机床主传动系计算划

2017-04-12 13:27分类：机械维修阅读：

　　准确了解机床的功率扭矩特性，变速传动体系中主轴及传动件计算转速的断定，变速箱内传动件的空间安顿与计算，以及数控机床主传动体系的方案特征等。
　　一、主传动系计算划应满意的根柢恳求
　　1）满意机床运喫苦用恳求；2）满意机床传递动力恳求；3）满意机床作业功用恳求；4）满意商品方案经济性恳求；5）调整修补便当，构造合理简略，便于加工设备等。
　　二、主传动体系分类和传动办法
　　主传动系一同般由动力源、变速设备、施行件以及开停、换向和制动组织等构成。
　　主传动体系按变速的接连性可分为有级（分级）变速传动和无级变速传动两大类。
　　主传动体系的传动办法首要有两种：即会集传动办法和别离传动办法。
　　三、分级（有级）变速主传动体系首要方案内容及进程
　　依据已断定的主变速传动体系的运动参数，拟定构造式和转速图；合理分配各变速组中各传动副的传动比；断定齿轮齿数和带轮直径等；制作主变速传动体系图。
　　（一）拟定转速图和构造式
　　转速图是方案、剖析机床分级变速主传动体系时运用的一种分外线图。在转速图中能够标明出传动轴的数目，传动轴之间的传动联络，主轴的各级转速值及其传动旅程，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。
　　转速图是由“三线一点”即传动轴格线、转速格线、传动线以及转速点所构成（见右图）。
　　规差异级变速主传动体系时，为便于剖析比照纷歧样的传动方案方案，常运用构造式。对应右面转速图的构造式可写成：
　　12 = 31×23×26
　　构造式简略、直观，能了解地闪现出变速传动体系中主轴转速级数Z，各变速组的传动次第、传动副数Pi与级比指数xi。
　　变速组的级比是指在转速图中同一变速组内相邻两传动比的比值，用 xi标明。级比指数xi恰当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间的相距格数。
　　方案主轴转速为接连的等比数列时，有必要有一个级比指数x0等于1的根柢变速组；榜首拓宽组的级比指数x1应等于根柢组的传动副数P0；第二拓宽组的级比指数x2等于根柢组与榜首拓宽组的传动副数P0与P1的乘积P0×P1，依此类比。契合上述级比规矩的变速传动体系即称为惯例变速传动体系。
　　通常状况下，每个变速组的传动副数最佳取p = 2或3。
　　（二）各变速组的变速方案及极限传动比
　　变速组的变速方案是指变速组中最大传动比与最小传动比的比值。即
　　　　
　　变速组变速方案的通常式可写成。
　　由上式可看出，变速组变速方案Ri 值中的指数xi (Pi-1)，即是在转速图上变速组中最大传动比的传动线与最小传动比的传动线所间隔的格数。
　　在方案机床主传动体系时，通常绑缚降速最小传动比u主min≥1/4；直齿圆柱齿轮升速最大传动比u主max≤2；斜齿圆柱齿轮传动可取u主max≤2.5。
　　主传动各变速组的最大变速方案为：R主max= 8 ~10。
　　主轴的变速方案应等于主变速传动体系中各变速组变速方案的乘积，即
　　
　　在查看变速组的变速方案是不是跨过极限值时，只需查看该传动体系中的终究一个拓宽组即可。
　　（三）主变速传动系计算划的通常准则
　　1. 传动副“前多后少”准则
　　主变速传动体系从电动机到主轴，通常为降速传动，挨近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小，规范小一些；反之，挨近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，规范就较大。因而在方案时，应尽或许将传动副数较多的变速组组织在前面，传动副数较少的变速组放在后边。其利益是使体系中有更多的传动件在高速方案内作业，以有利于削减变速箱的构造规范和本钱。
