第三章金属切削机床设计第三节进给传动系设计
3.3 进给传动系统设计
3.3给传动系统
)3.3.1 进给传动系设计的基本要求
)3.3.2 机械进给传动系统设计的特点
机械进给传动系的设计
)3.3.3 机械进给传动系的设计
)3.3.4 电气伺服进给系统
)3.3.5 电气伺服进给系统驱动部件
电伺服进给传动系中的机械传动部件)3.3.6 电伺服进给传动系中的机械传动部件
传
进给传动系的组成
进给传动系用来实现机床的进给运动和辅助运动 进给传动系用来实现机床的进给运动和辅助运动。 进给传动系一般由动力源、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组成。
行件等组成
3.3.1进给传动系设计的基本要求
(一)进给传动系的组成
可采用单独电动机作为动力源；也可以与主传动共用一个动力源。 进给传动系的变速机构是用来改变进给量大小。常用的有交换齿轮变速、滑移齿轮变速、齿轮离合器变速、机械无级变速和伺服电动机变
速等。设计时，若几个进给运动共用一个变速机构，应将变速机构放速等设计时若几个进给运动共用一个变速机构应将变速机构放
置在运动分配机构前面。
3.3.1进给传动系设计的基本要求
有两种：种是进给电动机换向，换向方便，但换换向机构有两种：一种是进给电动机换向换向方便但换向次数不能太频繁。另一种是用齿轮换向(圆柱或圆锥齿轮)，换向可靠，广泛用在各种机床中。
换向可靠广泛用在各种机床中
运动分配机构用来转换传动路线，常采用离合器。
过载保险机构的作用是在过载时自动断开进给运动，过载排除后自动接通。常用的有牙嵌离合器、片式安全离合器、脱落蜗杆等。
运动转换机构用来变换运动的类型(回转运动变直线运动)，如齿轮齿条、蜗杆蜗轮、丝杠螺母等。
3.3.1进给传动系设计的基本要求
(二)进给传动系设计应满足的基本要求
1)具有足够的静刚度和动刚度；
1)具有足够的静刚度和动刚度
2)具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给时不爬行，
运动平稳，灵敏度高；
3)抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的
冲击噪声；
4)具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量(进给范围、
数列)，以适应不同的加工材料，满足不同的零件加工要求；
5)进给系统的传动精度和定位精度要高
5)进给系统的传动精度和定位精度要高；
6)结构简单，加工和装配工艺性好。
3.3.2 机械进给传动系设计的特点
3.3.2
进给运动速度低、受力小、消耗功率少。
1)1)进给运动速度低、受力小、消耗功率少
恒转矩传动。
2)2)恒转矩传动。
在各种不同进给量的情况下，都有可能达到最大进给力。
因此，进给传动系统最后输出轴的最大转矩可近似地认为相等。
进给运动数目多。
3)3)进给运动数目多。
进给运动数目多
3)进给运动数目多
不同的机床对进给运动的种类和数量要求也不相同。进给运动越多，机床结构越复杂。
3.3.2 机械进给传动系设计的特点
4）进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速
进给系统是恒扭矩传动，在各种进给速度下，末端输
出轴上扭矩是相同的T 末。进给传动系中各传动件(包括轴和齿轮)所受的扭矩
可由下式算出：=T T
i ＝T 末n 末/n i = T 末u i
在进给传动系的最大升速链中，各传动件至末端输出
轴的传动比最大，承受的扭矩也最大。故各传动件的计算转速是其最高转速
算转速是其最高转速。
3.3.2
3.3.2 机械进给传动系设计的特点
进给传动的转速图为前疏后密结构
5)进给传动的转速图为前疏后密结构
5)
传动件至末端输出轴的传动比越大，传动件承受的扭矩越大，进给传动系转速图的设计刚巧与主传动系相矩越大进给传动系转速图的设计刚巧与主传动系相反，是前疏后密的.
