《机械制造装备设计》PPT课件

《机械制造装备设计》主页第一章绪论第二章机械制造装备设计方法第三章金属切削机床设计第四章工业机器人设计主页第七章机械加工生产线总体设计第五章机床夹具设计第六章物流系统设计第一章绪论第一章绪论第一节机械制造装备及其在国民经济中的重要作用第二节机械制造装备应具备的主要功能第三节机械制造装备的分类第一章绪论1.1机械制造装备及其在国民经济中的重要作用1、制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱2、机械制造业是制造业的核心3、机械制造业的发展状况第一章绪论1.2机械制造装备应具备的主要功能1、一般的功能要求（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗振性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求2、柔性化3、精密化4、自动化5、机电一体化6、节材7、符合工业工程要求8、符合绿色工程要求返回主页退出上一页下一页返回本章机械制造装备设计1。3机械制造装的分类第一章绪论1.3机械制造装备的分类1、加工装备机械制造装备包括加工装备、工艺装备、仓储运输装备和辅助装备四大类。2、工艺装备3、仓储运输装备主要指机床。机床是制造机器的机器，也称工作母机。各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。仓储运输装备包括各级仓储、物料运输、机床上下料、机器人等。退出上一页进入下一章返回主页返回本章第二章机械制造装备设计方法第二章机械制造装备设计方法第一节机械制造装备设计的类型第二节机械制造装备设计的方法第三节机械制造装备设计的评价返回主页退出上一页下一页第二章机械制造装备设计方法2.1机械制造装备设计的类型1、创新设计2、变形设计3、组合设计上一页下一页退出返回主页返回本章第二章机械制造装备设计方法2.2机械制造装备设计的方法一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计三、模块化设计退出返回主页四、合理化工程第二章机械制造装备设计方法产品规划阶段需求分析调查研究预测可行性分析编制设计任务书 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计阶段对设计任务的抽象建立功能结构图1寻求原理解与解决方法初步设计方案的形成图3初步设计方案的评价与筛选退出下一页返回本节2.2.1机械制造装备设计的典型步骤返回主页1、2、第二章机械制造装备设计方法技术设计阶段确定结构原理方案总体设计结构设计施工设计阶段零件图设计完善装备图商品化设计编制技术文档退出返回本节2.2.1机械制造装备设计的典型步骤返回主页3、4、下一页第二章机械制造装备设计方法系列化设计的基本概念退出返回本节2.2.2系列化设计返回主页1、2、系列化设计的优缺点3、系列化设计的步骤（1）（2）（3）主参数和主要性能指标的确定参数分级制定系列型谱纵系列产品横系列产品跨系列产品下一页第二章机械制造装备设计方法模块化设计的基本概念退出返回本节2.2.3模块化设计返回主页1、2、模块化设计的优缺点3、模块化设计的步骤（1）（2）（3）明确任务建立功能结构图4、图6合理确定产品的系列型谱和参数下一页模块是具有一定功能的零件、组件或部件。模块上具有特定的联接 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。（1）（2）第二章机械制造装备设计方法退出返回本节2.2.4合理化工程返回主页进入下一节合理化工程是一种管理哲理。合理化工程的主要目的是采用先进的信息处理技术，进行产品结构的重组、产品设计开发过程的重组和设计/管理系统信息集成，尽可能减少产品零部件的类别数，从而缩短产品的开发周期，提高产品设计质量。第二章机械制造装备设计方法2.3机械制造装备设计的评价一、技术经济评价二、可靠性评价三、人机工程学评价上一页下一页退出返回主页四、结构工艺性评价五、产品造型评价六、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化评价返回本章第二章机械制造装备设计方法建立目标系统和确定评价标准退出返回本节2.3.1技术经济评价返回主页1、2、确定重要性系数图74、确定各设计方案的评价分数总权重值ZQj技术评价Tj经济评价Ej:经济评价是理想生产成本CL与实际生产成本Cs之比,即:Ej=CL/Cs技术经济评价的步骤3、5、7、6、通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价格的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好，Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于0.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价，一般不予考虑。技术经济评价TEj:当Tj和Ej的值相差不太悬殊时，可用均值法计算Ej值：TEj=（Tj+Ej）/2当Tj和Ej的值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算Ej值：TEj=Tj+Ej下一页第二章机械制造装备设计方法可靠性特征量退出返回本节2.3.2可靠性评价返回主页1、2、可靠性预测下一页产品可靠性指标可靠性维修性有效性耐久性安全性可靠度可靠寿命累积失效概率失效率平均寿命平均修复时间修复率维修度极限有效度平均有效度瞬时有效度可靠性指标的分配3、第二章机械制造装备设计方法1、人因素方面2、机器因素方面3、环境因素方面4、人机系统方面退出返回本节2.3.3人机工程学评价返回主页下一页第二章机械制造装备设计方法加工工艺性装配工艺性退出返回本节2.3.4结构工艺性评价返回主页1、2、下一页3、维修工艺性结构工艺性评价的目的是降低生产成本、缩短生产时间、提高产品质量。