第01章機床傳動基礎知識

1、第01章機床傳動基礎知識1.1 1.1 機床的運動機床的運動 1.1.1 1.1.1 零件表面的切削加工成形方法零件表面的切削加工成形方法 機械零件的形狀很多，但主要由平面、圓柱面、圓錐面機械零件的形狀很多，但主要由平面、圓柱面、圓錐面及成型面所組成。這些面的形成是以直線或曲線為母線及成型面所組成。這些面的形成是以直線或曲線為母線，以直線或圓為運動軌跡，作旋轉或平移運動所形成的，以直線或圓為運動軌跡，作旋轉或平移運動所形成的表面。表面。機械零件的任何表面都可看作是一條線機械零件的任何表面都可看作是一條線( (稱為母線稱為母線) )沿著沿著另一條線另一條線( (稱為導線稱為導線) )運動的軌跡。

2、如圖運動的軌跡。如圖1-11-1所示，平面所示，平面可看作是是由一根直線可看作是是由一根直線( (母線母線) )沿著另一根直線沿著另一根直線( (導線導線) )運運動而形成動而形成( (圖圖1-1(a)1-1(a)；圓柱面和圓錐面可看作是由一根；圓柱面和圓錐面可看作是由一根直線直線( (母線母線) )沿著一個圓沿著一個圓( (導線導線) )運動而形成運動而形成( (圖圖1-1(b)1-1(b)和和(c)(c)；普通螺紋的螺旋面是由；普通螺紋的螺旋面是由“”“”形線形線( (母線母線) )沿螺旋沿螺旋線線( (導線導線) )運動而形成運動而形成( (圖圖l-1(e)l-1(e)；直齒圓柱齒輪的漸

3、開；直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓表面是由漸開線線齒廓表面是由漸開線( (母線母線) )沿直線沿直線( (導線導線) )運動而形成運動而形成( (圖圖1-1(d)1-1(d)等。形成表面的母線和導線統(tǒng)稱為發(fā)生線。等。形成表面的母線和導線統(tǒng)稱為發(fā)生線。1母線；母線；2導線導線圖圖1-1 零件表面的成形零件表面的成形 由圖由圖1-11-1可以看出，有些表面，其母線和導線可以互換可以看出，有些表面，其母線和導線可以互換，如平面、圓柱面和直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓表面等，如平面、圓柱面和直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓表面等，稱為可逆表面；而另一些表面，其母線和導線不可互，稱為可逆表面；而另一些表面，其母線和導線不可

4、互換，如圓錐面和螺旋面等，稱為不可逆表面。切削加工換，如圓錐面和螺旋面等，稱為不可逆表面。切削加工中發(fā)生線是由刀具的切削刃和工件的相對運動得到的，中發(fā)生線是由刀具的切削刃和工件的相對運動得到的，由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形成發(fā)生線的方法可歸納為以下成發(fā)生線的方法可歸納為以下4 4種。種。(1) (1) 軌跡法。它是利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動對工軌跡法。它是利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動對工件進行加工的方法。切削刃與被加工表面為點接觸，發(fā)件進行加工的方法。切削刃與被加工表面為點接觸，發(fā)生線為接觸點的軌跡線。圖生線為接觸點的軌跡線

5、。圖1-2(a)1-2(a)中，母線中，母線A Al(l(直線直線) )和和導線導線A A2(2(曲線曲線) )均由刨刀的軌跡運動形成。采用軌跡法形均由刨刀的軌跡運動形成。采用軌跡法形成發(fā)生線需要一個成形運動。成發(fā)生線需要一個成形運動。圖圖1-2 形成發(fā)生線的方法形成發(fā)生線的方法(2) (2) 成形法。它是利用成形刀具對工件進行加工的方法成形法。它是利用成形刀具對工件進行加工的方法。切削刃的形狀和長度與所需形成的發(fā)生線。切削刃的形狀和長度與所需形成的發(fā)生線( (母線母線) )完全完全重合。圖重合。圖1-2(b)1-2(b)中，曲線形母線由成形刨刀的切削刃直中，曲線形母線由成形刨刀的切削刃直接形

6、成，直線形的導線則由軌跡法形成。接形成，直線形的導線則由軌跡法形成。(3) (3) 相切法。它是利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動對工件相切法。它是利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。如圖進行加工的方法。如圖1-2(c)1-2(c)所示，采用銑刀或砂輪等所示，采用銑刀或砂輪等旋轉刀具加工時，在垂直于刀具旋轉軸線的截面內，切旋轉刀具加工時，在垂直于刀具旋轉軸線的截面內，切削刃可看作是點，當切削點繞著刀具軸線作旋轉運動削刃可看作是點，當切削點繞著刀具軸線作旋轉運動B B1 1，同時刀具軸線沿著發(fā)生線的等距線作軌跡運動，同時刀具軸線沿著發(fā)生線的等距線作軌跡運動A A2 2時，時，切削點運動軌跡的

7、包絡線便是所需的發(fā)生線。為了用相切削點運動軌跡的包絡線便是所需的發(fā)生線。為了用相切法得到發(fā)生線，需要兩個成形運動，即刀具的旋轉運切法得到發(fā)生線，需要兩個成形運動，即刀具的旋轉運動和刀具中心按一定規(guī)律運動。動和刀具中心按一定規(guī)律運動。 (4) (4) 展成法。它是利用工件和刀具作展成切削運動進行展成法。它是利用工件和刀具作展成切削運動進行加工的方法。切削加工時，刀具與工件按確定的運動關加工的方法。切削加工時，刀具與工件按確定的運動關系作相對運動系作相對運動( (展成運動或稱范成運動展成運動或稱范成運動) )，切削刃與被加，切削刃與被加工表面相切工表面相切( (點接觸點接觸) )，切削刃各瞬時位置