即采用扩大顺序与传动顺序不一致的结构式，如：
这样可以使进给系内更多的传动末Z=16=2X2X2X2
842 1 。
1
端输出轴的传动比较小，承受的扭矩也较小，从而减小各中间轴和传动件的尺寸。
小各中间轴和传动件的尺寸
3.3.2
3.3.2 机械进给传动系设计的特点
6)6)进给传动的变速范围
进给传动的变速范围。
进给传动系变速组的变速范围可取比主变速组较大的值，
即1/5≤u
进≤2.8，变速范围R
n
≤14。进给系的末端常采用
降速很大的传动机构如蜗杆蜗轮丝杠螺母行星机构降速很大的传动机构，如蜗杆蜗轮、丝杠螺母、行星机构等。
7)7)进给传动系采用传动间隙消除机构
进给传动系采用传动间隙消除机构
对于精密机床、数控机床的进给传动系，为保证传动精度和定位精度尤其是换向精度要有传动间隙消除机构。
度和定位精度，尤其是换向精度，要有传动间隙消除机构。
8)8)快速空程传动的采用
快速空程传动的采用
快速与工进需在带负载运行中变换采用超越离合器、
快速与工进需在带负载运行中变换。采用超越离合器、差动机构或电气伺服进给传动等。
3.3.2
3.3.2 机械进给传动系设计的特点9)微量进给机构的采用
微量进给机构的采用
9)
微量进给机构有自动和手动两类。自动微量进给机构采用各种驱动元件使进给自动地进行；手动微量进给机构主要用于微量调整精密机床的一些部件.
最小进给量大于1um的机构有蜗杆传动、丝杠螺母、齿轮齿条传动等，适用于进给行程大、进给量、进给速度变化范围条传动等适进给行程大进给进给速度变化范宽的机床；
小于1um的进给机构有弹性力传动、磁致伸缩传动电致伸小于的进给机构有弹性力传动磁致伸缩传动
缩传动、热应力传动等。
对微量进给机构的基本要求是灵敏度要高，刚度好，平稳性对微量进给机构的基本要求是灵敏度要高刚度好平稳性好，低速进给时速度均匀，无爬行，精度高，重复定位精度好，结构简单，调整方便，操作方便灵活等。
好结构简单调整方便操作方便灵活等
3.3.2
3.3.2 机械进给传动系设计的特点
微量进给机构的采用
9)微量进给机构的采用
9)
弹性力传动：利用弹簧片、弹性模片等的弯曲
变形或弹性杆件的拉压变形实现微量进给；
磁致伸缩传动：改变软磁材料的磁化状态，使
磁致伸缩传动改变软磁材料的磁化状态使
其尺寸和形状产生变化，以实现步进或微量进
给；
电致伸缩传动：压电效应的逆效应。当晶体带
电或处于电场中，其尺寸发生变化，将电能转
换为机械能以实现微量进给。
热应力传动：利用金属杆件的热伸长驱使执行
部件运动来实现步进式微量进给。
部件运动来实现步进式微量进给
3.3.3机械进给传动系的设计
3.3.3
一、直线运动机构与变速机构
?丝杠螺母机构是机床上最常用的一种直线运动机构。
?通用机床：普通精度的丝杠螺母机构；
?坐标镗床、加工中心：高精度丝杠螺母机构。
?丝杠螺母机构根据丝杠、螺母之间的摩擦性质分为分为： 滑动螺母（全螺母、半螺母）
滚动螺母（滚珠螺母、滚柱螺母）
静压螺母（固定节流器式、可变节流器式）
静压螺母（固定节流器式可变节流器式）
3.3.3
3.3.3机械进给传动系的设计
1.滑动丝杠螺母机构
?特点
降速比大，有利于缩短传动链，提高传动精度；
运动平稳和传动精度高，与螺距校正装置和消除间隙机构配合应
用，可用于精密位移传动，位移精度可达0.001mm；
轴向牵引力大，降速比大，在传递扭矩较小时，可获得较大的轴
轴向牵引力大降速比大在传递扭矩较小时可获得较大的轴
向牵引力；
自锁性能好，一般情况下螺旋角小于摩擦角，具有自锁性能，适
用于垂直移动部件的传动，可防止部件因自重而下滑；
用于垂直移动部件的传动可防止部件因自重而下滑
传动效率低：螺旋面之间属于滑动摩擦，摩擦损失大，其机械效
率一般为0.2-0.4，磨损快。
刚度低：丝杠为细长轴，依靠两端支承。
3.3.3机械进给传动系的设计
3.3.3
2. 丝杠螺母的精度
机床制造标准规定杠螺分为个等其中?GC101-60规定，丝杠螺母共分为10个等级，其中1-4尚未规定公差。
精度等级应用范围
5、6级高精度传动：螺纹磨床、坐标镗床、高精度丝杠车床、齿轮磨
床、无校正装置的分度机构、测量仪器
7级精密传动：精密螺纹车床、铲齿车床、外圆磨床、平面磨床的精密传动精密螺纹车床铲齿车床外圆磨床平面磨床的
进给机构
8级一般传动：普通螺纹车床及螺纹铣床
9级低精度传动：机床中的辅助机构
3.3.3
3.3.3机械进给传动系的设计
3. 丝杠螺母的材料及热处理
?根据用途、精度等级来确定，应有足够高的耐磨性、良好的可加工性以及尺寸的稳定性。为节约有色金属，机床上常采用双金属螺母。
精度等级丝杠材料及热处理螺母材料
不淬硬丝杠T10（A）、T12（A）、
6级以上
高碳工具钢球化HBS201-
20910-1铸锡磷青铜淬硬丝杠9Mn2V、CrWMn6-6-3铸锡锌铅青铜淬硬杠，表面淬
火后，回火HRC54-58
7级不淬硬丝杠T10；45钢正火，
或调质
HBS>170，或调质
HBS200-250；40Mn
8级以下不淬硬丝杠45钢及40Mn，40Cr调质
HBS220250塑料、耐磨铸铁或双金属
HBS220-250
3.3.3机械进给传动系的设计
3.3.3
4.螺母的结构
?单螺母、双螺母、半螺母、开合螺母。
5.间隙消除机构
?丝杠和螺母之间一般有间隙存在，某些机床要求间隙小、甚至无间隙，如要求移动部件反向运动时，无空程或空
行程很小；铣床上常采用顺铣时不产生振动等。为了满
足上述要求必须采用消除间隙机构。
定期调整
自动调整
3.3.3
3.3.3机械进给传动系的设计
二、爬行与防止措施
?机床上某些运动部件，需要做低速或微小的位移，当运
动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现
明显的速度不均匀的跳跃式运动。即时走时停、时快时
明显的速度不均匀的跳跃式运动即时走时停时快时
慢的现象。
爬行会影响工件的加工精度和表面粗糙度
?爬行会影响工件的加工精度和表面粗糙度。
? 1.爬行的机理
爬行的机理很复杂，目前一般认为它是摩擦自激振动现象，产生
爬行的机理很复杂目前般认为它是摩擦自激振动现象产生
这一现象的主要原因是摩擦面上摩擦系数的变化和传动刚度的不
足。
爬行机理
X0
X
D K M
F（F s,F d）
D点均匀向右运动→M不动（K和F作用）→弹簧（丝杆）被压缩
s"
K(X－X0)↓←M加速←F d F s←M运动←当K(X－X0)≥F时←储存能量!
