机床的传动系统与运动计算3

1、（1 1） 机床传动系统的组成机床传动系统的组成 1 1）运动源（动力源）运动源（动力源） 机床运动的来源，它向运动部分提供动力，如交流电机床运动的来源，它向运动部分提供动力，如交流电动机、伺服电动机等。可以每个运动有单独的运动源，也动机、伺服电动机等。可以每个运动有单独的运动源，也可以几个运动共用一个运动源。可以几个运动共用一个运动源。 2 2）执行件）执行件 机床运动的执行部件，其作用是装夹刀具和工件，使机床运动的执行部件，其作用是装夹刀具和工件，使之完成一定形式的运动并保证正确的轨迹。如主轴、刀架、之完成一定形式的运动并保证正确的轨迹。如主轴、刀架、工作台等。工作台等。 机床传动系统是由

2、机床的所有传动链组成的运动传递系统。机床传动系统是由机床的所有传动链组成的运动传递系统。机床的传动系统与运动计算机床的传动系统与运动计算机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理1.机床的传动系统机床的传动系统3 3）传动装置）传动装置 传递运动和动力的装置。传递运动和动力的装置。 传动装置还有完成变换运动的性质、方向、速度的作传动装置还有完成变换运动的性质、方向、速度的作用。用。 传动装置有传动装置有机械机械、液压液压、电气电气、气动气动等多种形式。等多种形式。机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理1.机床的传动系统机床的传动系统 机械传动装置由机械传动装置由带传动、齿轮传动

3、、链传动、蜗轮蜗带传动、齿轮传动、链传动、蜗轮蜗杆传动、丝杠螺母传动杆传动、丝杠螺母传动等机械传动件组成。它包括两类传等机械传动件组成。它包括两类传动机构。动机构。（1 1）定比传动机构）定比传动机构 传动比和传动方向固定不变的传动机构，传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等。副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等。（2 2）换置机构）换置机构 根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速、滑移齿轮变速、塔轮变速、离合器换向等。如挂轮变速、滑移齿轮变速、塔轮变速、离合器换向等。机机床床的的传传动动系系

4、统统与与传传动动原原理理 机械传动装置机械传动装置液压传动液压传动进给系统；进给系统；电气传动电气传动控制部分；控制部分；气压传动气压传动夹紧装置夹紧装置1.机床的传动系统机床的传动系统传动装置传递运动和动力执行件运动源执行机床运动提供动力和运动主轴、刀架、工作台传动装置内联传动链外联传动链电气、液压、气动控制 进给 夹紧机械定比传动 机构换置机构可转换传动比带传动齿轮传动链传动丝杠螺母传动蜗轮蜗杆传动挂轮变速滑移齿轮离合器换向塔轮变速机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理1.机床的传动系统机床的传动系统（2 2）机床的传动链）机床的传动链 在机床的传动系统中，连接动力源和执行件或连

5、接执行件在机床的传动系统中，连接动力源和执行件或连接执行件和执行件的一系列按顺序排列的传动元件，称为和执行件的一系列按顺序排列的传动元件，称为传动链传动链。 传动链两端的元件称为末端件，可以是动力源或执行件。传动链两端的元件称为末端件，可以是动力源或执行件。 按传动链的性质不同可分为：按传动链的性质不同可分为： 1 1）外联系传动链）外联系传动链 传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系。 2 2）内联系传动链）内联系传动链 传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系，传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系，。 内联系传动链中不能用内联系传动

6、链中不能用带传动带传动、摩擦传动摩擦传动和和链传动链传动 。机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理1.机床的传动系统机床的传动系统 为了便于研究机床的传动原理为了便于研究机床的传动原理, , 用一些简明的符号把用一些简明的符号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。 并不表达实际传动机构的种类和数量。并不表达实际传动机构的种类和数量。2. 机床的传动原理机床的传动原理传动原理图常用符号传动原理图常用符号 机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理（1 1）传动原理图）传动原理图车圆柱螺纹的传动原理图车圆柱螺纹的传动原理图 2

7、）刀具移动）刀具移动主轴（主轴（1转）转）刀架（导程刀架（导程P）传动路线：传动路线：主轴主轴45ux 67丝杠丝杠 （刀架）（刀架）内联系传动链，内联系传动链，不允许使用带不允许使用带传动及摩擦离合器传动及摩擦离合器1）工件旋转）工件旋转 主电机主电机工件（主轴）工件（主轴）传动路线：传动路线：电动机电动机12uv 34主轴主轴外联系传动链，外联系传动链，使用了带传动及使用了带传动及摩擦离合器摩擦离合器例例1：车削螺纹：车削螺纹机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理2. 机床的传动原理机床的传动原理铣削平面的传动原理图铣削平面的传动原理图 2）工件移动）工件移动进给电机进给电机丝杠