8、的包絡線便是，切削刃各瞬時位置的包絡線便是所需的發(fā)生線。如圖所需的發(fā)生線。如圖1-2(d)1-2(d)所示，用齒條形插齒刀加工所示，用齒條形插齒刀加工圓柱齒輪，刀具沿箭頭圓柱齒輪，刀具沿箭頭A A1 1方向所作的直線運動，形成直方向所作的直線運動，形成直線形母線線形母線( (軌跡法軌跡法) )，而工件的旋轉運動，而工件的旋轉運動B B2121和直線運動和直線運動A A2222，使刀具能不斷地對工件進行切削，其切削刃的一系，使刀具能不斷地對工件進行切削，其切削刃的一系列瞬時位置的包絡線便是所需要漸開線形導線列瞬時位置的包絡線便是所需要漸開線形導線( (見圖見圖1-1-2(e)2(e)，用展成法形

9、成發(fā)生線需要一個成形運動，用展成法形成發(fā)生線需要一個成形運動( (展成運展成運動動) )。相關內容。相關內容“在齒輪加工機床在齒輪加工機床”中作詳細講述。中作詳細講述。 1.1.2 1.1.2 機床的運動機床的運動在機床上，為了獲得所需的工件表面形狀，必須形成一在機床上，為了獲得所需的工件表面形狀，必須形成一定形狀的發(fā)生線定形狀的發(fā)生線( (母線和導線母線和導線) )。除成形法外，發(fā)生線的。除成形法外，發(fā)生線的形成都是靠刀具和工件作相對運動實現(xiàn)的。這種運動稱形成都是靠刀具和工件作相對運動實現(xiàn)的。這種運動稱為表面成形運動。此外，還有多種輔助運動。為表面成形運動。此外，還有多種輔助運動。 1.1.

10、2.1 1.1.2.1 成形運動按其組成情況進行分類成形運動按其組成情況進行分類成形運動按其組成情況進行分類，可分為簡單的和復合成形運動按其組成情況進行分類，可分為簡單的和復合的兩種。如果一個獨立的成形運動是由單獨的旋轉運動的兩種。如果一個獨立的成形運動是由單獨的旋轉運動或直線運動構成的，則此成形運動稱為簡單成形運動?；蛑本€運動構成的，則此成形運動稱為簡單成形運動。例如，用尖頭車刀車削外圓柱面時例如，用尖頭車刀車削外圓柱面時( (如圖如圖1-3(a)1-3(a)所示所示) )，工件的旋轉運動工件的旋轉運動B B1 1和刀具直線運動和刀具直線運動A A2 2就是兩個簡單運動就是兩個簡單運動；用砂

11、輪磨削外圓柱面時；用砂輪磨削外圓柱面時( (如圖如圖1-3(b)1-3(b)所示所示) )，砂輪和工，砂輪和工件的旋轉運動件的旋轉運動B B1 1、B B2 2以及工件的直線移動以及工件的直線移動A A3 3，也都是簡，也都是簡單運動。如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以單運動。如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以上的旋轉運動或上的旋轉運動或( (和和) )直線運動，按照某種確定的運動關直線運動，按照某種確定的運動關系組合而成，則稱此成形運動為復合成形運動。系組合而成，則稱此成形運動為復合成形運動。 圖圖1-3 成形運動的組成成形運動的組成例如，車削螺紋時例如，車削螺紋時( (如圖如圖

12、1-3(c)1-3(c)所示所示) )，形成螺旋形發(fā)生，形成螺旋形發(fā)生線所需的刀具和工件之間的相對螺旋軌跡運動。為簡化線所需的刀具和工件之間的相對螺旋軌跡運動。為簡化機床結構和較易保證精度，通常將其分解為工件的等速機床結構和較易保證精度，通常將其分解為工件的等速旋轉運動旋轉運動B B1111和刀具的等速直線移動和刀具的等速直線移動A A1212。B B1111和和A A1212不能不能彼此獨立，它們之間必須保持嚴格的運動關系，即工件彼此獨立，它們之間必須保持嚴格的運動關系，即工件每轉一轉時，刀具直線移動的距離應等于螺紋的導程，每轉一轉時，刀具直線移動的距離應等于螺紋的導程，從而從而B B111

13、1和和A Al2l2這兩個單元運動組成一個復合運動。用軌這兩個單元運動組成一個復合運動。用軌跡法車回轉體成形面時跡法車回轉體成形面時( (如圖如圖1-3(d)1-3(d)所示所示) )，尖頭車刀的，尖頭車刀的曲線軌跡運動通常由相互垂直坐標方向上的、有嚴格速曲線軌跡運動通常由相互垂直坐標方向上的、有嚴格速比關系的兩個直線運動比關系的兩個直線運動A A2121和和A A2222來實現(xiàn)，來實現(xiàn)，A A2121和和A A2222也組也組成一個復合運動。上述復合運動組成部分符號中的下標成一個復合運動。上述復合運動組成部分符號中的下標，第一位數(shù)字表示成形的序號，第一位數(shù)字表示成形的序號( (第一個、第二個

14、、第一個、第二個、成成形運動形運動) )，第二位數(shù)字表示同一個復合運動中單元運動的，第二位數(shù)字表示同一個復合運動中單元運動的序號。序號。 1.1.2.2 1.1.2.2 成形運動中各單元運動根據(jù)其在切削成形運動中各單元運動根據(jù)其在切削中所起作用的不同進行分類中所起作用的不同進行分類成形運動中各單元運動根據(jù)其在切削中所起作用的不同成形運動中各單元運動根據(jù)其在切削中所起作用的不同進行分類，又可分為主運動和進給運動。進行分類，又可分為主運動和進給運動。(1) (1) 主運動。是形成機床切削速度或消耗主要動力的工主運動。是形成機床切削速度或消耗主要動力的工作運動。如車床工件旋轉；鉆床鉆頭旋轉；鏜床刀具

15、旋作運動。如車床工件旋轉；鉆床鉆頭旋轉；鏜床刀具旋轉；牛頭刨床刨刀直線運動；龍門刨床工件隨工作臺的轉；牛頭刨床刨刀直線運動；龍門刨床工件隨工作臺的直線運動；銑床刀具的旋轉；拉床刀具的直線運動；磨直線運動；銑床刀具的旋轉；拉床刀具的直線運動；磨床砂輪和磨具的旋轉。床砂輪和磨具的旋轉。(2) (2) 進給運動。是使工件的多余材料不斷被去除的工作進給運動。是使工件的多余材料不斷被去除的工作運動。切削過程中主運動只有一個，進給運動可以多于運動。切削過程中主運動只有一個，進給運動可以多于一個，主運動和進給運動可由刀具或工件分別完成，也一個，主運動和進給運動可由刀具或工件分別完成，也可由刀具單獨完成?？捎?/p>

