数控机床结构与设计--试题与答案

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ϕ=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：)1()1()1(210---==J J j j P P P P P P x j r ϕϕ

此题：59.126

.121-311-P x a a a ====⨯）（）（ϕϕr 总变速范围的公式：11210210--===Z P P P P j J r r r r R ϕϕ R=48.20326.11-24=

2—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n m =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：1001120=

R ，Z=8 . 根据 1-=Z R ϕ, 则719.11lg 1lg lg =-=Z R ϕ, 即：

φ=1.41 2．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=21ⅹ22ⅹ24

3. 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=1/1.8

③ 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