当K(X－X
)=F时→M匀速→惯性→M继续向右→K(X－X0)↓→M减速"
D点均匀向右运动←M 停顿←X－X0=0 ←若M惯性较大
机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。 2．通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔 主轴。 3．通用传动轴 通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢， 热处理S0.5～C59。 4．通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1．多轴箱设计原始依据图
1) 多轴箱设计原始依据图 图5－1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5－1.主轴参数表 3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2． 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算： (30~m ≥=≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62）
数控铣床进给系统结构设计说明书 目录 前言................................................................... 1 ..... 1. ........................................................................................................................ 原始条件和设计要求 ..................................................................... 2 .. 2. ........................................................................................................................ 数控机床的加工原理 ..................................................................... 4 .. 3. ........................................................................................................................ 进给伺服系统概述 ....................................................................... 5 .. 4. ........................................................................................................................ 纵向进给系统的设计计算 ................................................................. 7 .. 4.1 丝杠螺母静态设计................................................. 7 .. 4.2 丝杠螺母动态设计................................................. 9 .. 4.3 变速机构设计 (11) 4.4 电动机的静态设计 (13) 5. ........................................................................................................................ 电动机的选取与减速结构的设计 .. (16) 5.1 电动机的选取 (16) 5.2 减速机构的选取设计 (16) 6. ........................................................................................................................... 进给系统的结构设计 .. (17) 7. ........................................................................................................................... 滚珠丝杠螺母副的设计 (17) 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)
机械工程学院 课程设计说明书 专业机械设计制造及其自动化 班级 XXXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXXX 学号 XXXXXXXXXXXX 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 XXXXXXXXXX 年月日
普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数： (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 （1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速围2000 max 44.4445 min n Rn n == = （3）根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41，因为?=1.41=1.066，根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 （4）结构式采用：13612322=??
