《机械制造装备设计》ppt课件

1、主传动系统设计主传动系统设计进给传动系统设计进给传动系统设计 主传动系统设计应满足的根本要求 主传动系统分类和传动方式 分级变速主传动系统设计 无级变速主传动系统设计 进给传动系统特点及设计要点 进给传动链的传动精度 伺服进给系统的机械机构设计5.1.1 5.1.1 主传动系设计应满足的根本要求主传动系设计应满足的根本要求 1运动功能；运动功能； 2传送动力；传送动力； 3任务性能任务性能 ； 4产品设计经济性产品设计经济性 ； 5操作灵敏可靠，调整维修方便，防护性能操作灵敏可靠，调整维修方便，防护性能好，寿命长。好，寿命长。 根本原那么：以最经济、合理的方式满足既定的要求。根本原那么：以最经

2、济、合理的方式满足既定的要求。根根本本要要求求1 1按电动机类型分按电动机类型分交流电动机驱动交流电动机驱动单速交流电动机单速交流电动机多速交流电机多速交流电机直流电动机驱动直流电动机驱动调速交流电动机调速交流电动机无级调速无级调速1. 1. 主传动系统分类主传动系统分类 分级变速传动分级变速传动 传动方式、特点传动方式、特点 无级变速传动无级变速传动 传动方式、特点传动方式、特点 2 2按传动安装类型按传动安装类型机械传动安装机械传动安装液压传动安装液压传动安装电气传动安装电气传动安装上述安装组合上述安装组合3 3按变速的延续性按变速的延续性1集中传动方式集中传动方式 构造紧凑构造紧凑优点：

3、优点： 集中支配集中支配 装调方便装调方便 振动影响平稳性振动影响平稳性缺陷：缺陷： 易产生热变形易产生热变形2. 2. 主传动系统传动方主传动系统传动方式式2分别传动方式优点： 减小振动、热变 形小；背轮机构： 高速传动链短、运转平稳、空载损失小； 低速可传送大扭矩、显著扩展变速范围。缺陷：两个箱体、不便于 集中支配； 低速时转矩大、传动带易打滑； 调整维修不便。如何使机床主轴获得按等比数列陈列的转速？如何使机床主轴获得按等比数列陈列的转速？运动参数运动参数 拟定构造式拟定构造式 转速图合理分转速图合理分配各变速组中各传动副的传动比配各变速组中各传动副的传动比 确定齿轮确定齿轮齿数和带轮直径

4、齿数和带轮直径 绘制主变速传动系图绘制主变速传动系图 1. 拟定转速图和构造式拟定转速图和构造式 1转速图转速图多少根轴多少根轴轴之间的传动关系轴之间的传动关系各级转速值及传动道路各级转速值及传动道路各轴转速分级及转速值各轴转速分级及转速值各传动副的传动比各传动副的传动比转速线转速线轴线轴线转速点转速点传传动动线线图图5-3轴线：用来表示轴的一组间距相等的竖线；轴线：用来表示轴的一组间距相等的竖线；转速线：一组间距相等的程度线，表示转速的对数坐标；转速线：一组间距相等的程度线，表示转速的对数坐标； 12312ZZnnnnnn lglglglglglglglglg12312 ZZnnnnnn转速

5、点：是指在轴线上用来表示该轴所具有的转速值的转速点：是指在轴线上用来表示该轴所具有的转速值的 圆点或圆圈。圆点或圆圈。普通来讲转速点为轴线和转速线的交点，假设不是交点应普通来讲转速点为轴线和转速线的交点，假设不是交点应该单独标出转速值。该单独标出转速值。传动线：是指轴线间转速点的连线，表示相应传动副及传动线：是指轴线间转速点的连线，表示相应传动副及 其传动比值。其传动比值。倾斜方向和倾斜程度分别表示传动比的升降和大小；倾斜方向和倾斜程度分别表示传动比的升降和大小；i=1，传动线程度；，传动线程度；i1，传动线向右上方倾斜；，传动线向右上方倾斜；i4bL6bbbbb窄式陈列窄式陈列宽式陈列宽式陈

