第三章第二节机床的传动系统
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数控机床的进给传动系统文档资料
(1) 滚珠丝杠螺母副机构组成
图7-39滚珠丝杠螺母副
3
1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠
（2）滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点 • 滚珠丝杠螺母副的结构形式
a)滚珠丝杠副轴向剖面图 滚珠丝杠螺母副
b)滚珠丝杠副法向剖面图
4
• (3)滚珠丝杠副的结构和轴向间隙的调整方法
•
1)螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸。
21
(3) ①密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密
封圈是用耐油橡皮或尼龙等材料制成的，其内孔制成与丝杠 螺纹滚道相配合的形状。接触式密封圈的防尘效果好，但因
非接触式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其内孔形 状与丝杠螺纹滚道相反，并略有间隙。非接触式密封圈又称 为迷宫式密封圈。
②防护罩。对于暴露在外面的丝杠，一般采用螺旋钢带、伸缩 套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩，以防止尘埃 和磨粒粘附到丝杠表面。这几种防护罩与导轨的防护罩有相 似之处，其一端连接在滚珠螺母的端面上，另一端固定在滚 珠丝杠的支撑座上。
3.齿差调隙式 在两个螺母1、5的端面法兰上分别加工出外齿Z1和Z2，并各自装入
对应的内齿圈6中。内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒3端面。通常两个外齿 轮相差1齿(如Z1=100，Z2=99)。当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出 并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。此时，两个螺母间产 生的相对位移为：
滚珠丝杠制动示意图
19
• 3）滚珠丝杆的防护 • 一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套
筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护 罩。
20
滚珠丝杠的防护
(1)支撑轴承的定期检查。应定期检查丝杠与床 身的连接是否有松动以及支撑轴承是否损坏 等。如有以上问题，要及时紧固松动部位并
图7-39滚珠丝杠螺母副
3
1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠
（2）滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点 • 滚珠丝杠螺母副的结构形式
a)滚珠丝杠副轴向剖面图 滚珠丝杠螺母副
b)滚珠丝杠副法向剖面图
4
• (3)滚珠丝杠副的结构和轴向间隙的调整方法
•
1)螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸。
21
(3) ①密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密
封圈是用耐油橡皮或尼龙等材料制成的，其内孔制成与丝杠 螺纹滚道相配合的形状。接触式密封圈的防尘效果好，但因
非接触式的密封圈是用聚氯乙烯等材料制成的，其内孔形 状与丝杠螺纹滚道相反，并略有间隙。非接触式密封圈又称 为迷宫式密封圈。
②防护罩。对于暴露在外面的丝杠，一般采用螺旋钢带、伸缩 套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩，以防止尘埃 和磨粒粘附到丝杠表面。这几种防护罩与导轨的防护罩有相 似之处，其一端连接在滚珠螺母的端面上，另一端固定在滚 珠丝杠的支撑座上。
3.齿差调隙式 在两个螺母1、5的端面法兰上分别加工出外齿Z1和Z2，并各自装入
对应的内齿圈6中。内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒3端面。通常两个外齿 轮相差1齿(如Z1=100，Z2=99)。当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出 并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。此时，两个螺母间产 生的相对位移为：
滚珠丝杠制动示意图
19
• 3）滚珠丝杆的防护 • 一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套
筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护 罩。
20
滚珠丝杠的防护
(1)支撑轴承的定期检查。应定期检查丝杠与床 身的连接是否有松动以及支撑轴承是否损坏 等。如有以上问题，要及时紧固松动部位并
第三章数控机床的主传动系统
要使润滑油突破这层旋转气流很不容易，采用突入滚 道式润滑方式则可以可靠地将油送人轴承滚道处。
第三章 数控机床的主传动系统
(3)突入滚道式润滑方式 如图3—10所示为适应该要求而设计的特殊轴承。 润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵 效应，把润滑油吸人滚道。
若进油口较高，则泵效应差，当进油接近外滚道 时则成为排放口了，油液将不能进入轴承内部。
第三章 数控机床的主传动系统
