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1、2022年年5月月28日日 第二章第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第二章第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、進(jìn)給傳動(dòng)的載荷特點(diǎn)一、進(jìn)給傳動(dòng)的載荷特點(diǎn) 進(jìn)給傳動(dòng)用于進(jìn)給傳動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng),大實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng),大多為直多為直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)。 載荷特點(diǎn)載荷特點(diǎn) 屬于屬于直線直線傳動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩載荷,傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩載荷,傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速n計(jì)計(jì)就是傳動(dòng)件的最高轉(zhuǎn)速。就是傳動(dòng)件的最高轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)主換向機(jī)構(gòu)主換向機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)主
2、變速機(jī)構(gòu)進(jìn)給換進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)向機(jī)構(gòu)進(jìn)給箱進(jìn)給箱掛輪架掛輪架外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、進(jìn)給傳動(dòng)系的分類和組成二、進(jìn)給傳動(dòng)系的分類和組成 1.1.分類分類 機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)、液壓進(jìn)給傳動(dòng)、電伺服進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)、液壓進(jìn)給傳動(dòng)、電伺服進(jìn)給傳動(dòng) 2.2.組成組成 進(jìn)給進(jìn)給傳動(dòng)系一般由動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)傳動(dòng)系一般由動(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)載保護(hù)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等組成。動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等組成。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)主換向機(jī)構(gòu)主換向機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)進(jìn)給換進(jìn)給換
3、向機(jī)構(gòu)向機(jī)構(gòu)進(jìn)給箱進(jìn)給箱掛輪架掛輪架外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1)動(dòng)力源)動(dòng)力源 與主傳動(dòng)共用一個(gè)動(dòng)力源,與主傳動(dòng)共用一個(gè)動(dòng)力源,便于保證主傳動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間便于保證主傳動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比。適用于具有內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的機(jī)床,的嚴(yán)格傳動(dòng)比。適用于具有內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的機(jī)床,如:如:CA6140CA6140車車床、齒輪加工機(jī)床。床、齒輪加工機(jī)床。 單獨(dú)采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,單獨(dú)采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,便于縮短傳動(dòng)鏈,實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方便于縮短傳動(dòng)鏈,實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2 2)變速機(jī)構(gòu))變速機(jī)構(gòu) 用來(lái)改變