结构工艺性应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。第二章机械制造装备设计方法产品造型设计产品色彩退出返回本节2.3.5产品造型评价返回主页1、2、下一页机械产品的造型的总原则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低，并有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。“实用”指的是实用操作方便、舒适、符合人体的生理和心理特征。尺度与比例对称与均衡安定与轻巧对比与调和过度与呼应节奏与韵律重点与一般色调选择配色方法第二章机械制造装备设计方法标准化及其目的标准分类退出返回本节2.3.6标准化评价返回主页1、2、进入下一章3、企业标准体系结构图22产品设计的标准化4、技术标准工作标准图21管理标准企业标准的审查设计文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查第三章金属切削机床设计第三章金属切削机床设计第一节概述第二节金属切削机床设计的基本理论第三节金属切削机床总体设计返回主页退出上一页下一页第四节主传动系设计第三章金属切削机床设计第三章金属切削机床设计第五节进给传动系设计第六节主轴部件设计第七节支承件设计返回主页退出上一页下一页第八节导轨设计第三章金属切削机床设计第三章金属切削机床设计第九节机床刀架和自动换刀装置设计第十节机床控制系统设计返回主页退出上一页下一页第三章金属切削机床设计3.1概述一、机床设计应满足的基本要求二、机床设计方法三、机床设计步骤上一页下一页退出返回主页返回本章第三章金属切削机床设计（1）工艺范围（2）柔性（3）与物流系统的可亲性（4）刚度（5）精度（6）噪声（7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期（10）可靠性（11）造型与色彩退出返回本节3.1.1机床设计应满足的基本要求返回主页下一页第三章金属切削机床设计退出返回本节3.1.2机床设计方法返回主页下一页机床设计正在向着“以系统为主的机床设计”方向发展，即在机床设计时要考虑它如何更好地适应FMS等先进制造系统的要求，例如要求具有时、空柔性，与物流的可亲性等等。机床设计方法是根据其设计类型而定。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型，其他属变形设计类型。有些类型，如组合机床属组合设计类型。在创新设计类型中，机床总体方案的产生方法可采用分析式设计或创成式设计。第三章金属切削机床设计2、总体设计退出返回本节3.1.3机床设计步骤返回主页进入下一节3、结构设计1、确定结构原理方案6、定型设计5、机床整机综合评价4、工艺设计第三章金属切削机床设计3.2金属切削机床设计的基本理论1、上一页下一页退出返回主页机床的运动学原理机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功能配置返回本章几何表面的形成原理图示12a)平面12b)圆柱面12c)平面12d)圆锥面1母线2导线发生线的形成图示1fnn1...fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面b)宽刃车刀车外圆柱面c)砂轮磨外圆柱面d)盘铣刀铣外圆柱面e)滚齿加工第三章金属切削机床设计退出返回本节工件表面的形成方法返回主页下一页几何表面的形成原理图示发生线的形成图示发生线的形成：1）轨迹法（描述法）2）成型法（仿形法）3）相切法（旋切法）4）展成法（滚切法）机床运动功能方案设计（1）工艺分析（2）选取坐标系（3）写出机床运动功能式（4）画出机床运动功能图(例：滚齿机）（5）绘制机床传动原理图第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页运动功能图形符号a)回转运动b)直线运动ZfBaYaCpCfW/CfYaZfBaCp/T第三章金属切削机床设计3.2金属切削机床设计的基本理论2、3、4、上一页下一页退出返回主页5、6、精度运动精度传动精度定位精度工作精度几何精度精度保持性刚度抗振性热变形噪声返回本章第三章金属切削机床设计3.3金属切削机床总体设计一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设计三、机床总体结构方案设计上一页下一页退出返回主页四、机床主要参数的设计返回本章第三章金属切削机床设计退出返回本节3.3.1机床系列型谱的制定返回主页下一页中型卧式机床的简略系列型谱表型式最大工件直径/mm万能式马鞍式提高精度无丝杠式卡盘式球面加工端面车床2503204005006308001000注：——基型，——变型第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。工件表面的形成方法机床运动功能方案设计3.3.2机床的运动功能设计第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页1、运动功能分配设计2、结构布局设计：立式、卧式、斜置式3.3.3机床总体结构方案设计3、机床总体结构的概略形状与尺寸设计设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图，驱动与传动设计结果，机床动力参数及加工空间尺寸参数，以及机床整机的刚度及精度分配。