　　2. 传动线“前密后疏”准则（即传动次第与拓宽次第相一同的准则）
　　当变速组的传动次第与拓宽次第相共一同，大都传动轴的最低转速较低，在传递一样功率的状况下，接受转矩较大，传动件的规范也应较大。
　　3. 变速组的降速要“前慢后快”准则，且基地轴的转速不宜跨过电动机的转速。
　　从电动机到机床主轴，总的趋势是降速传动，为使基地传动轴转速较高（但不宜过高），可使前面变速组的降速凹凸慢一些，后边降速凹凸快一些。
　　拟定一台中型通用机床的主变速传动体系转速图的通常方案进程如下：
　　1）选定公比，断定Rn、Z和各级转速值；
　　2）挑选构造式并验算变速组的变速方案；
　　3）断定是不是需求添加降速的定比传动副；
　　4）分配各变速组的最小传动比，拟定转速图。
　　（四）主变速传动体系的几种分外方案
　　1. 具有多速电动机的主变速传动系计算划
　　选用多速异步电动机与其它传动办法联合运用，可简化机床的机械构造，运用便当，且可在作业中结束变速，故适用于半主动、主动机床及通常机床。在变速传动体系中，多速电动机恰当于变速组。当多速电动机的变速方案为2或4时，运用该电动机的变速传动体系的公比应是2的正整数次方根，即公比应取值为1.06、1.12、1.26、1.41和2。
　　运用多速电动机时，若使变速体系依然坚持接连的等比数列的转速，则恳求电变速组在拓宽次第中的特性依然要遵从级比规矩。
　　2. 具有沟通齿轮的变速传动系计算划
　　对于成批出产中运用的机床，如主动、半主动车床，专用机床，齿轮加工机床等，在加工中通常不需求变速，或仅在较小方案内变速。但替换一批工件后，有或许需求改换速度。为简化构造，常选用沟通齿轮变速办法，或将沟通齿轮与其它变速办法组合运用。沟通齿轮用于每批工件加工前的变速调整。运用齿数纷歧样的一组沟通齿轮即可得到两种传动比。反映在转速图上，沟通齿轮的变速组应方案成对称散布的。
　　沟通齿轮变速组的变速方案R交≤4 ~ 6。沟通齿轮变速的利益是能够用少数齿轮得到多级转速，不需求操作组织，变速箱构造大大简化。缺陷是替换沟通齿轮时较费时吃力，如装在变速箱外，则光滑和密封较为艰难。沟通齿轮变速组通常安放在传动体系的前面，使其处于较高转速，构造能够紧凑些。
　　3. 具有共用齿轮的变速传动系计算划
　　选用共用齿轮的变速传动系计算划，常用的有单共用、双共用和三共用齿轮。选用共用齿轮能够削减齿轮的数目和缩短变速箱的轴向规范，但因为齿轮共用而致使两变速组的传动比彼此操控，给挑选传动比带来必定艰难，一同径向规范也较大。一同还应留神，相邻两个变速组中的齿轮模数有必要一样。
　　（五）拓宽传动体系变速方案的办法
　　1）添加变速组
　　在原有变速传动体系中再添加一个变速组，是拓宽变速方案的最简练办法。因为遭到变速组极限传动比的绑缚，所添加的变速组的级比指数通常不得不小于理论值，并致使有些转速呈现重复。
　　2）选用背轮组织（单回曲组织）
　　背轮组织的极限变速方案为，用背轮组织作为终究拓宽组，能够拓宽传动体系的变速方案（见右图）。
　　3）选用双公比的传动体系
　　双公比传动体系是将主轴常用的中段转速选用小公比，不常用的高、低段转速选用大公比。双公比变速传动体系是在惯例变速传动体系根底上，通过改动根柢组的级比指数演化而来的。
　　4）选用分支传动
　　分支传动是指在串联办法变速传动体系的根底上，添加并联分支以拓宽变速方案。
　　（六）齿轮齿数的断定
　　断定变速组内齿轮齿数应留神的疑问：
