【正文】 ，兩支承主軸 ；三支承主軸 。 主電動機功率的確定 機床主運動的功率為 附空切主 PPPP ??? 動力參數(shù) 切削功率 與刀具材料、工件材料和所選用的切削用量有關(guān)。 1）機床為滿足不同工藝需求，需具有一系列等比數(shù)列轉(zhuǎn)速 ,轉(zhuǎn)速從 到 依次遞增，即 1n maxn 2）為方便記憶，要求轉(zhuǎn)速 nj經(jīng) E1級變速后，轉(zhuǎn)速值呈 10倍的關(guān)系，即 nj E j? ?1 10n n nj E j E j? ? ?1110 ?? ? 101E 3）為方便記憶，為適應(yīng)雙速電機驅(qū)動的需要，要求轉(zhuǎn)速 nj經(jīng) E2級變速后，轉(zhuǎn)速值呈 2倍的關(guān)系，即 jEj nn 22 ?? jEjEj nnn 22 2 ????2 2E?? 4．公比選用原則 中型機床，公比一般選取 ；大型重型機床，加工時間長，公比應(yīng)小一些，一般選取、 ；非自動化小型機床，加工時間小于輔助時間，轉(zhuǎn)速損失對機床勞動效率影響不大，為使機床結(jié)構(gòu)簡單，公比可選大一些，可選擇 、,甚至 2。 d v 轉(zhuǎn)速選擇圖 n n nj j? ? ? 1如果加工某一工件需要的最佳切削速度為 ，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為 。原因是：設(shè)計簡單；使用方便，最大相對轉(zhuǎn)速損失率相等。 主要技術(shù)參數(shù)的確定 nvd?1000? 二、運動參數(shù) 主運動為旋轉(zhuǎn)運動的機床，主運動的運動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速 。 主要技術(shù)參數(shù)的確定 一、尺寸參數(shù) 機床的尺寸參數(shù)是指影響機床加工性能的一些尺寸。 機床的 主色調(diào)是綠色 。盡管人的審美觀不盡相同，但還是有規(guī)律可循，良好的外觀造型應(yīng)從機床造型設(shè)計和色彩兩方面去評價。 ③提高齒輪的第 Ⅱ 組精度； ④采用增加齒數(shù)、減小壓力角或圓柱螺旋齒輪，增加 齒輪嚙合的重合度，機床齒輪的重合度應(yīng)不小于 ； ⑤提高傳動件的阻尼比；增加支承組件的剛度。 ②熱源相對結(jié)構(gòu)對稱，熱變形后中心位置不變。 機床的總體布局 無法隔離的振源 ，應(yīng)采用下列措施： ①選擇合理的傳動形式，盡量減短傳動鏈，減少 傳動件個數(shù)。 機床的總體布局 四、提高動剛度的措施 抗振性能的提高 機床的抗振性是指機床工作部件在交變載荷下抵 抗變形的能力，包括抵抗受迫振動和自激振動的能力。龍門框架支承，是單臂支承的 改進(jìn)形式 ,又稱為雙柱式支承，適用于立式大型機床 。 支承型式是指支承件的形狀，支承件高度方向尺 寸小于長度方向尺寸時稱為臥式支承；支承件高度方 向尺寸大于長度方向尺寸時稱為立式支承。 運動的分配應(yīng)視工件形狀而定。 機床的總體布局 一、分配機床的運動 機床運動的分配應(yīng)掌握三個原則： 將運動分配給質(zhì)量小的零部件。利用概率設(shè)計，將所設(shè)計零件的失效概率 限制在允許的很小范圍內(nèi)，以滿足可靠性定量的要求。 3．總體布局 ,確定機床刀具和工件的相對運動，確定 各部件的相互位置。 另外，應(yīng) 降低噪聲，減少噪音污染。 機床的基本要求 機床的基本要求 二、人機關(guān)系 機床除具有一定的計術(shù)性能指標(biāo)外，還應(yīng)有良好的人機關(guān)系。 第一節(jié) 機床的基本要求 加工精度 指被加工工件表面的形狀位置、尺寸的準(zhǔn)確度，表面的粗糙程度。 緒論 緒論 四、本課程主要研究內(nèi)容 金屬切削機床設(shè)計 刀具設(shè)計 機床夾具設(shè)計 第一章 金屬切削機床的總體設(shè)計 機床的總體設(shè)計是機床設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ,對機床的技術(shù)性能和經(jīng)濟性指標(biāo)起著決定性作用。 加工設(shè)備，主要指金屬切削機床，特種加工機床。而金屬切削機床的技術(shù)水平直接影響到機械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材 主 編：李慶余 孟廣耀 副主編：張 佳 董 鋒 機械制造裝備設(shè)計 緒論 一、機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟的重要支柱，是生產(chǎn)力的重要組成部分。 