评价的主要因素有：1）性能2）制造成本3）制造周期4）生产率5）与物流的可亲性6）外观造型7）机床总体结构方案设计修改与确定第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页1、主参数和尺寸参数2、运动参数3.3.4机床主要参数的设计机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。机床主参数是代表机床规格大小即反映机床最大工作能力的一种参数，有些机床还规定有第二主参数。运动参数是指机床执行件如主轴、工作安装部件（工作台、刀架）的运动速度。主运动参数：(1)最低（nmin）和最高（nmax)转速的确定（2）主轴转速数列呈等比级数规律分布，转数范围内的转数相对均匀损失率为：A=(n-nj)/n产生的最大转速相对损失为：A=(nj+1-nj)/nj+1=1-nj/nj+1第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页进入下一节3.3.4机床主要参数的设计3、动力参数主电动机功率的确定进给驱动电动机功率的确定快速运动电动机功率的确定金属切削机床实例课外资料第三章金属切削机床设计3.4主传动系设计一、主传动系设计应满足的基本要求二、主传动系分类和传动方式三、分极变速主传动系上一页下一页退出返回主页四、无极变速主传动系返回本章五、数控机床主传动系设计特点第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.1主传动系设计应满足的基本要求1、满足机床使用性能要求2、满足机床传递动力要求3、满足机床工作性能的要求4、满足产品设计经济性的要求5、维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.2主传动系分类和传动方式主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。1、主传动系分类按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动2、主传动系的传动方式集中传动方式：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。图11分离传动方式：主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中。图12第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系1、拟定转速图和结构式转速图在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。设一中型卧式车床，其变速传动系图13结构式变速组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，用表示。级比中的指数值称为指数，相当于上述相邻两传动线与被动轴交点之间相距的格数。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系2、各变速组的变速范围及极限传动比变速组中最大与最小传动比的比值，称为该变速组的变速范围。即：（i=0，1，2，…，j)在设计机床主传动系时，一般限制降速最小传动比直齿圆柱齿轮的最大升速比斜齿圆柱齿轮可取第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系3、主变速传动系设计的一般原则传动副前多后少的原则传动顺序与扩大顺序相一致的原则变速组的变速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系4、主变速传动系的几种特殊设计具有多速电动机的主变速传动系设计采用多速异步电动机和其他方式联合使用，可以简化机床的机械结构，使用方便。多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图16具有交换齿轮的变速传动系交换齿轮的变速组应设计成对称分布的。交换齿轮可用较少的齿轮，以得到多级转速，并使变速箱结构大大简化。液压多刀半自动车床主变速传动系图17采用公用齿轮的变速传动系采用公用齿轮可以减少齿轮的数目，简化结构，缩短轴向尺寸。铣床主变速传动系图11第三章金属切削机床设计3.4.3分级变速主传动系5、扩大传动系变速范围的方法增加比变速组采用背轮机构采用双公比的传动系采用分支传动第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系6、齿轮齿数的确定对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可依据机械设计手册推荐的方法确定。确定齿轮齿数时，选取合理的齿数和是很关键的。各对传动副的齿数和应该是相同的。齿轮的中心距取决于传递的转矩。扭矩越大，中心矩越大。在主传动中，一般取最小齿轮齿数三联滑移齿轮的最大于此大齿数之间的齿数差应大于或等于4。齿轮齿数确定后，还应验算转速误差：式中：n’---主轴实际转速n--主轴的标准转速--公比第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系7、计算转速机床的功率扭转特性驱动直线运动工作台的这类机床的主运动属恒转矩传动。如刨床的工作台。主运动是旋转运动的机床基本上是恒功率传动。如车床、铣床的主轴。主轴或各传动件传递全部功率的最低转速为它们的计算转速变速传动系中传动件计算转速的确定变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图确定。确定的顺序是先定出主轴的计算转速，再顺次由后往前，定出各传动主轴的计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.3分级变速主传动系8、变速箱内传动件的空间布置与计算变速箱内各传动轴的空间布置各传动轴是空间布置（卧式车床主轴箱横截面图23，展开图24）各传动轴在一个铅直平面内（卧式铣床变速箱图25）变速箱内各传动轴的轴向固定轴向固定的方法有：一端固定图26、两端固定图27。