3．冷却润滑技术的研究 过去，加工中心机床主轴轴承大都采用油脂润滑方 式，为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新 的冷却润滑方式相继开发出来，见表3—2。
第三章 数控机床的主传动系统
第一章 数控机床概述
(1)油气润滑方式 这种润滑方式不同于油雾方式， 油气润滑是用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中， 油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑 油可回收，不污染周围空气。图3—8是油气润滑 原理图。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型 图3—13a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈 为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移 动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。滚子数 目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大， 刚性好，允许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造 精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承 滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴 承只能承受径向载荷。
第一章 数控机床概述
(2)热变形 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小
的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度
主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转 动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径 向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时 测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求 有高的旋转精度和运动精度。
第三章 数控机床的主传动系统
(3)突入滚道式润滑方式 如图3—10所示为适应该要求而设计的特殊轴承。 润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵 效应，把润滑油吸人滚道。
若进油口较高，则泵效应差，当进油接近外滚道 时则成为排放口了，油液将不能进入轴承内部。
第三章 数控机床的主传动系统
3．冷却润滑技术的研究 过去，加工中心机床主轴轴承大都采用油脂润滑方 式，为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新 的冷却润滑方式相继开发出来，见表3—2。
第三章 数控机床的主传动系统
第一章 数控机床概述
(1)油气润滑方式 这种润滑方式不同于油雾方式， 油气润滑是用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中， 油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑 油可回收，不污染周围空气。图3—8是油气润滑 原理图。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型 图3—13a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈 为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移 动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。滚子数 目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大， 刚性好，允许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造 精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承 滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴 承只能承受径向载荷。
第一章 数控机床概述
(2)热变形 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小
的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度
主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转 动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径 向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时 测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求 有高的旋转精度和运动精度。
第二节数控机床主传动系统
电磁离合器—— 应用电磁效应接通或切断运动的元件，便于实现 自动操作，已成为自动装置中常用的执行元件。
