第二章 主传动系统
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《机电传动技术》 第二章 机电传动系统的动力学基础
当干扰使n↑时,干扰消除后希望n↓这时如TM-TL<0则负加速 当干扰使n↓时,干扰消除后希望n↑这时如TM-TL>0则正加速 例：a、b两点 a点，当n↑时， TM↓，当干扰消除后 由于TM－TL<0,所以n↓ b点，当n↑时， TM↑，当干扰消除后 由于TM－TL>0,所以n↑，直到a点处平衡。
机电传动控制
机电传动系统的动力学基础
机电传动系统的运动方程
单轴机电传动系统
dω dn TM − TL = J =k dt dt
意义：Tm与TL之差将产生加速度 当Tm > TL时，加速 当Tm < TL时，减速 当Tm = TL时，匀速（平衡）
(TM − TL = Td )
3、TM与TL的正反 以转速的方向为准（n） TM：与n同向时为正（拖动） 反之为负（制动） TL ：与n反向时为正（制动） 反之为负（拖动） 例：提升重物 启动：Tm为正， TL正 制动： TL为正，Tm为负
TM − TL = Td
− TM − TL = Td
生产机械的机械特性
机械特性： 生产机械转轴（电机轴）上的负载转矩和转 速之间的函数关系。 1、恒转矩型机械特性 特点： 负载转矩为常数， TL ＝C 反抗转矩 位能转矩
与n同号（总制动）摩擦、切削力
方向一定吊重物
2、离心式通风机型机械特性 、 特点： TL = Cn 2 ，负载转矩与转速平方成正比
END
1、电动机和生产机械的机械特性 曲线应有交点
此处：Tm=TL（匀速） 例：曲线1和2，附合这个条件,有a、b交点 曲线1和3，不附合
2、当有外加干扰使n变化时，干扰消除后n应能自行恢 复到原状态。 该条件的判断原则是: 该条件的判断原则是 当n ↑, TM < TL 由运动方程看
机械制造装备概论(第2章车床)-newnew
• → 相当于从III轴获得较高转速
• 传动路线(关系推导)如下:
扩大导程传动路线示意:
• 此时，主轴Ⅵ至轴Ⅸ间的传动比U扩为:
•
而车削常用螺纹时,主轴Ⅵ与轴Ⅸ间的传动
比为1。这表明，当螺纹进给传动链其它调整(操
控)情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杠间的
传动比增大4倍或16倍，从而车出的螺纹导程也相
• 注意：
• 主轴反转时,轴Ⅰ--Ⅱ的传动比大于正转时的传
动比，所以反转转速高于正转。主轴反转主要用 于车螺纹时退回刀架。在不断开主轴和刀架间传 动链的情况下退刀，使刀架退至起始位置，采用 较高转速，可以节省辅助时间。
二、进给传动链
功用——使刀架实现纵
向及横向移动变速与换向。
传动原理图
它包括车螺纹进给运动传 动链和机动进给运动传动
运动：车床的主运动是由工件 的旋转运动实现的；进给运动则 由刀具的直线移动完成的。 分类：卧式、立式、转塔、仿 形、自动和半自动、专门化车床 （曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床） 数控车床。 所用刀具：车刀、钻头、扩孔 钻、铰刀、丝锥等； 加工精度：经济加工精度 IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5。
•
U倍为轴ⅩⅤI到轴ⅩⅦ间变速机构的可变传动
比，共4种:
上述四种传动比成倍数关系排列。这种变速机构 称为增倍机构，简称增倍组。
车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为：
式中：L----螺纹导程（对于单线螺纹为螺距P），单 位为mm；
u基---轴ⅩⅣ--ⅩV间基本螺距机构传动比； u倍---轴ⅩⅤI--ⅩVIII间增倍机构的传动比。 K---螺纹头数；
• 换向装置
观看视频动画
• 轴II →轴III • 通过三对齿轮副(22/58,30/50,39/41) → 轴III
• 传动路线(关系推导)如下:
扩大导程传动路线示意:
• 此时，主轴Ⅵ至轴Ⅸ间的传动比U扩为:
•
而车削常用螺纹时,主轴Ⅵ与轴Ⅸ间的传动
比为1。这表明，当螺纹进给传动链其它调整(操