6、列双双联联齿齿轮轮2一个变速组内齿轮轴向位置的陈列一个变速组内齿轮轴向位置的陈列L7bL11b窄式陈列窄式陈列宽式陈列宽式陈列三联齿轮三联齿轮1221Z1-Z242一个变速组内齿轮轴向位置的陈列一个变速组内齿轮轴向位置的陈列2一个变速组内齿轮轴向位置的陈列一个变速组内齿轮轴向位置的陈列三联滑移齿轮陈三联滑移齿轮陈列方式，转速的列方式，转速的变换顺序并不是变换顺序并不是由小到大或由大由小到大或由大到小，而是混杂到小，而是混杂变换的，变换的，如希望能按大小如希望能按大小顺序进展，顺序进展， 3两个变速组内齿轮轴向位置的陈列两个变速组内齿轮轴向位置的陈列L8bL8b 6b12Z1-Z24L6bL6b

7、Z1-Z24Z3-Z4412431243L5bL4bZ1-Z2412 1. 无级变速安装的分类无级变速安装的分类 无级变速是指在一定范围内，转速或速度能延续无级变速是指在一定范围内，转速或速度能延续地变换。地变换。 变速电动机变速电动机无级变速安装无级变速安装 机械无级变速安装机械无级变速安装 液压无级变速安装液压无级变速安装 直流复励电动机直流复励电动机1变速电动机变速电动机 交流变频电动机交流变频电动机特点：特点：额定转速以上为恒功率变速，调速范围额定转速以上为恒功率变速，调速范围23；额定转速以下为恒扭矩变速，调整范围额定转速以下为恒扭矩变速，调整范围30甚至更大。甚至更大。 柯普柯普K

8、OOp型型2机械无级变速安装机械无级变速安装 行星锥轮型行星锥轮型 分别锥轮钢环型分别锥轮钢环型 宽带型宽带型特点：特点：利用摩擦力来传送扭矩；利用摩擦力来传送扭矩；延续地改动摩擦传动副任务半径来实现无级变速；延续地改动摩擦传动副任务半径来实现无级变速；为恒扭矩传动；为恒扭矩传动；变速范围小。变速范围小。 3液压无级变速安装液压无级变速安装 液压无级变速安装经过改动单位时间内输人入液压无级变速安装经过改动单位时间内输人入液压缸或液动机中液体的油量来实现无级变速。液压缸或液动机中液体的油量来实现无级变速。特点是变速范围较大、变速方便、传动平稳、运动特点是变速范围较大、变速方便、传动平稳、运动换向

9、时冲击小、易于实现直线运动和自动化。换向时冲击小、易于实现直线运动和自动化。 2. 无级变速主传动系设计原那么无级变速主传动系设计原那么1尽量选择功率和扭矩特性符合传动系统要求的无级变尽量选择功率和扭矩特性符合传动系统要求的无级变速安装。速安装。2串联有级变速机构，扩展恒功率变速范围。串联有级变速机构，扩展恒功率变速范围。例例5-3 设机床主轴的的变速范围设机床主轴的的变速范围Rn=60，无级变速箱的变速，无级变速箱的变速范围范围Rd=8，设计机械分级变速箱，求出其级数，并画出转，设计机械分级变速箱，求出其级数，并画出转速图。速图。dfZfdnfRRRR)97. 09 . 0(/1 3. 数控

10、机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 1主传动采用直流或交流电动机无级调速主传动采用直流或交流电动机无级调速 1直流电动机无级调速直流电动机无级调速 直流电动机是采用调压和调磁方式来得到主轴所需直流电动机是采用调压和调磁方式来得到主轴所需的转速。的转速。 从最低转速至电动机额定转速，是经过调理电枢电从最低转速至电动机额定转速，是经过调理电枢电压，坚持励磁电流恒定的方法进展调速，属于恒扭矩调压，坚持励磁电流恒定的方法进展调速，属于恒扭矩调速，起动力矩大，呼应快，能满足低速切削需求。速，起动力矩大，呼应快，能满足低速切削需求。 从额定转速至最高转速，是经过改动励磁电流，从从额定转速至最高转