1）确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取 02 P =，在这里取 03 P = 3）基型传动系统的结构式应为：12612232=g g 4）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将元基本组基比指数 加上' x 而成，应为' 0x 为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取13612322=?? 5）验算原基本组变形后的变速围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6）验算最末变速的组变速围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 传动系的结构网
1. 开发XXX型号数控车床的目的和理由 国内数控车床经过十几年的发展，已形成较为完整的系列产品，但用户要求越来越高，对价格性能比更为看重，尤其对某些小型零件的加工，其所需负荷较小，调速范围不宽，加工工序少，效率高，但目前国内数控车床功能多，价格高，造成很大浪费，而我厂现有的数控车床，虽然在这方面做得较好，其加工范围的覆盖面也较宽，但针对上述零件加工的机床还是空白，对用户无法做到“量体裁衣”。随着市场经济的发展和产品升级换代，上述零件加工越来越多，市场对其具有较高效率，价格较低的排刀式数控车床的要求量越来越大，综上所述，为适应市场要求，扩大我厂数控车床在国内机床市场上的占有量，特进行N-089型数控车床的开发。 2 机床概况、用途和使用范围 2.1 概述： XXX型号是结合我厂数控机床和普通机床的生产经验，为满足高速、高效和高精度生产而设计成铸造底座、平床身、滚动导轨，可根据加工零件的要求自由排刀的全封闭式小规格数控车床。本机床采用SIEMENS 802S系统，主电机为YD132S-2/4双速电机。主传动采用富士FRN5.5G9S-4型变频器进行变频调速，进给采用德国SIEMENS公司生产的110BYG-550A 和110BYG-550B步进电机驱动的半闭环系统，两轴联动。 2.2 用途： XXX型号型数控车床可以完成直线、圆锥、锥面、螺纹及其它各种回转体曲面的车削加工，适合小轴类、小盘类零件的单件和批量生产，特别适合于工序少，调速范围窄，生产节拍快的小轴类零件的批量生产。 2.3 使用范围： 本机床是一种小规格，排刀式数控车床，广泛用于汽车、摩托车、纺织、仪器、仪表、航空航天、油泵油嘴等各种机械行业。 3 XXX型号型数控车床的主要技术参数： 3.1 切削区域： a. 拖板上最大回转直径75mm b. 最大切削长度180mm
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
液压传动课程设计 中国矿业大学机电学院 选修课
设计参数： 不计惯性负载 题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下： 夹紧油缸： 快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作 进给油缸： 快进→慢进→达到进给终点→快速退回 夹紧油缸快速退回。 夹紧缸快进速度：0.05m/s 夹紧缸慢进速度：8mm/s 最大夹紧力：40KN 进给油缸快进速度：0.18m/s 进给油缸慢进速度：0.018m/s 最大切削力：120KN 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm） 进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm） 一、工况分析： 1．负载分析
已知最大夹紧力为40KN，则夹紧油缸工作最大负载 140 F KN = 已知最大切削力为120KN，则进给油缸工作最大负载 2120 F KN = 根据已知负载可画出负载循环图1(a) 根据已知快进、快退速度及工进时的速度范围可画出速度循环图1(b) 图1(a) 图1(b)
2.确定液压缸主要参数 根据系统工作原理可知系统最大负载约为120KN 参照负载选择执行元件工作压力和主机类型选择执行元件工作压力最大负载宜选取18p MPa =。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸。此时液压缸无缸腔面积1A 与有缸腔面积2A 之比为2，即用活塞杆直径d 与活塞直径D 有d=的关系。为防止液压缸冲击，回油路应有背压2P ，暂时取MPa P 6.02=。 从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知： M e F A p A p η+= 2211 212A A = 其中，M η为液压缸效率，取95.0=M η 2 46 2 111046.8910)3.04(95.031448)2 (m p p F A M e -?=?-= - = η m A D 1067.014 .31046.894441 =??== -π m D d 075.0707.0== 将D 和d 按GB2348-30圆整就近取标准值，即
1． 机床主要技术参数： （1） 尺寸参数： 床身上最大回转直径： 400mm 刀架上的最大回转直径： 200mm 主轴通孔直径： 40mm 主轴前锥孔： 莫式6号 最大加工工件长度： 1000mm （2） 运动参数： 根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主 轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 n max =min 1000max d v π= 23.8r/min n min = max min 1000d v π =1214r/min 根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min ，最低转速为26.5/min 公比?取1.41，转速级数Z=12。 （3） 动力参数： 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2． 确定结构方案： （1） 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动； （2） 传动形式采用集中式传动； （3） 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； （4） 变速系统采用多联滑移齿轮变速。 3． 主传动系统运动设计： （1） 拟订结构式： 1） 确定变速组传动副数目： 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： A ．12=3*4 B. 12=4*3 C 。12=3*2*2 D ．12=2*3*2 E 。12=2*2*3 方案A 、B 可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动 副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C 是可取的。但是，由
