实物机械传动示意图
数控机床的机械结构与传动
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
场车传动系统
一、传动系统概述车辆的动力装置和驱动轮之间的所有传动部件总称为传动系统。
基本功用是将动力装置的动力按需传给驱动轮和其它机构由于车辆动力装置的性能不同，以及所采用传动系统类型的不同，其传动系统的组成和具体功能也有差别。
传动系统的主要类型：机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动。
（一）机械传动机械传动系可由内燃机或电动机驱动。
对于内燃机驱动的车辆要求其传动系具有以下功能：（1）降低转速，增大转矩。
（2）实现变速，通过变速器改变传动比。
（3）内燃机不反转，通过变速箱让车辆反向行驶。
（4）必要时切断动力传递，用主离合器切断或结合动力传递，让内燃机起动、怠速、暂停车及人力换挡。
（5）实现左右驱动车轮间的差速。
内燃机驱动的机械传动系由图1.1所示机件组成。
机械式传动系各总成的基本功用分别是：（1）离合器：按照需要适时地切断或接合发动机与传动系之间的动力传递。
（2）变速器：改变发动机输出转速的高低、转矩的大小及旋转方向，也可以切断发动机向驱动轮的动力传递。
（3）万向传动装置：将变速器输出的动力传递给主减速器，并适应两者之间距离和轴线夹角的变化。
（4）主减速器：降低转速，增大转矩，改变动力的传递方向90°。
（5）差速器：将主减速器传来的动力分配给左右两半轴，并允许左右两半轴以不同速度旋转，以满足左右两驱动轮在行驶过程中差速的需要。
（6）半轴：将差速器传来的动力传给驱动轮，使驱动轮获得旋转的动力。
优点；结构简单、工作可靠、价格低廉、重量轻，效率高以及可利用发动机运行零件的惯性进行作业等缺点：内燃机容易过载熄火；人力换档时换档动力中断时间长；传动系零件及动力装置因冲击载荷大和外载荷急剧变化而降低使用寿命。
电动车辆也可采用机械传动系统。
其结构形式有集中驱动（图1.2）和分别驱动两种形式。
a）主减速器传动系统；b）具有主减速器及轮边减速器传动系统1.主减速器；2.差速器；3.半轴；4.驱动车轮；5.电动机；6.轮边减速器图1.2 集中驱动的电动车辆传动系统简图电动车辆的驱动轮为分别驱动时，不再有驱动桥及差速器等，电动机通过减速装置直接驱动一个驱动车轮，其传动简图如图1.3所示。
认识刀库与机械手的结构
机械故障
所谓机械故障，就是指机械系统(零件、组件、部件、整台设备乃至一系列的设备组 合)因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。数控机床机械故障的分类如表4—7所 示，其特点见表4—8
数控机床机械故障的分类
数控机床的特点
：数控机床常发生的故障为哪种？
任务巩固
一、填空题
1.无机械手换刀的方式是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换。 2.刀库一般使用电动机或液压系统来提供转动动力，用刀具运动机构来保证换刀的可靠性，用定 位机构来保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停。 3.刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀 位置，并接受从主轴送来的已用刀具。 4.常见机械手的形式有单臂单爪回转式机械手、单臂双爪摆动式机械手、单臂双爪回转式机械手、 双机械手、双臂往复交叉式机械手及双臂端面夹紧机械手六种。
JCS-018A刀库结构图
3.链式库的结构
方形链式刀库示意图
刀套的准停 1—定位插锁 2—定位盘 3—链轮 4—手爪
：数控机床上常用的刀库还有哪几种形式？其结构是怎样的？
二、机械手
1.机械手的形式与种类
常见机械手实物
单臂单爪回转式机械手
单臂双爪摆动式机械手
单臂双爪回转式机械手
双机械手
双臂端面夹紧机械手 机械手形式
D.校核
6.目前在数控机床的自动换刀装置中，机械手夹持刀具的方法应用最多的是（ A ）。
A.轴向夹持
