《機械制造裝備設(shè)計》課件

《機械制造裝備設(shè)計》《機械制造裝備設(shè)計》主頁第一章緒論第二章機械制造裝備設(shè)計方法第三章金屬切削機床設(shè)計第四章工業(yè)機器人設(shè)計主頁第一章緒論第二章機械制造裝備設(shè)計方法第三章金主頁第七章機械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計第五章機床夾具設(shè)計第六章物流系統(tǒng)設(shè)計主頁第七章機械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計第五章機床夾具設(shè)計第第一章緒論第一章緒論第一節(jié)

機械制造裝備及其在國民經(jīng)濟中的重要作用第二節(jié)機械制造裝備應(yīng)具備的主要功能第三節(jié)

機械制造裝備的分類第一章緒論第一章緒論第一節(jié)機械制造裝備及其在國民經(jīng)第一章緒論1.1機械制造裝備及其在國民經(jīng)濟中的重要作用

1、制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱2、機械制造業(yè)是制造業(yè)的核心3、機械制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r第一章緒論1.1機械制造裝備及其在國民經(jīng)濟中的重要作用第一章緒論1.2機械制造裝備應(yīng)具備的主要功能

1、一般的功能要求（1）加工精度方面的要求（2）強度、剛度和抗振性方面的要求（3）加工穩(wěn)定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技術(shù)經(jīng)濟方面的要求2、柔性化3、精密化4、自動化5、機電一體化6、節(jié)材7、符合工業(yè)工程要求8、符合綠色工程要求返回主頁退出上一頁下一頁返回本章第一章緒論1.2機械制造裝備應(yīng)具備的主要功能機械制造裝備設(shè)計1。3機械制造裝的分類第一章緒論1.3機械制造裝備的分類

1、加工裝備機械制造裝備包括加工裝備、工藝裝備、倉儲運輸裝備和輔助裝備四大類。2、工藝裝備3、倉儲運輸裝備主要指機床。機床是制造機器的機器，也稱工作母機。各種刀具、模具、夾具、量具等總稱為工藝裝備。它是保證產(chǎn)品制造質(zhì)量、貫徹工藝規(guī)程、提高生產(chǎn)效率的重要手段。倉儲運輸裝備包括各級倉儲、物料運輸、機床上下料、機器人等。退出上一頁進入下一章返回主頁返回本章機械制造裝備設(shè)計1。3機械制造裝的分類第一章緒論1.3第二章機械制造裝備設(shè)計方法第二章機械制造裝備設(shè)計方法第一節(jié)

機械制造裝備設(shè)計的類型第二節(jié)機械制造裝備設(shè)計的方法第三節(jié)

機械制造裝備設(shè)計的評價返回主頁退出上一頁下一頁第二章機械制造裝備設(shè)計方法第二章機械制造裝備設(shè)計方法第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.1機械制造裝備設(shè)計的類型

1、創(chuàng)新設(shè)計2、變形設(shè)計3、組合設(shè)計上一頁下一頁退出返回主頁返回本章第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.1機械制造裝備設(shè)計的類型第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.2機械制造裝備設(shè)計的方法

