【正文】 無級(jí)變速器應(yīng)用于要求功率和變速范圍較小的中、小型車型、銑床等機(jī)床的主傳動(dòng)中，更多的是用于進(jìn)給變速傳動(dòng)中。液壓無級(jí)變速裝置通過改變單位時(shí)間內(nèi)輸入液壓缸或液動(dòng)機(jī)中液體的油量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)化。(2)無級(jí)變速裝置與機(jī)械分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的串聯(lián)。因此，常常將無級(jí)變速裝置與機(jī)械分級(jí)變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)，以擴(kuò)大其變速范圍。機(jī)床上常用的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速是用調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流(簡稱調(diào)磁)的辦法來調(diào)速的，屬于恒功率調(diào)速。通常，直流電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍較小，僅為2~4，而恒轉(zhuǎn)矩變速范圍很大，可達(dá)幾十，甚至超過100。通常額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速氣max為恒定功率，變速范圍為3~5。直流和交流電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性如圖12所示?，F(xiàn)在在中、小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)已占優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用一也更加廣泛?；谏鲜龇治隹芍?，如果直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器，例如龍門刨床工作臺(tái)(主運(yùn)動(dòng))或立式車床刀架(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，可直接利用調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍，用電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)或通過定比減速齒輪拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它集中了臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀車床、仿形車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床的功能，是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較廣泛的品種之一。主電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪副和四速變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)主軸，其傳動(dòng)路線表達(dá)式是擬定轉(zhuǎn)速圖如圖25所示，從圖中可知，主軸共得到四段轉(zhuǎn)速: 車床數(shù)控化改裝主傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)將06140臥式車床改造成用MCS51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。一般的臥式車床在改裝為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床時(shí)，主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)是不動(dòng)的，可利用暫停指令進(jìn)行手動(dòng)變速換擋，然后再繼續(xù)加工。將機(jī)械主傳動(dòng)系統(tǒng)改裝為自動(dòng)變速裝置的幾種方案說明見下文介紹。這樣做的好處是機(jī)床性能良好，主傳動(dòng)鏈改裝量較少，但多速電動(dòng)機(jī)的功率是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電動(dòng)機(jī)功率要選的大一些，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的尺寸一也大，因此還要增加一套電動(dòng)機(jī)變速系統(tǒng)。這種變速機(jī)構(gòu)仍為有級(jí)變速，一般變速級(jí)數(shù)不超過四級(jí)。采用直流主軸電動(dòng)機(jī)或交流主軸電動(dòng)機(jī)改裝，其改裝成本高，但效果好，能獲得滿意的速度，而且由于傳動(dòng)鏈中沒有齒輪，故噪聲很小。圖15所示為本任務(wù)改裝后的主傳動(dòng)系統(tǒng)示意。以一個(gè)180 W的交流小電動(dòng)機(jī)8通過蝸輪副7和齒輪3, 2將運(yùn)動(dòng)傳給手柄軸1，帶動(dòng)主軸箱內(nèi)的撥叉和滑塊進(jìn)行變速。當(dāng)手柄軸帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓塊6依次壓下6個(gè)微動(dòng)開關(guān)，發(fā)出6個(gè)不同信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)通過對(duì)電路信號(hào)的識(shí)別來控制變速。與此同時(shí)，在速度繼電器的控制下，主電動(dòng)機(jī)低速點(diǎn)動(dòng)，以便滑移齒輪順利地進(jìn)人嚙合位片。這種方案保留了原主軸箱的結(jié)構(gòu)，改裝量小，但只適合于06140型車床。(2)安排變速組的傳動(dòng)順序，擬定結(jié)構(gòu)式(網(wǎng))。在同一變速組中，若模數(shù)相同且不采用變位齒輪，則傳動(dòng)副的齒數(shù)和相同。