4、進(jìn)給量大小。有交換齒輪變速、滑移用來(lái)改變進(jìn)給量大小。有交換齒輪變速、滑移齒輪變速、齒輪離合器變速、機(jī)械無(wú)級(jí)變速和伺服電動(dòng)機(jī)變速。齒輪變速、齒輪離合器變速、機(jī)械無(wú)級(jí)變速和伺服電動(dòng)機(jī)變速。第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 3)換向機(jī)構(gòu))換向機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)換向,換向方便,但不能太頻繁。電動(dòng)機(jī)換向,換向方便,但不能太頻繁。 齒輪換向(圓柱或圓錐齒輪),換向可靠,應(yīng)用廣泛。齒輪換向(圓柱或圓錐齒輪),換向可靠,應(yīng)用廣泛。 4 4)運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu))運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu) 用來(lái)轉(zhuǎn)換傳動(dòng)路線。用來(lái)轉(zhuǎn)換傳動(dòng)路線。如雙向離合器機(jī)構(gòu)。如雙向離合器機(jī)構(gòu)。 5 5)過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu))過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu) 超載時(shí)可自動(dòng)斷開運(yùn)動(dòng)超
5、載時(shí)可自動(dòng)斷開運(yùn)動(dòng),過(guò)載排除后可自過(guò)載排除后可自動(dòng)接通。動(dòng)接通。如牙嵌離合器、片式安全離合器。如牙嵌離合器、片式安全離合器。 6 6)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 用來(lái)變換運(yùn)動(dòng)的類型(回轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€),用來(lái)變換運(yùn)動(dòng)的類型(回轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€),如齒輪齒條、蝸桿蝸輪、絲杠螺母等。如齒輪齒條、蝸桿蝸輪、絲杠螺母等。第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 外聯(lián)系進(jìn)給鏈外聯(lián)系進(jìn)給鏈 包括變速、換向、運(yùn)動(dòng)分配、過(guò)載保護(hù)、運(yùn)動(dòng)包括變速、換向、運(yùn)動(dòng)分配、過(guò)載保護(hù)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換等機(jī)構(gòu),以及齒輪齒條副、絲杠螺母副等。轉(zhuǎn)換等機(jī)構(gòu),以及齒輪齒條副、絲杠螺母副等。 內(nèi)聯(lián)系進(jìn)給鏈內(nèi)聯(lián)系進(jìn)給鏈 包括傳動(dòng)比準(zhǔn)確的變速機(jī)構(gòu)。包括傳
6、動(dòng)比準(zhǔn)確的變速機(jī)構(gòu)。 普通機(jī)床機(jī)械分級(jí)變速進(jìn)給鏈普通機(jī)床機(jī)械分級(jí)變速進(jìn)給鏈電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)主換向機(jī)構(gòu)主換向機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)主變速機(jī)構(gòu)進(jìn)給換進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)向機(jī)構(gòu)進(jìn)給箱進(jìn)給箱掛輪架掛輪架外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈外聯(lián)系傳動(dòng)進(jìn)給鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈內(nèi)聯(lián)系螺紋鏈第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床無(wú)級(jí)變速進(jìn)給鏈數(shù)控機(jī)床無(wú)級(jí)變速進(jìn)給鏈 進(jìn)給傳動(dòng)系采用一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī),直接(或通過(guò)一個(gè)定比傳動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)系采用一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī),直接(或通過(guò)一個(gè)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu))與滾珠絲杠相連接。在伺服電動(dòng)機(jī)前面安裝脈沖發(fā)生器,機(jī)構(gòu))與滾珠絲杠相連接。在伺服電動(dòng)機(jī)前面安裝脈沖發(fā)生器,用同步脈沖控制伺服電動(dòng)機(jī),來(lái)保證工作臺(tái)精確的運(yùn)動(dòng)速度和定
7、用同步脈沖控制伺服電動(dòng)機(jī),來(lái)保證工作臺(tái)精確的運(yùn)動(dòng)速度和定位精度。位精度。第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、機(jī)械分級(jí)進(jìn)給傳動(dòng)的設(shè)計(jì)三、機(jī)械分級(jí)進(jìn)給傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1.1.進(jìn)給傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng) 由于在各種不同進(jìn)給量的情況下,產(chǎn)生的切削力大致相同,進(jìn)由于在各種不同進(jìn)給量的情況下,產(chǎn)生的切削力大致相同,進(jìn)給力也是大致相同。給力也是大致相同。所以驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。所以驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。 2.2.進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速 ui 越大,越大,傳動(dòng)件承受的轉(zhuǎn)矩越大。在進(jìn)給傳動(dòng)系的最大升