16、刀具單獨完成。輔助運動。機床的運動除了切削運動外，還有一些實現(xiàn)輔助運動。機床的運動除了切削運動外，還有一些實現(xiàn)機床切削過程的輔助工作而必須進行的輔助運動，該運機床切削過程的輔助工作而必須進行的輔助運動，該運動不直接參與切削運動，但為切削加工的工件運動創(chuàng)造動不直接參與切削運動，但為切削加工的工件運動創(chuàng)造了加工的必要條件，是不可缺少的。它的種類很多，一了加工的必要條件，是不可缺少的。它的種類很多，一般包括：般包括：1) 1) 切入運動。刀具相對工件切入一定深度，以保證工件切入運動。刀具相對工件切入一定深度，以保證工件達到要求的尺寸。達到要求的尺寸。2) 2) 分度運動。多工位工作臺和刀架等的周期轉

17、位或移位分度運動。多工位工作臺和刀架等的周期轉位或移位以及多頭螺紋的車削等。以及多頭螺紋的車削等。3) 3) 調位運動。加工開始前機床有關部件的移位，以調整調位運動。加工開始前機床有關部件的移位，以調整刀具和工件之間的正確相對位置。刀具和工件之間的正確相對位置。4) 4) 各種空行程運動。切削前后刀具或工件的快速趨近和各種空行程運動。切削前后刀具或工件的快速趨近和退回運動，開車、停車、變速或變向等控制運動，裝卸退回運動，開車、停車、變速或變向等控制運動，裝卸、夾緊或松開工件的運動等。、夾緊或松開工件的運動等。1.2 1.2 機床常用機械傳動裝置機床常用機械傳動裝置 1.2.1 1.2.1 機床

18、傳動的形式機床傳動的形式 1.2.1.1 1.2.1.1 機床傳動的定義機床傳動的定義機床的傳動機構指的是傳遞運動和動力的機構，簡稱為機床的傳動機構指的是傳遞運動和動力的機構，簡稱為機床的傳動。機床的傳動。 1.2.1.2 1.2.1.2 機床的傳動形式機床的傳動形式機床的傳動形式按傳動機構的特點分為機械傳動、液體機床的傳動形式按傳動機構的特點分為機械傳動、液體傳動、電氣傳動、氣壓傳動以及以上幾種傳動方式的聯(lián)傳動、電氣傳動、氣壓傳動以及以上幾種傳動方式的聯(lián)合傳動等。合傳動等。(1) (1) 機械傳動。應用齒輪、傳動帶、離合器和絲杠螺母機械傳動。應用齒輪、傳動帶、離合器和絲杠螺母等機械元件傳遞運

19、動和動力。這種傳動形式工作可靠、等機械元件傳遞運動和動力。這種傳動形式工作可靠、維修方便，目前機床上應用最廣。維修方便，目前機床上應用最廣。帶傳動：常用的有平帶、三角帶、多楔帶和同步齒形帶帶傳動：常用的有平帶、三角帶、多楔帶和同步齒形帶等。靠摩擦力傳動等?？磕Σ亮鲃? (除同步齒形帶外除同步齒形帶外) )、結構簡單、制造、結構簡單、制造容易、成本低，在過載時會打滑，能起到過載保護的作容易、成本低，在過載時會打滑，能起到過載保護的作用。帶傳動的缺點是有滑動，不能用在傳動比要求準確用。帶傳動的缺點是有滑動，不能用在傳動比要求準確的場合。的場合。同步齒形帶是通過帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳同步

20、齒形帶是通過帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳遞運動和動力。同步齒形帶無相對滑動，傳動比準確，遞運動和動力。同步齒形帶無相對滑動，傳動比準確，傳動精度高；厚度小、重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小，適傳動精度高；厚度小、重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小，適用于高速傳動；無需特別張緊，對軸和軸承壓力小，傳用于高速傳動；無需特別張緊，對軸和軸承壓力小，傳動效率高；不需要潤滑，耐水、耐腐蝕，能在高溫下工動效率高；不需要潤滑，耐水、耐腐蝕，能在高溫下工作，維護保養(yǎng)方便；傳動比大。缺點是制造工藝復雜，作，維護保養(yǎng)方便；傳動比大。缺點是制造工藝復雜，安裝條件要求高。安裝條件要求高。齒輪傳動：結構簡單、緊湊，能傳遞較大的扭矩，

21、能適齒輪傳動：結構簡單、緊湊，能傳遞較大的扭矩，能適應變轉速、變載荷工作，應用最廣。缺點是線速度不能應變轉速、變載荷工作，應用最廣。缺點是線速度不能過高。齒輪傳動是目前機床中應用最多的一種傳動方式過高。齒輪傳動是目前機床中應用最多的一種傳動方式。這種傳動的種類很多，如直齒、斜齒、人字齒和圓弧。這種傳動的種類很多，如直齒、斜齒、人字齒和圓弧齒等，其中最常用的是直齒圓柱齒輪傳動。齒等，其中最常用的是直齒圓柱齒輪傳動。蝸桿傳動：蝸桿為主動件，將其轉動傳給蝸輪。這種傳蝸桿傳動：蝸桿為主動件，將其轉動傳給蝸輪。這種傳動方式只能是蝸桿帶動蝸輪轉，反之則不可能。動方式只能是蝸桿帶動蝸輪轉，反之則不可能。齒輪

22、齒條傳動：齒輪作旋轉運動，齒條則作相應的直線齒輪齒條傳動：齒輪作旋轉運動，齒條則作相應的直線移動。移動。絲杠螺母傳動：螺桿絲杠螺母傳動：螺桿( (又稱絲杠又稱絲杠) )旋轉，螺母不轉，則它旋轉，螺母不轉，則它們之間沿絲杠軸線方向相對移動。們之間沿絲杠軸線方向相對移動。機械傳動的主要優(yōu)點如下。機械傳動的主要優(yōu)點如下。1) 1) 傳動比準確，適用于定比傳動；傳動比準確，適用于定比傳動；2) 2) 實現(xiàn)回轉運動的結構簡單，并能傳遞較大的扭矩；實現(xiàn)回轉運動的結構簡單，并能傳遞較大的扭矩；3) 3) 故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。但是，機械傳動一般情況下不夠平穩(wěn)；制造精度不高時但是，機