一、機械制造裝備設(shè)計的典型步驟二、系列化設(shè)計三、模塊化設(shè)計退出返回主頁四、合理化工程第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.2機械制造裝備設(shè)計的方法第二章機械制造裝備設(shè)計方法產(chǎn)品規(guī)劃階段需求分析調(diào)查研究預(yù)測可行性分析編制設(shè)計任務(wù)書方案設(shè)計階段對設(shè)計任務(wù)的抽象建立功能結(jié)構(gòu)圖1尋求原理解與解決方法初步設(shè)計方案的形成圖3初步設(shè)計方案的評價與篩選退出下一頁返回本節(jié)2.2.1機械制造裝備設(shè)計的典型步驟返回主頁1、2、第二章機械制造裝備設(shè)計方法產(chǎn)品規(guī)劃階段需求分析調(diào)查研究預(yù)測第二章機械制造裝備設(shè)計方法技術(shù)設(shè)計階段確定結(jié)構(gòu)原理方案總體設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計施工設(shè)計階段零件圖設(shè)計完善裝備圖商品化設(shè)計編制技術(shù)文檔退出返回本節(jié)2.2.1機械制造裝備設(shè)計的典型步驟返回主頁3、4、下一頁第二章機械制造裝備設(shè)計方法技術(shù)設(shè)計階段確定結(jié)構(gòu)原理方案總體第二章機械制造裝備設(shè)計方法系列化設(shè)計的基本概念退出返回本節(jié)2.2.2系列化設(shè)計返回主頁1、2、系列化設(shè)計的優(yōu)缺點3、系列化設(shè)計的步驟（1）（2）（3）主參數(shù)和主要性能指標(biāo)的確定參數(shù)分級制定系列型譜縱系列產(chǎn)品橫系列產(chǎn)品跨系列產(chǎn)品下一頁第二章機械制造裝備設(shè)計方法系列化設(shè)計的基本概念退出返回本節(jié)第二章機械制造裝備設(shè)計方法模塊化設(shè)計的基本概念退出返回本節(jié)2.2.3模塊化設(shè)計返回主頁1、2、模塊化設(shè)計的優(yōu)缺點3、模塊化設(shè)計的步驟（1）（2）（3）明確任務(wù)建立功能結(jié)構(gòu)圖4、圖6合理確定產(chǎn)品的系列型譜和參數(shù)下一頁模塊是具有一定功能的零件、組件或部件。模塊上具有特定的聯(lián)接表面和聯(lián)接方法，以保證相互組合的互換性和精確度。模塊化設(shè)計是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、加快設(shè)計進度、進行組合設(shè)計的重要途徑。（1）（2）第二章機械制造裝備設(shè)計方法模塊化設(shè)計的基本概念退出返回本節(jié)第二章機械制造裝備設(shè)計方法退出返回本節(jié)2.2.4合理化工程返回主頁進入下一節(jié)合理化工程是一種管理哲理。合理化工程的主要目的是采用先進的信息處理技術(shù)，進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重組、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程的重組和設(shè)計/管理系統(tǒng)信息集成，盡可能減少產(chǎn)品零部件的類別數(shù)，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。第二章機械制造裝備設(shè)計方法退出返回本節(jié)2.2.4合理第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.3機械制造裝備設(shè)計的評價