电磁离合器用于数控机床的主传动时，能简化变 速机构，通过若干安装在各传动轴上的离合器的吸合 和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴 的变速。
例子： 1、数控镗床主轴箱中使用的无滑片式电磁离合器。 2、啮合式电磁离合器（亦称为牙嵌入电磁离合器）。
第二节 数控机床主传动系统
一、数控机床的主传动变速 二、数控机床的主轴部件 三、数控机床的主轴材料和热处理 四、主轴内刀具自动夹紧、切屑清除装置 五、主轴准停装置
一、数控机床的主传动变速
一）数控机床变速方式 二） 数控机床主传动系统的三种配置方式
1、带变速齿轮的主传动 液压拨叉变速 电磁离合器
2、通过皮带传动的主传动 3、由调速电机直接驱动的主传动 三）数控机床主传动装置的特点 四）主传动变速设计
结构特点：是在摩擦面上做成一 定的齿形，以提高所能传递的力 矩。当线圈1通电后，带有端面齿 的衔铁2被引吸和磁轭8的端面齿 互相啮合。衔铁2又通过渐开线齿 形花键与定位环5联接，再通过螺 钉7传递给齿轮（图中未示出）。 其中，隔离环6是为了防止磁力线 从传动轴通过构成回路，而削弱 电磁吸力。衔铁2和定位环5采用 渐开线花键联结，保证了衔铁与 传动轴的同轴度，使端面齿能更 可靠地啮合。采用螺钉3和压力弹 簧4的结构能使离合器的安装方式 不受限制，不管衔铁使水平还是 垂直、向上还是向下，安装都能 保证合理的齿面间隙。
无滑片式电磁离合器：
优点：省去了电刷，避免了磨损和接触不良所带来的故障， 因比较适用于高速运转的主运动系统。由于采用摩 擦片来传递扭矩，所以允许不停车变速。
缺点： 变速时产生大量的摩擦热；且由于线圈和铁芯是静止 不动的，因此必须在旋转的套筒上安装滚动轴承7， 这样加大了离合器的的径向尺寸。此外，这种摩擦离 合器的磁力线（图中的虚拟）通过钢质的摩擦片，在 线圈断电之后会有剩磁，增加了离合器的分离时间。
机床的传动系统
因此，外联系传动链中可以有摩 擦传动等传动比不准确的传动副。
②内联系传动链
“联系两个执行件，以形成复合成形运动的 传动链”。它决定着加工表面的形状和精度， 两个末端件之间的相对速度或相对位移必须有 严格的比例关系。
因此，内联系传动链的传动比必须准 确，车削螺纹时，保证主轴和刀架之间的 严格运动关系的传动链就是内联系传动链。
运动源
是为执行件提供运动 和 动力的装置，如交 流异 步电动机、直流 或交流 调速电动机和 伺服电动 机等。
传动装置
是传递运动和动力的装置 ，通过它将运动和动力从 动力源传至执行件，使执 行件获得运动速度和方向 的运动，并使有关执行件 之间保持某种确定的相对 运动关系。
机床的传动系统
2.传动链的概念
把动力源和执行件或执行件之间 联系起来的一系列传动件，构成了 一个传动联系，称其为传动链。
传动链两端的元件称为首、末端 件，它可以是动力源或执行件。
机床的传动系统
2.传动链的概念
按传动链的性质不同可分为：
①外联系传动链
“联系动力源和机床执行件的传动 链”。它使执行件获得一定的速度和运 动方向，其传动比的变化，只影响生产 率或表面粗糙度，不影响加工表面的形 状和精度。
机床的传动系统
2.传动链的概念
五种基本传动副
传动链中通常包括两类传动机构
1.定比传动机构
2. 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。
①带传动： 平稳、吸振，通常用在高速级传动。 ②齿轮传动： 传动比准确，传递动力大，但有噪音。 ③蜗杆传动： 传动平稳，无噪音。多用于大速比、交叉轴传动
《机械加工方法与通用设备》
机床的传动系统
扬州市职业大学 机械工程学院
②内联系传动链
“联系两个执行件，以形成复合成形运动的 传动链”。它决定着加工表面的形状和精度， 两个末端件之间的相对速度或相对位移必须有 严格的比例关系。
因此，内联系传动链的传动比必须准 确，车削螺纹时，保证主轴和刀架之间的 严格运动关系的传动链就是内联系传动链。
运动源
是为执行件提供运动 和 动力的装置，如交 流异 步电动机、直流 或交流 调速电动机和 伺服电动 机等。
传动装置
是传递运动和动力的装置 ，通过它将运动和动力从 动力源传至执行件，使执 行件获得运动速度和方向 的运动，并使有关执行件 之间保持某种确定的相对 运动关系。
机床的传动系统
2.传动链的概念
把动力源和执行件或执行件之间 联系起来的一系列传动件，构成了 一个传动联系，称其为传动链。
传动链两端的元件称为首、末端 件，它可以是动力源或执行件。
机床的传动系统
2.传动链的概念
按传动链的性质不同可分为：
①外联系传动链
“联系动力源和机床执行件的传动 链”。它使执行件获得一定的速度和运 动方向，其传动比的变化，只影响生产 率或表面粗糙度，不影响加工表面的形 状和精度。
机床的传动系统
2.传动链的概念
五种基本传动副
传动链中通常包括两类传动机构
1.定比传动机构
2. 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。
①带传动： 平稳、吸振，通常用在高速级传动。 ②齿轮传动： 传动比准确，传递动力大，但有噪音。 ③蜗杆传动： 传动平稳，无噪音。多用于大速比、交叉轴传动
《机械加工方法与通用设备》
机床的传动系统
扬州市职业大学 机械工程学院
数控机床的主传动系统
03 控制应用
高速加工、精密定位
主轴驱动系统的设计与选择
设计原则
高可靠性 良好的动态响应 经济性考虑
选择因素
机床类型 加工要求 成本预算
常见类型
交流伺服驱动系统 直流传动系统 混合驱动系统
● 03
第3章 数控机床的进给传动 系统
进给传动系统的组成与作 用
进给传动系统主要包括进给驱动装置、进给传动 机构和进给系统的控制与调节三个部分。进给驱 动装置负责提供动力，进给传动机构负责传递动 力并实现所需的运动轨迹，进给系统的控制与调 节负责对整个系统的运行进行精确控制。