23、械傳動一般情況下不夠平穩(wěn)；制造精度不高時，振動和噪聲較大；實現(xiàn)無級變速的機構較復雜、成本，振動和噪聲較大；實現(xiàn)無級變速的機構較復雜、成本高。因此，機械傳動主要用于速度不太快的有級變速傳高。因此，機械傳動主要用于速度不太快的有級變速傳動。動。(2) (2) 液壓傳動。應用油液作介質，通過泵、閥和液缸等液壓傳動。應用油液作介質，通過泵、閥和液缸等液壓元件傳遞運動和動力。這種傳動形式結構簡單。液液壓元件傳遞運動和動力。這種傳動形式結構簡單。液壓傳動較多地用于直線運動，其運動比較平穩(wěn)，容易實壓傳動較多地用于直線運動，其運動比較平穩(wěn)，容易實現(xiàn)自動化，在磨床、組合機床及液壓刨床等機床上應用現(xiàn)自動化，在磨床

24、、組合機床及液壓刨床等機床上應用較多。較多。液壓傳動的主要優(yōu)點如下。液壓傳動的主要優(yōu)點如下。1) 1) 易于在較大范圍內實現(xiàn)無級變速；易于在較大范圍內實現(xiàn)無級變速；2) 2) 傳動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁的換向和自動防止過載；傳動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁的換向和自動防止過載；3) 3) 便于采用電液聯(lián)合控制，實現(xiàn)自動化；便于采用電液聯(lián)合控制，實現(xiàn)自動化；4) 4) 機件在油液中工作，潤滑好，壽命長。機件在油液中工作，潤滑好，壽命長。由于液壓傳動有上述優(yōu)點，所以應用廣泛。但是，由于由于液壓傳動有上述優(yōu)點，所以應用廣泛。但是，由于油有一定的可壓縮性，并有泄漏現(xiàn)象，所以液壓傳動不油有一定的可壓縮性，并有泄漏現(xiàn)象

25、，所以液壓傳動不適于作定比傳動。適于作定比傳動。(3) (3) 電氣傳動。應用電能通過電器裝置傳遞運動和動電氣傳動。應用電能通過電器裝置傳遞運動和動力。這種傳動方式的電器系統(tǒng)比較復雜，成本較高。力。這種傳動方式的電器系統(tǒng)比較復雜，成本較高。在大型、重型機床上較多應用直流電動機、發(fā)電機組在大型、重型機床上較多應用直流電動機、發(fā)電機組；在數(shù)字控制機床上，常用機械傳動與步進電動機或；在數(shù)字控制機床上，常用機械傳動與步進電動機或電液脈沖電動機與伺服電動機等聯(lián)合傳動，用以實現(xiàn)電液脈沖電動機與伺服電動機等聯(lián)合傳動，用以實現(xiàn)機床的無級變速。電氣傳動容易實現(xiàn)自動控制。機床的無級變速。電氣傳動容易實現(xiàn)自動控制。

26、(4) (4) 氣壓傳動。應用空氣做介質，通過氣動元件傳遞氣壓傳動。應用空氣做介質，通過氣動元件傳遞運動和動力。這種傳動形式的主要特點是動作迅速，運動和動力。這種傳動形式的主要特點是動作迅速，易于獲得高轉速，易于實現(xiàn)自動化，但其運動平穩(wěn)性易于獲得高轉速，易于實現(xiàn)自動化，但其運動平穩(wěn)性較差，驅動力較小，主要用于機床的某些輔助運動較差，驅動力較小，主要用于機床的某些輔助運動( (如如夾緊工件等夾緊工件等) )及小型機床的進給運動傳動中。及小型機床的進給運動傳動中。機床的傳動方式按傳動速度調節(jié)變化特點將傳動分為有機床的傳動方式按傳動速度調節(jié)變化特點將傳動分為有級傳動和無級傳動。有級傳動又叫有級調速，

27、是在一定級傳動和無級傳動。有級傳動又叫有級調速，是在一定轉速范圍內，速度分為若干級而且每級速度的變化是不轉速范圍內，速度分為若干級而且每級速度的變化是不連續(xù)的。無級傳動又叫無級調速，是在一定轉速范圍內連續(xù)的。無級傳動又叫無級調速，是在一定轉速范圍內，速度可以調到任意一個數(shù)值的傳動。，速度可以調到任意一個數(shù)值的傳動。機床的傳動方式按功能分為執(zhí)行件，即機床運動的具體機床的傳動方式按功能分為執(zhí)行件，即機床運動的具體執(zhí)行部件，如主軸、刀架和工作臺等。其任務是安裝刀執(zhí)行部件，如主軸、刀架和工作臺等。其任務是安裝刀具或工件，并直接帶動其完成一定形式的運動并保持其具或工件，并直接帶動其完成一定形式的運動并保

28、持其準確的運動軌跡；動力源，即給機床運動提供動力和運準確的運動軌跡；動力源，即給機床運動提供動力和運動的裝置，是執(zhí)行件的運動動力來源；傳動裝置，即傳動的裝置，是執(zhí)行件的運動動力來源；傳動裝置，即傳遞運動和動力的裝置，通過它把動力源的運動和動力傳遞運動和動力的裝置，通過它把動力源的運動和動力傳給執(zhí)行件。通常情況下，傳動裝置同時可完成變速、變給執(zhí)行件。通常情況下，傳動裝置同時可完成變速、變向和改變運動形式等任務，使執(zhí)行件獲得所需的運動形向和改變運動形式等任務，使執(zhí)行件獲得所需的運動形式、運動速度和運動方向。式、運動速度和運動方向。 1.2.2 1.2.2 機床常用機械傳動裝置機床常用機械傳動裝置