一、技術(shù)經(jīng)濟評價二、可靠性評價三、人機工程學(xué)評價上一頁下一頁退出返回主頁四、結(jié)構(gòu)工藝性評價五、產(chǎn)品造型評價六、標(biāo)準(zhǔn)化評價返回本章第二章機械制造裝備設(shè)計方法2.3機械制造裝備設(shè)計的評價第二章機械制造裝備設(shè)計方法建立目標(biāo)系統(tǒng)和確定評價標(biāo)準(zhǔn)退出返回本節(jié)2.3.1技術(shù)經(jīng)濟評價返回主頁1、2、確定重要性系數(shù)圖74、確定各設(shè)計方案的評價分?jǐn)?shù)總權(quán)重值ZQj技術(shù)評價Tj經(jīng)濟評價Ej:經(jīng)濟評價是理想生產(chǎn)成本CL與實際生產(chǎn)成本Cs之比,即:Ej=CL/Cs技術(shù)經(jīng)濟評價的步驟3、5、7、6、通常理想成本CL應(yīng)低于市場同類產(chǎn)品最低價格的70%。經(jīng)濟評價Ej越大，代表經(jīng)濟效果越好，Ej=1的方案經(jīng)濟上最理想。如經(jīng)濟評價值小于0.7，說明方案的實際生產(chǎn)成本大于市場同類產(chǎn)品的最低價，一般不予考慮。技術(shù)經(jīng)濟評價TEj:當(dāng)Tj和Ej的值相差不太懸殊時，可用均值法計算Ej值：TEj=（Tj+Ej）/2當(dāng)Tj和Ej的值相差很懸殊時，建議用雙曲線法計算Ej值：TEj=Tj+Ej下一頁第二章機械制造裝備設(shè)計方法建立目標(biāo)系統(tǒng)和確定評價標(biāo)準(zhǔn)退出返第二章機械制造裝備設(shè)計方法可靠性特征量退出返回本節(jié)2.3.2可靠性評價返回主頁1、2、可靠性預(yù)測下一頁產(chǎn)品可靠性指標(biāo)可靠性維修性有效性耐久性安全性可靠度可靠壽命累積失效概率失效率平均壽命平均修復(fù)時間修復(fù)率維修度極限有效度平均有效度瞬時有效度可靠性指標(biāo)的分配3、第二章機械制造裝備設(shè)計方法可靠性特征量退出返回本節(jié)2.3.第二章機械制造裝備設(shè)計方法1、人因素方面2、機器因素方面3、環(huán)境因素方面4、人機系統(tǒng)方面退出返回本節(jié)2.3.3人機工程學(xué)評價返回主頁下一頁第二章機械制造裝備設(shè)計方法1、人因素方面退出返回本節(jié)2.3第二章機械制造裝備設(shè)計方法加工工藝性裝配工藝性退出返回本節(jié)2.3.4結(jié)構(gòu)工藝性評價返回主頁1、2、下一頁3、維修工藝性結(jié)構(gòu)工藝性評價的目的是降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)時間、提高產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從加工、裝配、維修和運輸?shù)确矫鎭碓u價。第二章機械制造裝備設(shè)計方法加工工藝性裝配工藝性退出返回本節(jié)第二章機械制造裝備設(shè)計方法產(chǎn)品造型設(shè)計產(chǎn)品色彩退出返回本節(jié)2.3.5產(chǎn)品造型評價返回主頁1、2、下一頁機械產(chǎn)品的造型的總原則是經(jīng)濟實用、美觀大方。“經(jīng)濟”指的是造型成本低，并有助于提高產(chǎn)品的可靠性、壽命和人機界面。“實用”指的是實用操作方便、舒適、符合人體的生理和心理特征。尺度與比例對稱與均衡安定與輕巧對比與調(diào)和過度與呼應(yīng)節(jié)奏與韻律重點與一般色調(diào)選擇配色方法第二章機械制造裝備設(shè)計方法產(chǎn)品造型設(shè)計產(chǎn)品色彩退出返回本節(jié)第二章機械制造裝備設(shè)計方法標(biāo)準(zhǔn)化及其目的標(biāo)準(zhǔn)分類退出返回本節(jié)2.3.6標(biāo)準(zhǔn)化評價返回主頁1、2、進入下一章3、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖22產(chǎn)品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化4、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)圖21管理標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的審查設(shè)計文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查工裝設(shè)計文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查第二章機械制造裝備設(shè)計方法標(biāo)準(zhǔn)化及其目的標(biāo)準(zhǔn)分類退出返回本第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第一節(jié)

概述第二節(jié)金屬切削機床設(shè)計的基本理論第三節(jié)金屬切削機床總體設(shè)計返回主頁退出上一頁下一頁第四節(jié)主傳動系設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第一節(jié)第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第五節(jié)

進給傳動系設(shè)計第六節(jié)主軸部件設(shè)計第七節(jié)支承件設(shè)計返回主頁退出上一頁下一頁第八節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第五節(jié)第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第九節(jié)機床刀架和自動換刀裝置設(shè)計第十節(jié)機床控制系統(tǒng)設(shè)計返回主頁退出上一頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計第九節(jié)第三章金屬切削機床設(shè)計3.1概述一、機床設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求二、機床設(shè)計方法三、機床設(shè)計步驟上一頁下一頁退出返回主頁返回本章第三章金屬切削機床設(shè)計3.1概述一、機床設(shè)計應(yīng)滿足的基第三章金屬切削機床設(shè)計（1）工藝范圍（2）柔性（3）與物流系統(tǒng)的可親性（4）剛度（5）精度（6）噪聲（7）成產(chǎn)率和自動化（8）成本（9）生產(chǎn)周期（10）可靠性（11）造型與色彩退出返回本節(jié)3.1.1機床設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計（1）工藝范圍第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)3.1.2機床設(shè)計方法返回主頁下一頁