11、速，是经过改动励磁电流，从而改动励磁磁通，坚持电枢电压恒定的方法进展调速，而改动励磁磁通，坚持电枢电压恒定的方法进展调速，属于恒功率调速。属于恒功率调速。 加大励磁电流会引起电刷加大励磁电流会引起电刷 产生火花，限制了最高转产生火花，限制了最高转速。速。2交流电动机无级调速交流电动机无级调速 交流调速电动机通常是经过调频进展变速，体积小，交流调速电动机通常是经过调频进展变速，体积小，转动惯量小，动态呼应快，无电刷，最高转速不受火花转动惯量小，动态呼应快，无电刷，最高转速不受火花限制。限制。 2数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计 在设计数控机床主

12、传动时，必需求思索电动机与机床主轴在设计数控机床主传动时，必需求思索电动机与机床主轴 功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大 于电动机的恒功率变速范围。于电动机的恒功率变速范围。 变速箱的公比选取：变速箱的公比选取：1取变速箱的公比等于电动机的恒功率调速范围，取变速箱的公比等于电动机的恒功率调速范围， 最普遍最普遍 情况。情况。 2取变速箱公比大于电动机的恒功率调速范围，取变速箱公比大于电动机的恒功率调速范围， 可简化变速箱构造，但电动机的功率应相应增大。可简化变速箱构造，但电动机的功率应相应增大。3假设数控机床为了恒线速切削需在运

13、转中变速时，假设数控机床为了恒线速切削需在运转中变速时， 取变速箱公比小于电动机的恒功率变速范围，使取变速箱公比小于电动机的恒功率变速范围，使 一部分转速重合，但机械构造会复杂。一部分转速重合，但机械构造会复杂。2数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计恒功率段重合传动系统恒功率段重合传动系统3数控机床高速主传动设计数控机床高速主传动设计 提高的主轴转速，要求主轴系统的构造必需简化，减小提高的主轴转速，要求主轴系统的构造必需简化，减小 惯性，主轴旋转精度要高，动态呼应要好，振动和噪声惯性，主轴旋转精度要高，动态呼应要好，振动和噪声 要小。要小。对于高

14、速和超高速数控机床主传动普通采用两种设计对于高速和超高速数控机床主传动普通采用两种设计方式：方式：一种是采用联轴节将机床主轴和电动机轴串接成一体，一种是采用联轴节将机床主轴和电动机轴串接成一体，将中间传动环节减少到仅剩联轴节；将中间传动环节减少到仅剩联轴节；另一种是将电动机与主轴合为一体，制成内装式电主另一种是将电动机与主轴合为一体，制成内装式电主轴，实现无任何中间环节的直接驱动轴，实现无任何中间环节的直接驱动 4数控机床采用部件规范化、模块化构造设计数控机床采用部件规范化、模块化构造设计 5数控机床的柔性化、复合化数控机床的柔性化、复合化数控车床由单主轴开展成具有两根主轴，又在此根底上增数控

15、车床由单主轴开展成具有两根主轴，又在此根底上增设附加控制轴设附加控制轴C轴控制功能，即主轴的回转可控制，轴控制功能，即主轴的回转可控制，成为车削中心；再配备后备刀库和其它辅助功能如刀具成为车削中心；再配备后备刀库和其它辅助功能如刀具检测安装、补偿安装、加工监控等检测安装、补偿安装、加工监控等.再添加自动装卸工件的工业机器手和改换卡盘安装等，成再添加自动装卸工件的工业机器手和改换卡盘安装等，成为适宜于中小批量消费用自动化的车削柔性制造单元为适宜于中小批量消费用自动化的车削柔性制造单元 5.2.1 5.2.1 进给传动系统特点及设计要点进给传动系统特点及设计要点1. 1. 进给传动的类型及组成进给