8、速傳動(dòng)件承受的轉(zhuǎn)矩越大。在進(jìn)給傳動(dòng)系的最大升速鏈中,各傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比最大,承受的轉(zhuǎn)矩也最大。鏈中,各傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比最大,承受的轉(zhuǎn)矩也最大。故各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速。故各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速。iiiuTnnTT末末末/第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.3.進(jìn)給傳動(dòng)極限傳動(dòng)比、極限變速范圍原則進(jìn)給傳動(dòng)極限傳動(dòng)比、極限變速范圍原則進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)速度低,負(fù)載小,消耗的功率小,所用齒輪薄,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)速度低,負(fù)載小,消耗的功率小,所用齒輪薄,模數(shù)小。因此,模數(shù)小。因此,極限極限傳動(dòng)比為傳動(dòng)比為 imin1/51/5, imax2.82.8; 極限變
9、速范圍為極限變速范圍為 R = 2.8= 2.85 = 145 = 14根據(jù)誤差傳遞規(guī)律,為提高進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度,根據(jù)誤差傳遞規(guī)律,為提高進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度,最小最小傳動(dòng)比采用傳動(dòng)比采用“前緩后急前緩后急”原則。原則。 4.4.進(jìn)給傳動(dòng)最小傳動(dòng)比原則進(jìn)給傳動(dòng)最小傳動(dòng)比原則第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 因?yàn)檫M(jìn)給系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)因?yàn)檫M(jìn)給系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩變速,末端旋轉(zhuǎn)件的矩變速,末端旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)矩一定。為減小中間轉(zhuǎn)矩一定。為減小中間傳動(dòng)軸及其傳動(dòng)件的結(jié)傳動(dòng)軸及其傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸。構(gòu)尺寸。擴(kuò)大順序采用擴(kuò)大順序采用“前疏后密前疏后密”的的原則。原則。 5.5.進(jìn)給傳動(dòng)擴(kuò)大順序原則進(jìn)給傳動(dòng)
10、擴(kuò)大順序原則 如:升降臺(tái)銑床進(jìn)給如:升降臺(tái)銑床進(jìn)給傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速圖第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 四、無(wú)級(jí)變速進(jìn)給系統(tǒng)四、無(wú)級(jí)變速進(jìn)給系統(tǒng) 1.1.普通機(jī)床液壓無(wú)級(jí)調(diào)速普通機(jī)床液壓無(wú)級(jí)調(diào)速 通過(guò)改變流量閥口過(guò)流面積,調(diào)節(jié)通過(guò)改變流量閥口過(guò)流面積,調(diào)節(jié)液流阻力和液壓缸出口流量,實(shí)現(xiàn)速度變化。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好,變液流阻力和液壓缸出口流量,實(shí)現(xiàn)速度變化。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好,變速范圍大,但調(diào)速不準(zhǔn)確,速范圍大,但調(diào)速不準(zhǔn)確,適用于外聯(lián)系進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。適用于外聯(lián)系進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。 2.2.數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速 按有無(wú)檢測(cè)、反饋裝置以及裝按有無(wú)檢測(cè)、反饋裝置以及裝置