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它主要 由主轴装置、传动装置、主轴驱动系统等组成， 负责传递动力并确保机床加工的精度和速度。
主轴的类型与特性
电主轴
高速、高精度
复合主轴
结合电主轴与机 械主轴特点
机械主轴
结构简单、成本 低
主轴定向控制
01 控制意义
保证加工精度
02 控制方法
光电编码器、霍尔效应
部分控制信号依赖于反馈信号
电气控制系统的故障诊断与维 护
故障诊断方法包括观察法、信号分析法、模拟法 等；故障诊断的步骤包括故障现象的观察、故障 原因的分析、故障诊断的结果等；电气控制系统 的维护措施包括定期检查、及时维修、更换故障 部件等。
● 06
第6章 总结
数控机床主传动系统的重要性和 影响因素
夹具系统的性能评价
夹具的刚度 与稳定性
夹具的刚度与稳 定性直接影响到
加工精度
夹具的重复 定位精度
夹具的重复定位 精度直接影响到
加工效率
夹具的装夹 误差
夹具的装夹误差 会导致工件加工
误差
高速加工、精密定位
主轴驱动系统的设计与选择
设计原则
高可靠性 良好的动态响应 经济性考虑
选择因素
机床类型 加工要求 成本预算
常见类型
交流伺服驱动系统 直流传动系统 混合驱动系统
● 03
第3章 数控机床的进给传动 系统
进给传动系统的组成与作 用
进给传动系统主要包括进给驱动装置、进给传动 机构和进给系统的控制与调节三个部分。进给驱 动装置负责提供动力，进给传动机构负责传递动 力并实现所需的运动轨迹，进给系统的控制与调 节负责对整个系统的运行进行精确控制。
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它主要 由主轴装置、传动装置、主轴驱动系统等组成， 负责传递动力并确保机床加工的精度和速度。
主轴的类型与特性
电主轴
高速、高精度
复合主轴
结合电主轴与机 械主轴特点
机械主轴
结构简单、成本 低
主轴定向控制
01 控制意义
保证加工精度
02 控制方法
光电编码器、霍尔效应
部分控制信号依赖于反馈信号
电气控制系统的故障诊断与维 护
故障诊断方法包括观察法、信号分析法、模拟法 等；故障诊断的步骤包括故障现象的观察、故障 原因的分析、故障诊断的结果等；电气控制系统 的维护措施包括定期检查、及时维修、更换故障 部件等。
● 06
第6章 总结
数控机床主传动系统的重要性和 影响因素
夹具系统的性能评价
夹具的刚度 与稳定性
夹具的刚度与稳 定性直接影响到
加工精度
夹具的重复 定位精度
夹具的重复定位 精度直接影响到
加工效率
夹具的装夹 误差
夹具的装夹误差 会导致工件加工
误差
机械制造技术第三章 金属切削机床
第三章 金属切削机床
上式为深入研究切削过程动力学（机床动刚度和稳定性）提供了基 本概念。
五、机床型号的编制 自学。
第三章 金属切削机床
第二节 金属切削机床部件 一、传动系统
传动系统一般由动力源 (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。动力源 给执行件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向；变速装 置传递动力以及变换运动速度；
第三章 金属切削机床
3.支承件的材料
支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天 然花岗岩、预应力钢筋混凝土凝土等。
近年来，具有优异力学、声学性能的轻质材 料（如多孔材料）的应用研究相当活跃，并已 尝试在高速机床中应用。
轻质材料：增强纤维聚合物基、蜂窝铝、泡沫金 属（含铁、镍、钴等）
第三章 金属切削机床
• 电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服
驱动部件有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线伺服 电机等。
第三章 金属切削机床
直线伺服电动机是一种能直接将电能转化为直线运动机械能的 电力驱动装置，是适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种 新型电动机。
直线伺服电动机传动示意图 —直线滚动导轨 2—床身 3—工作台 4—直流电动机
第三章 金属切削机床
机床刚度相应地分为静刚度及动刚度，后者是抗振性的一部分，习 惯所说刚度一般指静刚度。
如加工系统的动刚度（传递函数的倒数）：
Y (s) G(s) Gc (s)Gm (s) 1
式中，Gc (s)为切削过程的传递函数；Gm (s)为机床传递函数。
4.定位精度 定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。
第3章数控机床的主传动系统
第3章数控机床的主传动系统
THK6380加工中心主轴部件结构图
•拆•1234567891下..0拆将拆切拆抽.与分下主卸卸断下出主解液联主轴凸前机套主轴主压接轴向轮支床筒轴相轴缸座箱左，撑动、右连刀，螺盖移抽主力垫端的具及钉出出件电圈的气自相及凸主源、轴管动连联轮轴，碟向油•夹的接两拆拆簧定管紧油座边下位装管的卸主套置螺轴工前端艺盖、拆下主轴后端防护罩，
• 图3-41是CK7815型数控车床主轴部件结构图 • 拆卸及调整过程 • 拆卸与调整过程需要注意的事项
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第3章数控机床的主传动系统
•图3-41 CK7815型数控车床主轴部件结构图
•TIANJIN •中德培训中心
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第3章数控机床的主传动系统
•CK7815型数控车床主轴部件拆卸及调整过程
拨叉来完
成。图3-
3是三位
液压拨叉
的原理图。
•图3-3 三位液压拨叉工作原理图
