《機械制造裝備設計》PPT課件

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1、1 主傳動系統設計進給傳動系統設計 主 傳 動 系 統 設 計 應 滿 足 的 基 本 要 求 主 傳 動 系 統 分 類 和 傳 動 方 式 分 級 變 速 主 傳 動 系 統 設 計 無 級 變 速 主 傳 動 系 統 設 計 進 給 傳 動 系 統 特 點 及 設 計 要 點 進 給 傳 動 鏈 的 傳 動 精 度 伺 服 進 給 系 統 的 機 械 機 構 設 計 2 5.1.1 主 傳 動 系 設 計 應 滿 足 的 基 本 要 求 1）運動功能； 2）傳遞動力； 3）工作性能 ； 4）產品設計經濟性 ； 5）操作靈活可靠，調整維修方便，防護性能好，壽命長。 基本原則：以最經濟、合理

2、的方式滿足既定的要求?；疽?3 （ 1） 按 電 動 機 類 型 分交流電動機驅動單速交流電動機多速交流電機直流電動機驅動調速交流電動機無級調速1. 主 傳 動 系 統 分 類 4 分級變速傳動 （傳動方式、特點） 無級變速傳動 （傳動方式、特點 ） （ 2） 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上述裝置組合（ 3） 按 變 速 的 連 續(xù) 性 5 （1）集中傳動方式 結構緊湊優(yōu)點： 集中操縱 裝調方便 振動影響平穩(wěn)性缺點： 易產生熱變形2. 主 傳 動 系 統 傳 動 方式 6 （2）分離傳動方式優(yōu)點： 減小振動、熱變 形??；背輪機構： 高速傳動鏈短、運轉平穩(wěn)、

3、空載損失??； 低速可傳遞大扭矩、顯著擴大變速范圍。缺點：兩個箱體、不便于 集中操縱； 低速時轉矩大、傳動帶易打滑； 調整維修不便。 7 如 何 使 機 床 主 軸 獲 得 按 等 比 數 列 排 列 的 轉 速 ？運動參數 擬定結構式 轉速圖（合理分配各變速組中各傳動副的傳動比） 確定齒輪齒數和帶輪直徑 繪制主變速傳動系圖 1. 擬定轉速圖和結構式 1）轉速圖多 少 根 軸軸 之 間 的 傳 動 關 系各 級 轉 速 值 及 傳 動 路 線 各 軸 轉 速 分 級 及 轉 速 值各 傳 動 副 的 傳 動 比 8 轉 速 線軸 線 轉 速 點傳動線圖5-3 9 軸線：用來表示軸的一組間距相等的

4、豎線；轉速線：一組間距相等的水平線，表示轉速的對數坐標； 10 轉速點：是指在軸線上用來表示該軸所具有的轉速值的 圓點或圓圈。一般來講轉速點為軸線和轉速線的交點，若不是交點應該單獨標出轉速值。傳動線：是指軸線間轉速點的連線，表示相應傳動副及 其傳動比值。傾斜方向和傾斜程度分別表示傳動比的升降和大??；i=1，傳動線水平；i1，傳動線向右上方傾斜；i4b L6bb b b b窄式排列寬式排列雙聯齒輪（2）一個變速組內齒輪軸向位置的排列 76 L7b L11b窄式排列寬式排列三聯齒輪12 21Z1-Z24（2）一個變速組內齒輪軸向位置的排列 77 （2）一個變速組內齒輪軸向位置的排列三聯滑移齒輪排列

5、方式，轉速的變換順序并不是由小到大或由大到小，而是混雜變換的，如希望能按大小順序進行， 78 （3）兩個變速組內齒輪軸向位置的排列L8b L8b 6b 12Z 1-Z24 79 L6b L6bZ 1-Z24Z3-Z441 2 4 3 1 2 4 3 80 L5b L4bZ 1-Z2412 81 82 1. 無級變速裝置的分類 無級變速是指在一定范圍內，轉速（或速度）能連續(xù)地變換。 變速電動機無級變速裝置 機械無級變速裝置 液壓無級變速裝置 83 直流復勵電動機（1）變速電動機 交流變頻電動機特點：額定轉速以上為恒功率變速，調速范圍23；額定轉速以下為恒扭矩變速，調整范圍30甚至更大。 柯普（K

