第二章 机床的传动设计(3)..
合集下载
第二章 机床的运动分析
§4 机床常用传动机构
§5 机床运动的调整
一、机床的传动联系
每个运动，都有以下三个基本部分
• 执行件：它们是执行运动的部件，其任务 是带工件或刀具完成旋转或直线运动，并 保持准确的运动轨迹。
• 动力源：它是提供动力的装置。 • 传动装置：它是传递动力和运动的装置。 通过它把动源的动力传递给执行件或把一 个执行件的运动传递给另一个执行件。
2、切入运动
二、辅助运动
1．各种空行程运动 使刀具切入工件，以获 得进行成形运动所需的 2、切入运动 3．分度运动
4．操纵和控制运动
工件和刀具位置的运动， 称为切入运动 。
切入运动用于保证被加 工表面获得所需要的尺 寸。
二、辅助运动
1．各种空行程运动
2、切入运动
加工若干个完全相同的 均匀分布的表面时，为 3．分度运动 使表面成形运动得以周 4．操纵和控制运动 期地继续进行的运动称 为分度运动。
应当指出，被形 成的表面形状，不仅取 决于刀刃形状及表面形 成方法，而且还取决于 发生线的原始位置。
第二章 机床的运动分析
§1 工件的加工表面及其形成方法
§2 机床的运动
§3 机床的传动联系和传动原理图
§4 机床常用传动机构
§5 机床运动的调整
一、表面成形运动
• 表面成形运动(简称成形运动)是保证得到 工件要求的表面形状的运动。
二、变速组
变速是机床传动系统的主要功能。在数 控机床上以采用调速电动机变速为主，通用 机床则多采用机械的变速机构来实现分级变 速。常用机械分级变速机构有滑移齿轮变速 组、离合器变速组、挂轮变速组等。
三、变向机构
变向机构用来改变机床执行件的运动 方向。常用机械式变向机构有两种：
§5 机床运动的调整
一、机床的传动联系
每个运动，都有以下三个基本部分
• 执行件：它们是执行运动的部件，其任务 是带工件或刀具完成旋转或直线运动，并 保持准确的运动轨迹。
• 动力源：它是提供动力的装置。 • 传动装置：它是传递动力和运动的装置。 通过它把动源的动力传递给执行件或把一 个执行件的运动传递给另一个执行件。
2、切入运动
二、辅助运动
1．各种空行程运动 使刀具切入工件，以获 得进行成形运动所需的 2、切入运动 3．分度运动
4．操纵和控制运动
工件和刀具位置的运动， 称为切入运动 。
切入运动用于保证被加 工表面获得所需要的尺 寸。
二、辅助运动
1．各种空行程运动
2、切入运动
加工若干个完全相同的 均匀分布的表面时，为 3．分度运动 使表面成形运动得以周 4．操纵和控制运动 期地继续进行的运动称 为分度运动。
应当指出，被形 成的表面形状，不仅取 决于刀刃形状及表面形 成方法，而且还取决于 发生线的原始位置。
第二章 机床的运动分析
§1 工件的加工表面及其形成方法
§2 机床的运动
§3 机床的传动联系和传动原理图
§4 机床常用传动机构
§5 机床运动的调整
一、表面成形运动
• 表面成形运动(简称成形运动)是保证得到 工件要求的表面形状的运动。
二、变速组
变速是机床传动系统的主要功能。在数 控机床上以采用调速电动机变速为主，通用 机床则多采用机械的变速机构来实现分级变 速。常用机械分级变速机构有滑移齿轮变速 组、离合器变速组、挂轮变速组等。
三、变向机构
变向机构用来改变机床执行件的运动 方向。常用机械式变向机构有两种：
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
机床的传动设计_计算转速
19:36 28:37
n /( r/min )
19
《机械制造装备设计》
1
第二章 机床的传动设计
本章主要教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 分级变速主传动系统设计 扩大变速范围的传动系统设计 计算转速 无级变速系统设计 进给传动系统设计 结构设计
2
第三节 计算转速
一、研究计算转速的意义
传动零件设计的主要依据是所能承受的载荷大小。载荷取决于
19:36 28:37
n /( r/min )
17
第三节 计算转速
(3)各齿轮副的计算转速