各传动轴的估算和验算按扭转刚度估算轴的直径按弯曲刚度验算轴的直径第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.4无级变速主传动系1、无级变速装置的分类机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：变速电动机、机械无级变速装置、液压无级变速装置2、无级变速主传动系设计原则尽量选择功率和转矩特性符合传动系要求的无级变速装置。无极变速系统装置单独使用时，其调速范围较小，满足不了要求，尤其是恒功率调速范围往往远小于机床实际需要的恒功率变速范围。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.5数控机床主传动系设计特点1、主传动采用直流或交流电动机无级调速直流电动机无级调速，一般直流电动机恒转矩调速范围较大，达30，甚至更大；而恒功率调速范围较小，仅能达到2~3。交流电动机无级调速，一般交流电动机体积小，转动惯性小，动态响应快；采用全封闭结构，具有空气强冷，保证高转速和较强的超载能力，具有很宽的调速范围。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.4.5数控机床主传动系设计特点2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计在设计数控机床主传动系时，必须考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围，所以在电动机与主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削对电动机输出功率的要求。设计分级变速箱时，考虑机床结构的复杂程度，运转平稳性要求等因素，变速箱公比的选取有下列三种情况：第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.4.5数控机床主传动系设计特点2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计取变速箱的公比等于电动机的恒功率调速范围，即=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。若要简化变速箱结构，变速级数应少些，变速箱公比可取达于电动机的恒功率调速范围，即>。图31、图32第三章金属切削机床设计退出返回主页3.4.5数控机床主传动系设计特点2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计如果数控机床为了恒线速切削需在运转中变速时，取变速公比小于电动机的恒功率变速范围，即<，在主传动系功率特性图上有小段重合，这时变速箱的变速级数将增多。图33、图34第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.4.5数控机床主传动系设计特点2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计例题：某数控车床，主轴最高转数＝3000r/min，最低转数=40r/min，计算转速=160r/min,采用直流电动机，电动机功率P电＝15KW，电动机的额定转速为=1500r/min，最高转速为3500r/min。试设计分级变速箱的传动系统，画出其转速图。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.4.5数控机床主传动系设计特点2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计解：方案一：取Z=4，=2，由于小于，所以转速图上有重复。方案二：取Z=2，=2.84，由于大于，所以转速图上有缺口。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.4.5数控机床主传动系设计特点第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.5数控机床主传动系设计特点第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.4.5数控机床主传动系设计特点3、数控机床高速主传动设计提高主传动系中主轴转速是提高切削速度最直接最有效的方法。对于高速和超高速数控机床主传动，一般采用两种设计方式：一种是采用联轴节将机床主轴和电动机轴串接成一体；另一种是将电动机与主轴联合为一体，制成内装式电主轴（图35）。4、数控机床采用部件标准化、模块化结构设计中小型数控车床主传动系设计中，广泛采用模块化的变速箱和主轴单元形式。数控车床模块部件构成图36第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页进入下一节3.4.5数控机床主传动系设计特点5、数控机床的柔性化、复合化数控机床对满足加工对象变换有很强的适应能力（即柔性），因此发展很快。车削中心各控制轴示意图376、虚拟轴机床设计虚拟机床采用平台闭环并联结构，具有刚度高，运动部件质量轻，机械结构简单，制造成本低等优点。虚拟轴机床外形图38并联机床课外资料第三章金属切削机床设计3.5进给传动系设计一、进给传动系设计应满足的基本要求二、电气伺服进给系统上一页下一页退出返回主页返回本章第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.5.1进给传动系设计应满足的基本要求1、进给传动系的组成动力源、变速机构、换向机构、运动分配机构、过载保险机构、运动转换机构和执行件等。