床等。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,2、推力軸承的位置配置型式 兩端配置指兩個(gè)方向

49、的推力軸承分別 布置在前后兩個(gè)支承處。這類(lèi)配置方案當(dāng) 主軸受熱伸長(zhǎng)后，影響主軸軸承的軸向間 隙。為避免松動(dòng)，可用彈簧消除間隙和補(bǔ) 償熱膨脹。這種配置常用于短主軸，如組 合機(jī)床主軸。 中間配置指兩個(gè)方向的推力軸承在前 支承的后側(cè)。這類(lèi)配置方案可減少主軸的 懸伸量，并使主軸的熱膨脹向后；但前支 承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高。 以上四種推力軸承配置型式圖54,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,3、主軸傳動(dòng)件位置的合理布置 傳動(dòng)件在主軸上軸向位置的合理布置 合理布置傳動(dòng)

50、件在主軸上的軸向位置，可 以改善主軸的受力情況，減少主軸變形， 提高主軸的抗振性。主軸上傳動(dòng)件軸向布 置時(shí)，應(yīng)盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動(dòng)件 時(shí)，其中最大傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。 傳動(dòng)件軸向布置的幾種情況圖55 驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置的合理布置 主軸受到的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于切削力的方向取 決于驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,4、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸徑直 徑D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸 伸量a和主軸主要支承間的跨距

51、L，這些參 數(shù)將直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。 主軸前軸徑直徑D1的選取 主軸內(nèi)孔直徑d的確定 主軸前端懸伸量a的確定 主軸主要支承間跨距L的確定,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,返回本節(jié),返回主頁(yè),下一頁(yè),3.6.5 主軸滑動(dòng)軸承,,滑動(dòng)軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)等特點(diǎn)，應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機(jī)床 和數(shù)控機(jī)床中。主軸滑動(dòng)軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可 分為動(dòng)壓軸承和靜壓軸承兩類(lèi)。按照流體介質(zhì)不同可 分為液體滑動(dòng)軸承和氣體滑動(dòng)軸承。 1、動(dòng)壓軸承 動(dòng)壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔。多油楔 軸承的軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動(dòng)和沖擊性能好。故 多采用多油楔軸承。 多油楔軸承有固定多油楔圖74和活動(dòng)多油楔圖75。,