各变速组内一般只计算组内最小，也是强度最薄弱的齿轮，故只 需确定最小齿轮的计算转速。 III轴和IV轴（第二扩大组）间最小齿轮为19，主轴IV获得30-190 共9级转速，主轴IV的计算转速为95，故齿轮19的计算转速为375。 II轴和III轴（第一扩大组）最小齿轮为18，III轴获得118-190共3
10
第三节 计算转速
中型机床及大型机床的 nj 为何较高
刀具：硬质合金 机床：高速发展 主电机功率：较大提高 切削转矩：受刀具、夹具、零件刚度限制，提高幅度不大 结论：较高转速才能达到机床的全部功率
11
第三节 计算转速 钻床的 nj 为何较低
钻床一般在低速下钻、攻大直径孔、螺纹 刀具：多刃 转矩较大，所需功率较大 钻头：大多为高速钢
4
第三节 计算转速
二、机床的功率转矩特性
2.主运动为旋转运动的机床 传动件传递的转矩与切削力、工件和刀具的半径有关。 ① 粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，即较大的切削力 矩，较低转速；精加工时则相反，转速高，切削力矩小； ② 当工件或刀具尺寸较小时，同样的切削面积，切削力矩
3.2 机床的传动设计_扩大变速范围
第二节 扩大变速范围的传动系统设计
• 例：某多刀半自动车床，主传动采用双速电动机驱动，电动机型 号YDl60L-8/4，额定转速为730/1450r/min，功率为7/11kW;车床 主轴的转速级数为8，最低转速90r/min，最高转速1000r/min。
结构式为：8＝22×21×24
20
z-1 =
1.26 18-1 = 1.2617 = 50；
3
第二节 扩大变速范围的传动系统设计
一、扩大变速范围的意义
CA6140主轴转速10-1400r/min，R=140
XK5040-1主轴转速12-1500r/min，R=125 Z3040的总变速范围R=80
一般常用机床的变速范围都在 R=80以上。为了满足各种机床的 工艺需求，必须扩大主传动系统的变速范围。
故该钻床可采用混合公比传动。 （3）大公比格数为 （4）钻床的结构式为
'
x 20 16 4, x 8
'
16 21 4 22 24 28
按前缓后急的原则得
16 22 24 25 28
17
第二节 扩大变速范围的传动系统设计
混合公比传动与单回曲机构相结合，能产生极大的变速范围。 如
24 3 2 2 6 2 9 2 12
结构式中，第三变速组为变形基本组，大公比格数为8，第四 变速组为单回曲机构。总变速范围为
R
24 1 8
23
8
6 . 35 203 1290
18
第二节 扩大变速范围的传动系统设计
4、双速电动机的传动系统
双速电动机是动力源，必须为第一变速组（电源变速组），但 级比是 2 ，只能为变形基本组（混合公比）或第一扩大组。
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
《机械制造装备设计》习题与思考题
绪论1、机械制造业在国民经济中的地位如何，其发展趋势体现在哪些方面？2、机械制造技术的发展趋势如何？3、什么是机械制造装备有哪些类型，其功能是什么？第一章金属切削机床的总体设计1、机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么？2、机床设计的主要内容及步骤是什么?3、机床的尺寸参数根据什么确定？4、机床的运动参数如何确定？5、机床主轴转速采用等比数列的主要原因是什么?6、机床主轴转速数列的标准公比值有哪些?其制订原则是什么?7、选定公比值ϕ的依据是什么？8、机床的动力参数如何确定？9、如何确定机床主电动机的功率?10、如何确定进给电动机的功率?11、试用查表法求主轴各级转速⑴已知：ϕ＝1.58，n max＝950 r/min，Z＝6；⑵n min＝100 r/min，Z＝12，其中n1至n3、n10至n12的公比ϕ 1＝1.26，其余各级转速的公比ϕ 2＝1.58。
12、试用计算法求下列参数：⑴已知：R n＝10，Z＝11，求ϕ；⑵已知：R n＝335，ϕ＝1.41，求Z；⑶已知：Z＝24，ϕ＝1.06，求R n。