控)情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杠间的
传动比增大4倍或16倍，从而车出的螺纹导程也相
• 注意：
• 主轴反转时,轴Ⅰ--Ⅱ的传动比大于正转时的传
动比，所以反转转速高于正转。主轴反转主要用 于车螺纹时退回刀架。在不断开主轴和刀架间传 动链的情况下退刀，使刀架退至起始位置，采用 较高转速，可以节省辅助时间。
二、进给传动链
功用——使刀架实现纵
向及横向移动变速与换向。
传动原理图
它包括车螺纹进给运动传 动链和机动进给运动传动
运动：车床的主运动是由工件 的旋转运动实现的；进给运动则 由刀具的直线移动完成的。 分类：卧式、立式、转塔、仿 形、自动和半自动、专门化车床 （曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床） 数控车床。 所用刀具：车刀、钻头、扩孔 钻、铰刀、丝锥等； 加工精度：经济加工精度 IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5。
•
U倍为轴ⅩⅤI到轴ⅩⅦ间变速机构的可变传动
比，共4种:
上述四种传动比成倍数关系排列。这种变速机构 称为增倍机构，简称增倍组。
车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为：
式中：L----螺纹导程（对于单线螺纹为螺距P），单 位为mm；
u基---轴ⅩⅣ--ⅩV间基本螺距机构传动比； u倍---轴ⅩⅤI--ⅩVIII间增倍机构的传动比。 K---螺纹头数；
• 换向装置
观看视频动画
• 轴II →轴III • 通过三对齿轮副(22/58,30/50,39/41) → 轴III
数控机床的机械结构与传动
图2-3 两种形式的内循环方式示意图
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
汽车原理与构造--第二章 汽车传动系
第二章 汽车传动系
内容提要
• • • • • 2-1传动系概述 2-2离合器 2-3变速器与分动器 2-4自动变速器 2-5万向传动装置与驱动桥
2-1 传动系概述
一、传动系的功用及组成 基本功用：将发动机发出的动力传递给驱 动车轮。
组成：离合器、变速器、万向传动装置、 主减速器、差速器、半轴及驱动车轮。
为何要采用同步器进行换档?
功用：使结合套与待啮合齿圈迅速同步，缩短 换档时间，同时防止啮合时齿间冲击。
分类： 常压式 惯性式 自行增力式
（一）锁环式惯性同步器
1）组成
2）结构
（二）锁销式惯性同步器
三、换挡机构
1、功能：保证驾驶员 能准确可靠地进行挂 档和退档操作。 2、组成：操纵杆(变速 杆)、拨叉、拨叉轴、 安全装置 (传动杆 系)——远距离操纵 时要求:刚度好、间 隙小。
Balance patch rear patch
Undee spring billet
Former patch Press patch Driven set form Driven set billet
Driven set hub
扭转减振器从动盘
扭转减振器：减振器盘 和减振器弹簧构成， 将从动盘和盘毂弹性 连接
作用：避免传动系共振， 缓和制动时对传动系 的冲击。
Friction bur
Undee spring billet
Driven set hub
spacer spool special type rivet friction wafer Driven set billet Absorber spring
二、手动变速器构造及其工作原理
1、组成： 传动机构（壳内） 、操纵机构（盖上） 2、分类： 三轴式变速器：应用于FR的汽车上 二轴式变速器：应用于FF及RR的汽车上 3、功用： 传动机构：改变转速比 操纵机构：实现换档
内容提要
• • • • • 2-1传动系概述 2-2离合器 2-3变速器与分动器 2-4自动变速器 2-5万向传动装置与驱动桥
2-1 传动系概述
一、传动系的功用及组成 基本功用：将发动机发出的动力传递给驱 动车轮。
组成：离合器、变速器、万向传动装置、 主减速器、差速器、半轴及驱动车轮。
为何要采用同步器进行换档?