B.径向夹持
C.法兰盘式夹持
7.加工中心刀具交换装置有（ C ）等类型。
A.无机械手换刀 B.机械手换刀 C.A、B均正确 D.A、B均不正确
8.不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀（ D ）进行。
1大波涡轮蜗杆传动机械动图来袭，很多机械结构在用此结构
1⼤波涡轮蜗杆传动机械动图来袭，很多机械结构在⽤此结构蜗轮传动绿⾊齿轮和粉⾊蜗杆的轴线倾斜90°⾓。
蜗杆的头数为1，齿轮齿数为3。
输⼊端是蜗杆蠕⾍。
传动⽐为3。
这是⼀种⾃锁传动，传动⽐⼩。
齿轮不能作为输⼊。
输出旋转不平稳，因为齿轮齿廓设计不佳。
升降台1蓝⾊电机通过蜗杆传动使两个橙⾊轴反向旋转。
由于切线机构，固定在轴上的橙⾊曲柄可上下移动绿⾊⼯作台。
同时施加在桌⼦所有四条腿上的⼒使桌⼦容易移动。
升降台2蓝⾊电机通过蜗杆传动使三个黄⾊杠杆同步上下旋转。
杠杆通过紫⾊连杆上下移动绿⾊桌⼦。
后者对称布置，帮助桌⼦垂直移动，同时保持⽔平，尽管桌⼦没有任何垂直跑道。
三⽖⾃定⼼卡盘转动粉⾊蜗杆，通过绿⾊滑块和灰⾊块(齿轮和凹槽盘)径向移动三个蓝⾊钳⼝，以夹紧或释放⼯件(未显⽰)。
蜗杆传动的⾃锁特性有助于稳定夹紧⼯件。
再看⼀下⽰意图↓↓车床⽤半螺母轴螺母通过蓝⾊槽⾯凸轮与丝杠啮合，该机构⽤于转动螺纹。
⽴式钻床的⼯作台升降机构转动粉红⾊轴以升⾼或降低⼯作台。
由于粉红⾊的蜗杆⾃锁，重⼒不能使⼯作台向下移动。
⼯作台可以围绕机器杆转动。
调整后⽤绿⾊螺丝固定⼯作台。
蓝⾊齿轮是⼀种螺旋形齿轮，与斜齿的紫罗兰齿条啮合。
车削多头螺纹灰⾊⼯件有两个起始螺纹，⼀个是蓝⾊，另⼀个是粉红⾊。
先车削蓝⾊然后粉红⾊。
从蜗杆⼀端移动到另⼀端：拉动红⾊销钉，将⼯件旋转A度。
并释放销钉。
A= 360/NN：头数，这⾥N=2。
车床上⾯对庞⼤⼯件的装置⼯件固定在车床⼗字滑块上，黄⾊主体通过其带尾固定在车床主轴上。
粉红⾊蜗杆与床⾝有旋转关节。
紫⾊螺母蜗轮与蜗杆啮合，可以绕着⾝体的横轴和蜗杆旋转。
橙⾊⼗字螺钉与螺母蜗轮的内螺纹啮合，固定在蓝⾊滑块上，滑块上装有红⾊⼑具。
绿⾊换挡杆控制的青⾊离合器与蜗杆有滑动键连接。
棕⾊半离合器固定在车床底座上(静⽌)。
黄⾊半离合器固定在黄⾊齿轮上，接受车床进给齿轮箱的运动。
当车床主轴旋转时(未显⽰其传动系)，红⾊⼑具沿着阿基⽶德螺线移动，以⾯向⼯件。
第一章轮式工程机械传动系
第一章轮式工程机械传动系在发动机与行走机构之间传递动力的所有构件组成传动系，所以，传动系的主要作用是将发动机的动力传递到驱动轮。
工作时发动机需要在空载情况下起动、也需要机器停止工作而发动机不熄火，因而传动系需要有接通、断开动力的功能。
负荷有大有小、设备也需要以不同的速度工作，为了充分发挥机器的工作能力，传动系也要有改变行驶速度和牵引力的能力。
机器工作中还需要后退，传动系要可以实现机器的这个功能。
机器工作时难免会超载，为了防止其损坏，传动系应有一定的过载保护能力。
许多机器(如：汽车、拖拉机、推土机等)的传动系还有动力输出功能。
第一节传动系的类型与组成一、机械传动图1-l为SDZl0型轮式装载机传动系简图。
它的传动系主要由主离合器2、变速箱3、驱动图1一1 SDZl0型轮式装载机传动系1一发动机，2一离台器，3一变速器，4一油泵。
5一驱动桥，6一传动轴，7～脱拆装置，8一手制动器桥5组成。
可以看出，在机械式传动系中，除了主离合器传动外，所有其它构件均为刚性传动。
机械式传动系有以下特点：1)优点：结构简单、便于维修、工作可靠、成本低廉、传动效率高，可以利用柴油机运动构件的惯性作业。
2)缺点：(1)发动机的振动冲击直接传到传动系，外负荷的冲击波动直接到达发动机，造成发动机功率下降．所有零部件的使用寿命降低。
(2)由于传动系没有自动适应能力，在传动系的传动比不变的条件下设备只能依靠发动机的调速特性适应外负荷的变化。
而发动机的调速特性的调整能力又十分有限，实际不可能适应工程机械的外负荷大范围变化。
为了解决这个问题，通常在传动系中设置变速箱，通过增加档位数拓宽机器的工作范围，使机械式传动系中变速箱的档位数目较多，换档过程复杂。