　　齿轮的SZ不该过大，通常引荐SZ≤100 ~ 120；齿轮的SZ不该过小，应思考Zmin≥18 ~ 20；应契合转速图上载动比的恳求。
　　变速组内齿轮模数相一同齿轮齿数的断定可用查表法。
　　三联滑移齿轮能顺畅滑移变速的条件：其最大齿轮和次大齿轮之间的齿数差应大于4。
　　（七）计算转速
　　主运动为旋转运动的通用机床主轴或各传动件在传递悉数功率时的最低转速，能够传递最大转矩。因而，将传递悉数功率时的最低转速，称为该主轴或传动件的计算转速。机床主轴所传递的功率或转矩与转速之间的联络，称为机床的功率转矩特性。右图为主运动为旋转运动的通用机床主轴的功率转矩特性图。
　　主运动是直线运动的机床主传动属恒转矩传动；而主运动是旋转运动的机床根柢上属恒功率传动。
　　从机床的主轴的功率转矩特性图中可见，主轴从 nj起至nmax间的悉数转速下都能传递悉数功率（即电动机为满载），而nj是主轴传递悉数功率时的最低转速，而其输出的转矩则随转速的添加而削减，此为恒功率区。低于主轴nj的各级转速所能输出的转矩与主轴在nj时输出的转矩持平，即为该机床的最大输出转矩，而传递的功率则随转速的减低而削减，此为恒转矩区。
　　纷歧样类型机床主轴的计算转速挑选是纷歧样的，各类机床主轴的计算转速计算公式见表2-9。当主轴的计算转速断定后，就能够从转速图上断定别的各传动件（传动轴与齿轮）的计算转速。断定次榜首般是按传动次第由后到前，先断定传动轴的计算转速，再断定各齿轮的计算转速。在断定传动件的计算转速时：首要找出该传动件共有几级实习作业转速；再找出其间能传递悉数功率时的那几级转速；终究断定出能传递悉数功率的最低转速，即为该传动件的计算转速。
　　（八）变速箱内传动件的空间安顿与计算
　　变速箱内各传动轴的空间安顿首要要满意机床全体方案对变速箱形状和规范的绑缚，还要思考各轴的受力状况，设备调整和操作修补的便当。
　　首要断定主轴的方位；然后断定传动主轴的轴，以及与主轴有齿轮啮合联络的轴的方位；接着断定电动机轴或运动输入轴（轴Ⅰ）的方位；终究断定其它各传动轴的方位。
　　对于变速箱、进给箱及别的传动组织的轴，以接受弯矩和扭矩为主。这类轴的计算要害应以曲折刚度为主，重载轴还应当计算疲倦强度，高速轴应计算临界转速。机床各传动轴在作业时有必要确保具有满意的曲折刚度和改动刚度。
　　当轴的长度与跨距不决，支承反力与弯矩无法求得时，可先按抗扭刚度对轴的直径进行计算。待构造断定往后，定出轴的跨距，再按曲折刚度进行验算。
　　四、无级变速主传动体系
　　无级变速是指在必定方案内，转速（或速度）能接连地改换，然后获取最有利的切削速度。机床主传动体系中常选用的无级变速设备首要有三大类：变速电动机、机械无级变速设备和液压无级变速设备。
　　无级变速主传动系计算划准则：
　　1）尽量挑选功率和转矩特性契合传动体系恳求的无级变速设备
　　2）为满意机床实习需求的恒功率变速方案，应将无级变速传动设备与机械分级变速箱串联在一同运用。
　　五、数控机床主传动系计算划特征
　　在方案数控机床主传动体系时，因主轴恳求的恒功率变速方案RnN要远远大于调速电动机的恒功率RdN变速方案，所以在调速电动机与主轴间要串联一个机械式分级变速箱，以拓宽其恒功率调速方案，满意机床在低速大功率切削时对电动机输出功率的恳求。
　　在规差异级变速箱时，思考机床构造凌乱程度、作业平稳性恳求等要素，分级变速箱公比φ的挑选有下列三种状况：1）取f = RdN 特征：功率特性图是接连的，无缺口、无重合。2）取φf >RdN 特征：变速箱构造得到简化，但在主轴的功率特性图上呈现了较大的缺口。3）取f <RdN 特征：在主传动体系的功率特性图大将有小段重合，分级变速箱的变速级数将增多。