13、设计某规格机床，若初步确定主轴转速为n min＝32r/min，n max＝980 r/min，公比ϕ＝1.26，试确定主轴转速级数Z，主轴各级转速值和主轴转速范围R n。
第二章机床的传动系统设计1、什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系统的各传动组的级比指数有什么规律？2、什么是传动组的变速范围？如何计算？各传动组的变速范围之间有什么关系?3、 某机床的主轴转速级数Z ＝18，采用双副和三副变速组，试写出符合级比规律的全部结构式，并指出其中扩大顺序与传动顺序一致的和不一致的方案各有多少个。
4、 判断下列结构式是否符合级比规律，符合者需说明其扩大顺序与传动顺序是否一致；不符者则需简要说明会出现什么情况。
⑴ 8＝21×22×24；⑵ 8＝24×21×22；⑶ 8＝22×21×23；⑷ 8＝22×23×245、 画出结构式12＝23×31×26相应的结构网，并分别求出第一变速组和第二扩大组的传动副数、级比、级比指数和变速范围。
机床课件第二章
➢ 简单成形运动：由单独的旋转运动（B）或 直线运动（A）构成的独立的成形运动 。
➢ 复合成形运动：由两个或两个以上的旋转运动
或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组 合而成的独立的成形运动。
《金属切削机床》
例：车外圆
母线：圆，轨迹法。 需要1个简单成形 运动—工件旋转B1；
导线：直线，轨迹 法。需要1个简单成 形运动—车刀直线 平移A2。
按运动的功用分为： ➢ 表面成形运动（基本运动）：机床上的刀具和工件，
为了直接形成被加工工件表面的运动。
形成母线和导线所需运动数之和，即为成形运动 的数目。 ➢ 非表面成形运动（辅助运动）：机床上除成形运动 外，还需要辅助运动以实现机床的各种辅助动作 。
《金属切削机床》
一、表面成形运动
（一）简单成形运动、复合成形运动 按组成情况的不同，成形运动分为：
《金属切削机床》
展 成 运 动
《金属切削机床》
2、形成发生线的方法
（1）轨迹法：
利用刀具作一定 规律的轨迹运动 来对工件进行加 工的方法。
刀具：尖头车刀、刨刀。 切削刃与被加工表面为点接触（实际是短弧线）
形成发生线2需要一个成形运动 。
《金属切削机床》
（2）成形法：利用成形刀具对工件进行加工
的方法。
➢ 切削刃1与所需形成 的发生线2完全吻合
2 1
形成发生线 2不需要有成形运动
《金属切削机床》
（3）相切法：利用刀具边 旋转边作轨迹运动来对工 件进行加工的方法。
•刀具：铣刀、砂轮等旋 转加工刀具。 •垂直于刀具旋转轴线的 截面内，切削刃也可看 作是点, 当该切削点绕着 刀具轴 线作旋转运动， 刀具轴线沿着发生线的 等距线作轨迹运动
➢ 复合成形运动：由两个或两个以上的旋转运动
或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组 合而成的独立的成形运动。
《金属切削机床》
例：车外圆
母线：圆，轨迹法。 需要1个简单成形 运动—工件旋转B1；
导线：直线，轨迹 法。需要1个简单成 形运动—车刀直线 平移A2。
按运动的功用分为： ➢ 表面成形运动（基本运动）：机床上的刀具和工件，
为了直接形成被加工工件表面的运动。
形成母线和导线所需运动数之和，即为成形运动 的数目。 ➢ 非表面成形运动（辅助运动）：机床上除成形运动 外，还需要辅助运动以实现机床的各种辅助动作 。
《金属切削机床》
一、表面成形运动
（一）简单成形运动、复合成形运动 按组成情况的不同，成形运动分为：
《金属切削机床》
展 成 运 动
《金属切削机床》
2、形成发生线的方法
（1）轨迹法：
利用刀具作一定 规律的轨迹运动 来对工件进行加 工的方法。
刀具：尖头车刀、刨刀。 切削刃与被加工表面为点接触（实际是短弧线）
形成发生线2需要一个成形运动 。
《金属切削机床》
（2）成形法：利用成形刀具对工件进行加工
的方法。
➢ 切削刃1与所需形成 的发生线2完全吻合
2 1
形成发生线 2不需要有成形运动
《金属切削机床》