(3)为保证在负荷变化时机器有较高的生产率，超负荷时发动机不熄火，要求驾驶员有丰富的经验和熟练的技巧，同时频繁的换档动作会使驾驶员的劳动强度增加。
(4)换档过程中分离主离合器造成的动力中断，往往使工作中的工程机械停止前进，造成机器起步困难。
汽车传动系统图解
汽车传动系统——传动系的种类图解机械式传动系一般组成及布置示意图1-离合器2-变速器3-万向节4-驱动桥5-差速器6-半轴7-主减速器8-传动轴图为传统的发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。
发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。
在驱动桥处，动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。
发动机前置、纵置，前轮驱动的布置示意图1-发动机2-离合器3-变速器4-变速器输入轴5-变速器输出轴6-差速器7-车速表驱动齿轮8-主减速器从动齿轮发动机前置、纵置，前桥驱动，使得变速器和主减速器连在一起，省掉了它们之间的万向传动装置。
典型液力机械传动示意图1-液力变矩器2-自动器变速器3-万向传动4-驱动桥5-主减速器6-传动轴液力传动（此处单指动液传动）是利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。
液力传动装置串联一个有级式机械变速器，这样的传动称为液力机械传动。
静液式传动系示意图1-离合器2-油泵3-控制阀4-液压马达5-驱动桥6-油管液压传动也叫静液传动，是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。
主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组成。
混合式电动汽车采用的电传动1-离合器2-发电机3-控制器4-电动机5-驱动桥6-导线电传动是由发动机驱动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。
汽车传动系统——离合器总成结构图解机械式离合器的动作原理1-飞轮2-从动盘3-压盘4-膜片弹簧离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。
液力离合器结构与动作原理1-叶轮2-输出轮3-油4-油的流向液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。
当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态.磁粉式电磁离合器的动作原理1-粉末2-输入侧3-输出侧4-激磁线圈5-线型粉末6-磁通电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。
常用机构机械传动 ppt课件
④作△F C1C2的外接圆，
A点必在此圆上。
b
⑤选定A，连接AC1和AC2 有a（曲柄），b(连杆）： a
A C 2 A B 2 B 2C 2
A C 1 B 2C 2 A B 2
a
AB2
AC2 2
AC1
b
B 2C 2
AC2
2
AC1
(2) 曲柄滑块机构 已知 K，滑块行程 H，偏距e，设计此机构 。
机车主动轮双曲柄联动机构
为了克服不稳定状态，除了采用惯性飞轮外， 还采用了平行连接副加构件BE。
旋转示水泵双曲柄机构
原动曲柄1通过连杆2带动曲柄3做变速运动， 从而使泵的体积发生变化，实现水泵的功能。
车门启闭反四边形机构
曲柄AB和曲柄CD同时转动使固联曲柄上的 车门同时打开或关闭。
起重机的双摇杆机构
二、齿轮机构
2-1.概述
齿轮机构传递的运动平稳可靠，且承载 能力大、效率高、结构紧凑，使用寿命长是 现代机械中应用最广泛的一种传动机构。 应用： （1）传递任意两轴之间的运动和动力 （2）变换运动方式 （3）变速
优点： （1）瞬时传动比恒定
（2）适用的载荷和速度范围广 （3）结构紧凑
