第2章 机床的运动分析-2

1、2-3 2-3 机床的传动联系和传动原理图机床的传动联系和传动原理图 第二章第二章 机床的运动分析机床的运动分析 一、传动的基本组成部分一、传动的基本组成部分 机床的三个基本组成部分：机床的三个基本组成部分： 执行件执行件、动力源动力源、传动装置传动装置 1.执行件执行件 机床上直接夹持刀具或工件并实现其运动的零部件，称为机床上直接夹持刀具或工件并实现其运动的零部件，称为 执行件。执行件。 常见的执行件有主轴、刀架、工作台等，它是传递运动常见的执行件有主轴、刀架、工作台等，它是传递运动 的末端件。的末端件。 2 2.动力源动力源 为了驱动机床的执行件，实现机床的运动，必须要有动力为了驱动机床的

2、执行件，实现机床的运动，必须要有动力 来源，称为动力源，通常为电动机。来源，称为动力源，通常为电动机。 可以几个运动共用一个动力源；可以几个运动共用一个动力源； 也可以每个运动单独有动力源。也可以每个运动单独有动力源。 3.传动装置传动装置 为了将运动源的动力和运动按要求传递给执行件，就必须为了将运动源的动力和运动按要求传递给执行件，就必须 有传递动力和运动的零件，称为传动装置。如齿轮、链轮、胶有传递动力和运动的零件，称为传动装置。如齿轮、链轮、胶 带轮、丝杆、螺母等，带轮、丝杆、螺母等， 有的传动件还起变换运动的性质、方向、速度等作用如有的传动件还起变换运动的性质、方向、速度等作用如“齿轮齿

3、轮 -齿条齿条”、“丝杆丝杆-螺母螺母”、“蜗杆蜗杆-蜗轮蜗轮”。 3 二、机床的传动联系二、机床的传动联系 为了在机床上得到所需的运动，必须通过一系列的传动为了在机床上得到所需的运动，必须通过一系列的传动 装置把动力源和执行件或执行件和执行件联系起来，称为传动装置把动力源和执行件或执行件和执行件联系起来，称为传动 联系，即动力源联系，即动力源传动装置传动装置执行件或执行件执行件或执行件传动传动 装置装置执行件这一系列串联着的传动件，称为执行件这一系列串联着的传动件，称为“传动链传动链” 。 根据传动联系的性质，传动链可分为如下两类：根据传动联系的性质，传动链可分为如下两类： （1）外联系传动

4、链）外联系传动链 （2）内联系传动链）内联系传动链 4 （1）外联系传动链）外联系传动链 外联系传动链：机床动力源和运动执行机构之间的传动联系。外联系传动链：机床动力源和运动执行机构之间的传动联系。 机床上动力源和执行件之间为了实现外联系而顺次串联的传动机床上动力源和执行件之间为了实现外联系而顺次串联的传动 副，称为外联系传动链（对简单运动而言）。副，称为外联系传动链（对简单运动而言）。 例：车外圆时，电机例：车外圆时，电机主轴（外联系传动链），如下图所示。主轴（外联系传动链），如下图所示。 a).机械式机械式 b).直联式直联式 外联系传动链示意图外联系传动链示意图 5 （2）内联系传动链）

5、内联系传动链 机床上为了将两个或两个以上单元运动组成复合的成形机床上为了将两个或两个以上单元运动组成复合的成形 运动。执行件与执行件之间的传递联系称为内联系。运动。执行件与执行件之间的传递联系称为内联系。 机床上两个执行件之间为了实现内联系而顺次串联的传动副，机床上两个执行件之间为了实现内联系而顺次串联的传动副， 称为内联系传动链。称为内联系传动链。 6 传动链中通常包括传动链中通常包括两类传动机构两类传动机构： （1）传动比和传动方向不变的传动机构。）传动比和传动方向不变的传动机构。 如如定比传动机构定比传动机构：定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠：定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠 和螺母副等。和螺母

6、副等。 （2）传动比和传动方向根据加工要求可以变化的传动机构。）传动比和传动方向根据加工要求可以变化的传动机构。 如如换置机构换置机构：挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离：挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离 合器变速机构等。合器变速机构等。 7 例如，图所示为在卧式车床上车单头螺纹时的内联系。内联例如，图所示为在卧式车床上车单头螺纹时的内联系。内联 系传动链由系传动链由3对齿轮串联而成，其作用是将两执行件，即主对齿轮串联而成，其作用是将两执行件，即主 轴与刀架联系起来，保证主轴转一周，刀架移动一个被加工轴与刀架联系起来，保证主轴转一周，刀架移动一个被加工 导程，从而将两个单元运动，即主轴旋转导