于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D 2）确定变速组扩大顺序： 12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A．12=21*32*26B。12=21*34*22 C．12 =23*31*26D。12=26*31*23 E．22*34*21F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题： ①第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制， 使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动（图1b），则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由 后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用方案C，即12 =23*31*26，则可解决上述存在的问题（见图1c）。其结构网如图2所示。
陕西理工学院 车床主传动系统设计 设计题目 系别 专业 学生姓名 班级学号 设计日期
目录 第一章概述--------------------------------------------------------------4 1、车床主传动系统课程设计的目的----------------------------4 2、设计参数----------------------------------------------------------4 第二章参数的拟定-----------------------------------------------------4 1、确定极限转速----------------------------------------------------4 2、主电机选择-------------------------------------------------------5第三章传动设计--------------------------------------------------------5 1、主传动方案拟定-------------------------------------------------5 2、传动结构式、结构网的选择----------------------------------5 3、转速图的拟定----------------------------------------------------6第四章传动件的估算---------------------------------------------------7 1、三角带传动的计算----------------------------------------------7 2、传动轴的估算----------------------------------------------------9 3、齿轮齿数的确定和模数的计算-------------------------------11 4、齿宽确定----------------------------------------------------------15 5、齿轮结构设计----------------------------------------------------16 6、带轮结构设计----------------------------------------------------16 7、传动轴间的中心距----------------------------------------------16 8、轴承的选择-------------------------------------------------------17第五章动力设计---------------------------------------------------------17
摘要 科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位同时加工，以达到高效率和高自动化。但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。而从某种程度上说，数控机床的出现正是很大的满足了这一要求。数控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。数控装置的作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。也就是通过计算机控制铣削。数控技术是现代制造技术的基础。它综合了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械等高新技术，因此广泛应用于机械制造业。数控机床替代普通机床，从而使得制造业发生了根本性的变化，并带来了巨大的经济效益。可以预见，高级自动化技术将进一步证明数控机床的价值，并且正在更为广阔的开拓着数控机床的应用领域。 关键词：自动机床，经济型铣床，步进电机，滚珠丝杠副，数控机床
ABSTRACT The continuous development of science and technology, mechanical products, and productivity of the quality of the increasing number of requests. The automation of the process to achieve the above requirements. It not only improves product quality, increase productivity, reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of workers. Large-scale automated production, the widespread use of automatic machines, machine tool and special machine tools and automatic production lines, while the implementation of multi-tool, multi-bit processing in order to achieve high efficiency and degree of automation. These are rigid automation in the face of small batch production, it is not suitable for small batch production, is often necessary to change the type of product, which requires a flexible production line. But to a certain extent, the CNC machine tool is a