功用：使结合套与待啮合齿圈迅速同步，缩短 换档时间，同时防止啮合时齿间冲击。
分类： 常压式 惯性式 自行增力式
（一）锁环式惯性同步器
1）组成
2）结构
（二）锁销式惯性同步器
三、换挡机构
1、功能：保证驾驶员 能准确可靠地进行挂 档和退档操作。 2、组成：操纵杆(变速 杆)、拨叉、拨叉轴、 安全装置 (传动杆 系)——远距离操纵 时要求:刚度好、间 隙小。
Balance patch rear patch
Undee spring billet
Former patch Press patch Driven set form Driven set billet
Driven set hub
扭转减振器从动盘
扭转减振器：减振器盘 和减振器弹簧构成， 将从动盘和盘毂弹性 连接
作用：避免传动系共振， 缓和制动时对传动系 的冲击。
Friction bur
Undee spring billet
Driven set hub
spacer spool special type rivet friction wafer Driven set billet Absorber spring
二、手动变速器构造及其工作原理
1、组成： 传动机构（壳内） 、操纵机构（盖上） 2、分类： 三轴式变速器：应用于FR的汽车上 二轴式变速器：应用于FF及RR的汽车上 3、功用： 传动机构：改变转速比 操纵机构：实现换档
第二章 机电一体化系统的机械传动系统
2、常用机械传动装置 齿轮传动、同步带传动、谐波齿轮传动、滚珠 丝杠传动，其它传动元件。 3、基本要求 传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运 动平稳、传动转矩大。 4、机电一体化机械传动装置的发展方向
精密化，高速化，小型化，轻量化。
2.2.2 常用齿轮传动装置
机电一体化系统中，常用的齿轮传动部件： 定轴传动轮系、行星齿轮传动轮系、谐波齿轮传 动轮等。
在设计齿轮传动装置时,上述三条原则应根据具体工 作条件综合考虑。
（1）对于传动精度要求高的降速齿轮传动链,可按输 出轴转角误差最小原则设计。
（2）对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的 降速传动链,可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误 差最小原则设计。
（3）对于要求质量尽可能小的降速传动链,可按质量
1、等效转动惯量最小原则 P31 利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算 到电机轴上的等效转动惯量为最小。 齿轮系传递的功率不同, 其传动比的分配 也有所不同。
（1）小功率传动装置
对于n级齿轮系,有（P31）
2n n1 1
i 2 i 2(2n 1) 2n1
1
ik
2( k1)
2
i 2n / 2
（2）良好的动态响应特性
— 响应快、稳定性好。
要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务 之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统 的运行状态信息，下达指令，使其准确地完成任务。要求 机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。
（3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。 （4）高的谐振频率、合理的阻尼比。
i1 i2 i3 n i
即可使传动装置的重量最轻。 上述结论对于大功率传动系统是不适用的，
因其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽 等参数要逐级增加的情况。
数控机床的主传动系统
2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型
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2. 2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型
左移动，在设计活塞杆2和套简4的截面面积时，应使油压作 用在套简4的圆环上向右的推力大于活塞杆2向左的推力，因 而套简4仍然压在液压缸,5的右端，使活塞杆2紧靠在套简4的 右端，此时，拨叉和三联齿轮被限制在中间位置，行程开关 发出信号。
第二章 数控机床的主传动系统
2.1 数控机床对主传动系统的要求 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动
系统类型 2.3 主轴部件 2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能 2.5 主轴润滑与密封 2.6 电主轴
2.1 数控机床对主传动系统的要求
主传动系统是实现主运动的传动系统，它的转速高、传递的 功率大，是数控机床的关键部件之一，对它的精度、刚度、 噪声、温升、热变形都有严格的要求。