11、位置分為置位置分為開環(huán)、半開環(huán)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)、半開環(huán)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 (1 1)開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng) 數(shù)控裝置脈沖數(shù)控裝置脈沖功率放大器功率放大器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)齒輪齒輪滾珠絲滾珠絲杠螺母副杠螺母副工作臺(tái)。系統(tǒng)精度取決于步工作臺(tái)。系統(tǒng)精度取決于步進(jìn)角、齒輪和滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度。進(jìn)角、齒輪和滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度。適用于精度不高的數(shù)控機(jī)床。適用于精度不高的數(shù)控機(jī)床。開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2 2)閉環(huán))閉環(huán)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng) 檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上,將工作臺(tái)的實(shí)檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上,將工作臺(tái)的實(shí)際位移量反饋給數(shù)控裝置,與控制量相比較,控
12、制伺服電動(dòng)機(jī)修際位移量反饋給數(shù)控裝置,與控制量相比較,控制伺服電動(dòng)機(jī)修正補(bǔ)償轉(zhuǎn)角指令,消除工作臺(tái)的移動(dòng)誤差。正補(bǔ)償轉(zhuǎn)角指令,消除工作臺(tái)的移動(dòng)誤差。適用于精密數(shù)控機(jī)床。適用于精密數(shù)控機(jī)床。 (3 3)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 檢測(cè)檢測(cè)裝置安裝在旋轉(zhuǎn)部件上,不能裝置安裝在旋轉(zhuǎn)部件上,不能補(bǔ)償絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差,補(bǔ)償絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差,不能檢測(cè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差。不能檢測(cè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差。系統(tǒng)精度高于開環(huán),低于閉環(huán)系統(tǒng)精度高于開環(huán),低于閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)。多用于普通精度數(shù)控機(jī)多用于普通精度數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。床的進(jìn)給系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、主軸箱的組成
13、及要求一、主軸箱的組成及要求 主軸主軸箱箱由主軸組件、變速機(jī)構(gòu),操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。由主軸組件、變速機(jī)構(gòu),操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。 主軸箱應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)、較高的傳動(dòng)效率;保證傳動(dòng)件具有主軸箱應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)、較高的傳動(dòng)效率;保證傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度足夠的強(qiáng)度或或剛度剛度;運(yùn)動(dòng)噪聲低、;運(yùn)動(dòng)噪聲低、振動(dòng)??;振動(dòng)?。徊倏v方便,便于檢修;操縱方便,便于檢修;良好的工藝性,成本低;防塵、防漏等。良好的工藝性,成本低;防塵、防漏等。 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、主軸箱內(nèi)傳動(dòng)軸的空間布置二、主軸箱內(nèi)傳動(dòng)軸的空間布置 首先滿足首先滿足機(jī)床總體布局對(duì)主軸箱的形狀和尺寸限制;機(jī)床總體布局對(duì)主軸箱的
14、形狀和尺寸限制; 兼顧變速機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑裝置的設(shè)計(jì)合理性;兼顧變速機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑裝置的設(shè)計(jì)合理性; 考慮各傳動(dòng)軸的合理受力、裝配調(diào)整和操縱維修方便;考慮各傳動(dòng)軸的合理受力、裝配調(diào)整和操縱維修方便; 保證良好的散熱性能,減小熱變形。保證良好的散熱性能,減小熱變形。 注意:注意:主軸箱的形狀和尺主軸箱的形狀和尺寸限制,是影響傳動(dòng)件空間布寸限制,是影響傳動(dòng)件空間布置最重要的因素。置最重要的因素。 主軸箱內(nèi)傳動(dòng)軸按空間三角形分布,要求:主軸箱內(nèi)傳動(dòng)軸按空間三角形分布,要求:第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 1.機(jī)床總體布局對(duì)主軸箱的限制機(jī)床總體布局對(duì)主軸箱的限制 搖臂鉆搖臂鉆床床主速箱主速箱在搖臂上移動(dòng),