16、传动的类型及组成进给传动用来实现机床的进给运动和有关辅助运动。进给传动用来实现机床的进给运动和有关辅助运动。机械进给传动机械进给传动液压进给传动液压进给传动电气进给传动电气进给传动1机械进给传动机械进给传动 主要由动力源，变速、换向、运动分配、平安、运主要由动力源，变速、换向、运动分配、平安、运动转换、执行、快速传动等机构组成。动转换、执行、快速传动等机构组成。2液压进给传动液压进给传动3电气进给传动电气进给传动经过液压缸等传送动力和运动，并经过液压控制技术经过液压缸等传送动力和运动，并经过液压控制技术实现无级调速、换向、运动分配、过载维护和快速运实现无级调速、换向、运动分配、过载维护和快速运

17、动。动。采用无级调速电动机，直接或经过简单齿轮变速或同采用无级调速电动机，直接或经过简单齿轮变速或同步齿形带变速，驱动齿轮齿条或丝杠螺母机构等传送步齿形带变速，驱动齿轮齿条或丝杠螺母机构等传送动力和运动。动力和运动。2. 2. 进给传动系统设计要点进给传动系统设计要点1进给传动的特点进给传动的特点1分为分为“外联络进给传动链、外联络进给传动链、“内联络进给传动链。内联络进给传动链。2进给传动速度低、受力小、耗费功率少。进给传动速度低、受力小、耗费功率少。3对传动链换接的要求比较多。对传动链换接的要求比较多。4载荷特点为恒扭矩任务。载荷特点为恒扭矩任务。2进给传动系统设计应满足的要求进给传动系统

18、设计应满足的要求1具有足够的静刚度和动刚度。具有足够的静刚度和动刚度。2具有良好的快速呼应性。具有良好的快速呼应性。3具有良好的抗振性。具有良好的抗振性。4具有足够宽的调速范围。具有足够宽的调速范围。5具有高的传动精度和定位精度。具有高的传动精度和定位精度。6构造简单、工艺性好，调整维修方便、支配灵敏。构造简单、工艺性好，调整维修方便、支配灵敏。3进给传动系统设计要点进给传动系统设计要点1各传动件的计算转速是其最高转速。各传动件的计算转速是其最高转速。2变速系统的传动副变速系统的传动副“前少后多、降速前少后多、降速“前快后慢、前快后慢、 传动线传动线“前疏后密。前疏后密。3变速范围可取大一些。

19、变速范围可取大一些。4采用传动间隙消除机构。采用传动间隙消除机构。5采用快速空行程传动。采用快速空行程传动。6采用微量进给机构。采用微量进给机构。5.2.2 5.2.2 进给传动链的传动精度进给传动链的传动精度1. 1. 误差来源误差来源传动件的制造误差和装配误差以及传动件因受力和温传动件的制造误差和装配误差以及传动件因受力和温度变化而产生的变形等。度变化而产生的变形等。2. 2. 误差传送规律误差传送规律3. 3. 提高传动精度措施和提高传动精度措施和“内联络传动链设计原那么内联络传动链设计原那么1缩短传动链。缩短传动链。2合理分配传动副的传动比。合理分配传动副的传动比。 传动比应采取递降原那么。传动比应采取递降原那么。3合理选择传动件。合理选择传动件。 “内联络传动链不允许采用传动比不准确的传动副。内联络传动链不允许采用传动比不准确的传动副。 传动精度要求高的传动链，应尽量不用或少用传动传动精度要求高的传动链，应尽量不用或少用传动比不准确的传动副。比不准确的传动副。4合理分配传动副的传动确定各传动副精度。合理分配传动副的传动确定各传动副精度。5采用校正安装。采用校正安装。5