great meet this requirement. The general control of the media, and numerical control device, the servo system of the CNC milling machine, the body composed of four parts. The numerical control device to control the media, the role of CNC equipment, servo system, four components of the Machine Tool. It is computer-controlled milling machine. CNC technology is the basis of modern manufacturing technology. It combines computer technology, automatic control technology, automatic detection technology, precision machinery and high-tech, it is widely used in machinery manufacturing industry. Instead of general machine tools, CNC machine tools, the manufacturing sector to produce fundamental change, and bring huge economic benefits. It is foreseeable that advanced automation technologies will further demonstrate the value of CNC machine tools, CNC machine tool applications open up a broader Key words: automatic machine, economic type milling machine, Stepping Motor, Ball Screws
数控机床的进给传动系统概述 数控机床进给系统的机械传动结构，包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮副、同步齿形带副及其支承部件等。数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终坐标位置精度和轮廓精度都与其传动结构的几何精度、传动精度、灵敏度和稳定性密切相关。 滚珠丝杠螺毋副 数控机床的进给运动链中，将旋转运动转换为直线运动的方法很多，主要采用滚珠丝枉螺母副。有些大型数控机床和精密机床进给机构中，也采用静压丝扛螺母副和静压蜗杆蜗条副。 (1)摄珠丝杠螺母副的工作原理和特点 滚珠丝杠螺母副由弧形滚道面的丝杠、滚珠、滚珠循环返回器(回珠器)，以及圆弧形滚道面的螺母组成。其结构原理示意图如图7—2所示。在丝杠3和螺母1 上都有半圆弧形的螺旋榴，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道M将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在谈道内既自转又沿滚道循环转动。因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。 由于滚珠丝杠螺母副是以滚动摩擦代替滑动摩擦，所以具有下列特点： ①摩擦损失小，传动效率高，效率可以达到o．92一o．96，相当于滑动丝扛的 1／43 ②动作灵敏，低速运动平稳性好，随动精度和定位精度高；滚珠丝杠螺母副的摩擦阻力小，动静摩擦力差小，不易产生爬行现象； ③磨损小，精度保持性好，使用寿命长； ④不自锁，可以进行进向传动； ⑥进行适当的预紧后，可以消除轴向间隙，提高袖向运动精度和刚度。 ⑥工艺复杂、制造成本高．另外，由于不能自钡，垂直和倾斜安装的时候须考虑制动装置；运动速度受到一定的限制，传动速度过高时，容易出现滚珠在其回路滚道内卡珠现象。 (2)滚珠丝杠螺母副的循环方式
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示: 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同,它们对进给伺服系统的要求也不尽相同,但通常可概括为以下几方面:可逆运行;速度范围宽;具有足够的传动刚度与高的速度稳定性; 快速响应并无超调;高精度;低速大转矩。 1、1、伺服系统对伺服电机的要求 (1)从最低速到最高速电机都能平稳运转,转矩波动要小,尤其在低速如0、1r /min或更低速时,仍有平稳的速度而无爬行现象。 (2)电机应具有大的较长时间的过载能力,以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机 要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 (3)为了满足快速响应的要求,电机应有较小的转动惯量与大的堵转转矩,并具有尽可能 小的时间常数与启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力,才能保证电机可在0、2s以内从静止启动到额定转速。 (4)电机应能随频繁启动、制动与反转。 随着微电子技术、计算机技术与伺服控制技术的发展,数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度与电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID,使用灵活,柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术与改进伺服性能的措施,使控制精度与品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也就是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1、2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件与检测反馈环节等组成。驱动控制单元与驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件与执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统与闭环系统。闭环控制方式通常就是
