《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,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,第七章 機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(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,,,第一章 緒論,1.1 機(jī)械制造裝備及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用,1、制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(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,退出,上一頁,下一頁,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,,,,第一章 緒論,1.3 機(jī)械制造裝備的分類,1、加工裝備,機(jī)械制造裝備包括加工裝備、工藝裝備、倉儲運(yùn)輸裝備和輔助裝備四大類。,2、工藝裝備,3、倉儲運(yùn)輸裝備,主要指機(jī)床。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也稱工作母機(jī)。,各種刀具、模具、夾具、量具等總稱為工藝裝備。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。,倉儲運(yùn)輸裝備包括各級倉儲、物料運(yùn)輸、機(jī)床上下料、機(jī)器人等。,退出,上一頁,進(jìn)入下一章,返回主頁,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)的評價(jià),返回主頁,退出,上一頁,下一頁,,,,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,下一頁,退出,返回主頁,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,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,可行性分析,編制設(shè)計(jì)任務(wù)書,方案設(shè)計(jì)階段,對設(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)方案的評價(jià)與篩選,退出,下一頁,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,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,3、,4、,下一頁,,,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,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,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,,,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,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,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,,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)開發(fā)過程的重組和設(shè)計(jì)/管理系統(tǒng)信息集成，盡可能減少產(chǎn)品零部件的類別數(shù)，從而縮短產(chǎn)品的開發(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)的評價(jià),一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià),二、可靠

7、性評價(jià),三、人機(jī)工程學(xué)評價(jià),上一頁,下一頁,退出,返回主頁,四、結(jié)構(gòu)工藝性評價(jià),五、產(chǎn)品造型評價(jià),六、標(biāo)準(zhǔn)化評價(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)和確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),退出,返回本節(jié),2.3.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià),返回主頁,1、,2、,確定重要性系數(shù) 圖7,4、,,確定各設(shè)計(jì)方案的評價(jià)分?jǐn)?shù),總權(quán)重值ZQj,技術(shù)評價(jià)Tj,經(jīng)濟(jì)評價(jià)Ej:,經(jīng)濟(jì)評價(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)評價(jià)的步驟,3、,5、,7、,6、,通常理想成本CL應(yīng)低于市場同類產(chǎn)品最低價(jià)格的70%。經(jīng)濟(jì)評價(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)評價(jià)值小于0.7，說明方案的實(shí)際生產(chǎn)成本大于市場同類產(chǎn)品的最低價(jià)，一般不予考慮。,技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(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)，建議用雙曲線法計(jì)算Ej值：,TEj = Tj+Ej,下一頁,,,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 可靠性評價(jià),返回主頁,1、,2、,可靠性預(yù)測,下一頁,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)評價(jià),返回主頁,下一頁,,,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)工藝性評價(jià),返回主頁,1、,2、,下一頁,3、,維修工藝性,結(jié)構(gòu)工藝性評價(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)确矫鎭碓u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)品造型評價(jià),返回主頁,1、,2、,下一頁,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 對稱與均衡 安定與輕巧 對比與調(diào)和 過度與呼應(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,退出,返回本節(jié),2.3.6 標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià),返回主頁,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,退出,上一頁,下一頁,第四節(jié) 主傳動系設(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,退出,上一頁,下一頁,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,退出,上一頁,下一頁,,,,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,下一頁,退出,返回主頁,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)滿足的基本要求,返回主頁,,,,下一頁,,,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,下一頁,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)類型，其他屬變形設(shè)計(jì)類型。有些類型，如組合機(jī)床屬組合設(shè)計(jì)類型。,在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型中，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,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,下一頁,退出,返回主頁,,機(jī)床的運(yùn)動學(xué)原理,機(jī)床運(yùn)動學(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,2,,導(dǎo)線,,,發(fā)生線的形成圖示,,,,,,,,,,,,,,,,1,f,n,,,,,,,,,,,,,n,,1,. ..,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f,n1,n2,,1,a),c),b),,,,,,

15、,,,,,,,,,,,f,n1,n2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f,d),e),a)點(diǎn)刃車刀車外圓柱面 b)寬刃車刀車外圓柱面 c)砂輪磨外圓柱面 d)盤銑刀銑外圓柱面 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,下一頁,幾何表面的形成原理圖示,發(fā)生線的形成圖示,發(fā)生線的形成： 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)動功能方案設(shè)計(jì),（1）工藝分析 （2）選取坐標(biāo)系 （3）寫出機(jī)床運(yùn)動功能式 （4）畫出機(jī)床運(yùn)動功能圖(例：滾齒機(jī)）,（5）

