机床传动设计试题

机床传动设计_习题与思考题2—1 何谓转速图中的一点三线?机床的转速图表示什么?答:1）转速点主轴转速线传动轴线传动线2）表示主轴各转速的传递路线和转速值，各传动轴的转速数列及转速大小，各传动副的传动比的线图2—2 结构式与结构网表示机床的什么内容?答:结构式表示级比规律，结构网表示机床的传动路线传动比的相对关系2—3 等比传动系统中，总变速范围与各变速组的变速范围有什么关系?与主轴的转速级数有什么关系?答:乘积Rn=r1.r2.r3……rn-1 Rn=级数的Z-1次方2—4 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律?X0=1 X1=P0 X2=P0.P1 Xj=P0.P1…P(j-1)2—5 拟定转速图的原则有哪些?传动顺序前多后少扩大顺序前密后疏最小传动比前缓后急2—6 机床转速图中，为什么要有传动比限制，各变速组的变速范围是否一定在限定的范围内，为什么?在设计机床传动时，为防止传动比过小造成从动齿轮太大，增加变速箱的尺寸，限制最小传动比；为减少振动，提高传动精度，限制最大传动比。

2—7 机床传动系统为什么要前多后少，前密后疏，前缓后急?前多后少原则：传动件越靠近电动机，其转速就越高，在电动机功率一定的情况下，所传递的转矩就越小，传动件和传动轴的几何尺寸就越小。

因此，应尽量使前面的传动件多一些。

前密后疏：变速组j的变速范围是。

在公比一定的情况下，只有控制xj（pj-1）的大小，才能使变速组的变速范围不超过允许值。

传动副数多时，级比指数应小一些。

考虑到传动顺序中有前多后少的原则，扩大顺序应采用前密后疏的原则。

前缓后急：为使更多的传动件在相对高速下工作，减少变速箱的结构尺寸，最小传动比应采取前缓后急的原则。

此外，由于制造安装等原因，传动件工作中有转角误差，采用前缓后急原则，有利于提高传动链末端执行件的旋转精度。

2—8 公比=1.26，结构式为24=32×23×26×212，计算各变速组的级比，变速范围及总变速范围，并指出该结构式表示什么类型的传动链；在保证结构式性质不变的情况下，若想缩短传动链，应采用什么措施?变速范围的公式：rj ra x（aPa-1）xj(Pj1)围P0P1P2P(J1)(PJ1)此题：：1（3-1） 1.26Z12 1.5924-1总变速范的公式R r0r1r2rj P0P1P2PJ1R=1.26203.482—11 某机床的主轴转速为n=100～1120r／min，转速级速Z=8，电动机转速nm=1440r／min，试拟定结构式、画出转速图，画出传动系统图。

1. 计算公比φ=已知：R=lg11.197, 即：=1-lgRZ=ϕ1, 则lg-Zϕ=φ=1.41 1120100，Z=8 . 根据 R2．确定传动组、传动副和扩大顺序根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：① Z=4ⅹ2；② Z=2ⅹ4；③ Z=2ⅹ2ⅹ2在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：Z=2ⅹ2ⅹ2根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=21ⅹ22ⅹ243. 转速图绘制设计①主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120 r/min ②确定定比传动比：取轴Ⅰ的转速值为800r/min，则电机轴与轴的传动比为：i0=800/1440=1/1.8③确定各变速组最小传动比从转速点800 r/min到100r/min共有6格，三个变速组的最小传动线平均下降两格，按照前缓后急的原则，第二变速组最小传动线下降2格；第一变速组最小传动线下降2-1=1格；第三变速组最小传动线下降2+1=3格。

4. 绘制转速图2—19 无级变速有哪些优点?1能使机床获得最佳切削速度，无相对转速损失2能够在加工过程中变速，保持恒速切削3无级变速器通常是电变速组，恒功率变速范围为2—4，恒转矩变速范围大于100，这样，缩短了传动链长度，简化了结构设计；4容易实现自动化操作。

因而是数控机床的主要变速形式。

2—20 数控机床主传动设计有哪些特点?1、主传动采用直流或交流电动机无级调速2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计3、数控机床高速主传动设计2—21 进给传动与主传动相比，有哪些不同1、进给传动与主传动不同是恒转矩传动，而住转动是恒功率传动2、进给传动系传动转速图的设计刚巧与主传动系相反，其转速图是前疏后密结构3、进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。

4、进给传动的变速范围RN《14。

2—24 提高传动链的传动精度应采用什么措施? 1、尽量减少传动链中传动元件的数量，以减少误差的来源。

2、在传动链中，从首端到末端尽量采用降速排列，并为末端传动副创造最大的传动比(增大蜗轮齿数、减少蜗杆头数、减少丝杠线数及减小丝杠螺距)。

3、末端传动副附近尽量不采用螺旋齿轮、锥齿轮或离合器。

4、将交换齿轮尽量放在末端传动副的前面。

5、尽量采用传动比为1∶1的齿轮副传动，以补偿其传动误差。

6、提高传动元件的精度。

7、提高传动元件的安装精度以及装配时采用误差补偿办法。

8、采用误差校正装置。

2—27 误差传递的规律是什么?如何提高传动链的传动精度?机床传动链误差传递规律是指：传动链中，传动件在传递运动和转矩的同时，也将其转角误差按传动比的大小放大和缩小，依次向后传递，最终反映到执行件上。

如果传动件至执行件的总传动比小于1，则传动件的转角误差被缩小，反之，将被放大。

为了提高传动精度，需要控制机床传动链的误差，可采取如下措施：（1）、减少传动链中的传动件数目，缩短传动链长度；（2）、采用降速传动链，以减小传动链中各元件对末端元件转角误差的影响；（3）、提高传动元件，特别是末端传动元件的制造精度和装配精度；（4）、采用误差补偿的方法。