15、其在搖臂上移動(dòng),其軸向尺寸要求較短。軸向尺寸要求較短。布置時(shí)可加大箱體布置時(shí)可加大箱體的橫截面尺寸。的橫截面尺寸。 臥式臥式車床的主軸箱車床的主軸箱裝在床身上,其高度裝在床身上,其高度大于主軸中心高,軸大于主軸中心高,軸向尺寸取決主軸長(zhǎng)度。向尺寸取決主軸長(zhǎng)度。為提高主軸剛度,設(shè)為提高主軸剛度,設(shè)置有中間墻。置有中間墻。 銑床的變速箱銑床的變速箱是立式床身,其高是立式床身,其高度尺寸較大,各傳度尺寸較大,各傳動(dòng)軸可布置在床身動(dòng)軸可布置在床身的鉛垂對(duì)稱面上。的鉛垂對(duì)稱面上。 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2. 2.主軸箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的布置順序主軸箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的布置順序 確定電機(jī)軸或運(yùn)動(dòng)輸入確定電機(jī)
16、軸或運(yùn)動(dòng)輸入軸的位置;軸的位置; 確定其它各傳動(dòng)軸的位確定其它各傳動(dòng)軸的位置置。 傳動(dòng)軸按三角形布置,以縮傳動(dòng)軸按三角形布置,以縮小箱體徑向尺寸。小箱體徑向尺寸。 確定主軸的位置(車床根據(jù)中心高確定);確定主軸的位置(車床根據(jù)中心高確定); 確定傳動(dòng)主軸的軸的位置,以及與主軸有齒輪嚙合關(guān)系的確定傳動(dòng)主軸的軸的位置,以及與主軸有齒輪嚙合關(guān)系的軸的位置;軸的位置;傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸輸入軸輸入軸其它傳動(dòng)軸其它傳動(dòng)軸第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變速箱內(nèi)也可采用變速箱內(nèi)也可采用傳動(dòng)軸線重合傳動(dòng)軸線重合 軸軸 軸軸卸荷帶輪卸荷帶輪第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 臥式銑床的主變速機(jī)構(gòu),是利用立式床身作為變速箱體
17、。臥式銑床的主變速機(jī)構(gòu),是利用立式床身作為變速箱體。 立式床身內(nèi)部空間立式床身內(nèi)部空間較大,各傳動(dòng)軸可以排較大,各傳動(dòng)軸可以排在一個(gè)鉛垂平面內(nèi),空在一個(gè)鉛垂平面內(nèi),空間布置比較寬松,以便間布置比較寬松,以便于裝配、調(diào)整和維修。于裝配、調(diào)整和維修。 由于床身較寬,為由于床身較寬,為了減少傳動(dòng)軸軸承間的了減少傳動(dòng)軸軸承間的跨距,需在中間增加一跨距,需在中間增加一個(gè)支承墻。個(gè)支承墻。 主軸主軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 一端固定的優(yōu)點(diǎn)一端固定的優(yōu)點(diǎn) 軸受熱后,可以向一端自由伸長(zhǎng),不會(huì)產(chǎn)生軸受熱后,可以向一端自由伸長(zhǎng),不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力,適用于長(zhǎng)軸。熱應(yīng)力,適用于長(zhǎng)軸。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3. 3.主軸箱內(nèi)
18、傳動(dòng)軸的軸向固定主軸箱內(nèi)傳動(dòng)軸的軸向固定 傳動(dòng)軸可通過(guò)軸承在箱體內(nèi)固定。采用單列向心球軸承可一端傳動(dòng)軸可通過(guò)軸承在箱體內(nèi)固定。采用單列向心球軸承可一端固定,也可兩端固定。采用圓錐滾子軸承必須兩端固定。固定,也可兩端固定。采用圓錐滾子軸承必須兩端固定。 (1 1)傳動(dòng)軸一端固定方式)傳動(dòng)軸一端固定方式襯套固定襯套固定孔臺(tái)固定孔臺(tái)固定彈簧擋圈彈簧擋圈用螺釘調(diào)整用螺釘調(diào)整用調(diào)整墊調(diào)整用調(diào)整墊調(diào)整用調(diào)整墊調(diào)整用調(diào)整墊調(diào)整第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2 2)傳動(dòng)軸兩端固定方式)傳動(dòng)軸兩端固定方式第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4. 4.主軸箱的構(gòu)造實(shí)例主軸箱的構(gòu)造實(shí)例 一立式鏜銑加工中心主軸一立式
19、鏜銑加工中心主軸箱,其交流變頻電動(dòng)機(jī)輸出的箱,其交流變頻電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力,經(jīng)如下齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)力,經(jīng)如下齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸。軸。 166109109665331 zzzz419941109666432 zzzz 變速機(jī)構(gòu)的級(jí)比為變速機(jī)構(gòu)的級(jí)比為4 4。主軸主軸轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為153500r/min。 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一 軸軸的上端有孔及鍵槽的上端有孔及鍵槽。電機(jī)軸插入孔內(nèi),依靠鍵傳電機(jī)軸插入孔內(nèi),依靠鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。不用聯(lián)軸器,簡(jiǎn)化遞轉(zhuǎn)矩。不用聯(lián)軸器,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 因軸因軸直徑較大,齒輪直徑較大,齒輪z z1 1、z z2 2只能與軸只能與軸制成一體