（4）传动效率高，= 0.94 ~ 0.99
机械设计常用机构
一.机构组成 1-1.机构的概述 机器的主体是有一个或若干个机构组成， 通过不同机构的组合来实现特定的机械运动。 机构是机器不可缺少的部分。
机构：用来传递运动和力且有一个构件为 机架的用运动副联接而成的构件系统。
机构
构件：运动单元体 运动副：构件间的可动联接
常用的构件
构件名称
构件的作用和要求
飞机起落架、钻夹具等 “死点”位置的过渡：
任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘ppt课件
拓展学习 【小组活动】
讨论：机构具有确定的相对运动的条件
【教师指导】
由前述可知，只有主动件才能独立运动，从动件是不能独立运动 的。通常每个主动件只有一个独立运动，因此机构具有确定的相 对运动的条件是：机构自由度F>0，且F等于主动件的数目。
主动件的数目不等于机构自由度数，会产生什么结果呢？ (参见右图。)
图a)为主动件数小于机构自由度的例子。由于主动件只有一 个，而机构自由度F=3×4-2×5=2，所以，当只给定主动件的位 置角时，从动件2、3、4的位置不能确定(有多解)。因此，当主动 件匀速转动时，从动件2、3、4将随机乱动。
图b)为主动件数大于机构自由度的情形。显然，除非将构件 2拉断，否则不可能同时满足主动件1、3的给定运动。
4、原动件与输出构件之间采用多组完全相同的运动链。
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
例
复
2
5
3局
1
4
7
8
虚
6
8
F＝3n－2PL－PH ＝3 7－2 9 －1 ＝2
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【小组讨论】 1、计算牛头刨床带传动机构的自由度
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
三、平面机构的自由度
自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需 独立坐标数）。
一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。
y
y
x
x
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
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21.热封器控制凸轮
25
22.打码机发讯凸轮及接近开关
2
23.准停发讯凸轮及接近开关
1
26
24.拉袋发讯凸轮及接近开关 25.变速V带传动
26.主电动机
系统方案分析实验
实验报告要求:
实验报告要求包括以下基本内容： 1.实验名称、实验日期；
2.实验机器对象的名称、规格型号； 3.进行机器的功能结构分析；
动路线图。 3.学会功能分析及功能结构图的表达方
式，并运用其开展方案设计。
系统方案分析实验
实验进行方式:
1.通过观察机器的实际工作过程，了解 机器的基本功能，划分原动机、传动系统和 执行系统，分析其由哪些基本机构和主要控 制部分所组成，传动路线是什么？并搞清楚 各基本机构、传动或主要控制元件与机器要 实现的功能之间存在着怎样的对应关系；
系统方案分析实验
实验目的:
1.通过对一些典型机器的功能与实现这 些功能的原理、方法进行分析，认识机器的 功能与实现这些功能的作用原理之间存在一 定的对应关系。了解机器方案设计的工作性
质、内容和开展工作的方法。
系统方案分析实验
实验目的:
2.培养训练正确表达复杂机械系统的机 构和机械传动示意图的技能，绘制系统的传
2.计量
10.供纸停止接近开关
杯式、容积
7
20
11.供纸控制杆
12.供纸开始接近开关
3.充填 控充填
6 5
21 22
.拉纸辊（由供纸电机驱动） 14.料斗 15.上转盘 16.上容杯
4.封合 热、纵封、
5.打印 6.切断 刀机构
4
17.下容杯
23
18.下转盘
19.容积调整机构
7.记数
3