2、进给传动系设计应满足的基本要求具有足够的静刚度和动刚度；具有良好的快速响应性，不爬性；抗振性好；具有足够宽的调速范围；进给系统的传动精度和定位精度高；结构简单，加工和装配工艺性好。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.5.2电气伺服进给系统1、电气伺服系统的分类电气伺服进给系统按有无监测和反馈装置分为：开环、闭环和半闭环系统。开环系统典型的开环系统采用步进电动机，其精度取决于步进电动机的步距角精度，步进电动机只执行部件间传动系的传动精度。这类系统的定位精度较低，但结构简单，调试方便，成本低。适用于精度要求不高的数控机床中。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.5.2电气伺服进给系统闭环系统检测反馈装置有两类：用旋转变压器作为位置反馈，测速发电机作为速度反馈；用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。后者用的多。闭环控制的定位精度取决于检测装置的精度。其控制精度、动态性能都较好，但是较复杂，安装调试较麻烦，成本高，用于精密型的机床上。1、电气伺服系统的分类第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.5.2电气伺服进给系统半闭环系统半闭环的精度比闭环差，但系统稳定性好，且结构比较简单，调整容易，价格低。综上所述，对伺服系统的基本要求是：稳定性好，精度要高，快速响应性好，定位精度高。1、电气伺服系统的分类第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.5.2电气伺服进给系统2、电气伺服进给系统驱动部件伺服驱动部件如步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。对进给驱动部件的基本要求调速范围宽，低速运行平稳，无爬行；快速响应性好；抗负载振动能力强；可承受频繁启动、制动和反转；振动和噪声小，可靠性高，寿命长；调整维修方便。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.5.2电气伺服进给系统2、电气伺服进给系统驱动部件进给驱动部件的类型步进电动机直流伺服电动机交流伺服电动机直线伺服电动机（旋转变直线图42，形式图43，传动示意图44）第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.5.2电气伺服进给系统3、电气伺服进给传动系中的机械传动部件机械传动部件应满足的基本要求：采用低摩擦传动；伺服系统和机械传动系匹配要合适；选择最佳降速比来降低惯量，最好采用直接传动方式；采用预紧办法提高整个系统的刚度；采用消除传动间隙的方法，减小反向死区误差,提高运动平稳性和定位精度。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.5.2电气伺服进给系统3、电伺服进给传动系中的机械传动部件机械传动部件设计机械传动部件主要是指齿轮（或同步齿轮带）和丝杠螺母传动副。最低降速比的确定传动副的最佳降速比应按最大加速度能力和最小惯量的要求确定，以降低机械传动部件的惯量。齿轮传动间隙的消除齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和柔性调整法两类。刚性调整法是调整后尺侧间隙不能自动进行补偿；柔性调整法是指调整后的尺侧间隙可以自动进行补偿。双片直齿轮错齿间隙消除机构图45第三章金属切削机床设计退出3.5.2电气伺服进给系统3、电伺服进给传动系中的机械传动部件机械传动部件设计滚珠丝杠及其支承滚珠丝杠是将旋转运动转换成执行件的直线运动的运动转换机构，图46，它由螺母、丝杠、滚珠、回珠器、密封环等组成。滚珠丝杠的摩擦系数小，传动效率高。滚珠丝杠常采用角接触球轴承图47或双向推力圆柱滚子轴承与滚针轴承的组合轴承图48方式。前者一般用在中、小型数控机床，后者则用在轴向刚度高的场合。滚珠丝杠的三种支承方式图49：一端固定，另一端自由；一端固定，另一端简支承；两端固定。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页进入下一节3.5.2电气伺服进给系统3、电伺服进给传动系中的机械传动部件机械传动部件设计丝杠的拉压刚度计算丝杠的综合拉压刚度主要由丝杠的拉压刚度，支承刚度和螺母刚度三部分组成。滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧同齿轮的传动副一样，滚珠丝杠螺母副必须消除间隙，并施加预紧力，以保证丝杠、滚珠和螺母之间没有间隙，提高螺母丝杠副的接触刚度。滚珠丝杠螺母副通常采用双螺母结构图50滚珠丝杠的预拉伸滚珠丝杠常采用预拉伸的方式，以提高其拉压刚度和补偿丝杠的热变性。第三章金属切削机床设计3.6主轴部件设计一、主轴部件应满足的基本要求二、主轴部件的传动方式三、主轴部件结构设计上一页下一页退出返回主页四、主轴滚动轴承返回本章五、主轴滑动轴承第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.6.1主轴部件应满足的基本要求主轴部件是机床的执行件，由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。基本要求：旋转精度指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。刚度指主轴部件在外加载荷作用下抵抗变形的能力。主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。