29、1.2.2.1 1.2.2.1 定比傳動裝置定比傳動裝置(1) (1) 齒輪副機構。齒輪副機構應用在中心距較小，傳動齒輪副機構。齒輪副機構應用在中心距較小，傳動精度較高等各種不同傳遞動力范圍的場合。精度較高等各種不同傳遞動力范圍的場合。(2) (2) 螺旋機構。在許多機械設備中大量應用著螺旋機構螺旋機構。在許多機械設備中大量應用著螺旋機構( (又稱絲杠傳動又稱絲杠傳動) )，它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動。(3) (3) 帶傳動與鏈傳動。帶傳動及鏈傳動多用于中心距較帶傳動與鏈傳動。帶傳動及鏈傳動多用于中心距較大的傳動。大的傳動。(4) (4) 連桿機構。

30、連桿機構結構簡單、易于制造，在機械連桿機構。連桿機構結構簡單、易于制造，在機械設備及日常生活中有大量應用。設備及日常生活中有大量應用。(5) (5) 凸輪機構。凸輪機構可以精確實現(xiàn)要求的運動規(guī)律凸輪機構。凸輪機構可以精確實現(xiàn)要求的運動規(guī)律，在自動機械中有廣泛的應用，但它是高副接觸，因而，在自動機械中有廣泛的應用，但它是高副接觸，因而這種機構主要用于傳遞運動。這種機構主要用于傳遞運動。定比傳動機構的共同性質是傳動比是一個常數(shù)。定比傳動機構的共同性質是傳動比是一個常數(shù)。 1.2.2.2 1.2.2.2 變比傳動裝置變比傳動裝置機床在對工件進行切削加工時，需要各種不同的切削速機床在對工件進行切削加工

31、時，需要各種不同的切削速度，最好是無級變速機床，但在實際中，一般機床多通度，最好是無級變速機床，但在實際中，一般機床多通過變速機構來選取接近要求的轉速。過變速機構來選取接近要求的轉速。換置機構是根據(jù)加工要求可以變換傳動比和傳動方向的換置機構是根據(jù)加工要求可以變換傳動比和傳動方向的傳動機構，如滑移齒輪基本變速機構、離合器式齒輪變傳動機構，如滑移齒輪基本變速機構、離合器式齒輪變速機構、掛輪基本變速機構、基本換向機構等，統(tǒng)稱為速機構、掛輪基本變速機構、基本換向機構等，統(tǒng)稱為換置機構，它們的結構和原理如下。換置機構，它們的結構和原理如下。1. 1. 三聯(lián)滑移齒輪變比傳動裝置結構和原理三聯(lián)滑移齒輪變比傳

32、動裝置結構和原理如圖如圖1-4(a)1-4(a)所示，軸所示，軸上裝有上裝有3 3個固定齒輪個固定齒輪z z1 1、z z2 2和和z z3 3，從動軸從動軸上裝有三聯(lián)滑移齒輪上裝有三聯(lián)滑移齒輪z z1 1 、z z2 2 、z z3 3 ，并以花鍵，并以花鍵與軸與軸連接，當它分別處于左、中、右連接，當它分別處于左、中、右3 3個不同的嚙合工個不同的嚙合工作位置時，使傳動比不同的齒輪副作位置時，使傳動比不同的齒輪副i i1 1z z1/1/z z1 1 ；i i2=2=z z2/2/z z2 2 ；i i3=3=z z3/3/z z3 3 依次嚙合工作。此時，如軸依次嚙合工作。此時，如軸I I

33、只有只有一種轉速，則軸一種轉速，則軸可得到可得到3 3種不同的轉速。除三聯(lián)齒輪變種不同的轉速。除三聯(lián)齒輪變速組外，機床上常用的還有雙聯(lián)滑移齒輪變速組?；扑俳M外，機床上常用的還有雙聯(lián)滑移齒輪變速組?；讫X輪變速組結構緊湊，傳動效率高，變速方便，能傳遞齒輪變速組結構緊湊，傳動效率高，變速方便，能傳遞很大的動力，但不能在運轉過程中變速，多用于機床的很大的動力，但不能在運轉過程中變速，多用于機床的主要運動中。主要運動中。圖圖1-4 機械分級變速組機械分級變速組2. 2. 離合器式齒輪變速機構結構和原理離合器式齒輪變速機構結構和原理如圖如圖1-4(b)1-4(b)所示，軸所示，軸I I上裝有兩個固定齒

34、輪上裝有兩個固定齒輪z z1 1、z z2 2，它，它們分別與空套在軸們分別與空套在軸上的齒輪上的齒輪z z1 1 、z z2 2 互相嚙合。端面互相嚙合。端面齒離合器齒離合器M M1 1用花鍵與軸用花鍵與軸相連，當離合器相連，當離合器M M1 1向左或向右向左或向右移動，依次地與移動，依次地與z z1 1 、z z2 2 的端面齒相嚙合時，軸的端面齒相嚙合時，軸I I的運的運動由不同的傳動比動由不同的傳動比i i1 1z z1/1/z z1 1 ；i i2=2=z z2/2/z z2 2 經(jīng)經(jīng)M M1 1傳給軸傳給軸，如果軸，如果軸I I只有一種轉速，則軸只有一種轉速，則軸可得到兩種不同轉可

35、得到兩種不同轉速。離合器變速組變速方便，變速時齒輪不需移動，故速。離合器變速組變速方便，變速時齒輪不需移動，故常用于斜齒圓柱齒輪傳動中，使傳動平穩(wěn)。另外，如將常用于斜齒圓柱齒輪傳動中，使傳動平穩(wěn)。另外，如將端面齒離合器換成摩擦片式離合器，則可使變速組在運端面齒離合器換成摩擦片式離合器，則可使變速組在運轉過程中變速。但這種變速的各對齒輪經(jīng)常處于嚙合狀轉過程中變速。但這種變速的各對齒輪經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，磨損較大，傳動效率低。它主要用于重型機床以及態(tài)，磨損較大，傳動效率低。它主要用于重型機床以及采用斜齒圓柱齒輪傳動的變速組采用斜齒圓柱齒輪傳動的變速組( (端面齒離合器端面齒離合器) )以及自以及自動