•1、5－液压缸； 2－活塞杆； 3－拨叉； 4－套筒
。
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第3章数控机床的主传动系统
4．电磁离合器变速
电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件， 由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供
选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。
图3-1 主轴功率转矩特性
2．分段无级变速 (1)带有变速齿轮的主传动(见图3-2a)。 (2)通过带传动的主传动(见图3-2b) 。 (3)用两个电动机分别驱动主轴 (见图3-2c) 。
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第3章数控机床的主传动系统
3．液压拨叉变速机构
带有齿轮
传动的主
传动系统
中，齿轮
的换挡主
3 机床总体设计和传动系统设计
第三章 机床总体设计 和传动系统设计
1
教学目的和要求 了解机床设计应满足的基本要求； 了解机床设计的步骤； 熟悉机床总体布局要求； 掌握机床主要技术性能参数的内容； 掌握转速图、结构网、结构式的各自含义； 掌握主运动链转速图的拟定与结构网的绘制； 掌握等比结构串联系统的级比规律； 了解扩大变速范围的方法； 熟悉齿轮齿数的确定； 熟悉主轴箱的温升与热变形对机床运转带来的影响。
2828主参数大多数情况下用折算值表示其折算值等于主参数乘以折算系数机床名称主参数名称主参数的折算系数第二主参数单轴自动车床最大棒料直径转塔车床最大车削直径110立式车床最大车削直径1100最大工件高度卧式车床床身上最大工件回转直径110最大车削长度摇臂钻床最大钻孔直径最大跨距立式钻床最大钻孔直径卧式铣镗床镗轴直径110坐标镗床工作台面宽度110工作台面长度外圆磨床最大磨削直径110最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径110平面磨床工作台面宽度11028292929端面磨床最大砂轮直径110齿轮加工机床大多数是最大工件直径110大多数是最大模数龙门铣床工作台面宽度1100工作台面长度卧式升降台铣床工作台面宽度110工作台面长度龙门刨床最大刨削宽度110最大刨削长度牛头刨床最大刨削长度110最大插削长度110机床名称主参数名称主参数的折算系数第二主参数30301运动参数运动参数是指机床的主运动进给运动和辅助运动的执行件的运动速度如主轴工作台刀架等的运动速度
8
二 、 机床设计方法和步骤 机床设计方法
理论分析、计算和试验研究相结合的设计方法是机床设计 的传统方法，随着科学技术的进步，机床设计的理论和方法也 不断进步。计算机技术和分析技术的迅速发展，使得计算机辅 助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)等技术，已经应用于机床 设计的各个阶段，改变了传统的设计方法，由定性设计向定量 设计、有静态和线性分析向动态和非线性分析、由可靠性设计 向最佳设计过渡，提高了机床设计的质量和效率。
1
教学目的和要求 了解机床设计应满足的基本要求； 了解机床设计的步骤； 熟悉机床总体布局要求； 掌握机床主要技术性能参数的内容； 掌握转速图、结构网、结构式的各自含义； 掌握主运动链转速图的拟定与结构网的绘制； 掌握等比结构串联系统的级比规律； 了解扩大变速范围的方法； 熟悉齿轮齿数的确定； 熟悉主轴箱的温升与热变形对机床运转带来的影响。
2828主参数大多数情况下用折算值表示其折算值等于主参数乘以折算系数机床名称主参数名称主参数的折算系数第二主参数单轴自动车床最大棒料直径转塔车床最大车削直径110立式车床最大车削直径1100最大工件高度卧式车床床身上最大工件回转直径110最大车削长度摇臂钻床最大钻孔直径最大跨距立式钻床最大钻孔直径卧式铣镗床镗轴直径110坐标镗床工作台面宽度110工作台面长度外圆磨床最大磨削直径110最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径110平面磨床工作台面宽度11028292929端面磨床最大砂轮直径110齿轮加工机床大多数是最大工件直径110大多数是最大模数龙门铣床工作台面宽度1100工作台面长度卧式升降台铣床工作台面宽度110工作台面长度龙门刨床最大刨削宽度110最大刨削长度牛头刨床最大刨削长度110最大插削长度110机床名称主参数名称主参数的折算系数第二主参数30301运动参数运动参数是指机床的主运动进给运动和辅助运动的执行件的运动速度如主轴工作台刀架等的运动速度
8
二 、 机床设计方法和步骤 机床设计方法
理论分析、计算和试验研究相结合的设计方法是机床设计 的传统方法，随着科学技术的进步，机床设计的理论和方法也 不断进步。计算机技术和分析技术的迅速发展，使得计算机辅 助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)等技术，已经应用于机床 设计的各个阶段，改变了传统的设计方法，由定性设计向定量 设计、有静态和线性分析向动态和非线性分析、由可靠性设计 向最佳设计过渡，提高了机床设计的质量和效率。
机床的传动系统解析
✓加工精度：0.01mm
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： 24级正转、12级反转
o 末端件：电动机—主轴 o 计算位移：电机旋转n0转----主轴旋转n转 o 传动路线: o 传动路线表达式 o 运动平衡式
（1）传动原理图
机
为了便于研究机床的传动原理, 用一些简明的符号把
床 动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。