7、程，从而将两个单元运动，即主轴旋转n1 和刀架纵向移和刀架纵向移 动动n2 ，组成复合运动（，组成复合运动（n1 n2）。）。 内联系传动链内联系传动链 （车单头螺纹）（车单头螺纹） 8 传动原理图传动原理图 机床所有传动链和它们之间的相互联系，组成了机床的传动系统。机床所有传动链和它们之间的相互联系，组成了机床的传动系统。 为了简明地表示机床加工过程中各个运动的传动联系，常用简单的传为了简明地表示机床加工过程中各个运动的传动联系，常用简单的传 动原理图。传动原理图中规定用一些简明的标准符号来表示传动链的动原理图。传动原理图中规定用一些简明的标准符号来表示传动链的 各传动件和执行件等，并且只表

8、示与表面成型直接有关的运动和传动各传动件和执行件等，并且只表示与表面成型直接有关的运动和传动 联系。联系。 图图2-4是传动原理图常用示意符号。是传动原理图常用示意符号。 图图2-5是用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图。由于主轴的旋转运动和是用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图。由于主轴的旋转运动和 刀架的直线运动这两个成型运动之间没有严格的相对速度要求，两者刀架的直线运动这两个成型运动之间没有严格的相对速度要求，两者 之间不是内联系，因此可以共用一个电动机，也可以各自单独与电动之间不是内联系，因此可以共用一个电动机，也可以各自单独与电动 机连接。机连接。 三、传动原理图及传动系统图三、传动原理图及传动

9、系统图 9 图图2-4传动原理图常用示意符号传动原理图常用示意符号 (a)电动机电动机;(b)车床主轴车床主轴;(c)车刀车刀;(d)滚刀滚刀;(e)合成机构；合成机构； (f)传动比可变的传动机构传动比可变的传动机构;(g)传动比不变的传动机构传动比不变的传动机构 10 以卧式车床上用螺纹车刀车螺纹为例以卧式车床上用螺纹车刀车螺纹为例 ，来说明机床传动原理图的画法：，来说明机床传动原理图的画法：1). 画出工件、刀具示意图及其运动；画出工件、刀具示意图及其运动； 2).画出主轴、刀架、丝杆螺母；画出主轴、刀架、丝杆螺母； 3).画出运动源（电动机）；画出运动源（电动机）； 4).画出该机床上

10、的特殊机构符号，如画出该机床上的特殊机构符号，如 Uv 、Ux等；等； 5).再用虚线代表传动比不变的传动链，把它们之间关联的部分联再用虚线代表传动比不变的传动链，把它们之间关联的部分联 接起来。其它的中间传动件则一概不画，这样就可以得到了一幅接起来。其它的中间传动件则一概不画，这样就可以得到了一幅 简洁明了的图形，这种图形表示了机床传动最基本的特征。简洁明了的图形，这种图形表示了机床传动最基本的特征。 11 图图2-5用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图用螺纹车刀车螺纹时的传动原理图 1. 一条是联系电动机和主轴一条是联系电动机和主轴外联系传动链外联系传动链： 电动机电动机12uv34主轴；主轴；

11、 2. 另一条为联系主轴和刀架的另一条为联系主轴和刀架的内联系传动链内联系传动链： 主轴主轴45uf67丝杠（刀架）。丝杠（刀架）。 12 传动系统图传动系统图 机床的传动系统图是表示机床全部运动部件之间的传动关系的机床的传动系统图是表示机床全部运动部件之间的传动关系的 示意图。图中使用简单的符号表示各种传动元件，且各元件按照运示意图。图中使用简单的符号表示各种传动元件，且各元件按照运 动传递的先后顺序以展开图的形式画出来。将立体的传动结构展开动传递的先后顺序以展开图的形式画出来。将立体的传动结构展开 并绘制在一个能反映机床外形和各主要部件相互位置关系的投影平并绘制在一个能反映机床外形和各主要

12、部件相互位置关系的投影平 面内。无法直观表现的联系可以通过折线、大括号或虚线表示。通面内。无法直观表现的联系可以通过折线、大括号或虚线表示。通 常在传动系统图中应注明齿轮的齿数、带轮直径、丝杠的导程和线常在传动系统图中应注明齿轮的齿数、带轮直径、丝杠的导程和线 数、电动机的转速和功率、传动轴的编号（从原动机开始，按运动数、电动机的转速和功率、传动轴的编号（从原动机开始，按运动 传递顺序依次用罗马数字传递顺序依次用罗马数字、表示）等，如图表示）等，如图2-6图图2- 8所示。所示。 13 图图2-6CA6140型卧式车床传动系统图型卧式车床传动系统图 14图图2-7Y3150E型滚齿机传动系统图

13、型滚齿机传动系统图 15 图图2-8 XKA5750数控铣床传动系统图数控铣床传动系统图 16 传动原理图与传动系统图的主要区别如下：传动原理图与传动系统图的主要区别如下： 1.传动原理图传动原理图则仅则仅用一些简单的符号用一些简单的符号来来表示运动源与执行件表示运动源与执行件， 执行件与执行件之间的执行件与执行件之间的传动联系传动联系； 传动原理图传动原理图则主要表示则主要表示与表面成形有直接关系与表面成形有直接关系的运动的运动及及 其其传动联系传动联系。 2.传动系统图传动系统图上表示该机床上表示该机床所有所有的的执行运动及其传动联系执行运动及其传动联系； 传动系统图传动系统图具体表示了传