24
20.充填控制离合器
制袋 11 步进电机 送纸
10 供纸控杆 启动送纸 9 供纸开关
8 光电头
停止送纸
7 制袋器 袋成形
22 电动机
动力
21 变速V带 19 蜗杆副
减速调速
20 分配轴
运动分流
主要功能
1.制袋 2.动力 3.拉袋 4.热封 5.切断 6.成品输送
热封 切断
18 封切凸轮 热封剪断
6 热封器
热封
4 切刀
剪断
4.绘制包括原动机、工作机、机构、传动和主要控制部件 在内的机器的机械传动示意简图 5.绘制传动路线框图；
思考题
• 1.一般认为，完整的机器形态应当包括：原动机、工作机、传动、控 制系统和辅助系统等各部分。在做原理方案设计时，哪些部分是可以 暂时不必考虑的内容？
• 2.DXD系列包装机的哪些部分属于工作机范畴？控制热封和切刀的凸 轮机构在形态上属于工作机、传动还是控制系统？
系统方案分析实验
实物机械传动示意图：
13
14
12
15
1.成品输出带
11
16
2.切刀位置调整机构 3.切刀
功
10
17
4.拉袋滚轮（步进电机驱动） 5.热封器
1.制袋 纸、无纸报
9
18
6.容杯阀门启闭凸轮机构 7.包装纸卷
动停机；停 ；送袋光电
8.光电头（色标检测与修正）
袋长调节；8ຫໍສະໝຸດ 199.断纸接近开关
系统方案分析实验
实验进行方式:
2.绘制包括原动机、传动系统、执 行系统的机构和主要控制部件在内的机 器的机械传动示意图和传动路线图；
3.进行机器的功能结构分析；
系统方案分析实验
实验进行方式:
4.编写整理实验报告，并以思考题 为线索，搞清楚与实验有关的一些问题。
系统方案设计实验
实物方案（功能结构图）： 包装机
• 3.在绘制机器的机动示意图时，感觉最大的困难是什么？ • 4.DXD系列包装机的总功能由哪些主要功能构成？ • 5.实验中，进行机器的功能结构分析和绘制功能结构图的工作，与绘
制机器的机动示意图的工作，你感觉先做哪一件事更容易些？开发新 产品过程中，在原理方案设计阶段，你认为进行功能结构分析和绘制 功能结构图的工作有必要吗？ • 6.DXD系列包装机的哪些部分有违设计常规？哪些地方属于创新设计 内容？你最欣赏其哪些部分的设计？哪些地方可以改用其他方案？
拉袋 19 拉袋凸轮 转动-转动 3 离合器 单向驱动
增速齿轮 增大转角 2 袋长调整 袋长调整 5 拉袋轮 拉动纸袋
成品输送 16 锥齿轮副 改变方向 10 平带传动 移动输送
系统方案分析实验
实物机械传动示意图：
1.成品输送带 2.袋长调整机构 3.超越离合器 4.切刀 5.拉袋滚轮 6.热封器 7.制袋器 8.光电头 (检测图案位置) 9.供纸接近开关（控制供纸电机） 10.供纸控制杆 11.供纸电机 12.包装材料 13.料斗 14.旋转阀门机构 15.计量泵 16 计量容积调整 17.充填控制离合器 18.热封、切断控制凸轮机构 19 拉袋轮驱动凸轮-齿轮机构 20.计数发讯凸轮及接近开关 21.主传动轴 22.主电动机及变速带传动
• 机器的功能与系统方案分析实验，是
配合机械系统方案设计内容而开设的。
• 机器的原理方案设计，简称方案设计 ，属于概念设计范畴。它通常从抽象的 概念出发，由机器的功能分析入手开展 工作，提出机器的各种不同的设想方案 ，并在此基础上进行分析综合评价，形 成最终设计方案。
• 在机器的设计过程中，方案设计是机 械设计的最初阶段，当设计的选题（ 求解对象）确定之后，方案设计随即 展开。然而，方案设计又是最活跃、 最具创新特点和决定产品整体设计水 平的设计阶段。因此，方案设计应当 是设计过程中所经历的一个十分重要 的设计阶段。
系统方案分析实验
实物机械传动示意图：
1.成品输送带 2.袋长调整机构 3.超越离合器 4.切刀 5.拉袋滚轮 6.热封器 7.制袋器 8.光电头 (检测图案位置) 9.供纸接近开关（控制供纸电机） 10.供纸控制杆 11.供纸电机 12.包装材料 13.挡料盘 14.计量盘底板 15.振动电机 16.充填控制离合器 17.热封器控制凸轮机构 18 拉袋轮驱动凸轮-齿轮机构 19.计数发讯凸轮及接近开关 20.变速带传动 21.主电动机