数控机床与普通机床比较，其主传动系统应达到如下要求: (1)较高的主轴转速，较宽的调速范围，并实现无级调速由于
数控机床工艺范围宽、工艺能力强，为满足各种工况的切削， 获得最合理的切削用量，从而保证加工精度、加工表面质量 及高的生产效率，必须具有较高的转速和较大的调速范围。 特别是对于具有自动换刀装置的加工中心，为适应各种刀具、 各种材料的加工，对主轴的调速范围要求更高。它能使数控 机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工，
置上，以便在该处进行换刀等动作，这就要求主轴实现定向 控制。此外，为实现主轴快速自动换刀功能，必须设i「有刀 具的自动夹紧机构。
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2. 2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型
2.2.1 数控机床主轴的传动方式
1.齿轮传动方式 如图2-1所示的齿轮传动方式，一般大、中型数控机床多采
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2. 2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型
左移动，在设计活塞杆2和套简4的截面面积时，应使油压作 用在套简4的圆环上向右的推力大于活塞杆2向左的推力，因 而套简4仍然压在液压缸,5的右端，使活塞杆2紧靠在套简4的 右端，此时，拨叉和三联齿轮被限制在中间位置，行程开关 发出信号。
第二章 数控机床的主传动系统
2.1 数控机床对主传动系统的要求 2.2 数控机床主轴的传动方式与主传动
系统类型 2.3 主轴部件 2.4 主轴准停与主轴的同步运行功能 2.5 主轴润滑与密封 2.6 电主轴
2.1 数控机床对主传动系统的要求
主传动系统是实现主运动的传动系统，它的转速高、传递的 功率大，是数控机床的关键部件之一，对它的精度、刚度、 噪声、温升、热变形都有严格的要求。
数控机床与普通机床比较，其主传动系统应达到如下要求: (1)较高的主轴转速，较宽的调速范围，并实现无级调速由于
数控机床工艺范围宽、工艺能力强，为满足各种工况的切削， 获得最合理的切削用量，从而保证加工精度、加工表面质量 及高的生产效率，必须具有较高的转速和较大的调速范围。 特别是对于具有自动换刀装置的加工中心，为适应各种刀具、 各种材料的加工，对主轴的调速范围要求更高。它能使数控 机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工，
置上，以便在该处进行换刀等动作，这就要求主轴实现定向 控制。此外，为实现主轴快速自动换刀功能，必须设i「有刀 具的自动夹紧机构。
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2. 2 数控机床主轴的传动方式与主 传动系统类型
2.2.1 数控机床主轴的传动方式
1.齿轮传动方式 如图2-1所示的齿轮传动方式，一般大、中型数控机床多采
第二章主传动系统设计
副的传动比。
传动线的三个特点： a.传动线的高差表明传动比的数值，传动线的倾
斜程度反映传动比u的大小 水平：u＝1 — 等速传动； 向下方倾斜：u＜1 — 降速传动； 向上方倾斜：u＞l — 升速传动。
传动比的数值u＝φx， 可用传动线的高差x （格数）来表示。
b.一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组 中不同传动比的传动副数 第一变速组（a组）：
由轴Ⅰ的主动转速点向 Ⅱ轴引出三条传动线， 表示该变速组有三对不 同传动比的传动副，
第二、三变速组 （b、c组）： Ⅱ——Ⅲ和Ⅲ——IV表 示该变速组有两对不同 传动比的传动副，
c.两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一个 传动副的传动比
第三变速组（c组），当Ⅲ轴为710r、500 r、 355r、250 r、180 r、125 r／min时， 通过升速传动副（60：30） 使主轴得到1400 r、1000 r、 710 r、500 r、355 r、250 r ／min。所以上斜的6条平 行传动线都表示同一个升速 传动副的传动比。
和装配。防护性能好，使用寿命长。
二、主传动系统分类和传动方式 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变
速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台）、开 停、换向和制动机构等部分组成。
动力源为执行件提供动力，并使其得到一定 的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换 运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋 转或直线运动。