（3）相切法：利用刀具边 旋转边作轨迹运动来对工 件进行加工的方法。
•刀具：铣刀、砂轮等旋 转加工刀具。 •垂直于刀具旋转轴线的 截面内，切削刃也可看 作是点, 当该切削点绕着 刀具轴 线作旋转运动， 刀具轴线沿着发生线的 等距线作轨迹运动
机床设计 (2)
2.3 机床的传动联系和传动原理图
2.3.3 传动原理图
车 削 圆 柱 面 时 传 动 原 理 图
机 动 进 给
第二章
机床的运动分析
电子工业出版社
2.3 机床的传动联系和传动原理图
2.3.3 传动原理图
车 削 圆 柱 面 时 传 动 原 理 图
液 压 传 动 进 给
第二章
机床的运动分析
电子工业出版社
答案：卧式车床在形成螺旋表面时需要一个运动——刀具与工件间相对的螺旋运动。
第二章
机床的运动分析
电子工业出版社
图2-7 成形铣刀铣削螺纹
第二章
机床的运动分析
电子工业出版社
2.2 机床的运动
2.2.2 辅助运动
机床上除表面成形运动外，还有在切削加工过程中所 必须的其他一些运动 铣床工作台的快进或快退运动 插齿机上的让刀运动 机床的转位、分度、换向 机床夹具的夹紧与松开 自动换刀
第二章 机床的运动分析 电子工业出版社
第二章 机床的运动分析 电子工业出版社
8．何为定比机构和换置机构？并举出至少两例。
答案： 定比机构：具有固定传动比的机构。例如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副
换置机构：可变化传动比的机构。例如齿轮变速箱、挂轮架、各类无极变速机构
10．由复合成形运动分解成的各个分运动与简单运动的区别是 什么？
答案：由复合成形运动分解成的各个分运动，虽然都是直线或旋转运动，与简单运 动相象，但其本质是不同的。复合成形运动是一个运动，它的各个部分是相互依存， 并保持着严格的相对运动关系。
第二章
机床的运动分析
电子工业出版社
9．根据图2-9卧式车床的传动原理图，以加工螺纹表面为例指 出其所表示内容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
极限总变速范围为 R = 2.8×5 = 14
第九节
进给传动系统设计
4.进给传动扩大顺序原则 因为进给系统是恒转 矩变速，末端旋转件的转 矩一定。为减小中间传动 轴及其传动件的结构尺寸。 扩大顺序采用“前疏后密”
的原则。
如：升降台铣床进给 传动系转速图
第九节
进给传动系统设计
四、无级变速进给系统
1.普通机床采用液压无级调速 通过改变流量阀阀口过流面积 调节液流阻力、液压缸出口流量，实现速度变化。运动平稳性好， 变速范围大，但调速不准确，适用于外联系进给传动系统。 2.数控机床采用伺服电机无级调速 按有无检测、反馈装置以 及装置的位置分为开环、半开环、闭环伺服系统。
② 兼顾变速机构、润滑装置的设计合理性；
③ 考虑各传动轴受力情况、装配调整和操纵维修方便； ④ 确保散热性能，减小热变形。
第十节
结构设计
1.主轴箱内各传动轴的布置顺序
① 首先确定主轴的位置（车床根据其中心高确定）；
② 然后确定传动主轴的轴的位置，以及与主轴有齿轮啮合关
系的轴的位置； ③ 确定电机轴或运动输入
第九节
1、爬行现象及其机理
进给传动系统设计
五、低速运动平稳性和防止爬行的措施 当运动部件低速运动时，传动装置的速度是均匀的，但被驱 动件的运动出现跳跃式、时走时停或时快时慢的现象，即爬行。
2、消去爬行的措施
⑴ 减少静、动摩擦因数之差； 采用导轨油。 ⑵ 提高传动系统刚度； 缩短传动链、减少传动件数量。 ⑶ 增加传动系统阻尼比； 增大润滑油的粘度、增加阻尼器。 ⑷ 减轻移动部件质量，提高导轨的加工和装配质量等。
Ti T末n末 / ni T末ui
ui 越大，传动件承受的转矩越大。在进给传动系的最大升速链 中，各传动件至末端输出轴的传动比最大，承受的转矩也最大。故 各传动件的计算转速是其最高转速。
第九节
进给传动系统设计
3.进给传动极限传动比、极限变速范围原则 进给传动系统速度低，负载小，消耗的功率小，所用齿轮薄， 模数小。故 极限传动比为 imin≥1/5， imax≤2.8；