6、 O O p）型（2）機械無級變速裝置 行星錐輪型 分離錐輪鋼環(huán)型 寬帶型特點：利用摩擦力來傳遞扭矩；連續(xù)地改變摩擦傳動副工作半徑來實現無級變速；為恒扭矩傳動；變速范圍小。 84 （3）液壓無級變速裝置 液壓無級變速裝置通過改變單位時間內輸人入液壓缸或液動機中液體的油量來實現無級變速。特點是變速范圍較大、變速方便、傳動平穩(wěn)、運動換向時沖擊小、易于實現直線運動和自動化。 85 2. 無級變速主傳動系設計原則（1）盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動系統要求的無級變速裝置。（2）串聯有級變速機構，擴大恒功率變速范圍。例5-3 設機床主軸的的變速范圍Rn=60，無級變速箱的變速范圍Rd=8，設計機械分級變

7、速箱，求出其級數，并畫出轉速圖。df Zfdnf RRRR )97.09.0( / 1 86 3. 數控機床主傳動系設計特點 1）主傳動采用直流或交流電動機無級調速 （1）直流電動機無級調速 87 直流電動機是采用調壓和調磁方式來得到主軸所需的轉速。 從最低轉速至電動機額定轉速，是通過調節(jié)電樞電壓，保持勵磁電流恒定的方法進行調速，屬于恒扭矩調速，起動力矩大，響應快，能滿足低速切削需要。 從額定轉速至最高轉速，是通過改變勵磁電流，從而改變勵磁磁通，保持電樞電壓恒定的方法進行調速，屬于恒功率調速。 加大勵磁電流會引起電刷 產生火花，限制了最高轉速。 88 （2）交流電動機無級調速 交流調速電動機通

8、常是通過調頻進行變速，體積小，轉動慣量小，動態(tài)響應快，無電刷，最高轉速不受火花限制。 89 2）數控機床驅動電動機和主軸功率特性的匹配設計 在設計數控機床主傳動時，必須要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 于電動機的恒功率變速范圍。 變速箱的公比選?。海?）取變速箱的公比等于電動機的恒功率調速范圍， 最普遍 情況。 （2）取變速箱公比大于電動機的恒功率調速范圍， 可簡化變速箱結構，但電動機的功率應相應增大。（3）如果數控機床為了恒線速切削需在運轉中變速時， 取變速箱公比小于電動機的恒功率變速范圍，使 一部分轉速重合，但機械結構會復雜。 90 2）數控機床驅

9、動電動機和主軸功率特性的匹配設計 91 92 93恒功率段重合傳動系統 94 3）數控機床高速主傳動設計 提高的主軸轉速，要求主軸系統的結構必須簡化，減小 慣性，主軸旋轉精度要高，動態(tài)響應要好，振動和噪聲 要小。對于高速和超高速數控機床主傳動一般采用兩種設計方式：一種是采用聯軸節(jié)將機床主軸和電動機軸串接成一體，將中間傳動環(huán)節(jié)減少到僅剩聯軸節(jié)； 95 另一種是將電動機與主軸合為一體，制成內裝式電主軸，實現無任何中間環(huán)節(jié)的直接驅動 96 4）數控機床采用部件標準化、模塊化結構設計 97 5）數控機床的柔性化、復合化數控車床由單主軸發(fā)展成具有兩根主軸，又在此基礎上增設附加控制軸C軸控制功能，即主軸的