14、动链中具体表示了传动链中各传动件的结构形式各传动件的结构形式，如轴，如轴 、齿轮、胶带轮等。、齿轮、胶带轮等。 17 2-4 2-4 机床运动的调整机床运动的调整 第二章第二章 机床的运动分析机床的运动分析 一、运动参数及其换置器官一、运动参数及其换置器官 1、运动参数、运动参数 一般情况下，每一个独立的运动都有5个要素： 即轨迹轨迹、速度速度、方向方向、行程（路程）行程（路程）和位置位置， 在分析运动时，必须逐一加以研究。 机床运动的调整，就是调整每个运动的5个参数。 改变运动参数的机构称为换置器官换置器官。 2、换置器官、换置器官 18 二、机床运动的调整计算二、机床运动的调整计算 机床运

15、动的调整计算一般可分为两类：机床运动的调整计算一般可分为两类： 一种是根据机床传动系统内传动件的运动参数，计算某一执一种是根据机床传动系统内传动件的运动参数，计算某一执 行件的运动速度或位移量；行件的运动速度或位移量； 另一种是根据两执行件间应保持的运动关系，确定相应传动另一种是根据两执行件间应保持的运动关系，确定相应传动 链内换置机构（一般为挂轮机构）的传动比，以便对其进行链内换置机构（一般为挂轮机构）的传动比，以便对其进行 调整。调整。 19 以传动原理图所表达的各条传动链为依据，按下列步骤进行。以传动原理图所表达的各条传动链为依据，按下列步骤进行。 1）确定传动链两端件，找出该传动链的始

16、端件和末端件。确定传动链两端件，找出该传动链的始端件和末端件。 如车床主运动链的两端件为电动机如车床主运动链的两端件为电动机主轴；主轴； 车床车螺纹链的两端件为主轴车床车螺纹链的两端件为主轴刀架。刀架。 2）根据两端件的相对运动要求确定计算位移。根据两端件的相对运动要求确定计算位移。 如车螺纹链的运动关系为：主轴如车螺纹链的运动关系为：主轴刀架移动被加工刀架移动被加工 螺纹一个螺距。螺纹一个螺距。 3）写出传动链的传动路线表达式。写出传动链的传动路线表达式。 4）列出运动平衡式。列出运动平衡式。 由运动平衡式计算出执行件的转速、进由运动平衡式计算出执行件的转速、进 给量或位移量，或者整理出换置

17、机构的换置公式，然后根据加工情给量或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后根据加工情 况，确定变速机构的传动比或挂轮变速机构中挂轮的齿数。况，确定变速机构的传动比或挂轮变速机构中挂轮的齿数。 20 图图2.9 万能升降台铣床的传动系统图万能升降台铣床的传动系统图 例例2.5：分析图分析图2.9 所示万能升降台铣床所示万能升降台铣床 的主轴传动系统，并的主轴传动系统，并 按照图示齿轮的啮合按照图示齿轮的啮合 位置，计算主轴的转位置，计算主轴的转 速。速。 21 1）传动链两端件：）传动链两端件：电动机电动机主轴。主轴。 2）确定计算位移：）确定计算位移： 因传动链为外链，故无严格的运动关系，

18、因传动链为外链，故无严格的运动关系， 只需实现主轴变速。只需实现主轴变速。 3）传动路线表达式：）传动路线表达式：电动机电动机轴轴轴轴齿轮副齿轮副 26/54，使轴，使轴获得不同的转速。获得不同的转速。 传动路线表达式为：传动路线表达式为： 主轴转速为：主轴转速为： 22 图图2.102.10 螺纹进给传动螺纹进给传动链链 例例2：根据图根据图2.10所示车螺纹进给传动链，确定挂轮变速机所示车螺纹进给传动链，确定挂轮变速机 构的换置公式。构的换置公式。 1）传动链两端件：主轴刀架。传动链两端件：主轴刀架。 2）确定计算位移：主轴转确定计算位移：主轴转1转刀架移动转刀架移动S（S是工件螺纹是工件螺纹 导程，单位为导程，单位为mm）。）。 3）列出运动平衡式列出运动平衡式 23 4）求换置公式：）求换置公式：将上式化简整理，得挂轮变速机构的换将上式化简整理，得挂轮变速机构的换 置公式为：置公式为： 将所需车削的工件螺纹导程的数值代入此换置公式，便将所需车削的工件螺纹导程的数值代入此换置公式，便 可计算出挂轮变速机构的传动比以及各配换齿轮的齿数。例可计算出挂轮变速机构的传动比以及各配换齿轮的齿数。例 如：如： 即：配换齿轮的齿数为：即：配换齿轮的齿数为： a=45，b=