的 传
并不表达实际传动机构的种类和数量。
动
系
统
与
传
动
原
理
传动原理图常用符号
2. 机床的传动原理
例1：车削螺纹
机 床 的 传 动 系 统 与 传 动 原 理
车圆柱螺纹的传动原理图
1）工件旋转 主电机——工件（主轴） 传动路线： 电动机—1—2—uv —3—4—主轴 外联系传动链，使用了带传动及 摩擦离合器
58
26
V
80 20
58
正常螺纹导程
50
IV
50 80
III
20
扩大螺纹导程
机床的传动系统分析
CA6140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 链。进给运动传动链又可分解为纵向、 横向、螺纹进给传动链，还有刀架快速 移动传动链。
CA6140传动系统图
➢主运动传动链：可使主轴获得24级正转 转速（10~1400 r/min）及12级反转转 速（14~1580 r/min）
传动装置
统 与
定比传动 换置机构 机构
可转换传动比
《机床的传动系统》课件
采用高精度数控系统，实现机床的高精度控制和加工。
数控技术
将人工智能、大数据、物联网等技术与机床传动系统相结合，提高生产效率和加工精度。
智能制造技术
利用3D打印技术，实现快速原型制造和个性化定制。
增材制造技术
采用高效电机和节能控制系统，降低机床的能耗和排放。
节能技术
使用环保材料和可再生资源，减少对环境的负面影响。
功能
实现机床主轴的运动和转速要求，满足切削加工的需要；将原动机的运动和动力传递给执行机构，实现机床的进给运动；保证机床的传动精度和稳定性，确保加工精度和表面质量。
类型
机床传动系统根据其传动方式的不同，可以分为机械传动、液压传动、气压传动、电气传动等类型。
组成
机床传动系统通常由传动机构、变速机构、进给机构等组成，其中传动机构负责将原动机的运动和动力传递给机床工作台或刀具，变速机构则根据加工需要调节运动和转速，进给机构则控制机床的进给运动。
特点
02
CHAPTER
机床传动系统的主要部件
01
02
04
03
变速箱是机床传动系统中的重要组成部分，用于改变转速和旋转方向。
变速箱一般由多个齿轮组成，通过不同的齿轮组合实现不同的转速和旋转方向。
变速箱的设计和制造精度要求较高，否则会影响机床的加工精度和稳定性。
变速箱还需要具有良好的润滑系统，以确保其正常运转和延长使用寿命。
根据计算出的功率和扭矩需求，选择合适的电机，并确保电机与传动系统匹配。
通过优化设计参数和选用高效率的传动部件，提高传动系统的效率。
通过优化设计、选用高品质的部件和采取减振措施，降低传动系统的噪音和振动。
2. 降低噪音和振动
1. 优化传动效率
机床的传动原理
机床的传动原理机床的传动原理是指将动力转换机械能的过程，将电机、内燃机或其他动力装置的能量通过传动装置传递给机床的工作台、刀架等部件，从而实现机床的工作。
机床的传动原理可以分为两大类：机械传动和液压传动。
机械传动是通过机械结构传递动力的方式，主要包括齿轮传动、皮带传动、链传动和滚珠螺杆传动等。
齿轮传动是一种常见的机械传动方式，它通过齿轮的啮合来传递动力。
齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮和蜗轮蜗杆等，不同类型的齿轮传动适用于不同的传动方式和工作条件。
皮带传动是利用带轮和带子传递动力的一种传动方式。
皮带传动具有结构简单、传动平稳、噪音低等特点，在一些不要求精密传动的机床上广泛应用。
链传动是通过链条和链轮传递动力的一种传动方式。
链传动具有传动可靠、结构简单、承载能力大等特点，适用于承载大转矩和高速传动的机床。
滚珠螺杆传动是利用滚珠螺杆和螺母之间的装配间隙，通过转动滚珠来传递动力的一种传动方式。
滚珠螺杆传动具有传动效率高、定位精度高等特点，广泛应用于需要高精度传动和定位的机床上。
液压传动是通过液压系统传递动力的一种传动方式。
液压传动主要包括液压驱动系统、液压执行元件和液压控制系统等部分。
液压传动在机床中广泛应用于对传动精度要求较高和工作条件复杂的机床上，具有传动平稳、调节方便、传动力矩大等优点。
除了机械传动和液压传动外，还有一种电气传动。
电气传动是通过电机转换电能为机械能，通过电动机驱动机床的工作。
电气传动具有传动效率高、调节方便等特点，在一些对工作精度要求不高的机床上得到广泛应用。
综上所述，机床的传动原理主要包括机械传动、液压传动和电气传动。
机械传动通过齿轮、皮带、链条和滚珠螺杆等方式传递动力；液压传动通过液压系统传递动力；电气传动通过电机驱动机床的工作。
不同的传动方式适用于不同的机床和工作条件，可以根据需要选择合适的传动方式。
机床的传动原理对机床的工作效率和传动精度有重要影响，是机床设计和制造中需要重视的问题。
第3章32机床的传动
3.2.2 传动链及其传动比
传动链是指实现从首端件向末端件传递运动 的一系列传动件的总和，它是由若干传动副 按一定方法依次组合起来的。
为了便于分析传动链中的传动关系，把各种 传动件进行简化，并规定了一些简图符号来 表示各种传动件。
• 传动链的传动比是指末端件转速与起始件转 速之比。
• 图示为一传动链。 • 根据前面学的知识可知：
(1)滑动齿轮变速
• 滑动齿轮变速机构是通过改变滑动齿轮的位 置进行变速，如图所示。
• 此时变速机构的传动路线可表述为：
滑动齿轮变速机构
(2)离合器式齿轮变速 离合器式齿轮变速是利用离合器进行变速，如
图所示为一牙嵌式离合器齿轮变速机构。
离合器式齿轮变速
• 以传动链形式表示，可写成：
(3)交换齿轮变速 • 交换齿轮变速机构是通过交
副
及
其
传
动
比
用
的
传• 动 副 及
蜗杆传动的优点是可以获得较大的降速比(因 为k比z小很多)，而且传动平稳，无噪声，结 构紧凑。但传动效率低，需要有良好的润滑 条件。
其
传
动
比
(4)齿轮齿条传动
• 若齿轮按箭头所指方向旋转，则齿条向左作直线移 动，其移动速度为