緒論 一個國家的機床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。 工藝裝備，是機械加工中所使用的刀具、模具、機床夾具、量具、工具的總稱。 機床的總體設(shè)計是根據(jù)設(shè)計要求，通過調(diào)查研究，檢索資料，掌握機床設(shè)計的依據(jù)；然后進(jìn)行工藝分析，擬定出性能先進(jìn)，經(jīng)濟性好的工藝方案，必要時畫出加工示意圖；在此基礎(chǔ)上確定機床總布局，畫出機床聯(lián)系尺寸圖；確定所設(shè)計機床的主要技術(shù)參數(shù)。機床的精度分為三級：普通精度機床；精密機床；高精度機床。即使機床符合人的生理和心理特征，實現(xiàn)人機環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。 金屬切削機床的設(shè)計步驟 第二節(jié)金屬切削機床的設(shè)計步驟 機床設(shè)計大致包括四個階段： 第一、總體設(shè)計 第二、技術(shù)設(shè)計 第三、零件設(shè)計 第四、樣機試制和鑒定 金屬切削機床的設(shè)計步驟 一、總體設(shè)計 1．掌握機床的設(shè)計依據(jù) ，包括技術(shù)信息、實驗研究 成果、新技術(shù)的應(yīng)用成果 。 畫出傳動原理圖，主要部件的結(jié)構(gòu)草圖，液壓系統(tǒng)原 理圖，電氣控制電路圖，操縱控制系統(tǒng)原理圖。 4．確定主要的技術(shù)參數(shù)，主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)、 運動參數(shù)和動力參數(shù) 。 運動件質(zhì)量小，慣性小，需要的驅(qū)動力就小，傳 動機構(gòu)體積??；制造成本低。 機床的總體布局 二、選擇傳動形式和支承型式 機床的主傳動按驅(qū)動電動機類型分為，交流電動 機驅(qū)動和直流電動機驅(qū)動；交流電動機驅(qū)動又分為單 速電動機、雙速電動機及變頻調(diào)速電動機驅(qū)動。 臥式支承的機床，重心低，剛度大，是中小型機 床的首選支承形式。 機床的總體布局 機床的總體布局 三、安排操作部位 機床總體設(shè)計 ,在考慮達(dá)到技術(shù)性能指標(biāo)的同時， 必須注意機床操作者的生理和心理特征，充分發(fā)揮人 和機床的各自特點，達(dá)到人機最佳綜合功效。 習(xí)慣上稱前者為抗振性，后者為切削穩(wěn)定性。既減少振動源的數(shù)量； ②提高傳動鏈各傳動軸組件，尤其是主軸組件的 剛度，提高其固有角頻率； ③大傳動件應(yīng)作動平衡或設(shè)置阻尼機構(gòu)； ④箱體外表面涂刷高阻尼涂層，增加阻尼比； ⑤提高各部件結(jié)合面的表面精度，增強局部剛度。 ③改善排屑狀態(tài)。 機床的總體布局 五、造型設(shè)計 機床的造型必須與功能相適應(yīng)，功能決定造型，造型表現(xiàn)功能。 機床的總體布局 外觀造型應(yīng)使機床 整體統(tǒng)一 ， 均衡穩(wěn)定，比例協(xié)調(diào)。實踐證明， 綠色有助于提高勞動生產(chǎn)率，藍(lán)色和紫色則降低勞動生產(chǎn)率。 主參數(shù)代表機床的規(guī)格的大小， 是最重要的尺寸參數(shù)。轉(zhuǎn)速與切削速度 的關(guān)系為： n v—— 工件或刀具直徑（ mm）。 (1) 設(shè)計方便 如果機床的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列是等比的，公比為 ，且轉(zhuǎn)速級數(shù) Z為非質(zhì)數(shù)。一般情況下，不可能正好在某一轉(zhuǎn)速線上，而是在兩轉(zhuǎn)速線 與 之間 vn jn 1?jn為保證刀具的使用壽命，應(yīng)選擇較低的轉(zhuǎn)速 ，這時轉(zhuǎn)速的損失為 ，相對轉(zhuǎn)速損失率為 jnn ?An nnj? ? ? 100% 最大相對轉(zhuǎn)速損失率為 趨近于 時的 A值，即 An nnnnj jjjjm a x ( )??? ? ? ? ??? ?11 11 11100%?最大相對轉(zhuǎn)速損失率 Amax只與公比 有關(guān)，是 恒定值； 它影響機床的勞動 生產(chǎn)率 ，特別是加工時間長的大型重型機床。專用機床原則上不變速，但為適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步，可作適當(dāng)性能儲備，公比可選擇 、。