8、（工作台）丝杠（工作台）传动路线：传动路线：进给电机进给电机56ux7丝杠丝杠 （工作台）（工作台）外联系传动链外联系传动链 1）刀具旋转）刀具旋转 主电机主电机铣刀（主轴）铣刀（主轴）传动路线：传动路线：主电机主电机12uv 34主轴主轴外联系传动链外联系传动链例例2：铣削平面：铣削平面机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理2. 机床的传动原理机床的传动原理（2 2）传动系统图）传动系统图 表示机床全部运动的传动关系的示意图，表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规用国家标准规定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序，画在定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序

9、，画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。 只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置。只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置。 传动系统图。传动系统图。机机床床的的传传动动系系统统与与传传动动原原理理2. 机床的传动原理机床的传动原理图图5-36 分级传动系统图分级传动系统图传动原理图传动原理图传动路线表达式传动路线表达式v（三）主轴转速级数计算 v 322=12级 v转速图的纵坐标为对数坐标，表示转速高低； 传动轴用竖线表示；二轴间的连线表示传动副，其倾斜程度表示传动比大小。若两轴间仅一对传动副则为定比传动，若有两对或两对

10、以上传动副则为变速组。 运动计算运动计算机床运动计算通常有两种情况机床运动计算通常有两种情况 : 1) 根据传动路线表达式提供的有关数据，确定某些执行件的运动速度或位移量；2) 根据执行件所需的运动速度、位移量，或有关执行件之间需要保持的运动关系，确定相应传动链中换置机构的传动比，以便进行调整。机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：下：步骤：a 、确定传动链两个端件确定传动链两个端件 ；如电动机主轴，主轴刀架等 b、根据两端件的运动关系，确定它们的计算根据两端件的运动关系，确定它们的计算位移位移（指在指定的同一时间间隔内两端件的位移量）

11、 如，主运动传动链的计算位移为：电动机n 电，主轴n 主 c、列出传动路线、列出传动路线 和运动平衡式和运动平衡式（说明运动平衡式的由来） d、根据运动平衡式计算执行件的运动速度、根据运动平衡式计算执行件的运动速度（转速或进给量）或位移，或整理出换置机构的或位移，或整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需要采取的配换齿轮的齿数需要采取的配换齿轮的齿数例1：计算8.1.5中主轴的最高最低转速和主轴转速级数如图所示计算步骤如下：如图所示计算步骤如下：n传动链的两端件传动链的两端件：电动机主轴n计算位移计算位移 电动机1440 r/min

12、主轴r/minn 传动路线：传动路线：n（4）运动平衡式：）运动平衡式：n（5）最高和最低转速（三角带的滑动系数可近似取）最高和最低转速（三角带的滑动系数可近似取=0.02）例例2根据图根据图8.1.6所示的车削螺纹进给传动链，已所示的车削螺纹进给传动链，已知丝杠的螺距知丝杠的螺距P=12，工件的导程，工件的导程L=9，求配换挂，求配换挂轮的齿数轮的齿数计算步骤计算步骤 传动链两端件传动链两端件 主轴主轴刀架刀架 计算位移计算位移 主轴1转刀架移动L（工件螺纹的导程，mm） 运动平衡式，由图得到运动平衡式为：运动平衡式，由图得到运动平衡式为：式中的L工被加工螺纹的导程，mm；（4）换置公式）换

13、置公式，将上式简化后，得到挂轮的换置公式则配换齿轮的齿数a=45 b=45 c=60 d=80将数据代入上式（33）/（34）=3/33/4=45/4560/80 根据换置机构的传动比确定配换齿轮齿根据换置机构的传动比确定配换齿轮齿数的方法有多种，常用有因子分解法和和查数的方法有多种，常用有因子分解法和和查表法。如果传动比数值是有理数，且换算成表法。如果传动比数值是有理数，且换算成分数后其分子分母可分解成数值不大的几个分数后其分子分母可分解成数值不大的几个因子时，通常可用因子分解法的配换齿轮齿因子时，通常可用因子分解法的配换齿轮齿数。此时配换齿轮的实际传动比与换置公式数。此时配换齿轮的实际传动

14、比与换置公式中所求的传动比相等，即没有传动比误差。中所求的传动比相等，即没有传动比误差。如果传动比数值是无理数，一般采用查表法如果传动比数值是无理数，一般采用查表法按传动比近似值选取配换齿轮齿数，从而产按传动比近似值选取配换齿轮齿数，从而产生传动比误差。生传动比误差。课堂练习课堂练习1、根据下面的传动系统图根据下面的传动系统图， 写出传动路线表达式； v分析轴的转速级数；v计算轴的最高和最低转速。2、按下图所示传动系统，计算：，计算： (1)轴轴A的转速；的转速； (2)轴轴B转转1转时，螺母转时，螺母C移动的距离。移动的距离。 (3)轴轴A转转1转时，轴转时，轴B转转过的转数。转转过的转数。