• 齿轮齿条传动可以将旋转运动变成直线运动 (齿轮为主动)，也可以将直线运动变为旋转 运动(齿条为主动)。
• 齿轮齿条传动的效率较高，但制造精度不高 时传动的平稳性和准确性较差。
(5)丝杠螺母传动
• 丝杠螺母传动通常是将旋转运动变成直线运 动，如图所示。如车床刀架的横向进给运动 就是由丝杠螺母传动来实现的。
• 若单头丝杠的螺距为p(mm)，转速为n(r/min) ，则螺母沿轴线方向移动的速度为
02-机床的传动系统
《机械加工方法与通用设备》机床的传动系统扬州市职业大学 机械工程学院机床的传动系统组成；传动链的概念；传动原理图的分析初步学会机床传动系统分析方法。
1.机床传动系统的组成执行件运动源传动装置是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们实现一定形式的运动（旋转或直线运动。
是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。
是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系。
把动力源和执行件或执行件之间联系起来的一系列传动件，构成了一个传动联系，称其为传动链。
传动链两端的元件称为首、末端件，它可以是动力源或执行件。
2.传动链的概念按传动链的性质不同可分为：①外联系传动链“联系动力源和机床执行件的传动链”。
它使执行件获得一定的速度和运动方向，其传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状和精度。
因此，外联系传动链中可以有摩擦传动等传动比不准确的传动副。
“联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动链”。
它决定着加工表面的形状和精度，两个末端件之间的相对速度或相对位移必须有严格的比例关系。
②内联系传动链因此，内联系传动链的传动比必须准确，车削螺纹时，保证主轴和刀架之间的严格运动关系的传动链就是内联系传动链。
2.传动链的概念传动链中通常包括两类传动机构 1.定比传动机构2. 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。
五种基本传动副①带传动：②齿轮传动：③蜗杆传动：④齿轮齿条传动：平稳、吸振，通常用在高速级传动。
传动比准确，传递动力大，但有噪音。
传动平稳，无噪音。
多用于大速比、交叉轴传动 传动平稳，无噪音。
多用于大速比、交叉轴传动将旋转运动变为直线运动，工作平稳，无噪音，传动效率低。
2.传动链的概念1）传动原理图为了便于研究机床的传动原理, 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。
机床传动系统
机床传动系统是机床的一个重要组成部分，它主要用于实现机床工作的动力传递和转换。
的性能关系到机床的加工质量和生产效率，因此，研究和改进一直是机床领域的研究热点之一。
1. 的分类根据传动方式可以分为两大类：机械传动和液压传动。
机械传动主要是通过齿轮、皮带、链条等机械传动装置将电动机的转速变传到工具平台，从而实现机床工作的动力传递。
液压传动则是利用液压油作为传动介质，通过液压缸、液压伺服系统等装置实现机床工作的运动控制。
2. 的性能评价指标的性能评价指标主要包括传动效率、传动精度、传动稳定性等。
其中，传动效率是指将电动机输出动力传递给工具的能力。
传动精度则是指在加工过程中工具的位置精度能否满足要求。
传动稳定性则是指在工作过程中是否能够保持稳定的传动性能，不会发生误差或错位。
3. 的优化方法针对存在的问题和不足，研究人员提出了一些优化方法。
其中，最常见的是采用新型传动装置替代传统的机械传动方式。
新型传动装置基于电子技术、传感器技术、液压技术等技术手段，可以高效、精准地实现机床的动力传递和转化。
另外，通过优化磨削、加热处理等制造工艺，也可以提高的性能和稳定性。
4. 的发展趋势目前，在设计、制造、应用等方面依然存在着一些问题和挑战。
未来，的发展趋势主要是向着智能化、高速化、高精度化、高稳定性方向发展。
除了采用新型传动装置和优化传动系统制造工艺外，还需要利用人工智能、云计算等技术手段，在的控制和监测方面进行优化和升级。
同时，根据行业需求，发展高速车削、高效加工等技术，从而提升的整体效率。
总之，在机床领域的作用不可或缺。
虽然存在一些问题和挑战，但是随着技术的发展和进步，相信未来一定会实现全面的性能提升，为机械加工领域贡献更多的价值和动力。
机床的传动
例如，在卧式车床上车螺纹时，联系主轴与刀 架之间的传动链不能使用带传动，而必须使用具有 准确传动比的螺纹传动链，才能保证得到所要求的 螺距。
三、传动原理图
机床的传动系统是由机床所有的传动联系组 成的。为了便于研究机床的传动系统，常用一些 简明的符号表示机床表面成形运动的传动原理和 传动路线，这就是传动原理图。
2．内联系传动链
内联系传动链是指为了使两个或两个以上的单元 运动组成复合成形运动，而将执行件和执行件联系起 来的传动链。
ห้องสมุดไป่ตู้
内联系传动链两端的执行件之间必须具有严格 的相对运动关系。为保持运动关系的准确性，内联 系传动链不能使用普通带传动、摩擦轮传动等传动 比不稳定的传动装置，而必须使用具有准确传动比 的传动装置。
根据传动联系性质的不同，传动链可以分为外 联系传动链和内联系传动链。
1．外联系传动链
外联系传动链是指将动力源和执行件联系起 来的传动链。它使执行件得到预定的运动，并传 递一定的动力。
外联系传动链两端的部件之间没有严格的相对运 动关系，其传动比可以变化。传动比的变化只影响生 产效率或工件表面粗糙度，不影响工件表面形状的形 成。
3．传动装置
传动装置是指传递运动和动力的装置，有机械、 液压、电气和气压等多种形式。通过传动装置可以把 动力源的运动和动力传给执行件，使执行件获得运动 和动力；也可以把一个执行件的运动传递给另一个执 行件，使二者保持某种确定的运动关系。传动装置还 可变换运动性质、运动方向和运动速度。