3—2 主轴部件采用的滚动轴承有那些类型，其特点和选用原则是什么?类型:双列圆柱滚子推力角接触角接触双列圆锥滚子深沟球特点:1）能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定工作。

2）能在无间隙，甚至在预紧（有一定过盈量）的条件下工作。

故滚动轴承的摩擦系数小，有利于减小发热。

3）润滑容易，可以用油脂，一次填装可用到修理时再换脂。

如用油润滑，单位时间用油量也比滑动轴承少。

4）由专业化的轴承厂生产，质量稳定，成本低，经济性好。

滚动轴承的不足：滚动体数量有限，径向刚度是变化的，易引起振动，阻尼低，振幅较大。

滚动轴承的径向尺寸比滑动轴承大。

原则:1）转速较高，负载不大，而旋转精度要求较高，采用球轴承。

2）转速较低，负载大或有冲击负载，采用滚子轴承。

3）径向载荷和轴向载荷都较大时，如果转速高，采用角接触球轴承。

如果转速不高，采用圆锥滚子轴承。

4）轴向载荷比径向载荷大得多，但转速较低时，采用两种不同类型的轴承组合，分别承受轴向和径向负载。

5）径向载荷比轴向载荷大，且转速较高，采用深沟球轴承。

6）支承刚度要求较高时，可采用成对角接触型轴承。

3—5 提高主轴刚度的措施有哪些?提高主轴动刚度的措施：除提高主轴组件的静刚度，使固有频率增高，避免共振外，可采用如下措施：①用圆锥液压涨套取代螺纹等轴向定位件；径向定位采用小锥度过盈配合或渐开线花键；滑移齿轮采用渐开线花键配合。

②采用三支承主轴。

③旋转零件的非配合面全部进行较精密的切削加工，并作动平衡实验。

④设置消振装置，增加阻尼。

⑤采用动力油润滑轴承，控制温升，减少热变形。

3—6 1.主轴的轴向定位有几种，各有什么特点?主轴的轴向定位主要由推力轴承来实现,推力轴承的配置形式有三种:1,前端定位推力轴承安排在前支撑处,主轴发热后向后伸长,轴前端的轴向精度较高,但前支撑轴结构复杂.2,后端定位推力轴承安排在后支撑处,主轴受热后向前伸长,影响轴前端的轴向定位精度和刚度,但这种结构便于轴间间隙调整.3,两端定位推力轴承安排的前后支撑处,支撑结构简单,发热量小,但主轴受热产生变形,会改变轴承间隙影响株洲的旋转精度.3—8 选择主轴材料的依据是什么?轴的材料，只能根据耐磨性、热处理方法及热处理后的变形大小来选择。

耐磨性取决于硬度，故机床主轴材料为淬火钢或渗碳淬火钢，高频淬硬。

3—9 主轴的技术要求主要有哪几项?若达不到这些要求，会有什么影响?(1)支撑轴颈的精度(2)锥孔的技术要求(3)主轴次要轴颈和其他表面的精度(4)主轴各表面的粗糙度(5)主轴各表面的表面层;没有这些技术要求,主轴将无法实现正常运转3—10 为什么多数数控车床采用倾斜床身? 1：加工精度高。

数控机床的拖板传动丝杆都是高精度的滚珠丝杆，丝杆与螺母之间的传动间隙很小，但也不是说没有间隙，而只要有间隙，当丝杆向着一个方向运动后再反向传动时，难免会产生反向间隙，有反向间隙就会影响加工精度，而这种45度床身的机床由于有重力的作用，重力直接作用于丝杆的轴向，传动时的反向间隙几乎为零。

如果你还不明白，你可以找一个普通螺母与螺丝，竖直向上，拧动螺丝，再反向退回，就会明白螺母始终往一边压着丝杆，所以就不会有反向间隙，假如让螺母与螺丝平放，就不会有这种效果了。

2：机床刚性好，切削时不易引起振动。

因为这种机床的刀具是在工件的斜上方切削，切削力与主轴工件产生的重力相一致，所以主轴运转相对平稳，不易引起切削振动，而普通数控车床在切削时，刀具与工件产生的切削力是向上的，与主轴工件产生的重力不一致，所以就容易引起振动。

3：铁屑由于重力的关系不易产生緾绕刀具，利于排屑。

3—11 怎样提高支承件的动态刚度?1提高静刚度和固有频率。

2增加阻尼比3—13 试述铸铁支承件、焊接支承件的优缺点支承件用钢板和型钢焊接有许多优点1，不需要制造木模和浇铸，生产周期短，又不易出废品。

2，减轻重量。

钢的弹性模量约铸铁的1.5至2倍, 在形状和轮廓尺寸相同的前提下，如果要求支承件本身的刚度相同，则钢焊接件的壁厚可比铸铁的薄。

3，可以采用完全封闭的箱形结构，不象铸件那样要留出砂孔。

4，如发现结构有缺陷，如发现刚度不足，焊接件可以补救,.焊隔板和筋焊接结构的缺点是：1，焊接结构在中、小型机械成批生产时成本比铸铁高，手工劳动多，因此，在这种条件下宜铸造。

2，钢的材料内摩擦阻尼约为铸铁的1/3。

3—14 树脂混凝土支承件有什么特点，目前应用于什么类型的机床。

1、应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比2、应具有较高的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼；整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁震动而产生噪音。

3、热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小4、排屑顺畅、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。

3—15 支承件截面形状的选用原则是什么?根据支承件所需要的抗弯拒和抗扭惯性拒能力来选择的3—16 怎样补偿不封闭支承件的刚度损失?1,根据支承件的受力情况合理的选择材料、截面形状、尺寸、壁厚。