《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》PPT課件

1 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 滿 足 的 基 本 要 求 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 分 類 和 傳 動(dòng) 方 式 分 級(jí) 變 速 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 無 級(jí) 變 速 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) 及 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn) 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 鏈 的 傳 動(dòng) 精 度 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 機(jī) 械 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 2 5.1.1 主 傳 動(dòng) 系 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 滿 足 的 基 本 要 求 1）運(yùn)動(dòng)功能； 2）傳遞動(dòng)力； 3）工作性能 ； 4）產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性 ； 5）操作靈活可靠，調(diào)整維修方便，防護(hù)性能好，壽命長。 基本原則：以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。基本要求 3 （ 1） 按 電 動(dòng) 機(jī) 類 型 分交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單速交流電動(dòng)機(jī)多速交流電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速1. 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 分 類 4 分級(jí)變速傳動(dòng) （傳動(dòng)方式、特點(diǎn)） 無級(jí)變速傳動(dòng) （傳動(dòng)方式、特點(diǎn) ） （ 2） 按 傳 動(dòng) 裝 置 類 型機(jī)械傳動(dòng)裝置液壓傳動(dòng)裝置電氣傳動(dòng)裝置上述裝置組合（ 3） 按 變 速 的 連 續(xù) 性 5 （1）集中傳動(dòng)方式 結(jié)構(gòu)緊湊優(yōu)點(diǎn)： 集中操縱 裝調(diào)方便 振動(dòng)影響平穩(wěn)性缺點(diǎn)： 易產(chǎn)生熱變形2. 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 傳 動(dòng) 方式 6 （2）分離傳動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)： 減小振動(dòng)、熱變 形小；背輪機(jī)構(gòu)： 高速傳動(dòng)鏈短、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、空載損失小； 低速可傳遞大扭矩、顯著擴(kuò)大變速范圍。缺點(diǎn)：兩個(gè)箱體、不便于 集中操縱； 低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大、傳動(dòng)帶易打滑； 調(diào)整維修不便。 7 如 何 使 機(jī) 床 主 軸 獲 得 按 等 比 數(shù) 列 排 列 的 轉(zhuǎn) 速 ？運(yùn)動(dòng)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(dòng)副的傳動(dòng)比） 確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑 繪制主變速傳動(dòng)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(dòng) 關(guān) 系各 級(jí) 轉(zhuǎn) 速 值 及 傳 動(dòng) 路 線 各 軸 轉(zhuǎn) 速 分 級(jí) 及 轉(zhuǎn) 速 值各 傳 動(dòng) 副 的 傳 動(dòng) 比 8 轉(zhuǎn) 速 線軸 線 轉(zhuǎn) 速 點(diǎn)傳動(dòng)線圖5-3 9 軸線：用來表示軸的一組間距相等的豎線；轉(zhuǎn)速線：一組間距相等的水平線，表示轉(zhuǎn)速的對(duì)數(shù)坐標(biāo)； 10 轉(zhuǎn)速點(diǎn)：是指在軸線上用來表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速值的 圓點(diǎn)或圓圈。一般來講轉(zhuǎn)速點(diǎn)為軸線和轉(zhuǎn)速線的交點(diǎn)，若不是交點(diǎn)應(yīng)該單獨(dú)標(biāo)出轉(zhuǎn)速值。傳動(dòng)線：是指軸線間轉(zhuǎn)速點(diǎn)的連線，表示相應(yīng)傳動(dòng)副及 其傳動(dòng)比值。傾斜方向和傾斜程度分別表示傳動(dòng)比的升降和大小；i=1，傳動(dòng)線水平；i1，傳動(dòng)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(gè)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(gè)變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 77 （2）一個(gè)變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列三聯(lián)滑移齒輪排列方式，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(jìn)行， 78 （3）兩個(gè)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(jí)變速裝置的分類 無級(jí)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(dòng)機(jī)無級(jí)變速裝置 機(jī)械無級(jí)變速裝置 液壓無級(jí)變速裝置 83 直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)（1）變速電動(dòng)機(jī) 交流變頻電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：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 O O p）型（2）機(jī)械無級(jí)變速裝置 行星錐輪型 分離錐輪鋼環(huán)型 寬帶型特點(diǎn)：利用摩擦力來傳遞扭矩；連續(xù)地改變摩擦傳動(dòng)副工作半徑來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；為恒扭矩傳動(dòng)；變速范圍小。 84 （3）液壓無級(jí)變速裝置 液壓無級(jí)變速裝置通過改變單位時(shí)間內(nèi)輸人入液壓缸或液動(dòng)機(jī)中液體的油量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。特點(diǎn)是變速范圍較大、變速方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)動(dòng)換向時(shí)沖擊小、易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)化。 85 2. 無級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則（1）盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動(dòng)系統(tǒng)要求的無級(jí)變速裝置。（2）串聯(lián)有級(jí)變速機(jī)構(gòu)，擴(kuò)大恒功率變速范圍。例5-3 設(shè)機(jī)床主軸的的變速范圍Rn=60，無級(jí)變速箱的變速范圍Rd=8，設(shè)計(jì)機(jī)械分級(jí)變速箱，求出其級(jí)數(shù)，并畫出轉(zhuǎn)速圖。df Zfdnf RRRR )97.09.0( / 1 86 3. 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)無級(jí)調(diào)速 （1）直流電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速 87 直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，是通過調(diào)節(jié)電樞電壓，保持勵(lì)磁電流恒定的方法進(jìn)行調(diào)速，屬于恒扭矩調(diào)速，起動(dòng)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(lì)磁電流，從而改變勵(lì)磁磁通，保持電樞電壓恒定的方法進(jìn)行調(diào)速，屬于恒功率調(diào)速。 加大勵(lì)磁電流會(huì)引起電刷 產(chǎn)生火花，限制了最高轉(zhuǎn)速。 