二、机床的传动链
机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列 的传动件把执行件和动力源连接起来，或者把执行 件和执行件连接起来，这种连接称为传动联系。构 成传动联系的一系列传动件称为传动链。
传动链中有两类传动装置：① 传动比和传动方向 固定不变的定比传动装置，如定比齿轮副、蜗杆涡轮 副和丝杠螺母副等；② 根据加工要求可变换传动比和 传动方向的换置机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变 速机构和离合器变速机构等。
三、传动原理图
机床的传动系统是由机床所有的传动联系组 成的。为了便于研究机床的传动系统，常用一些 简明的符号表示机床表面成形运动的传动原理和 传动路线，这就是传动原理图。
2．内联系传动链
内联系传动链是指为了使两个或两个以上的单元 运动组成复合成形运动，而将执行件和执行件联系起 来的传动链。
ห้องสมุดไป่ตู้
内联系传动链两端的执行件之间必须具有严格 的相对运动关系。为保持运动关系的准确性，内联 系传动链不能使用普通带传动、摩擦轮传动等传动 比不稳定的传动装置，而必须使用具有准确传动比 的传动装置。
根据传动联系性质的不同，传动链可以分为外 联系传动链和内联系传动链。
1．外联系传动链
外联系传动链是指将动力源和执行件联系起 来的传动链。它使执行件得到预定的运动，并传 递一定的动力。
外联系传动链两端的部件之间没有严格的相对运 动关系，其传动比可以变化。传动比的变化只影响生 产效率或工件表面粗糙度，不影响工件表面形状的形 成。
3．传动装置
传动装置是指传递运动和动力的装置，有机械、 液压、电气和气压等多种形式。通过传动装置可以把 动力源的运动和动力传给执行件，使执行件获得运动 和动力；也可以把一个执行件的运动传递给另一个执 行件，使二者保持某种确定的运动关系。传动装置还 可变换运动性质、运动方向和运动速度。
二、机床的传动链
机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列 的传动件把执行件和动力源连接起来，或者把执行 件和执行件连接起来，这种连接称为传动联系。构 成传动联系的一系列传动件称为传动链。
传动链中有两类传动装置：① 传动比和传动方向 固定不变的定比传动装置，如定比齿轮副、蜗杆涡轮 副和丝杠螺母副等；② 根据加工要求可变换传动比和 传动方向的换置机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变 速机构和离合器变速机构等。
机床的传动系统
传 如挂轮变速、滑移齿轮变速、塔轮变速、离合器换向等。
动
原 ?液压传动——进给系统；
理 ?电气传动——控制部分；
?气压传动——夹紧装置
1.机床的传动系统
提供动力和运动 传递运动和动力 执行机床运动
机
床
运动源
传动装置
执行件
的
外联传动链 主轴、刀架、工作台
传 动
机械
电气、液压、气动
内联传动链 传动装置
的
传动链两端的元件称为末端件，可以是动力源或执行件。
传
按传动链的性质不同可分为：
动 1）外联系传动链
系
传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系。
统 2）内联系传动链
与 传 动
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带传动、摩擦传动和链传动 。
原
理
2. 机床的传动原理
动
只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置。
系
传动系统图。
统
与
传
动
原
理
图5-36 分级传动系统图
?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 有两对或两对以上传动副则为变速组。
二.CA6140 型卧式车床
机床的传动系统及传动原理
1.机床的传动系统
机 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。 床 的 （1） 机床传动系统的组成
传 1）运动源（动力源）
动
机床运动的来源，它向运动部分提供动力，如交流电
系 动机、伺服电动机等。可以每个运动有单独的运动源，也
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制造技术
进给运动传动链表达式
制造技术
3.纵向、横向进给传动链
制造技术
纵 向 进 给 链
制造技术
横 向 进 给 链
制造技术
纵、横向进给运动传动链表达式
制造技术
第二节 机床的传动系统
制造技术
主轴箱 置换 齿轮
丝杠
尾座
光杠
进给箱
拖板箱
带传动
制造技术
传动路线:
电机 带传动 工件 变换齿轮 进给箱 换向齿轮 丝杆/光杆 拖板箱 主轴箱 主轴
制造技术
一.机床的传动系统 1.主运动传动链
制造技术
主 运 动 传 动 链
→Ⅱ→ { 39/41，22/58，30/50 }→Ⅲ→
}→XIV
uj，8 种传动比
制造技术
进给运动传动链ub
XIV→25/36×36/25→XV 28/35×35/28, 18/45×35/28, → 28/35×15/48, → 18/45×15/48, →XVII→
ub ，4 种传动比
制造技术
车螺纹进给运动传动链
→XVII→M5→XVIII（丝杠）→刀架
制造技术
主 运 动 传 动 链
制造技术
主 运 动 传 动 链 表 达 式
制造技术
2. 进给运动传动链
制造技术
进给运动传动链
(置换齿轮)Biblioteka 制造技术进给运动传动链(uj)
XIII→{
26 28 32 36 19 20 33 36 , , , , , , , 28 28 28 28 14 14 21 21