10、回轉可控制，成為車削中心；再配備后備刀庫和其它輔助功能如刀具檢測裝置、補償裝置、加工監(jiān)控等.再增加自動裝卸工件的工業(yè)機器手和更換卡盤裝置等，成為適合于中小批量生產用自動化的車削柔性制造單元 98 99 5.2.1 進 給 傳 動 系 統 特 點 及 設 計 要 點1. 進 給 傳 動 的 類 型 及 組 成進給傳動用來實現機床的進給運動和有關輔助運動。機械進給傳動液壓進給傳動電氣進給傳動 100 1）機械進給傳動 主要由動力源，變速、換向、運動分配、安全、運動轉換、執(zhí)行、快速傳動等機構組成。 101 2）液壓進給傳動3）電氣進給傳動通過液壓缸等傳遞動力和運動，并通過液壓控制技術實現無級調速、換

11、向、運動分配、過載保護和快速運動。采用無級調速電動機，直接或經過簡單齒輪變速或同步齒形帶變速，驅動齒輪齒條或絲杠螺母機構等傳遞動力和運動。 102 2. 進 給 傳 動 系 統 設 計 要 點1）進給傳動的特點（1）分為“外聯系”進給傳動鏈、“內聯系”進給傳動鏈。（2）進給傳動速度低、受力小、消耗功率少。（3）對傳動鏈換接的要求比較多。（4）載荷特點為恒扭矩工作。 103 2）進給傳動系統設計應滿足的要求（1）具有足夠的靜剛度和動剛度。（2）具有良好的快速響應性。（3）具有良好的抗振性。（4）具有足夠寬的調速范圍。（5）具有高的傳動精度和定位精度。（6）結構簡單、工藝性好，調整維修方便、操縱靈

12、活。 104 3）進給傳動系統設計要點（1）各傳動件的計算轉速是其最高轉速。（2）變速系統的傳動副“前少后多”、降速“前快后慢”、 傳動線“前疏后密”。（3）變速范圍可取大一些。（4）采用傳動間隙消除機構。（5）采用快速空行程傳動。（6）采用微量進給機構。 105 5.2.2 進 給 傳 動 鏈 的 傳 動 精 度1. 誤 差 來 源傳動件的制造誤差和裝配誤差以及傳動件因受力和溫度變化而產生的變形等。 106 2. 誤 差 傳 遞 規(guī) 律 107 3. 提 高 傳 動 精 度 措 施 和 “ 內 聯 系 ” 傳 動 鏈 設 計 原 則1）縮短傳動鏈。2）合理分配傳動副的傳動比。 傳動比應采取遞

13、降原則。 108 3）合理選擇傳動件。 “內聯系”傳動鏈不允許采用傳動比不準確的傳動副。 傳動精度要求高的傳動鏈，應盡量不用或少用傳動比不準確的傳動副。4）合理分配傳動副的傳動確定各傳動副精度。5）采用校正裝置。 109 5.2.3 伺 服 進 給 系 統 的 機 械 機 構 設 計1. 傳 動 齒 輪 副必須考慮減少摩擦阻力、提高傳動精度和剛度、減少運動慣量等問題。1）作用：減速、增大轉矩、檢測。（1）滿足強度要求。（2）合理分配速比。（3）傳動間隙的影響。2）設計時應考慮的問題： 110 （1）剛性調整法3）消除傳動齒輪間隙的措施： 111 （2）柔性調整法3）消除傳動齒輪間隙的措施： 112 2. 絲 杠 螺 母 副1）滾珠絲杠螺母副工作原理與特點特點：（1）摩擦損失小、效率高，可達90%96%。（2）摩擦阻力小、動靜摩擦力之差小，精度保持性好，壽命長。（3）間隙消除或預緊，可消除反向間隙，定位精度高，軸向剛度大。 （4）不能自鎖，傳動具有可逆性。 113 2）滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式外循環(huán)滾珠循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸 114 2）滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式內循環(huán)滾珠循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸 115 3）滾珠絲杠螺母副的預緊方法