第三章金属切削机床设计退出返回主页下一页3.6.1主轴部件应满足的基本要求基本要求：抗振性指抵抗受迫振动和自激振动的能力。温升和热变形指主轴部件运转时，因各相对处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度升高，形状尺寸和位置发生变化，造成主轴部件的所谓热变形。精度保持性指长期地保持其原始制造精度的能力。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.6.2主轴部件的传动方式主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。齿轮传动其特点是结构简单、紧凑，能够传递较大的转矩，能适应变转速、变载荷工作，应用最广。缺点是线速度不能过高，通常小于12~15m/s，不如带传动平稳。带传动其特点是靠摩擦力传动（除同步齿形带外）、结构简单、制造容易、成本低，特别适用于中心距较大的两轴间传动。皮带有弹性可吸振，传动平稳，噪声小，适宜高速传动，带传动在过载时会打滑，能起到过载保护作用。缺点是有滑动，不能用在速比要求准确的场合。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.6.2主轴部件的传动方式带传动：同步齿形带图52是通过带上的齿形与带轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。同步齿形带的齿形有两种:梯形齿和圆弧齿。电动机直接驱动方式其特点是主轴单元大大简化了结构，有效地提高了主轴部件的刚度，降低了噪声和振动；有较宽的调速范围；有较大的驱动功率和转矩；便于组织专业化生产。它广泛应用于精密机床、高速加工中心和数控车床中。高速内圆磨床电主轴图53第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.6.3主轴部件结构设计1、主轴部件的支承数目多数机床的主轴采用前、后两个支承。为提高刚度和抗振性，有的机床采用三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承，图24；也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承，图30。后者应用较多。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页未完待续……3.6.3主轴部件结构设计2、推力轴承的位置配置型式前端配置指两个方向的推力轴承都布置在前支承外。这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大，温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利。这种配置用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。后端配置指两个方向的推力轴承都布置在后支承处。这类配置方案前支承处轴承较少，发热小，温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。这种配置用于轴向精度要求不高的普通精度机床，如立铣、多刀车床等。第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.6.3主轴部件结构设计2、推力轴承的位置配置型式两端配置指两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承处。这类配置方案当主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙。为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀。这种配置常用于短主轴，如组合机床主轴。中间配置指两个方向的推力轴承在前支承的后侧。这类配置方案可减少主轴的悬伸量，并使主轴的热膨胀向后；但前支承结构较复杂，温升也可能较高。以上四种推力轴承配置型式图54第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.6.3主轴部件结构设计3、主轴传动件位置的合理布置传动件在主轴上轴向位置的合理布置合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减少主轴变形，提高主轴的抗振性。主轴上传动件轴向布置时，应尽量靠近前支承，有多个传动件时，其中最大传动件应靠近前支承。传动件轴向布置的几种情况图55驱动主轴的传动轴位置的合理布置主轴受到的驱动力相对于切削力的方向取决于驱动主轴的传动轴位置。第三章金属切削机床设计退出回本节返回主页下一页3.6.3主轴部件结构设计4、主轴主要结构参数的确定主轴的主要结构参数有主轴前、后轴径直径D1和D2，主轴内孔直径d，主轴前端悬伸量a和主轴主要支承间的跨距L，这些参数将直接影响主轴旋转精度和主轴刚度。主轴前轴径直径D1的选取主轴内孔直径d的确定主轴前端悬伸量a的确定主轴主要支承间跨距L的确定第三章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页3.6.5主轴滑动轴承滑动轴承应有良好的抗振性，旋转精度高，运动平稳等特点，应用于高速或低速的精密、高精密机床和数控机床中。主轴滑动轴承按产生油膜的方式，可分为动压轴承和静压轴承两类。按照流体介质不同可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承。1、动压轴承动压轴承按油楔数分为单油楔和多油楔。多油楔轴承的轴心位置稳定性好，抗振动和冲击性能好。故多采用多油楔轴承。多油楔轴承有固定多油楔图74和活动多油楔图75。