36、和半自動機床動和半自動機床( (摩擦片式離合器摩擦片式離合器) )中。中。3. 3. 掛輪基本變速機構結構和原理掛輪基本變速機構結構和原理掛輪變速組常采用一對掛輪掛輪變速組常采用一對掛輪( (圖圖l-4(d)l-4(d)或兩對掛輪或兩對掛輪( (圖圖l-l-4(c)4(c)等兩種形式。一對掛輪變速組的結構簡單，只要在等兩種形式。一對掛輪變速組的結構簡單，只要在固定中心距的軸固定中心距的軸I I和軸和軸上裝上傳動比不同但上裝上傳動比不同但“齒數(shù)和齒數(shù)和”相同的齒輪副相同的齒輪副A A、B B，則可由軸，則可由軸的一種轉速，使軸的一種轉速，使軸得得到不同的轉速。兩對掛輪的變速組需要有一個可以繞軸到

37、不同的轉速。兩對掛輪的變速組需要有一個可以繞軸擺動的掛輪架，中間軸在掛輪架上可作徑向調整移動擺動的掛輪架，中間軸在掛輪架上可作徑向調整移動，并用螺栓緊固在任何徑向位置上。掛輪，并用螺栓緊固在任何徑向位置上。掛輪a a用鍵與主動軸用鍵與主動軸I I相連，掛輪相連，掛輪d d用鍵與從動軸用鍵與從動軸相連，而相連，而b b、c c掛輪通過一掛輪通過一個套筒空套在中間軸上。個套筒空套在中間軸上。當調整中間軸的徑向位置使當調整中間軸的徑向位置使c c、d d掛輪正確嚙合之后，則掛輪正確嚙合之后，則可擺動掛輪架使可擺動掛輪架使b b輪與輪與c c輪也處于正確的嚙合位置，因此輪也處于正確的嚙合位置，因此，改

38、變不同齒數(shù)的掛輪，則能起到變速的作用。掛輪變，改變不同齒數(shù)的掛輪，則能起到變速的作用。掛輪變速組可使變速機構簡單、緊湊，但變速調整費時。一對速組可使變速機構簡單、緊湊，但變速調整費時。一對掛輪的變速組剛度好，多用于主運動中；兩對掛輪的變掛輪的變速組剛度好，多用于主運動中；兩對掛輪的變速組由于裝在掛輪架上的中間軸剛度較差，一般只用于速組由于裝在掛輪架上的中間軸剛度較差，一般只用于進給運動以及要求保持準確運動關系的齒輪加工機床、進給運動以及要求保持準確運動關系的齒輪加工機床、自動和半自動車床的傳動中。自動和半自動車床的傳動中。4. 4. 基本換向機構結構和原理基本換向機構結構和原理滑移齒輪變向機構

39、如圖滑移齒輪變向機構如圖1-5(a)1-5(a)所示，軸所示，軸I I上裝有一齒數(shù)上裝有一齒數(shù)相同的相同的( (z z1 1z z1 1 ) )雙聯(lián)齒輪，軸雙聯(lián)齒輪，軸上裝有一花鍵連接的上裝有一花鍵連接的單聯(lián)滑移齒輪單聯(lián)滑移齒輪z z2 2，中間軸上裝有一空套齒輪，中間軸上裝有一空套齒輪z z0 0，當滑移，當滑移齒輪齒輪z z2 2處于圖示位置時，軸處于圖示位置時，軸I I的運動經(jīng)的運動經(jīng)z z0 0傳給齒輪傳給齒輪z z2 2，使軸使軸的轉動方向與軸的轉動方向與軸I I相同；當滑移齒輪相同；當滑移齒輪z z2 2向左移動向左移動與軸與軸I I上的齒輪上的齒輪z z1 1 直接嚙合時，則軸直

40、接嚙合時，則軸I I的運動經(jīng)的運動經(jīng)z z2 2齒輪齒輪傳給軸傳給軸，使軸，使軸的轉動方向與軸的轉動方向與軸相反。這種變向機相反。這種變向機構剛度好，多用于主運動中。構剛度好，多用于主運動中。圓錐齒輪和端面齒離合器組成的變向機構如圖圓錐齒輪和端面齒離合器組成的變向機構如圖1-5(b)1-5(b)所所示，主動軸示，主動軸I I上的固定圓錐齒輪上的固定圓錐齒輪z z1 1直接傳動空套在軸直接傳動空套在軸上上的兩個圓錐齒輪的兩個圓錐齒輪z z2 2和和z z3 3朝相反的方向旋轉，如將花鍵聯(lián)朝相反的方向旋轉，如將花鍵聯(lián)接的離合器接的離合器M M依次與依次與z z2 2及及z z3 3圓錐齒輪的端面齒

41、相嚙合，則圓錐齒輪的端面齒相嚙合，則軸軸可得到不同的兩個方向的運動。這種變向機構剛度可得到不同的兩個方向的運動。這種變向機構剛度較差，但可以在機構運動中進行，靈活方便，多用于進較差，但可以在機構運動中進行，靈活方便，多用于進給運動或者輔助運動。給運動或者輔助運動。圖圖1-5 機械機械分級變速組分級變速組1.3 1.3 機床傳動聯(lián)系和傳動原理圖機床傳動聯(lián)系和傳動原理圖 1.3.1 1.3.1 傳動鏈的概念傳動鏈的概念 在機床的傳動系統(tǒng)中，通常用一些傳動零件在機床的傳動系統(tǒng)中，通常用一些傳動零件( (軸、帶輪軸、帶輪、帶、齒輪副、蝸桿副、絲杠螺母機構和齒輪齒條機構、帶、齒輪副、蝸桿副、絲杠螺母機構

42、和齒輪齒條機構等等) )把動力源把動力源( (電動機電動機) )和執(zhí)行機構和執(zhí)行機構( (主軸、工作臺和刀架主軸、工作臺和刀架等等) )或把兩個執(zhí)行機構連接起來，用以傳遞動力或運動或把兩個執(zhí)行機構連接起來，用以傳遞動力或運動，這種傳動聯(lián)系稱為傳動鏈。，這種傳動聯(lián)系稱為傳動鏈。 1.3.2 1.3.2 機床傳動聯(lián)系的類型機床傳動聯(lián)系的類型 在機床上，為了得到需要的運動，通常用一系列的傳動在機床上，為了得到需要的運動，通常用一系列的傳動件件( (軸、帶、齒輪副、蝸輪蝸桿副和絲杠螺母副等軸、帶、齒輪副、蝸輪蝸桿副和絲杠螺母副等) )把動把動力源和執(zhí)行件或把兩個有關的執(zhí)行件連接起來，用以傳力源和執(zhí)行件