機床設(shè)計正在向著“以系統(tǒng)為主的機床設(shè)計”方向發(fā)展，即在機床設(shè)計時要考慮它如何更好地適應(yīng)FMS等先進制造系統(tǒng)的要求，例如要求具有時、空柔性，與物流的可親性等等。機床設(shè)計方法是根據(jù)其設(shè)計類型而定。通用機床采用系列化設(shè)計方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計類型，其他屬變形設(shè)計類型。有些類型，如組合機床屬組合設(shè)計類型。在創(chuàng)新設(shè)計類型中，機床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計或創(chuàng)成式設(shè)計。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)3.1.2機床設(shè)第三章金屬切削機床設(shè)計2、總體設(shè)計退出返回本節(jié)3.1.3機床設(shè)計步驟返回主頁進入下一節(jié)

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計1、確定結(jié)構(gòu)原理方案6、定型設(shè)計5、機床整機綜合評價4、工藝設(shè)計

第三章金屬切削機床設(shè)計2、總體設(shè)計退出返回本節(jié)3.1.

第三章金屬切削機床設(shè)計3.2金屬切削機床設(shè)計的基本理論1、上一頁下一頁退出返回主頁機床的運動學(xué)原理機床運動學(xué)是研究、分析和實現(xiàn)機床期望的加工功能所需要的運動功能配置返回本章第三章金屬切削機床設(shè)計3.2金屬切削機床設(shè)計的基本理幾何表面的形成原理圖示12a)平面12b)圓柱面12c)平面12d)圓錐面1母線2導(dǎo)線幾何表面的形成原理圖示12a)平面12b)圓柱面12c)發(fā)生線的形成圖示1fnn1...fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)點刃車刀車外圓柱面b)寬刃車刀車外圓柱面c)砂輪磨外圓柱面

d)盤銑刀銑外圓柱面e)滾齒加工發(fā)生線的形成圖示1fnn1.fn1n21a)c)b)fn1n第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)

工件表面的形成方法返回主頁下一頁幾何表面的形成原理圖示發(fā)生線的形成圖示發(fā)生線的形成：1）軌跡法（描述法）2）成型法（仿形法）3）相切法（旋切法）4）展成法（滾切法）第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)工件表面的形成方機床運動功能方案設(shè)計（1）工藝分析（2）選取坐標(biāo)系（3）寫出機床運動功能式（4）畫出機床運動功能圖(例：滾齒機）（5）繪制機床傳動原理圖第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁運動功能圖形符號a)回轉(zhuǎn)運動b)直線運動ZfBaYaCpCfW/CfYaZfBaCp/T機床運動功能方案設(shè)計（1）工藝分析（5）繪制機床傳動原理圖第

第三章金屬切削機床設(shè)計3.2金屬切削機床設(shè)計的基本理論2、3、4、上一頁下一頁退出返回主頁5、6、精度運動精度傳動精度定位精度工作精度幾何精度精度保持性剛度抗振性熱變形噪聲返回本章第三章金屬切削機床設(shè)計3.2金屬切削機床設(shè)計的基本理第三章金屬切削機床設(shè)計3.3金屬切削機床總體設(shè)計一、機床系列型譜的制定二、機床的運動功能設(shè)計三、機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計上一頁下一頁退出返回主頁四、機床主要參數(shù)的設(shè)計返回本章第三章金屬切削機床設(shè)計3.3金屬切削機床總體設(shè)計一、第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)3.3.1機床系列型譜的制定返回主頁下一頁中型臥式機床的簡略系列型譜表

型式最大工件直徑/mm萬能式馬鞍式提高精度無絲杠式卡盤式球面加工端面車床2503204005006308001000注：——基型，——變型第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)3.3.1機床系第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁金屬切削機床的基本功能是提供切削加工所必須的運動和動力。其基本工作原理是：通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達到其精度要求。工件表面的形成方法機床運動功能方案設(shè)計3.3.2機床的運動功能設(shè)計第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁金屬切削機第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁1、運動功能分配設(shè)計2、結(jié)構(gòu)布局設(shè)計：立式、臥式、斜置式3.3.3機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計3、機床總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計設(shè)計的主要依據(jù)是：機床總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計階段評價后所保留的機床總體結(jié)構(gòu)布局形態(tài)圖，驅(qū)動與傳動設(shè)計結(jié)果，機床動力參數(shù)及加工空間尺寸參數(shù)，以及機床整機的剛度及精度分配。評價的主要因素有：1）性能2）制造成本