可见，这个变速组是实现主轴等比转速数列的基
本的、必不可缺的变速组，故称为基本变速组。
基本组的级比φ =φ1＝φ ，级比指数x0＝1。 基型变速系统必有一个基本组，即相邻两条传动
线拉开 l 格。
②第一扩大组的变速特性 在基本组的基础上，起到第一次扩大变速的
传动线的三个特点： a.传动线的高差表明传动比的数值，传动线的倾
斜程度反映传动比u的大小 水平：u＝1 — 等速传动； 向下方倾斜：u＜1 — 降速传动； 向上方倾斜：u＞l — 升速传动。
传动比的数值u＝φx， 可用传动线的高差x （格数）来表示。
b.一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组 中不同传动比的传动副数 第一变速组（a组）：
由轴Ⅰ的主动转速点向 Ⅱ轴引出三条传动线， 表示该变速组有三对不 同传动比的传动副，
第二、三变速组 （b、c组）： Ⅱ——Ⅲ和Ⅲ——IV表 示该变速组有两对不同 传动比的传动副，
c.两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一个 传动副的传动比
第三变速组（c组），当Ⅲ轴为710r、500 r、 355r、250 r、180 r、125 r／min时， 通过升速传动副（60：30） 使主轴得到1400 r、1000 r、 710 r、500 r、355 r、250 r ／min。所以上斜的6条平 行传动线都表示同一个升速 传动副的传动比。
和装配。防护性能好，使用寿命长。
二、主传动系统分类和传动方式 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变
速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台）、开 停、换向和制动机构等部分组成。
动力源为执行件提供动力，并使其得到一定 的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换 运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋 转或直线运动。
可见，这个变速组是实现主轴等比转速数列的基
本的、必不可缺的变速组，故称为基本变速组。
基本组的级比φ =φ1＝φ ，级比指数x0＝1。 基型变速系统必有一个基本组，即相邻两条传动
线拉开 l 格。
②第一扩大组的变速特性 在基本组的基础上，起到第一次扩大变速的
(完整word版)CK6140数控车床主传动系统设计
燕山大学课程设计说明书题目：CK6140数控车床主传动系统设计学院（系）:机械工程学院机制系年级专业： 08级机制2学号： 080101010127学生姓名：吕伟彪指导教师: 王敏婷李宇鹏1共24 页第页目录第1章概述……………………………………………. .……。
11.1 设计要求………………………………………………。
.1第2章主传动的设计 (2)2.1计算转速的确定 (2)2.2变频调速电机的选择.....................................。
(2)2.3转速图的拟定…………………………………………。
..22。
3。
1传动比的计算……………………………………。
.22.3.2参数确定…………………………………………. .。
22.3.3 主轴箱传动机构简图……………………………..。
32。
3.4 转速图拟定……………………………………….。
32.4传动轴的估算..............................................。
(3)2。
5主轴轴颈的确定 (5)2。
6主轴最佳跨距的选择 (5)2.7齿轮模数的估算………………………………………。
62.8 同步带传动的设计 (8)2。
9 滚动轴承的选择 (10)2.10 主要传动件的验算..............................。
. (10)2.10。
1 齿轮模数的验算 (10)2.10。
2 传动轴刚度的验算 (14)2。
10。
3 滚动轴承的验算......................................。
. 15总结.................................。
.................................。
. (16)参考文献………………………………………………..……….。
17第一章概述1.1 设计要求机床类型：数控车床主传动设计要求：满载功率7.5KW，最高转速4000rpm，最低转速41。
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用两个电机分 别驱动主轴
数控机床主传动系统的变速方式
特点：调速电机与主轴用联轴器同轴 联接，这种方式大大简化了主传动系统 的结构，有效地提高了主轴部件的刚度， 但主轴输出扭矩小，电机发热对主 轴精度影响较大。
由调速电机 直接驱动的 主传动系统
数控机床主传动系统的变速方式