16、繪制機(jī)床傳動原理圖,,,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,下一頁,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,運(yùn)動功能圖形符號,a),回轉(zhuǎn)運(yùn)動,b),直線運(yùn)動,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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,下一頁,退出,返回主頁,5、,6、,,精度,運(yùn)動精度,傳動精度,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,下一頁,退出,返回主頁,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,下一頁,中型臥式機(jī)床的簡略系列型譜表,,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,下一頁,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)動和動力。其基本工作原理是：通過刀具與工件之間的相對運(yùn)動，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)動功能方案設(shè)計(jì),3.3.2 機(jī)床的運(yùn)動功能設(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,下一頁,1、運(yùn)動功能分配設(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)動與傳動設(shè)計(jì)結(jié)果，機(jī)床動力參數(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,下一頁,1、主參數(shù)和尺寸參數(shù),2、運(yùn)動參數(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)動參數(shù)和動力參數(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)動參數(shù)是指機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工作安裝部件（工作臺、刀架）的運(yùn)動速度。,主運(yùn)動參數(shù)：(1) 最低（nmin）和最高（nmax)轉(zhuǎn)速的確定,（2）主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級數(shù)規(guī)律分布，轉(zhuǎn)數(shù)范圍

20、內(nèi) 的轉(zhuǎn)數(shù)相對均勻損失率為：,A= (n-nj)/n,產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)速相對損失為：,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,進(jìn)入下一節(jié),3.3.4 機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì),3、動力參數(shù) 主電動機(jī)功率的確定 進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)功率的確定 快速運(yùn)動電動機(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 主傳動系設(shè)計(jì),一、主傳動系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求,二、主傳動系分類和傳動方式,三、分極變速主傳動系,上一頁,下一頁,退出,返回主頁,四、無極變速主傳動系,返回本章,五、數(shù)控機(jī)床主傳動系

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,下一頁,3.4.1 主傳動系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求,1、 滿足機(jī)床使用性能要求 2、 滿足機(jī)床傳遞動力要求 3、 滿足機(jī)床工作性能的要求 4、 滿足產(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,下一頁,3.4.2 主傳動系分類和傳動方式,主傳動系一般由動力源（如電動機(jī)）、變速裝置及執(zhí)行件（如 主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制 動機(jī)構(gòu)等部分組成。 1、主傳動系分類 按驅(qū)動主傳動的電動機(jī)類型：

22、 交流電動機(jī)驅(qū)動、直流電動機(jī)驅(qū)動 按傳動裝置類型： 機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、 電氣傳動裝置以及它們的組合 按變速的連續(xù)性： 分極變速傳動、無極變速傳動 2、主傳動系的傳動方式 集中傳動方式：主傳動系的全部傳動和變速機(jī)構(gòu)集中 裝在同一個(gè)主軸箱內(nèi)。 圖11 分離傳動方式 ：主傳動系中的大部分傳動和變速機(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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,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軸的數(shù)目，傳動軸之間的傳

23、動關(guān)系，主軸的各級轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，各傳動軸的轉(zhuǎn)速分級和轉(zhuǎn)速值，各傳動副的傳動比等。 設(shè)一中型臥式車床，其變速傳動系 圖13 結(jié)構(gòu)式 變速組的級比是指主動軸上同一點(diǎn)傳往被動軸相鄰兩傳動線的比值，用 表示。級比 中的指數(shù)值 稱為指數(shù)，相當(dāng)于上述相鄰兩傳動線與被動軸交點(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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,2、各變速組的變速范圍及極限傳動比 變速組中最大與最小傳動比的比值，稱為 該變速組的變速范圍。即： （i=0，1，2，，j) 在設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動系時(shí)， 一般限

24、制降速最小傳動比 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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,3、主變速傳動系設(shè)計(jì)的一般原則 傳動副前多后少的原則 傳動順序與擴(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) 速不宜超過電動機(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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,4、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計(jì) 具有多速電動機(jī)的主變速傳動系設(shè)計(jì)采用多速異 步電動機(jī)和其他方式聯(lián)合使用，可以簡化機(jī)床的 機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用方便。 多刀半自動車床的

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

26、 對于定比傳動的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可 依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊推薦的方法確定。 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，選取合理的齒數(shù)和是很 關(guān)鍵的。各對傳動副的齒數(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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,7、計(jì)算轉(zhuǎn)速 機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性

27、 驅(qū)動直線運(yùn)動工作臺的這類機(jī)床的主運(yùn) 動屬恒轉(zhuǎn)矩傳動。如刨床的工作臺。 主運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床基本上是恒 功率傳動。如車床、銑床的主軸。 主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低 轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速 變速傳動系中傳動件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 變速傳動系中的傳動件包括軸和齒輪，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,下一頁,3.4.3 分級變速主傳動系,8、變速箱內(nèi)傳動件的空間