20、。制成一體。為為減小淬火變形,齒輪需用減小淬火變形,齒輪需用低合金鋼制造。大修時(shí)若更低合金鋼制造。大修時(shí)若更換齒輪,軸也需更換。換齒輪,軸也需更換。 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪齒輪z z1 1和和z z2 2都與齒輪都與齒輪z z3 3嚙嚙合,兩輪齒中間段不工作。合,兩輪齒中間段不工作。為減少滾齒的工作量,在齒為減少滾齒的工作量,在齒輪輪z z1 1和和z z2 2之間設(shè)一環(huán)槽。之間設(shè)一環(huán)槽。 2 2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之二)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之二 軸軸的螺紋孔的螺紋孔A用于拆卸用于拆卸電機(jī)電機(jī)。為拆卸方便,在。為拆卸方便,在A孔孔下端鉆一大孔下端鉆一大孔B。 軸軸轉(zhuǎn)速較高,其內(nèi)孔轉(zhuǎn)速較高,其內(nèi)孔很難保
21、證與外圓的嚴(yán)格同軸,很難保證與外圓的嚴(yán)格同軸,需考慮動(dòng)平衡需考慮動(dòng)平衡。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸軸用兩個(gè)深溝球軸承用兩個(gè)深溝球軸承支承在箱體內(nèi)支承在箱體內(nèi)。 3 3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之三)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之三 下軸承的內(nèi)圈、外圈的下軸承的內(nèi)圈、外圈的軸向均被固定,即軸向均被固定,即軸的下軸的下端軸向定位。端軸向定位。 上軸承的內(nèi)圈通過(guò)軸上軸承的內(nèi)圈通過(guò)軸的臺(tái)階和彈簧擋圈與軸的臺(tái)階和彈簧擋圈與軸定位。軸承定位。軸承外圈與箱體孔外圈與箱體孔之間無(wú)任何軸向固定裝置。之間無(wú)任何軸向固定裝置。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪齒輪z z3 3和和z z4 4在軸在軸上滑移上滑移。軸軸為花鍵軸。兩為花鍵軸。兩
22、齒輪齒輪都要都要磨削,需制成套裝的。磨削,需制成套裝的。 4 4)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之四)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之四 齒輪齒輪z z4 4 有較長(zhǎng)的輪轂,有較長(zhǎng)的輪轂,內(nèi)為花鍵孔,齒輪內(nèi)為花鍵孔,齒輪z z3 3套裝在套裝在其外,并用鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。其外,并用鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。 撥叉撥叉3 依靠液壓缸提拉。依靠液壓缸提拉。為減少磨損發(fā)熱,撥叉和齒為減少磨損發(fā)熱,撥叉和齒輪之間設(shè)有特輕型深溝球軸輪之間設(shè)有特輕型深溝球軸承。承。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 5)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之五)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之五 軸軸上端軸向定位,下端上端軸向定位,下端軸向自由。上端軸承為輕型,軸向自由。上端軸承為輕型,支承能力較低,采用兩個(gè)軸支承能力較低,采用兩個(gè)
23、軸承。承。 主軸主軸的最高轉(zhuǎn)速較高,的最高轉(zhuǎn)速較高,其前軸承為超輕型三聯(lián)角接其前軸承為超輕型三聯(lián)角接觸球軸承,后軸承為雙聯(lián)角觸球軸承,后軸承為雙聯(lián)角接觸球軸承。以提高主軸組接觸球軸承。以提高主軸組件剛度和支承能力。件剛度和支承能力。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算三、傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算(1 1)按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑)按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 傳動(dòng)軸應(yīng)具有足夠的抗彎扭剛度。過(guò)大的彎曲變形,會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)軸應(yīng)具有足夠的抗彎扭剛度。過(guò)大的彎曲變形,會(huì)產(chǎn)生齒輪不均勻磨損和噪聲,以及軸承內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對(duì)傾角。扭轉(zhuǎn)齒輪不均勻磨損和噪聲,以及軸承內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對(duì)傾角。扭轉(zhuǎn)剛度不足,會(huì)引起傳
24、動(dòng)軸的扭振。剛度不足,會(huì)引起傳動(dòng)軸的扭振。 K 為鍵槽系數(shù)為鍵槽系數(shù) A 為扭轉(zhuǎn)系數(shù)為扭轉(zhuǎn)系數(shù) P 為電機(jī)額定功率為電機(jī)額定功率jnPKAdh h 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑,定出軸跨距,再按彎先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑,定出軸跨距,再按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑。曲剛度驗(yàn)算軸的直徑。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2 2)按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑)按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑 對(duì)軸進(jìn)行受力分析對(duì)軸進(jìn)行受力分析 根據(jù)軸上滑移齒輪的不同位置,根據(jù)軸上滑移齒輪的不同位置, 確定軸確定軸受力變形最嚴(yán)重位置,再進(jìn)行驗(yàn)算。受力變形最嚴(yán)重位置,再進(jìn)行驗(yàn)算。 對(duì)軸變形最嚴(yán)重位置的驗(yàn)算對(duì)軸變形最嚴(yán)重位置的驗(yàn)