特点：优点是主轴部件结构更紧凑， 重量轻，惯量小，可提高启动、停止 的响应特性，并利于控制振动和噪声。 缺点同样是热变形问题。用两个电 动机分别驱动主轴
内装式电主轴
数控机床主传动系统的变速方式
图2.9 数控机床主传动系统的变速方式 (a)变速齿轮 (b)带传动 (c)两个电机分别驱动 变速齿轮； 带传动； 两个电机分别驱动； (a)变速齿轮； (b)带传动； (c)两个电机分别驱动； (d)由主轴电机直接驱 (e)内装式电主轴 (d)由主轴电机直接驱 ； (e)内装式电主轴
高速主轴单元
高速化是机床的发展趋势。目前的高速机床和虚拟轴机床均为 机床突破性的重大变革，进入20世纪90年代以来，高速加工技术已开 始进入工业应用阶段，并已取得了显著的技术经济效益。 超高速加工具有如下优点： (1) 随着切削速度的提高，切削力下降，切除单位材料的能耗低， 加工时间大幅度缩短，所以，切削效率高。 (2) 加工表面质量好，精度高，可作为机械加工的最终工序。 (3) 零件变形小，切削产生的切削热绝大部分被切屑带走，基本 不产生热量，减小温升。 (4) 刀具寿命长，刀具磨损的增长速度低于切削效率提高速度。 (5) 在高速加工范围内，机床的激振频率范围远离工艺系统的固 有频率范围，振动小，避免了共振。 (6) 由于直接传动，省去了电机至主轴间的传动链，消除了传动 误差。
数控机床的主轴部件
四、主轴部件
1. 主轴轴承配置形式
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前、后支承采用 不同轴承 应用：普遍应用 于各种数控机床， 其综合刚度高， 可以满足强力用于高 速轻载和精密数 控机床。
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前、后支承采用 单列和双列圆锥 滚子轴承 应用：适用于中 等精度低速重载 数控机床。
数控机床主传动系统的变速方式
三、主传动系统的变速方式
特点：通过少数几对齿轮降速， 扩大输出扭矩，以满足主轴低速 时对输出扭矩特性的要求。
带有变速齿轮 的主传动
应用：大、中型数控机床 采用这种变速方式。
数控机床主传动系统的变速方式
特点：电动机本身的调速就能够满足 要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮 传动引起的振动与噪声。它适用于高 速、低转矩特性要求的主轴。常用的 是三角带和同步齿形带。
通过带传动 的主传动
应用：这种传动主要应用在转速 较高、变速范围不大的机床。
数控机床主传动系统的变速方式
特点：这是上述两种方式的混合传动， 具有上述两种性能。高速时电动机通 过皮带轮直接驱动主轴旋转，低速 时，另一个电动机通过两级齿轮传 动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩 大变速范围的作用，这样就使恒功率 区增大，扩大了变速范围。克服了低速 时转矩不够且电动机功率不能充分利 用的问题。但两个电机不能同 时工作，也是一种浪费。
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第二章 数控机床的机械结构
数控机床主传动系统
数控机床主传动系统的组成和作用
一、主传动系统的组成和作用 1．数控机床主传动系统的作用：产生不同的主轴切削速 度以满足不同的加工条件要求。 2. 数控机床主传动系统的组成：主要包括电动机、传动 系统和主轴部件。
数控机床主传动系统的特点
二、主传动系统的特点 1 2 3 4 转速高、功率大 变速范围宽 主轴变换迅速可靠 主轴组件的耐磨性高
高速主轴单元
高速、超高速加工的关键技术及其相关技术的研究，已成为国内 外重要的研究领域之一。高速主轴单元是高速切削机床最重要的部件， 也是实现高速和超高速加工的最关键技术之一。高速主轴单元要求动 平衡性高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的 力矩和功率，能承受高的离心力，带有准确的测温装置和高效的冷却 装置。 高速主轴单元的类型主要有电主轴和气动主轴。电主轴在第三章 数控机床电气控制系统的伺服电机中详述。气动主轴目前的研究主要 是应用于精密加工，功率较小，其最高转速150000 r／min，输出功 率仅30 W左右。
数控机床的主轴部件
2、主轴的润滑与冷却 （1）作用：是控制主轴发热，保证主轴正常工作的必要手段。 （2）方法：通常利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带走，使主 轴部件与箱体保持恒定的温度，在某些数控机床上，采用专门的冷却 装置，控制主轴箱温升。有些主轴轴承采用高级优油脂润滑。 3、刀具自动装卸及切屑清除装置 在某些带有刀具库的数控机床中，主轴组件还带有刀具自动装卸装 置和主轴孔内的切屑清除装置。自动装卸装置一般由液压或气压装置 予以实现；而切屑清除则是通过设于主轴孔内的压缩空气喷嘴来实现， 其孔眼分布及其角度是影响清除效果的关键。 4. 主轴准停装置作用：又称主轴定位功能。即当主轴停止时，控制 其停于固定的位置，这是自动换刀所必须的功能。
本节课到此结束