3）制造周期4）生產(chǎn)率

5）與物流的可親性

6）外觀造型

7）機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計修改與確定

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁1、運動功第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁1、主參數(shù)和尺寸參數(shù)2、運動參數(shù)3.3.4機床主要參數(shù)的設(shè)計機床的主要技術(shù)參數(shù)包括機床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)可包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。

機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小即反映機床最大工作能力的一種參數(shù)，有些機床還規(guī)定有第二主參數(shù)。

運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件如主軸、工作安裝部件（工作臺、刀架）的運動速度。主運動參數(shù)：(1)最低（nmin）和最高（nmax)轉(zhuǎn)速的確定（2）主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級數(shù)規(guī)律分布，轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)相對均勻損失率為：A=(n-nj)/n產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)速相對損失為：A=(nj+1-nj)/nj+1=1

-

nj/nj+1

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁1、主參數(shù)第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)3.3.4機床主要參數(shù)的設(shè)計3、動力參數(shù)

主電動機功率的確定進給驅(qū)動電動機功率的確定快速運動電動機功率的確定

金屬切削機床實例課外資料第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)3.3第三章金屬切削機床設(shè)計3.4主傳動系設(shè)計一、主傳動系設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求二、主傳動系分類和傳動方式三、分極變速主傳動系上一頁下一頁退出返回主頁四、無極變速主傳動系返回本章五、數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點第三章金屬切削機床設(shè)計3.4主傳動系設(shè)計一、第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.1主傳動系設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求1、滿足機床使用性能要求2、滿足機床傳遞動力要求3、滿足機床工作性能的要求4、滿足產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟性的要求5、維修調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于加工和裝配。

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.1第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.2主傳動系分類和傳動方式主傳動系一般由動力源（如電動機）、變速裝置及執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機構(gòu)等部分組成。1、主傳動系分類按驅(qū)動主傳動的電動機類型：

交流電動機驅(qū)動、直流電動機驅(qū)動按傳動裝置類型：

機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合按變速的連續(xù)性：

分極變速傳動、無極變速傳動2、主傳動系的傳動方式集中傳動方式：主傳動系的全部傳動和變速機構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)。圖11

分離傳動方式：主傳動系中的大部分傳動和變速機構(gòu)裝在遠離主軸的單獨變速箱中。圖12第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系1、擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)速圖在轉(zhuǎn)速圖中可以表示出傳動軸的數(shù)目，傳動軸之間的傳動關(guān)系，主軸的各級轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，各傳動軸的轉(zhuǎn)速分級和轉(zhuǎn)速值，各傳動副的傳動比等。設(shè)一中型臥式車床，其變速傳動系圖13

結(jié)構(gòu)式變速組的級比是指主動軸上同一點傳往被動軸相鄰兩傳動線的比值，用表示。級比中的指數(shù)值稱為指數(shù)，相當(dāng)于上述相鄰兩傳動線與被動軸交點之間相距的格數(shù)。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系2、各變速組的變速范圍及極限傳動比變速組中最大與最小傳動比的比值，稱為

該變速組的變速范圍。即：

（i=0，1，2，…，j)

在設(shè)計機床主傳動系時，一般限制降速最小傳動比直齒圓柱齒輪的最大升速比

斜齒圓柱齒輪可取第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系3、主變速傳動系設(shè)計的一般原則

傳動副前多后少的原則傳動順序與擴大順序相一致的原則變速組的變速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動機的轉(zhuǎn)速

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系4、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計采用多速異步電動機和其他方式聯(lián)合使用，可以簡化機床的機械結(jié)構(gòu)，使用方便。

多刀半自動車床的主變速傳動系圖和轉(zhuǎn)速圖16

具有交換齒輪的變速傳動系交換齒輪的變速組應(yīng)設(shè)計成對稱分布的。交換齒輪可用較少的齒輪，以得到多級轉(zhuǎn)速，并使變速箱結(jié)構(gòu)大大簡化。

液壓多刀半自動車床主變速傳動系圖17

采用公用齒輪的變速傳動系采用公用齒輪可以減少齒輪的數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。

銑床主變速傳動系圖11第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計3.4.3分級變速主傳動系5、擴大傳動系變速范圍的方法增加比變速組采用背輪機構(gòu)采用雙公比的傳動系采用分支傳動