當(dāng)傳動(dòng)比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，齒數(shù)和S及小齒輪齒數(shù)可以從表1一1中查得。學(xué)完基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)例后，學(xué)生自主分析數(shù)控車床主軸箱實(shí)物，熟悉內(nèi)部組成，然后分組制訂設(shè)計(jì)方案，方案合格后，開始具體設(shè)計(jì)。(3)扳手、鉗子、直尺。(2)學(xué)生分組，制定任務(wù)實(shí)施方案。項(xiàng)日的整體評(píng)價(jià)如表13所示。常見導(dǎo)軌截面形狀見表2一2。如圖21所示，雙三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向性和精度保持性都很高，磨損后能自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量。但由于超定位，加工、檢驗(yàn)、維修都較困難，而且當(dāng)量摩擦系數(shù)也高，因此適于精度高的場(chǎng)合。2)雙矩形導(dǎo)軌。雙矩形導(dǎo)軌承載面和導(dǎo)向面是分開的，存在側(cè)向間隙，必須用鑲條調(diào)節(jié)。如圖22(b)所示，以內(nèi)外側(cè)面做導(dǎo)向面時(shí)，間距小、熱變形小、間隙小，因而導(dǎo)向精度高、易獲得較高的平行度。3)三角形與矩形組合。其缺點(diǎn)是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，易造成磨損不均勻，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補(bǔ)償，故對(duì)位置精度有影響。4)雙燕尾形導(dǎo)軌。間隙調(diào)整方便，用一根鑲條就可以調(diào)節(jié)各接觸面的間隙。5)矩形與燕尾形導(dǎo)軌組合。6)雙圓柱導(dǎo)軌組合。(3)通過計(jì)算選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。式中: KW—負(fù)荷系數(shù)，按表2一3選取。KT—溫度系數(shù)，按表2一5選取。K—壽命系數(shù)，一般取K=50。(4)其他參數(shù)選擇。鑄鐵耐磨性好，熱穩(wěn)定性高，減振性好，成本低，易于加工，在滑動(dòng)導(dǎo)軌中應(yīng)用廣泛。鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)接近，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗振性好，抗撕傷能力強(qiáng)，工作范圍廣，成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。2)調(diào)整裝置。例如滑動(dòng)導(dǎo)軌副采用壓板和鑲條兩種方法調(diào)整。鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面能正常接觸。平鑲條如圖2一5所示，它是靠調(diào)整螺釘1移動(dòng)鑲條2的位置來調(diào)整間隙的，圖2一5(c)所示為在間隙調(diào)整好后，再用螺釘3將鑲條2緊固。楔形鑲條如圖2一6所示，鑲條的兩個(gè)面分別與動(dòng)導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌均勻接觸，所以比平鑲條剛度高，但加工較困難。如圖2一6(a)所示的調(diào)整方法是用調(diào)節(jié)螺釘1帶動(dòng)鑲條2做縱向移動(dòng)以調(diào)節(jié)間隙。圖2一6(b)所示為從兩端用螺釘3和5調(diào)節(jié)，避免了鑲條4的竄動(dòng)，性能較好。②壓板。 已知作用在單滑座上的最大載荷Fmax，滑座數(shù)M=4，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷(與絲杠軸線平行)Ff= 1 401 N，工作臺(tái)受到橫向的載荷(與絲杠軸線垂直)Fn= 337 N ,工作臺(tái)受到垂直方向的載荷(與工作臺(tái)面垂直)Fe=512 N，移動(dòng)部件總重量G =736 N。由前面的計(jì)算結(jié)果得額定工作時(shí)間壽命Th = 14 400 h。表28 JSAZL型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副尺寸參數(shù)表29項(xiàng)目實(shí)施過程記錄表表210項(xiàng)目評(píng)價(jià)表項(xiàng)目三 簡易機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作一方面，在保證產(chǎn)品完成規(guī)定功能的前提下，通過對(duì)構(gòu)成各子系統(tǒng)的方案進(jìn)行優(yōu)化組合，降低成本，使系統(tǒng)功能平穩(wěn)、準(zhǔn)確、快速，以滿足用戶的要求。另一方面，要使功能達(dá)到最佳，機(jī)械子系統(tǒng)、電子信息處理子系統(tǒng)、動(dòng)力子系統(tǒng)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)5部分構(gòu)成要素的匹配、相互協(xié)調(diào)和相互補(bǔ)充也極為重要。一個(gè)全新的機(jī)電一體化產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)和開發(fā)過程大體可以分為產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)階段。(1)需求分析。(2)市場(chǎng)預(yù)測(cè)。此外，還應(yīng)了解競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的種類、優(yōu)缺點(diǎn)和市場(chǎng)占有率等情況。此外，還要了解本單位的生產(chǎn)基礎(chǔ)條件。通過調(diào)研應(yīng)確定開發(fā)產(chǎn)品的必要性、種類和生命周期，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等，確定用戶對(duì)產(chǎn)品的