43、或把兩個有關的執(zhí)行件連接起來，用以傳遞運動和動力，這種傳動聯(lián)系稱為傳動鏈。用一些簡明遞運動和動力，這種傳動聯(lián)系稱為傳動鏈。用一些簡明的符號表示具體的傳動鏈，把傳動原理和傳動路線表示的符號表示具體的傳動鏈，把傳動原理和傳動路線表示出來的圖形就是傳動原理圖。出來的圖形就是傳動原理圖。傳動鏈中的傳動機構可分為定比傳動機構和換置機構兩傳動鏈中的傳動機構可分為定比傳動機構和換置機構兩種。定比傳動機構的傳動比不變，如帶傳動、定比齒輪種。定比傳動機構的傳動比不變，如帶傳動、定比齒輪副和絲杠螺母副等。換置機構可根據(jù)需要改變傳動比或副和絲杠螺母副等。換置機構可根據(jù)需要改變傳動比或傳動方向，如滑移齒輪變速機構、掛

44、輪機構及各種換向傳動方向，如滑移齒輪變速機構、掛輪機構及各種換向機構等。機構等。根據(jù)傳動聯(lián)系的性質，傳動鏈可以分為兩類：外聯(lián)系傳根據(jù)傳動聯(lián)系的性質，傳動鏈可以分為兩類：外聯(lián)系傳動鏈和內聯(lián)系傳動鏈。動鏈和內聯(lián)系傳動鏈。外聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是動力源和機床執(zhí)行件，并使執(zhí)行外聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是動力源和機床執(zhí)行件，并使執(zhí)行件得到預定速度的運動且傳遞一定的動力。此外，外聯(lián)件得到預定速度的運動且傳遞一定的動力。此外，外聯(lián)系傳動鏈不要求動力源和執(zhí)行件間有嚴格的傳動比關系系傳動鏈不要求動力源和執(zhí)行件間有嚴格的傳動比關系，而是僅僅把運動和動力從動力源傳到執(zhí)行件上。，而是僅僅把運動和動力從動力源傳到執(zhí)行件上。例如，用

45、圓柱銑刀銑削平面需要銑刀旋轉和工件直線移例如，用圓柱銑刀銑削平面需要銑刀旋轉和工件直線移動兩個獨立的簡單運動，實現(xiàn)這兩個成形運動的傳動原動兩個獨立的簡單運動，實現(xiàn)這兩個成形運動的傳動原理如圖理如圖1-6(a)1-6(a)所示。所示。圖圖1-6 傳動原理圖傳動原理圖圖中虛線代表所有的定比傳動機構，菱形塊代表所有的圖中虛線代表所有的定比傳動機構，菱形塊代表所有的換置機構換置機構( (如交換齒輪和進給箱中的滑移齒輪變速機構等如交換齒輪和進給箱中的滑移齒輪變速機構等) )。通過外聯(lián)系傳動鏈。通過外聯(lián)系傳動鏈“1212uvuv34”34”將主軸和動力將主軸和動力源源( (電機電機) )聯(lián)系起來，可使銑刀

46、獲得一定轉速和轉向的旋聯(lián)系起來，可使銑刀獲得一定轉速和轉向的旋轉運動。再通過外聯(lián)系傳動鏈轉運動。再通過外聯(lián)系傳動鏈“56uf 78”56uf 78”將動將動力源和工作臺聯(lián)系起來，可使工件獲得一定進給速度和力源和工作臺聯(lián)系起來，可使工件獲得一定進給速度和方向的直線運動。利用換置機構方向的直線運動。利用換置機構uvuv和和ufuf，可以改變銑刀，可以改變銑刀的轉速、轉向和工件的進給速度、方向，以適應不同加的轉速、轉向和工件的進給速度、方向，以適應不同加工條件的需要。顯然，機床上有幾個簡單運動，就需要工條件的需要。顯然，機床上有幾個簡單運動，就需要有幾條外傳動鏈，他們可以有各自獨立的運動源有幾條外傳

47、動鏈，他們可以有各自獨立的運動源( (如本例如本例) )，也可以幾條傳動鏈共用一個運動源。，也可以幾條傳動鏈共用一個運動源。內聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是復合運動中的多個分量，也就是內聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是復合運動中的多個分量，也就是說它所聯(lián)系的是有嚴格運動關系的兩個執(zhí)行件，以獲得說它所聯(lián)系的是有嚴格運動關系的兩個執(zhí)行件，以獲得準確的加工表面形狀及較高的加工精度。有了內聯(lián)系傳準確的加工表面形狀及較高的加工精度。有了內聯(lián)系傳動鏈，機床工作時，由其所聯(lián)系的兩個執(zhí)行件就按照規(guī)動鏈，機床工作時，由其所聯(lián)系的兩個執(zhí)行件就按照規(guī)定的運動關系作相對運動，但是內聯(lián)系傳動鏈本身并不定的運動關系作相對運動，但是內聯(lián)系傳動鏈本身

48、并不能提供運動，為使執(zhí)行件得到運動，還需要外聯(lián)系傳動能提供運動，為使執(zhí)行件得到運動，還需要外聯(lián)系傳動鏈將運動傳到內聯(lián)系傳動上來。鏈將運動傳到內聯(lián)系傳動上來。以臥式車床車削螺紋為例以臥式車床車削螺紋為例( (如圖如圖1-6(b)1-6(b)所示所示) )，車圓柱螺，車圓柱螺紋需要工件旋轉和車刀直線移動組成的復合運動，這兩紋需要工件旋轉和車刀直線移動組成的復合運動，這兩個運動必須保持嚴格的傳動比關系，即工件旋轉一周，個運動必須保持嚴格的傳動比關系，即工件旋轉一周，車刀直線移動工件螺紋一個導程的距離。為保證這一運車刀直線移動工件螺紋一個導程的距離。為保證這一運動關系，用動關系，用“4545uxux6