机械制造装备设计
第三章 金属切削机床设计
第九节
进给传动系统设计
一、进给传动的载荷特点
进给传动用于实现机床的进给运动和辅助运动，且多为直线
运动。
进给传动的载荷特点：直线传动的恒转矩载荷，传动件的计 算转速 n计 就是传动件的最高转速。
电动机 主换向机构 主变速机构
挂 轮 架
进给换 向机构 进给箱
外联系传动进给链 内联系螺纹链
第九节
进给传动系统设计
3）变速机构 用来改变进给量大小。有交换齿轮变速、滑移 齿轮变速、齿轮离合器变速、机械无级变速和伺服电动机变速。 4）换向机构 ①进给电动机换向，换向方便，但换向不能太 频繁。②齿轮换向（圆柱齿轮和圆锥齿轮），换向可靠，广泛用
于各种机床。
5）运动分配机构 用来转换传动路线，常采用离合器。 6）过载保护机构 过载时可自动断开运动，过载排除后自动 接通。常采用牙嵌离合器、片式安全离合器。 7）运动转换机构 用来变换运动的类型（回转运动变为直线 运动），如齿轮齿条、蜗杆蜗轮、丝杠螺母等。
（1）开环伺服系统 数控装置脉冲→
分配器→功率放大器→步进电机→齿轮 →滚珠丝杠螺母副→工作台。系统精度
取决于步进角、齿轮和滚珠丝杠副的传
动精度，适用于精度不高的数控机床。
开环伺服系统
第九节
进给传动系统设计
（2）闭环伺服系统 检测装置安装在工作台上，将工作台的实 际位移量反馈给数控装置，与控制量比较，控制伺服电动机或修 正补偿指令，以消除工作台等执行件的移动误差。适用于伺服电 机和步进电机驱动的精密数控机床上。 （3）半闭环伺服系统 检测装 置安装在传动的旋转部件上，不 能补偿丝杠螺母副的传动误差， 不能检测工作台等执行件的运动 误差。系统精度高于开环，低于 闭环系统。多用于数控机床的进 给系统。 半闭环伺服系统
间布置比较宽松，以便
数控机床是无级电伺服变速进给链 机床的进给运动采用一个伺服电动机，直接或通过一定比传动 机构与滚珠丝杠相连接。在丝杠（或伺服电动机）等旋转零件端 部安装脉冲发生器，用同步脉冲控制伺服电动机，保证工作台精 确的运动速度和定位精度。
第九节
进给传动系统设计
三、机械分级进给传动系的设计要点
1.进给传动是恒转矩传动 在各种不同进给量的情况下，产生的切削力大致相同，进给力 也是大致相同。故驱动进给运动的传动件是恒转矩传动。 2.进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速
第九节
进给传动系统设计
二、进给传动的分类和组成
1.分类: 机械进给传动、液压进给传动、电伺服进给传动 2.组成 进给传动链由动力源、变速机构、换向机构、运动分 配机构、过载保护机构、运动转换机构和执行件等组成。
1）进给传动可单独采用电动机作为动力源，便于缩短传动
链，实现几个方向的进给运动。 2）进给传动可与主传动共用一个动力源，便于保证主传动 和进给运动之间的严格传动比。适用于具有内联系传动链的机床， 如车床、齿轮加工机床。
第九节
进给传动系统设计
普通机床大多是机械分级变速进给链 外联系进给链 包括变速、换向、运动分配、过载保护、运动 转换、超越等机构以及齿轮齿条副、丝杠螺母副。
内联系进给链 包括传动比准确的变速机构。
电动机 主换向机构 主变速机构
挂 轮 架
进给换 向机构 进给箱
外联系传动进给链 内联系螺纹链
第九节
进给传动系统设计
第十节
结构设计
一、主轴箱的结构及要求
主轴箱中有主轴、变速机构，操纵机构和润滑系统等。 主轴箱应保证运动参数、较高的传动效率； 传动件具有足够的强度或刚度,运动噪声低； 操纵方便，便于检修； 良好的工艺性，成本低，外形美观等。
第十节
要求：
结构设计
二、主轴箱内传动轴的空间布置
① 首先满足机床总体布局对主轴箱的形状和尺寸限制；
传动轴
输入轴
轴的位置；
④ 最后确定其它各传动轴 的位置。 通常传动轴按三角形布置， 以缩小箱体径向尺寸。 其它传动轴
第十节
结构设计
变速箱内也可采用——传动轴线重合 卸荷带轮
Ⅲ 轴
Ⅴ 轴
第十节
结构设计
卧式铣床的主变速机构，是利用立式床身作为变速箱体。 立式床身内部空间 传动轴 较大，各传动轴可以排 在一个铅垂平面内，空