第七章机床总体设计及传动系统设计
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1、第七章机床总体设计及传动系统设计第一节机床设计的基本要求第二节机床的总体布局第三节机床主要技术参数的确定第四节主传动系统设计概述第五节有级变速主传动系统设计第六节计 算 转 速第七节无级变速主运动传动系统设计第八节进给传动系统设计概述第九节数控机床进给传动系统及组成元件第一节机床设计的基本要求一、工艺范围机床的工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力。二、生产率和自动化程度高效率机床是我国机床发展的一个重要方向。三、加工精度和表面粗糙度所谓机床的加工精度是指被加工零件在形状、尺寸和相互位置方面所能达到的准确程度。四、可靠性机床的可靠性是指其在额定寿命期内，在特定工作条件下和规定时间内出现故障的概
2、率。五、机床的效率和寿命机床的效率是指消耗于切削的有效功率与电动机输出功率之比。第一节机床设计的基本要求六、系列化、通用化、标准化程度产品系列化、零部件通用化和标准化简称为“三化”，其目的是便于机床设计、使用与维修；对机床产品的品种、规格、质量、数量和生产效率等有着重要的意义，它是一项重要的技术经济政策。表7-1摇臂钻床系列型谱(单位：mm)第一节机床设计的基本要求图7-1摇臂钻床的型式七、其他第一节机床设计的基本要求人机关系已成为十分重要的问题。第二节机床的总体布局一、表面成形方法工件的表面是通过刀具与工件之间的相对运动而获得的，这种工件与刀具之间的相对运动称为“表面成形运动”。图7-2数控
3、镗铣床布局第二节机床的总体布局二、机床运动的分配工件表面成形方法和运动相同，而机床运动分配不同，机床布局就不同了。三、工件的尺寸、质量和形状工件的表面成形运动及机床部件的运动分配基本相同，但是工件的尺寸、质量和形状不同，也会引起机床布局的变化。图7-3工件尺寸对车床总布局的影响第二节机床的总体布局四、工件的技术要求工件的技术要求，包括加工表面的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度等。五、生产规模和生产率由于生产规模大小和生产率的要求，必定会对机床布局提出不同要求，如考虑主轴数目、刀架形式、自动化程度、排屑和装卸等问题，从而导致机床布局变化。图7-4数控车床热变形方向与切入方向垂直第二节机床的总体布局
4、图7-5数控车床的布局六、其他因素第二节机床的总体布局机床的总体布局必须充分考虑到人的因素，处理好人机关系，如注意减轻操作者劳动强度，为操作者提供舒适的工作条件，保障操作者的身心健康，提高工作效率。第三节机床主要技术参数的确定一、主参数和尺寸参数机床的主参数是最为重要的，它必须满足以下要求。1) 直接反映出机床的加工能力和特性。2) 能决定其他基本参数值的大小。3) 作为机床设计和用户选用机床的主要依据。二、运动参数运动参数是指机床执行件(如主轴、工作台、刀架)运动的速度，即主轴的最高转速、最低转速、主轴转速数列、进给量最大值和最小值、进给量数列等。(一)主运动参数1.主运动速度范围2.有级变
5、速的转速数列第三节机床主要技术参数的确定1) 对于某一个公比，任意两个相邻转速之间的最大相对速度损失Amax为一个常数，因而转速分布的疏密程度比较均匀合理。2) 这种转速数列可以由几个变速组的不同传动比搭配相乘得到，能用较少的齿轮实现较多级的转速，使传动系统得到简化。(二) 进给运动参数(三) 标准公比和标准数列表7-2标准公比1) 公比是2的某次方根，其数列每隔若干项增加或缩小2倍，如=，数列为10、12.5、16、20、25、32、40等，每隔3项增大2倍。2) 公比是10的某次方根，其数列每隔若干项增大或缩小10倍。第三节机床主要技术参数的确定三、动力参数动力参数指主运动、进给运动和辅助
6、运动的动力消耗，它主要由机床的切削载荷和驱动的工件质量等决定。(一) 主传动功率的确定1.近似计算法2.调查统计类比法(二) 进给传动功率的确定第三节机床主要技术参数的确定表7-3现有某些国产常用机床的主要运动参数和动力参数指刀架纵进给，不包括加大进给和小进给，第三节机床主要技术参数的确定横进给常为纵进给的1/2。指工作台纵、横进给，升降台竖直进给为纵、横进给的1/3。指立刀架的水平进给。指砂轮主轴转速。高速用于砂轮磨损、直径变小的情况，以保证砂轮外圆线速度约为85m/s。指砂轮架电动机。(三) 快速移动功率的确定第三节机床主要技术参数的确定表7-4机床部件空行程速度和功率第四节主传动系统设计
7、概述1.表面成形运动传动系统1) 主运动传动系统。2) 进给运动传动系统。3) 切入运动传动系统。2.辅助运动传动系统1) 机床的末端执行件(如主轴)应有足够的转速范围和变速级数。2)机床的动力源和传动机构需要能够输出和传递足够的功率和转矩，并有较高的传动效率。3)机床的传动机构，特别是末端执行件必须有足够的精度、刚度、抗振性能和较小的热变形。4) 应该合理地满足机床的自动化程度和生产率的要求。5) 机床的操作和控制要灵活，安全可靠，噪声要小，维修方便。第五节有级变速主传动系统设计一、转速图的基本规律和拟定方法图7 6a所示为一个变速箱的传动系统图，图7 6b所示为该变速箱的转速图。图7-66
8、级主传动系统1) 距离相等的竖直线代表传动系统的各轴，第五节有级变速主传动系统设计从左到右依次标注、。2) 距离相等的横直线与竖直线相交点(用圆圈表示)，代表各级转速。3) 相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比，传动比的大小以连线的倾斜方向和倾斜度表示，从左向上斜是升速传动，从左向下斜是降速传动。1.从转速图中可见传动系统的变速基本规律1) 变速系统的变速级数是各变速组传动副数的乘积。2) 机床的总变速范围Rn是各变速组变速范围的乘积。3) 变速组的传动比之间的关系。2.分析和拟定转速图的一般原则(1) 变速组及传动副的选择以12级转速为例，其传动方案可有第五节有级变速主传动系统设