專用機床的刀具、工件材料與切削用量都是不變的，計算較準(zhǔn)確；通用機床，刀具與工件材料和切削用量變化大，可根據(jù)機床檢驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的切削條件進(jìn)行計算。 2k ?k 32 ?k 動力參數(shù) 機床切削工件時，齒輪、軸承等零件上的接觸壓力增大，無用功耗損增大。所以該 電動機功率 按快速移動功率選取 。 在較短的時間內(nèi)（ ~1秒），使重力較大的移動部件達(dá)到所需的移動速度，即要克服移動部件和傳動系統(tǒng)的 慣性力 ，使其起動并迅速加速；又需克服移動部件因移動而產(chǎn)生的 摩擦力 。 2/ma xv2P 快速移動電動機功率的確定 P P P T nkPe? ? ? ?1 2129550 ?克服慣性力所需功率 ，快速移動電機的功率應(yīng)按起動時所需功率選取，即 1P快速移動傳動鏈的機械效率 ； ?電動機起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，異步電動機 1k ~ ?k 快速移動電動機功率的確定 aLMaeaee tπnJJtnJtJT30)(30???? ??克服慣性力所需電動機軸上的轉(zhuǎn)矩 eT 為電動機轉(zhuǎn)子自身轉(zhuǎn)動慣量； 為 傳動件、負(fù)載折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量； 為電動機起動時轉(zhuǎn)速加速過程的時間；異步電動機 MJLJat )(1~ sta ? 快速移動電動機功率的確定 根據(jù)動能守恒定律 21 12? ?? ?????????????????i jjjiiLvmJJ??? 分別是各旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動慣量（ ）、角速度（ ）； srad / iiJ ?、 各移動部件的質(zhì)量 ( )、移動速度（ ）； jj vm 、kgsm/ 快速移動電動機功率的確定 空心圓柱形零件的轉(zhuǎn)動慣量 旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量為 （ ），零件的內(nèi)徑、外徑、長度分別為 。 maxF )(mmPh 伺服電動機選擇 2）電動機的轉(zhuǎn)動慣量 負(fù)載慣量 匹配 LJMJ LML JJJ 4?? 絲杠螺母預(yù)加載荷引起的附加摩擦轉(zhuǎn)矩、絲杠軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩 21 ff TT 、 伺服電動機選擇 3)起動轉(zhuǎn)矩和加速特性 直流伺服電動機和步進(jìn)電動機起動時轉(zhuǎn)速加速過程的時間 為 機械時間常數(shù)的 4倍 ； 交流伺服電動機為伺服系統(tǒng)時間常數(shù)的一半 。 sKmaxamaxa 1258 ?? s~K s 1??ss Kta maxv? maxv?sa 50? 伺服電動機選擇 30602 ma xma xma xssKvtva ??系統(tǒng)需要的加速度 為 maxa 如果結(jié)構(gòu)尚未確定 ,不能計算部件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動部件慣性時，可根據(jù)現(xiàn)有機床，在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，類比確定。 2）滿足機床傳遞動力的要求，傳動系統(tǒng)應(yīng)能傳遞足夠的功率和扭矩。 轉(zhuǎn)速圖包括一點三線：轉(zhuǎn)速點，轉(zhuǎn)速線，傳動軸線，傳動線。從左到右按傳動的先后順序排列，軸號寫在上面。 傳動比小于 1，其對數(shù)值為負(fù)，傳動線向下傾斜。按傳動順序，變速組依次為第一變速組、第二變速組、第三變速組 … ，分別用 a、 b、 c… 表示。 級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)的變速組稱為第一擴大組，其傳動副數(shù)、級比指數(shù)、變速范圍分別用 表示 。總變速范圍是 12223 ????Z 451121)1()1(1210210100???????????????ZPPPPPPrrrR )1(210 ?? jj PPPPx ? )1()1( )1(210 ?? ??? JJjj PPPPPPxjr???總變速范圍為： 11210 210 ?? ??? ZPPPPj JrrrrR ?? ??第 擴大組的級比指數(shù)為 j第 傳動組的變