第三章金屬切削機床設(shè)計3.4.3分級變速主第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系6、齒輪齒數(shù)的確定

對于定比傳動的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。確定齒輪齒數(shù)時，選取合理的齒數(shù)和是很關(guān)鍵的。各對傳動副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。齒輪的中心距取決于傳遞的轉(zhuǎn)矩。扭矩越大，中心矩越大。在主傳動中，一般取最小齒輪齒數(shù)三聯(lián)滑移齒輪的最大于此大齒數(shù)之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4。齒輪齒數(shù)確定后，還應(yīng)驗算轉(zhuǎn)速誤差：式中：n’---主軸實際轉(zhuǎn)速n--主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速--公比第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系7、計算轉(zhuǎn)速機床的功率扭轉(zhuǎn)特性

驅(qū)動直線運動工作臺的這類機床的主運動屬恒轉(zhuǎn)矩傳動。如刨床的工作臺。主運動是旋轉(zhuǎn)運動的機床基本上是恒功率傳動。如車床、銑床的主軸。主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為它們的計算轉(zhuǎn)速變速傳動系中傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定

變速傳動系中的傳動件包括軸和齒輪，它們的計算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。確定的順序是先定出主軸的計算轉(zhuǎn)速，再順次由后往前，定出各傳動主軸的計算轉(zhuǎn)速，然后再確定齒輪的計算轉(zhuǎn)速。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.3分級變速主傳動系8、變速箱內(nèi)傳動件的空間布置與計算變速箱內(nèi)各傳動軸的空間布置

各傳動軸是空間布置（臥式車床主軸箱橫截面圖23，展開圖24）各傳動軸在一個鉛直平面內(nèi)（臥式銑床變速箱圖25）變速箱內(nèi)各傳動軸的軸向固定軸向固定的方法有：

一端固定圖26、兩端固定圖27。各傳動軸的估算和驗算

按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑按彎曲剛度驗算軸的直徑第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.4無級變速主傳動系1、無級變速裝置的分類

機床主傳動中常采用的無級變速裝置有三大類：變速電動機、機械無級變速裝置、液壓無級變速裝置

2、無級變速主傳動系設(shè)計原則

盡量選擇功率和轉(zhuǎn)矩特性符合傳動系要求的無級變速裝置。無極變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調(diào)速范圍較小，滿足不了要求，尤其是恒功率調(diào)速范圍往往遠小于機床實際需要的恒功率變速范圍。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點1、主傳動采用直流或交流電動機無級調(diào)速

直流電動機無級調(diào)速，一般直流電動機恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍較大，達30，甚至更大；而恒功率調(diào)速范圍較小，僅能達到2~3。交流電動機無級調(diào)速，一般交流電動機體積小，轉(zhuǎn)動慣性小，動態(tài)響應(yīng)快；采用全封閉結(jié)構(gòu)，具有空氣強冷，保證高轉(zhuǎn)速和較強的超載能力，具有很寬的調(diào)速范圍。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點2、數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計在設(shè)計數(shù)控機床主傳動系時，必須考慮電動機與機床主軸功率特性匹配問題。由于主軸要求的恒功率變速范圍遠大于電動機恒功率變速范圍，所以在電動機與主軸之間要串聯(lián)一個分級變速箱，以擴大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削對電動機輸出功率的要求。設(shè)計分級變速箱時，考慮機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變速箱公比的選取有下列三種情況：第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點2、數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計

取變速箱的公比等于電動機的恒功率調(diào)速范圍，即=，功率特性圖是連續(xù)的，無缺口和無重合。若要簡化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級數(shù)應(yīng)少些，變速箱公比可取達于電動機的恒功率調(diào)速范圍，即>。

圖31、圖32第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回主頁3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點2、數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計

如果數(shù)控機床為了恒線速切削需在運轉(zhuǎn)中變速時，取變速公比小于電動機的恒功率變速范圍，即<，在主傳動系功率特性圖上有小段重合，這時變速箱的變速級數(shù)將增多。圖33、圖34

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回主頁3.4.5第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點2、數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計

例題：某數(shù)控車床，主軸最高轉(zhuǎn)數(shù)＝3000r/min，最低轉(zhuǎn)數(shù)