28、布置與計(jì)算 變速箱內(nèi)各傳動軸的空間布置 各傳動軸是空間布置 （臥式車床主軸箱橫截面圖23，展開圖24） 各傳動軸在一個(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,下一頁,3.4.4 無級變速主傳動系,1、無級變速裝置的分類 機(jī)床主傳動中常采用的無級變速裝置 有三大類：變速電動機(jī)、機(jī)械無級變速

29、 裝置、液壓無級變速裝置 2、無級變速主傳動系設(shè)計(jì)原則 盡量選擇功率和轉(zhuǎn)矩特性符合傳動系要求 的無級變速裝置。 無極變速系統(tǒng)裝置單獨(dú)使用時(shí)，其調(diào)速范 圍較小，滿足不了要求，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,下一頁,3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),1、主傳動采用直流或交流電動機(jī)無級調(diào)速 直流電動機(jī)無級調(diào)速，一般直流電動機(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。 交流電動機(jī)無級調(diào)速，一般交流電動機(jī) 體積小，轉(zhuǎn)

30、動慣性小，動態(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,未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動電動機(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)床主傳動系時(shí)，必須考慮 電動機(jī)與機(jī)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(yuǎn)大于 電動機(jī)恒功率變速范圍 ，所以在電動 機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級變速箱，以 擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率 切削對電動機(jī)輸出功率的要求。 設(shè)計(jì)分級變速箱時(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,未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動電動機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 取變速箱的公比 等于電動機(jī)的恒功率 調(diào)速范圍 ，即 = ，功率特性圖 是連續(xù)的，無缺口和無重合。 若要簡化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級數(shù)應(yīng)少些， 變速箱公比 可取達(dá)于電動機(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,3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系

32、設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動電動機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 如果數(shù)控機(jī)床為了恒線速切削需在運(yùn) 轉(zhuǎn)中變速時(shí)，取變速公比 小于電動機(jī)的 恒功率變速范圍，即 < ，在主傳動 系功率特性圖上有小段重合，這時(shí)變速箱 的變速級數(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,未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動電動機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì) 例題： 某數(shù)控車床，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, 采用直流電動機(jī)，電動機(jī)

33、功率P電15KW，電 動機(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)分級變速箱的傳動系統(tǒng)， 畫出其轉(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,未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動電動機(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,未完待續(xù),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(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,下一頁,3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(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,下一頁,3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)特點(diǎn),3、數(shù)控機(jī)床高速主傳動設(shè)計(jì) 提高主傳動系中主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度 最直接最有效的方法。對于高速和超高速 數(shù)控機(jī)床主傳動，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)床主軸和電動機(jī)軸 串接成一體；另一種是將電動機(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)控車床主傳動系設(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,進(jìn)入下一節(jié),3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動系設(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)床對滿足加工對象變換有很強(qiáng)的 適應(yīng)能力（即柔性），因此發(fā)展很快。 車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)床采用平臺閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有 剛度高，運(yùn)動部件質(zhì)量輕，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡 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)給傳動系設(shè)計(jì),一、進(jìn)給傳動系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求,二、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)

36、,上一頁,下一頁,退出,返回主頁,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,下一頁,3.5.1 進(jìn)給傳動系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求,1、進(jìn)給傳動系的組成 動力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動分配機(jī)構(gòu)、 過載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等。,2、進(jìn)給傳動系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 具有足夠的靜剛度和動剛度； 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)的傳動精度和定位精度高； 結(jié)構(gòu)簡單，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,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 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無監(jiān)測和反饋裝置分為： 開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。,開環(huán)系統(tǒng) 典型的開環(huán)系統(tǒng)采用步進(jìn)電動機(jī)，其精度取決于步 進(jìn)電動機(jī)的步距角精度，步進(jìn)電動機(jī)只執(zhí)行部件間 傳動系的傳動精度。這類系統(tǒng)的定位精度較低，但 結(jié)構(gòu)簡單，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,未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,閉環(huán)系統(tǒng) 檢測反饋裝置有兩類：用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反 饋，測速發(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裝置的精度。其 控制精度、

38、動態(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,,,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,下一頁,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)比較簡單，調(diào)整容易，價(jià)格低。 綜上所述，對伺服系統(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,,,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,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)動部件 伺服驅(qū)動部件如步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服 電動機(jī)、交流伺服