题目一：CK6136数控机床进给传动系统设计-滚珠丝杠副的设计 X 轴滚珠丝杠副的参数计算 由设计所给的条件： 工作台的重量35Kg 工作台的最大行程h = 230mm 工作台导轨的摩擦系数：动摩擦系数林μ＝0 . 1 静摩擦系数从，μ= 0 . 2 快速进给速度Vmax = 10m/min 定位精度20μm ／300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 其它状况见表3 -1 3-1 各种切削状况下的性能参数 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 由传动关系，工作台最高移动速度x ma V 电机最高转速m ax n 传动比i 等确定P h P h >m ax x n i V ma 其中x ma V =10m/min,m ax n =3000r/min,选择传动比是考虑到同步轮包角不能过小，并且传动系统的整体尺寸不能过大，故取传动比为0.8，所以 P h =10*1000/（3000*0.8）=4.17min/r
导程已经标准化，取偏大一点的标准值，即取P h=5mm/r。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 1.2.1 最小载荷F min 机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。机器空载时滚珠丝杠副的传动力，主要由于工作台及其上的电机的重量引起的摩擦力。 F min=fw=0.2*35*9.8=68.6N 1.2.2 最大载荷F max 选择机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动链。机床切削时，切削力滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和即为F max（这时导轨摩擦力是由工作台、文件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起）。 表3-2 车床常用切削状况及参数 1.2.3 滚珠丝杠副的当量转速nm及当量载荷Fm 滚珠丝杠副在n 1，n 2 ，n 3 ，……n n 各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别 为t 1%，t 2 %，t 3 %……t n %，所受荷载分别是F 1 ，F 2 ，F 3 ……F n 。
XX大学 毕业设计(论文) 加工中心XY向进给系统结构设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。 本文主要是对导轨磨床进行设计与研究。 关键词：导轨磨床，磨床，磨床设计
Abstract The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. The grinder can be hogging machining, rough machining, finish machining and ultra precision machining, can be a variety of high hard, superhard materials processing, can also be grinding tool and cutting process, a very wide range of. The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder. This paper is mainly about the design and research of guideway grinder. Key Words:Rail grinding machine, grinding machine, grinding machine design
制造装备 课程设计任务书 （2015~2016学年） 设计题目普通车床主传动系统的设计 学院名称电气工程与自动化学院机械工程系 专业（班级）机械设计制造及自动化 姓名（学号）Z41214054XX 起讫日期 指导教师 下发任务书日期 201X年 X月 X 日
安徽大学制造装备课程设计任务书
安徽大学 审阅 课程设计成绩评定 答辩
目录１、参数的拟定 ２、运动的设计 ３、传动件的估算和验算 ４、展开图的设计 ５、总结
一、参数拟定 １、确定公比φ 已知Ｚ＝8级（采用集中传动） n max =1250 n min=40 R n=φz-1 所以算得φ≈1.26 2、确定电机功率N 已知电机功率N=4.4kw 二、运动的设计 1、列出结构式 8=2[2] 3[] 2[4] 因为：在I轴上如果安置换向摩擦离合器时，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。由于I轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。 2、拟定转速图 1）主电机的选定 电动机功率N：4.4KW 电机转速n d:
因为n max =1250vr/min ，根据N=4.4KW ，由于要使电机转速n d 与主轴最高转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。所以初步定电机为：Y132m-4，电机转速1440r/min 。 2）定比传动 在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面要求，以及满足不同用户的使用要求。为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮。 3）分配降速比 8级降速为：250315400500 630 8001000 315 1250 （r/min ） 画出转速图 8=2[2]2[2]2[4] 电 ⅡⅢ Ⅳ Ⅰ250 315400500 630800100012501440r/min 结构大体示意图:
车床主传动系统的设计 摘要：本文通过分析中型车床的特点，提出了该机床总体结构和参数，设计了传动方案，并对其中齿轮三角带等关键部件进行了计算和校核，通过对润滑油及润滑方式的研究确定了润滑系统，完成了该机床的设计方案，采用本文中的设计方法制作样机在实际使用中其性能满足中小企业对简易零部件的加工需求。 关键词：车床；传动方案；润滑系统 1.引言 随着科技的进步和企业对零部件精度要求的提高，数控机床成为普遍使用的设备，为延长数控机床的使用寿命，在粗加工中普通卧式车床依然发挥着重要的作用。 机床的传动系统作为机床重要的部分之一，对机床加工性能有着决定的作用，因此研究机床的传动系统有着重要的意义。 2.机床的总体参数 配用与零部件材质相对应的刀具实现对加工零部件外圆及端面或螺纹，加工范围0-250mm，切削量2-6mm ，按照切削速度和刀具直径计算主轴最高转速为637r/min最低转速12.7r/min。电机额定功率由下式计算并在国标电机中选取得选取5.5kw。 3.传动方案的设计 3.1 传动方案的设计 选择传动平稳，效率较好并能避免震动引起误差的带式转动，在变速形式上选用分级变速形式。 在公比上选用标准公比即φ=1.41，尤其可以派生出转速数列12.5/18/25/35.5/50/71/100/140/200/280/400/500。 通过计算主轴转速级数取整为12。按照级比指数规律求拟定结构式为：Z=31×23×26可得其转速图。通过以上计算结合机床通用设计要求确定一下参数：最大工件长度L为350-750mm，刀架滑板上最大工件直径125mm；主轴通孔直径25mm； 3.2 齿轮齿数的确定 在选取齿数时应满足以下要求：齿数和通常小于100最大不得超过120；最