25、算 當(dāng)齒輪處于軸中部時(shí),應(yīng)驗(yàn)算齒輪處軸的撓度;當(dāng)齒輪處于軸中部時(shí),應(yīng)驗(yàn)算齒輪處軸的撓度; 當(dāng)齒輪處于軸的兩端附近時(shí),應(yīng)驗(yàn)算齒輪傾角和軸承傾角。當(dāng)齒輪處于軸的兩端附近時(shí),應(yīng)驗(yàn)算齒輪傾角和軸承傾角。 對(duì)軸的撓度和傾角驗(yàn)算對(duì)軸的撓度和傾角驗(yàn)算 按材料力學(xué)公式計(jì)算軸的撓度或傾角,按材料力學(xué)公式計(jì)算軸的撓度或傾角,檢查是否超過(guò)允許值。檢查是否超過(guò)允許值。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、齒輪的軸向布置四、齒輪的軸向布置 當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪右移,齒輪當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪右移,齒輪 z z1 1與齒輪與齒輪 z z4 4 嚙合時(shí),次大滑移齒嚙合時(shí),次大滑移齒輪輪z z2 2 與固定小齒輪與固定小齒輪z z6 6 的
26、齒頂圓半徑之和應(yīng)小于中心距,即的齒頂圓半徑之和應(yīng)小于中心距,即2zz22zz6362mmmmm 故三聯(lián)滑移齒輪順利嚙合的條件:故三聯(lián)滑移齒輪順利嚙合的條件: z3-z24 1. 1.三聯(lián)滑移齒輪順利嚙合原則三聯(lián)滑移齒輪順利嚙合原則第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2. 2.齒輪軸向布置原則齒輪軸向布置原則 (1 1)滑移齒輪中,當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫離嚙合后,另一對(duì)齒輪滑移齒輪中,當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫離嚙合后,另一對(duì)齒輪才能進(jìn)入嚙合。固定齒輪間的最小距離才能進(jìn)入嚙合。固定齒輪間的最小距離 L=2b+ (b 為齒輪厚為齒輪厚度,度,b=(6 12)mn,=12 mm,mn 為齒輪的法向模數(shù)為齒輪的法向模數(shù))
27、。)。 (3 3)滑移齒輪盡量采用窄式排列,滑移齒輪盡量采用窄式排列,以減小軸向長(zhǎng)度。以減小軸向長(zhǎng)度。 (2 2)滑移齒輪盡量裝在主動(dòng)軸上,滑移齒輪盡量裝在主動(dòng)軸上,以減小滑移齒輪的重量,便于操縱。以減小滑移齒輪的重量,便于操縱。第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3. 3.齒輪的軸向排列齒輪的軸向排列 將滑移齒輪緊靠一起,大齒輪將滑移齒輪緊靠一起,大齒輪居中,固定齒輪分離安裝,相隔距居中,固定齒輪分離安裝,相隔距離為離為2b+,相鄰變速位置的滑移,相鄰變速位置的滑移行程也是行程也是2b+。不考慮刀具的越不考慮刀具的越程槽寬度等尺寸。程槽寬度等尺寸。 (1 1)窄式排列)窄式排列 將固定齒輪緊靠一
28、起,將固定齒輪緊靠一起,大齒輪居中,滑移齒輪分離大齒輪居中,滑移齒輪分離安裝。安裝。 (2 2)寬式排列)寬式排列第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (3 3)亞寬式排列)亞寬式排列 將三聯(lián)滑移齒輪的兩齒輪緊靠一起,另一齒輪分離,分隔距離將三聯(lián)滑移齒輪的兩齒輪緊靠一起,另一齒輪分離,分隔距離為為 2b+,軸向總長(zhǎng)度為軸向總長(zhǎng)度為 B 9b+3。特點(diǎn)如下:特點(diǎn)如下: 能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速?gòu)母叩降停ɑ蛴傻偷礁撸┑捻樞蜃兯?;能?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速?gòu)母叩降停ɑ蛴傻偷礁撸┑捻樞蜃兯伲?能使滑移的小齒輪越過(guò)固定的小齒輪,改變順利嚙合條件。能使滑移的小齒輪越過(guò)固定的小齒輪,改變順利嚙合條件。 可用于大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差可用于大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差9b+2,比并行排列,比并行排列 的軸向長(zhǎng)度短。的軸向長(zhǎng)度短。 (2 2)交錯(cuò)排列)交錯(cuò)排列主動(dòng)輪主動(dòng)輪第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 五、提高傳動(dòng)件精度措施五、提高傳動(dòng)件精度措施1. 1. 誤差傳遞規(guī)律誤差傳遞規(guī)律 變速傳動(dòng)系中,傳動(dòng)件在變速傳動(dòng)系中,傳動(dòng)件在傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的同時(shí),也
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