第3章 金属切削机床4.pptVIP

3.4 机床主传动系（主传动系统）设计 3.4.1 主传动系设计应满足的基本要求 1）满足机床使用性能要求 首先应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数(对于主传动为直线运动的机床，则有足够的每分钟双行程数范围及变速级数)。传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2)满足机床传递动力要求 主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。 3) 满足机床工作性能的要求 主传动中所有零、部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热变形特性稳定。 4) 满足产品设计经济性的要求 传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料，降低成本。 5) 调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。 3.4.2 主传动系分类和传动方式 主传动系一般由动力源(如电动机)、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台)，以及开停、换向和制动机构等部分组成。 动力源给执行件提供动力，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。 1. 主传动系分类 1) 按驱动主传动的电动机类型 ——可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。调速交流电动机驱动又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。 2) 按传动装置类型 ——可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。 3) 按变速的连续性 ——可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动在一定的变速范围内只能得到某些转速，变速级数一般不超过20～30级。传动方式有滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速。优点是传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，广泛地应用于通用机床，尤其是中小型通用机床中。缺点是有速度损失，不能在运转中进行变速。 无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。无级变速传动可由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和电气无级变速器实现。 2. 主传动系的传动方式 1) 集中传动方式 主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，称为集中传动方式。通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。铣床利用立式床身作为变速箱体，所有的传动和变速机构都装在床身中。其特点是结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是这些高速运转的传动件在运转过程中所产生的振动，将直接影响主轴的运转 平稳性；传动件所产生的热量，会使主轴产生热变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。这种传动方式适用于普通精度的大中型机床。见图。 2）分离传动方式 主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式。主轴箱中只装有主轴组件和背轮机构。其特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变形，有利于提高机床的工作精度。在分离传动式的主轴箱中采用的背轮机构，其齿轮传动的作用是：当主轴作高速运转时，运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运转时比较平稳，空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动后，转速显著降低，达到扩大变速范围的目的。 3.4.3 分级变速主传动系的设计 设计内容和步骤：根据已确定的主变速传动系的运动参数，拟定结构式、转速图，合理分配各变速组中各传动副的传动比，确定齿轮齿数和带轮直径等，绘制主变速传动系图（传动系统简图）。 1. 转速图和结构式 （1）转速图 在设计和分析分级变速主传动系时，用到的工具是转速图。在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，传动轴的转速分级和转速值，传动副的传动比等。 距离相等的一组竖线代表各轴，轴号写在上面，从左向右依次标注电、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 等分别表示电动机轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴即为主轴。竖线间的距离不代表各轴间的实际中心距。 距离相等的一组水平线代表各级转速。与各竖线的交点代表各轴的转速。由于分级变速机构的转速是按等比级数排列的，故竖线采用了对数坐标。相邻两水平线之间的间隔为lgφ。表示的转速之比是等比级数的公比φ。转速图中的小圆圈表示该轴具有的转速，称为转速点。如在Ⅳ轴(主轴)上有12个小圆圈，即12个转速点，表示主轴具有12级转速，从31.5r／min～1400r／min，相邻转