39、電動機(jī)等。 對進(jìn)給驅(qū)動部件的基本要求 調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)，無爬行； 快速響應(yīng)性好； 抗負(fù)載振動能力強(qiáng)； 可承受頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)； 振動和噪聲小，可靠性高，壽命長； 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,下一頁,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)動部件 進(jìn)給驅(qū)動部件的類型 步進(jìn)電動機(jī) 直流伺服電動機(jī) 交流伺服電動機(jī) 直線伺服電動機(jī)（旋轉(zhuǎn)變直線圖42， 形式圖43， 傳動示意圖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,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)給傳動系中的機(jī)械傳動部件,機(jī)械傳動部件應(yīng)滿足的基本要求： 采用低摩擦傳動； 伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動系匹配要合適； 選擇最佳降速比來降低慣量，最好采用直接 傳動方式； 采用預(yù)緊辦法提高整個(gè)系統(tǒng)的剛度； 采用消除傳動間隙的方法，減小反向死區(qū)誤差, 提高運(yùn)動平穩(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,未完待續(xù),3.5.2 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng),,3、電伺服進(jìn)給傳動系中的機(jī)械傳動部件,機(jī)械傳動部件設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動

41、部件主要是指齒輪（或同步齒輪帶）和絲杠螺母傳動副。 最低降速比的確定 傳動副的最佳降速比應(yīng)按最大加速度能力和最小慣量的要求確定，以降低機(jī)械傳動部件的慣量。 齒輪傳動間隙的消除 齒輪傳動間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類。剛性調(diào)整法是調(diào)整后尺側(cè)間隙不能自動進(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)給傳動系中的機(jī)械傳動部件,機(jī)械傳動部件設(shè)計(jì) 滾珠絲杠及其支承 滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線運(yùn)動的運(yùn)動轉(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,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)給傳動系中的機(jī)械傳動部件,機(jī)械傳動部件設(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)滿足的基本要求,二、主軸部件的傳動方式,三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),上一頁,下一頁,退出,返回主頁,四、主軸滾動軸承,返回本章,五、主軸滑動軸承,,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,未完待續(xù),3.6.1 主軸部件應(yīng)滿足的基本要求,,主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、 傳動

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，在無載荷、低速轉(zhuǎn) 動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的 徑向和軸向跳動。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,下一頁,3.6.1 主軸部件應(yīng)滿足的基本要求,,基本要求： 抗振性指抵抗受迫振動和自激振動的能力。 溫升和熱變形指主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對處 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,未完待續(xù),3.6.2 主軸部件的傳動方式,,主軸部件的傳動方式主要有齒輪傳動、帶傳動、 電動機(jī)直接驅(qū)動等。 齒輪傳動其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、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)是線速度不能過高，通常小 于1215m/s，不如帶傳動平穩(wěn)。 帶傳動其特點(diǎn)是靠摩擦力傳動（除同步齒形 帶外）、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特 別適用于中心距較大的兩軸間傳動。皮帶有 彈性可吸振，傳動平穩(wěn)，

46、噪聲小，適宜高速 傳動，帶傳動在過載時(shí)會打滑，能起到過載 保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動，不能用在速比要 求準(zhǔn)確的場合。,,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,下一頁,3.6.2 主軸部件的傳動方式,,帶傳動： 同步齒形帶圖52是通過帶上的齒形與帶輪上 的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動和動力。同步齒形 帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。 電動機(jī)直接驅(qū)動方式其特點(diǎn)是主軸單元大 大簡化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的 剛度，降低了噪聲和振動；有較寬的調(diào)速 范圍；有較大的驅(qū)動功率和轉(zhuǎn)矩；便于組 織專業(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,下一頁,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,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，不影響軸向精度，精度高， 對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，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,下一頁,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。這類配置方案當(dāng) 主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間 隙。為避免松動，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,下一頁,3.6.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,3、主軸傳動件位置的合理布置 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置 合理布置傳動

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。主軸上傳動件軸向布 置時(shí)，應(yīng)盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動件 時(shí)，其中最大傳動件應(yīng)靠近前支承。 傳動件軸向布置的幾種情況圖55 驅(qū)動主軸的傳動軸位置的合理布置 主軸受到的驅(qū)動力相對于切削力的方向取 決于驅(qū)動主軸的傳動軸位置。,,第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì),,退出,回本節(jié),返回主頁,下一頁,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,下一頁,3.6.5 主軸滑動軸承,,滑動軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動 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。主軸滑動軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可 分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。按照流體介質(zhì)不同可 分為液體滑動軸承和氣體滑動軸承。 1、動壓軸承 動壓軸承按油楔數(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和活動多油楔圖75。,