=40r/min，計算轉(zhuǎn)速

=160r/min,

采用直流電動機，電動機功率P電＝15KW，電動機的額定轉(zhuǎn)速為=1500r/min，最高轉(zhuǎn)速為

3500r/min。試設(shè)計分級變速箱的傳動系統(tǒng)，畫出其轉(zhuǎn)速圖。

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點2、數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計

解：方案一：取Z=4，=2，由于小于，所以轉(zhuǎn)速圖上有重復(fù)。方案二：取Z=2，=2.84，由于大于，所以轉(zhuǎn)速圖上有缺口。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點3、數(shù)控機床高速主傳動設(shè)計提高主傳動系中主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度最直接最有效的方法。對于高速和超高速數(shù)控機床主傳動，一般采用兩種設(shè)計方式：一種是采用聯(lián)軸節(jié)將機床主軸和電動機軸串接成一體；另一種是將電動機與主軸聯(lián)合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸（圖35）。

4、數(shù)控機床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計中小型數(shù)控車床主傳動系設(shè)計中，廣泛采用模塊化的變速箱和主軸單元形式。

數(shù)控車床模塊部件構(gòu)成圖36第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)3.4.5數(shù)控機床主傳動系設(shè)計特點5、數(shù)控機床的柔性化、復(fù)合化數(shù)控機床對滿足加工對象變換有很強的適應(yīng)能力（即柔性），因此發(fā)展很快。

車削中心各控制軸示意圖376、虛擬軸機床設(shè)計虛擬機床采用平臺閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有剛度高，運動部件質(zhì)量輕，機械結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等優(yōu)點。

虛擬軸機床外形圖38

并聯(lián)機床課外資料第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)第三章金屬切削機床設(shè)計3.5進給傳動系設(shè)計一、進給傳動系設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求二、電氣伺服進給系統(tǒng)上一頁下一頁退出返回主頁返回本章第三章金屬切削機床設(shè)計3.5進給傳動系設(shè)計一第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.5.1進給傳動系設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求1、進給傳動系的組成動力源、變速機構(gòu)、換向機構(gòu)、運動分配機構(gòu)、過載保險機構(gòu)、運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)和執(zhí)行件等。2、進給傳動系設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求具有足夠的靜剛度和動剛度；具有良好的快速響應(yīng)性，不爬性；抗振性好；具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；進給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度高；結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配工藝性好。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.5.第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)1、電氣伺服系統(tǒng)的分類電氣伺服進給系統(tǒng)按有無監(jiān)測和反饋裝置分為：開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。

開環(huán)系統(tǒng)典型的開環(huán)系統(tǒng)采用步進電動機，其精度取決于步進電動機的步距角精度，步進電動機只執(zhí)行部件間傳動系的傳動精度。這類系統(tǒng)的定位精度較低，但結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，成本低。適用于精度要求不高的數(shù)控機床中。

第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)檢測反饋裝置有兩類：用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋，測速發(fā)電機作為速度反饋；用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。后者用的多。閉環(huán)控制的定位精度取決于檢測裝置的精度。其控制精度、動態(tài)性能都較好，但是較復(fù)雜，安裝調(diào)試較麻煩，成本高，用于精密型的機床上。1、電氣伺服系統(tǒng)的分類第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)的精度比閉環(huán)差，但系統(tǒng)穩(wěn)定性好，且結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)整容易，價格低。

綜上所述，對伺服系統(tǒng)的基本要求是：穩(wěn)定性好，精度要高，快速響應(yīng)性好，定位精度高。1、電氣伺服系統(tǒng)的分類第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)

2、電氣伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動部件伺服驅(qū)動部件如步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機等。

對進給驅(qū)動部件的基本要求調(diào)速范圍寬，低速運行平穩(wěn)，無爬行；快速響應(yīng)性好；抗負載振動能力強；可承受頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)；振動和噪聲小，可靠性高，壽命長；調(diào)整維修方便。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)2、電氣伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動部件進給驅(qū)動部件的類型步進電動機直流伺服電動機交流伺服電動機直線伺服電動機（旋轉(zhuǎn)變直線圖42，

形式圖43，傳動示意圖44）第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)3、電氣伺服進給傳動系中的機械傳動部件