15、二.CA6140型卧式车床组成：主轴箱、进给箱、溜板箱（三箱）、刀架、组成：主轴箱、进给箱、溜板箱（三箱）、刀架、床身、床脚、尾架床身、床脚、尾架主要技术参数：主要技术参数：床身最大工件回转直径床身最大工件回转直径( (主参数主参数) ) 400mm 400mm刀架上最大工件回转直径刀架上最大工件回转直径 210mm210mm最大棒料直径最大棒料直径 47mm47mm最大工件长度最大工件长度/mm/mm 650 650，900900，14001400，19001900主轴转速范围主轴转速范围/(r/min)/(r/min) ：正转正转10101400(241400(24级级) )、反转反转 1

16、4141580(121580(12级级) )加工精度：加工精度：0.01mm0.01mm 1.CA6140型卧式车床1-主轴箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床角；10-进给箱；11-挂轮变速机构；2.CA6140型车床传动系统主运动传动链：主运动传动链： 24级正转、级正转、12级反转级反转o 末端件：电动机末端件：电动机主轴主轴o 计算位移：电机旋转计算位移：电机旋转n0转转-主轴旋转主轴旋转n转转o 传动路线传动路线:o 传动路线表达式传动路线表达式o 运动平衡式运动平衡式l 机床的主参数机床的主参数 卧式车床的主参数是床身上工件的最大卧式车床的主参数是床身上工件的最大回转直径，

17、第二主参数是最大工件长度回转直径，第二主参数是最大工件长度 CA6140卧式车床的主参数为卧式车床的主参数为400 mm，第二主参数有第二主参数有750、1000、1500、2000mm四种四种 CA6140型卧式车床的外形如图型卧式车床的外形如图7-47-4所示所示一、CA6140型卧式车床 CA6140型卧式车床的外形型卧式车床的外形CA6140透明车床模型透明车床模型l 机床的传动系统分析机床的传动系统分析 CA6140型卧式车床的传动系统图可型卧式车床的传动系统图可以分解为主运动传动链和进给运动传动以分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运动传动链又可分解为纵向、链。进给运动传动链又

18、可分解为纵向、横向、螺纹进给传动链，还有刀架快速横向、螺纹进给传动链，还有刀架快速移动传动链。移动传动链。CA6140传动系统图传动系统图主运动传动链：可使主轴获得主运动传动链：可使主轴获得24级正转级正转转速（转速（101400 r/min）及）及12级反转转级反转转速（速（141580 r/min）螺纹进给传动链：实现螺纹进给传动链：实现 车削公制、英制、模数车削公制、英制、模数 制和径节制四种标准螺制和径节制四种标准螺 纹；还可车削大导程、纹；还可车削大导程、 非标准和较精密的螺纹；非标准和较精密的螺纹； 这些螺纹可以是右旋的，这些螺纹可以是右旋的， 也可以是左旋的也可以是左旋的螺纹进给

19、传动链的运动平衡式为螺纹进给传动链的运动平衡式为 1（主轴）（主轴）u0uxL丝丝 = L工工 CA6140型车床车削上述各种螺纹时的传动路线表达式为 主轴 VI XIXIXVIIIIIIIVV左螺纹右螺纹扩大螺纹导程正常螺纹导程3325253333335826444420805050208026585858 XVII M5 合 XVIII（丝杆） 刀架非标准螺纹英制和径节螺纹公制和模数螺纹模数和径节螺纹公制和英制螺纹合合倍基合基4332536125363625362597100100647510010063MXIVMXIIdcbauXVXIIIuXIVMXIVuXIIIXII基本螺距机构，共

20、基本螺距机构，共 8 种：种：75 . 628261基u 7728282基u7828323基u 7928364基u75 . 914195基u 71014206基u71121337基u 71221368基u增倍机构，共增倍机构，共 4 种：种：1283535281倍u 21283545182倍u41481535283倍u 81481545181倍u扩大螺距机构：导程可扩大扩大螺距机构：导程可扩大 4 倍倍4582644445050208026581扩u 16582644442080208026582扩u扩大螺纹进给传动路线的运动平衡式为扩大螺纹进给传动路线的运动平衡式为12333358581挂主轴工uL化简后得挂轮换置公式为化简后得挂轮换置公式为12工挂Ldcba