49、7”67”這條傳動鏈將主軸和刀這條傳動鏈將主軸和刀架聯(lián)系起來。架聯(lián)系起來。uxux表示該傳動鏈的換置機構，利用換置機表示該傳動鏈的換置機構，利用換置機構可以改變工件和刀具之間的相對運動速度，適應車削構可以改變工件和刀具之間的相對運動速度，適應車削不同導程螺紋的需要。如前所述，內聯(lián)系傳動鏈本身并不同導程螺紋的需要。如前所述，內聯(lián)系傳動鏈本身并不能提供運動，在本例中，還需要外傳動鏈不能提供運動，在本例中，還需要外傳動鏈“1212uvuv34”34”將運動源的運動傳到內聯(lián)系傳動鏈上來。將運動源的運動傳到內聯(lián)系傳動鏈上來。如果在臥式車床上車削外圓柱面如果在臥式車床上車削外圓柱面( (如圖如圖1-6(c

50、)1-6(c)所示所示) )，由，由表面成形原理可以知道，主軸的旋轉和刀具的移動是兩表面成形原理可以知道，主軸的旋轉和刀具的移動是兩個獨立的簡單運動。這時車床應有兩條外聯(lián)系傳動鏈，個獨立的簡單運動。這時車床應有兩條外聯(lián)系傳動鏈，其中一條為其中一條為“電動機電動機1212uvuv3434主軸主軸”；另一；另一條為條為“電動機電動機1212uvuv345345usus6767刀架刀架”?？梢钥闯銎渲??？梢钥闯銎渲小半妱訖C電動機1212uvuv34”34”是兩條傳是兩條傳動鏈的公共部分，動鏈的公共部分，usus為刀架移動速度換置機構，它實際為刀架移動速度換置機構，它實際上與車螺紋的上與車螺紋的uxu

51、x是同一變換機構。這樣，雖然車削螺紋是同一變換機構。這樣，雖然車削螺紋和車削外圓時運動的數(shù)量和性質不同，但可共用一個傳和車削外圓時運動的數(shù)量和性質不同，但可共用一個傳動原理圖。其差別在于當車削螺紋時，動原理圖。其差別在于當車削螺紋時，usus必須計算和調必須計算和調整精確；車削外圓時，整精確；車削外圓時，uxux不需要準確。此外，車削外圓不需要準確。此外，車削外圓柱面的兩條傳動鏈雖也使刀具和工件的運動保持聯(lián)系，柱面的兩條傳動鏈雖也使刀具和工件的運動保持聯(lián)系，但與車削螺紋時傳動鏈不同，前者是外聯(lián)系傳動鏈，后但與車削螺紋時傳動鏈不同，前者是外聯(lián)系傳動鏈，后者是內聯(lián)系傳動鏈。者是內聯(lián)系傳動鏈。 1.

52、3.3 1.3.3 傳動原理圖傳動原理圖用規(guī)定的簡單符號表示機床傳動工作原理的示意圖成為用規(guī)定的簡單符號表示機床傳動工作原理的示意圖成為傳動原理圖。一般規(guī)定虛線表示傳動鏈中所有的定比傳傳動原理圖。一般規(guī)定虛線表示傳動鏈中所有的定比傳動機構，菱形表示換置機構等。動機構，菱形表示換置機構等。車床上用螺紋車刀車螺紋為例，來說明機床傳動原理圖車床上用螺紋車刀車螺紋為例，來說明機床傳動原理圖的畫法。的畫法。(1) (1) 畫出工件、刀具示意圖及其運動。畫出工件、刀具示意圖及其運動。(2) (2) 畫出主軸、刀架和絲桿螺母。畫出主軸、刀架和絲桿螺母。(3) (3) 畫出運動源畫出運動源( (電動機電動機)

53、 )。(4) (4) 畫出該機床上的特殊機構符號，如畫出該機床上的特殊機構符號，如uvuv和和uxux等。等。(5) (5) 再用虛線代表傳動比不變的傳動鏈，把它們之間關再用虛線代表傳動比不變的傳動鏈，把它們之間關聯(lián)的部分聯(lián)接起來。其他的中間傳動件則一概不畫，這聯(lián)的部分聯(lián)接起來。其他的中間傳動件則一概不畫，這樣就可以得到一幅簡潔明了的圖形，這種圖形表示了機樣就可以得到一幅簡潔明了的圖形，這種圖形表示了機床傳動最基本的特征。床傳動最基本的特征。1.4 1.4 機床傳動系統(tǒng)及調整計算機床傳動系統(tǒng)及調整計算 1.4.1 1.4.1 機床傳動系統(tǒng)機床傳動系統(tǒng)實現(xiàn)機床加工過程中全部成形運動和輔助運動的各

54、傳動實現(xiàn)機床加工過程中全部成形運動和輔助運動的各傳動鏈，組成一臺機床的傳動系統(tǒng)。根據(jù)執(zhí)行件所完成運動鏈，組成一臺機床的傳動系統(tǒng)。根據(jù)執(zhí)行件所完成運動的作用不同，傳動系統(tǒng)中各傳動鏈分為主運動傳動鏈、的作用不同，傳動系統(tǒng)中各傳動鏈分為主運動傳動鏈、進給運動傳動鏈、范成運動傳動鏈和分度運動傳動鏈等進給運動傳動鏈、范成運動傳動鏈和分度運動傳動鏈等。為了便于了解和分析機床的傳動結構及運動傳遞情為了便于了解和分析機床的傳動結構及運動傳遞情 況，把傳動原理圖所表示的傳動關系采用一種簡單的況，把傳動原理圖所表示的傳動關系采用一種簡單的示意圖形式，即傳動系統(tǒng)圖體現(xiàn)出來。它是表示實現(xiàn)機示意圖形式，即傳動系統(tǒng)圖體現(xiàn)出來。它是表示實現(xiàn)機床全部運動的一種示意圖，每一條傳動鏈的具體傳動機床全部運動的一種示意圖，每一條傳動鏈的具體傳動機構用簡單的規(guī)定符號表示構用簡單的規(guī)定符號表示( (規(guī)定符號詳見