機械傳動部件應(yīng)滿足的基本要求：采用低摩擦傳動；伺服系統(tǒng)和機械傳動系匹配要合適；選擇最佳降速比來降低慣量，最好采用直接傳動方式；采用預(yù)緊辦法提高整個系統(tǒng)的剛度；采用消除傳動間隙的方法，減小反向死區(qū)誤差,

提高運動平穩(wěn)性和定位精度。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)3、電伺服進給傳動系中的機械傳動部件機械傳動部件設(shè)計機械傳動部件主要是指齒輪（或同步齒輪帶）和絲杠螺母傳動副。最低降速比的確定傳動副的最佳降速比應(yīng)按最大加速度能力和最小慣量的要求確定，以降低機械傳動部件的慣量。齒輪傳動間隙的消除齒輪傳動間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類。剛性調(diào)整法是調(diào)整后尺側(cè)間隙不能自動進行補償；柔性調(diào)整法是指調(diào)整后的尺側(cè)間隙可以自動進行補償。

雙片直齒輪錯齒間隙消除機構(gòu)圖45第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)3、電伺服進給傳動系中的機械傳動部件機械傳動部件設(shè)計滾珠絲杠及其支承滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線運動的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，圖46，它由螺母、絲杠、滾珠、回珠器、密封環(huán)等組成。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動效率高。滾珠絲杠常采用角接觸球軸承圖47或雙向推力圓柱滾子軸承與滾針軸承的組合軸承圖48方式。前者一般用在中、小型數(shù)控機床，后者則用在軸向剛度高的場合。滾珠絲杠的三種支承方式圖49：一端固定，另一端自由；一端固定，另一端簡支承；兩端固定。第三章金屬切削機床設(shè)計退出3.5.2電氣第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)3.5.2電氣伺服進給系統(tǒng)3、電伺服進給傳動系中的機械傳動部件機械傳動部件設(shè)計絲杠的拉壓剛度計算絲杠的綜合拉壓剛度主要由絲杠的拉壓剛度，支承剛度和螺母剛度三部分組成。滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊同齒輪的傳動副一樣，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高螺母絲杠副的接觸剛度。滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)圖50

滾珠絲杠的預(yù)拉伸滾珠絲杠常采用預(yù)拉伸的方式，以提高其拉壓剛度和補償絲杠的熱變性。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁進入下一節(jié)第三章金屬切削機床設(shè)計3.6主軸部件設(shè)計一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求二、主軸部件的傳動方式三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計上一頁下一頁退出返回主頁四、主軸滾動軸承返回本章五、主軸滑動軸承第三章金屬切削機床設(shè)計3.6主軸部件設(shè)計一、第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.6.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件是機床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成?；疽螅盒D(zhuǎn)精度指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。剛度指主軸部件在外加載荷作用下抵抗變形的能力。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回主頁下一頁3.6.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求基本要求：抗振性指抵抗受迫振動和自激振動的能力。溫升和熱變形指主軸部件運轉(zhuǎn)時，因各相對處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂熱變形。精度保持性指長期地保持其原始制造精度的能力。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回主頁下一頁3.6第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……3.6.2主軸部件的傳動方式主軸部件的傳動方式主要有齒輪傳動、帶傳動、電動機直接驅(qū)動等。齒輪傳動其特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能夠傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。缺點是線速度不能過高，通常小于12~15m/s，不如帶傳動平穩(wěn)。帶傳動其特點是靠摩擦力傳動（除同步齒形帶外）、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動。皮帶有彈性可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動，帶傳動在過載時會打滑，能起到過載保護作用。缺點是有滑動，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁未完待續(xù)……第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.6.2主軸部件的傳動方式

帶傳動：

同步齒形帶圖52是通過帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳遞運動和動力。同步齒形帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。電動機直接驅(qū)動方式其特點是主軸單元大大簡化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，降低了噪聲和振動；有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動功率和轉(zhuǎn)矩；便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。它廣泛應(yīng)用于精密機床、高速加工中心和數(shù)控車床中。

高速內(nèi)圓磨床電主軸圖53第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁第三章金屬切削機床設(shè)計退出返回本節(jié)返回主頁下一頁3.6.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計1、主軸部件的支承數(shù)目多數(shù)機床的主軸采用前、后兩個支承。