88 （2）交流電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速 交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)通常是通過調(diào)頻進(jìn)行變速，體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)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(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)時(shí)，必須要考慮電動(dòng)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(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍。 變速箱的公比選取：（1）取變速箱的公比等于電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍， 可簡化變速箱結(jié)構(gòu)，但電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)相應(yīng)增大。（3）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)， 取變速箱公比小于電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍，使 一部分轉(zhuǎn)速重合，但機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)復(fù)雜。 90 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) 91 92 93恒功率段重合傳動(dòng)系統(tǒng) 94 3）數(shù)控機(jī)床高速主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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(dòng)態(tài)響應(yīng)要好，振動(dòng)和噪聲 要小。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，將中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)減少到僅剩聯(lián)軸節(jié)； 95 另一種是將電動(dòng)機(jī)與主軸合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸，實(shí)現(xiàn)無任何中間環(huán)節(jié)的直接驅(qū)動(dòng) 96 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) 97 5）數(shù)控機(jī)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(cè)裝置、補(bǔ)償裝置、加工監(jiān)控等.再增加自動(dòng)裝卸工件的工業(yè)機(jī)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(dòng)化的車削柔性制造單元 98 99 5.2.1 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) 及 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)1. 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 的 類 型 及 組 成進(jìn)給傳動(dòng)用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和有關(guān)輔助運(yùn)動(dòng)。機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)液壓進(jìn)給傳動(dòng)電氣進(jìn)給傳動(dòng) 100 1）機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng) 主要由動(dòng)力源，變速、換向、運(yùn)動(dòng)分配、安全、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、執(zhí)行、快速傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)組成。 101 2）液壓進(jìn)給傳動(dòng)3）電氣進(jìn)給傳動(dòng)通過液壓缸等傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，并通過液壓控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、換向、運(yùn)動(dòng)分配、過載保護(hù)和快速運(yùn)動(dòng)。采用無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，直接或經(jīng)過簡單齒輪變速或同步齒形帶變速，驅(qū)動(dòng)齒輪齒條或絲杠螺母機(jī)構(gòu)等傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 102 2. 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)1）進(jìn)給傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）分為“外聯(lián)系”進(jìn)給傳動(dòng)鏈、“內(nèi)聯(lián)系”進(jìn)給傳動(dòng)鏈。（2）進(jìn)給傳動(dòng)速度低、受力小、消耗功率少。（3）對(duì)傳動(dòng)鏈換接的要求比較多。（4）載荷特點(diǎn)為恒扭矩工作。 103 2）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求（1）具有足夠的靜剛度和動(dòng)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(dòng)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、操縱靈活。 104 3）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速。（2）變速系統(tǒng)的傳動(dòng)副“前少后多”、降速“前快后慢”、 傳動(dòng)線“前疏后密”。（3）變速范圍可取大一些。（4）采用傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)。（5）采用快速空行程傳動(dòng)。（6）采用微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 105 5.2.2 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 鏈 的 傳 動(dòng) 精 度1. 誤 差 來 源傳動(dòng)件的制造誤差和裝配誤差以及傳動(dòng)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(dòng) 精 度 措 施 和 “ 內(nèi) 聯(lián) 系 ” 傳 動(dòng) 鏈 設(shè) 計(jì) 原 則1）縮短傳動(dòng)鏈。2）合理分配傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。 傳動(dòng)比應(yīng)采取遞降原則。 108 3）合理選擇傳動(dòng)件。 “內(nèi)聯(lián)系”傳動(dòng)鏈不允許采用傳動(dòng)比不準(zhǔn)確的傳動(dòng)副。 傳動(dòng)精度要求高的傳動(dòng)鏈，應(yīng)盡量不用或少用傳動(dòng)比不準(zhǔn)確的傳動(dòng)副。4）合理分配傳動(dòng)副的傳動(dòng)確定各傳動(dòng)副精度。5）采用校正裝置。 109 5.2.3 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 機(jī) 械 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)1. 傳 動(dòng) 齒 輪 副必須考慮減少摩擦阻力、提高傳動(dòng)精度和剛度、減少運(yùn)動(dòng)慣量等問題。1）作用：減速、增大轉(zhuǎn)矩、檢測(cè)。（1）滿足強(qiáng)度要求。（2）合理分配速比。（3）傳動(dòng)間隙的影響。2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題： 110 （1）剛性調(diào)整法3）消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施： 111 （2）柔性調(diào)整法3）消除傳動(dòng)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(diǎn)特點(diǎn)：（1）摩擦損失小、效率高，可達(dá)90%96%。（2）摩擦阻力小、動(dòng)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(dòng)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(shí)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