机械制造技术基础-CA6140的传动系统分析

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1、4.3.3 CA6140的 传 动 系 统 分 析 【 复 习 】 ） 主 运 动 传 动 链 ） 进 给 运 动 传 动 链 ） 机 动 进 给 传 动 链 （ 1） 机 床 传 动 的 基 本 组 成 部 分 机 床 的 传 动 必 须 具 备 以 下 的 三 个 基 本 部 分 ：运 动 源 ： 为 执 行 件 提 供 动 力 和 运 动 的 装 置 。 通 常 为 电 动 机 ， 如 交 流 异 步 电 动机 、 直 流 电 动 机 、 直 流 和 交 流 伺 服 电 动 机 、 步 进 电 动 机 、 交 流 变 频 调 速 电 动机 等 。传 动 件 ： 传 递 动 力 和 运 动

2、 的 零 件 。 如 齿 轮 、 链 轮 、 带 轮 、 丝 杠 、 螺 母 等 ， 除机 械 传 动 外 ， 还 有 液 压 传 动 和 电 气 传 动 元 件 等 。执 行 件 ： 夹 持 刀 具 或 工 件 执 行 运 动 的 部 件 。 常 用 执 行 件 有 主 轴 、 刀 架 、 工 作台 等 ， 是 传 递 运 动 的 末 端 件 。 （ 2） 机 床 的 传 动 链为 了 在 机 床 上 得 到 所 需 要 的 运 动 ， 必 须 通 过 一 系 列 的 传 动 件 把 运 动 源和 执 行 件 ， 或 把 执 行 件 与 执 行 件 联 系 起 来 ， 以 构 成 传 动 联

3、 系 。 构 成 一个 传 动 联 系 的 一 系 列 传 动 件 ， 称 之 传 动 链 。 根 据 传 动 链 的 性 质 ， 传 动 链 可 分 为 两 类 ： 外 联 系 传 动 链 ； 联 系 运 动 源 与 执 行 件 的 传 动 链 ， 称 为 外 联 系 传 动 链 。 它 的作 用 是 使 执 行 件 得 到 予 定 速 度 的 运 动 ， 并 传 递 一 定 的 动 力 。 此 外 ， 还 起 执行 件 变 速 、 换 向 等 作 用 。 如 卧 式 车 床 中 ， 从 主 电 动 机 到 主 轴 之 间 的 传 动 链 ，就 是 典 型 的 外 联 系 传 动 链 。内

4、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 ， 称 为 内联 系 传 动 链 。 它 的 作 用 是 保 证 两 个 末 端 件 之 间 的 相 对 速 度 或 相 对 位 移 保 持 严 格 的 比 例 关 系 ， 以 保 证 被 加 工 表 面 的 性 质 。 如 滚 齿 机 的 范 成 运 动 传 动 链也 属 于 内 联 系 传 动 链 。 主 运 动 传 动 链 ： 可 使 主 轴 获 得 24级 正 转转 速 （ 101400 r/min） 及 12级 反 转 转 速（ 141580 r/min） 主 运 动 传 动

5、链 CA6140转 速 正 转 24级 转 速 18级 低 转 速 6级 高 转 速 反 转 12级 转 速 进 给 运 动 传 动 链 组 成进 给 传 动 链 ： 执 行 件 （ 主 轴 ） 执 行 件 （ 车 刀 ）功 用 ： 使 刀 架 实 现 纵 向 或 横 向 移 动 及 变 速 与 换 向 进 给 运 动 传 动 链 功 用 是 使 刀 架 实 现 纵 向 及 横 向 移 动 变 速 与 换 向 。 它 包 括 车 螺 纹 进 给 运动 传 动 链 和 机 动 进 给 运 动 传 动 链 。 两 个 末 端 件 ： 主 轴 -刀 架 （ 丝 杠 ） a) 车 螺 纹 进 给 运

6、动 传 动 链 CA6140型 卧 式 车 床 能 车 削 米 制 、 英 制 、 模 数 制 和 径 节 制 四 种 标 准 螺 纹 ，可 以 车 削 大 导 程 、 非 标 准 和 较 精 密 的 螺 纹 。 它 可 以 车 削 右 旋 螺 纹 ， 也 可 以 车削 左 旋 螺 纹 。 计 算 位 移 ： 主 轴 1r-刀 架 移 动 加 工 螺 纹 的 一 个 导 程 L 工 (mm) 运 动 平 衡 方 程 式 : u 从 主 轴 到 丝 杠 之 间 的 总 传 动 比 ； L丝 机 床 丝 杠 的 导 程 ， CA6140型 车 床 的 L丝 =12mm； L工 被 加 工 螺 纹

7、的 导 程 （ mm )。 工丝主 轴 LLu1 进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） )车 削 米 制 螺 纹 传 动 路 线 ： 刀 架 （ 丝 杠 ）（ 啮 合 ） （ 左 螺 纹 ）（ 右 螺 纹 ）主 轴 倍 536252536 3625751001006333252533 33335858基 Muu 进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 运 动 平 衡 式 ： 化 简 后 得 ： u基 、 u倍 分 别 为 基 本 变 速 组 传 动 比 和 增 倍 变 速 组 传 动 比 。 如 适 当 选 择 u基 和 u倍 值 ， 就 可 得 到 米 制 螺 纹 导 程 L 的 各 值

8、（ 1 12mm） 。 mmuuL 122536362536257510010063333358581 )( 倍基主 轴 倍基 uuL 7进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 进 给 箱 中 的 基 本 变 速 组 是 双 轴 滑 移 齿 轮 变 速 机 构 ， 轴 上 的 四 个滑 移 齿 轮 可 分 别 与 轴 上 邻 近 的 两 个 固 定 齿 轮 相 啮 合 ， 共 有 8种 传 动比 ： 75.628261 基u 772828 2 基u 7928364 基u 7828323 基u 75.914195 基u 71014206 基u 71121337 基u 71221368 基u除 了

9、 u基 1和 u基 5外 ， 其 余 各 传 动 比 用 分 数 表 示 时 ， 分 子 按 等 差 数 列 排 列 。进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 增 倍 变 速 组 由 轴 间 的 三 轴 滑 移 齿 轮 机 构 组 成 。 可 变 换四 种 传 动 比 ： 它 们 之 间 依 次 相 差 2倍 ， 其 作 用 是 将 基 本 组 的 传 动 比 成 倍 地 增 加 或 缩小 ， 从 而 可 以 加 工 出 不 同 螺 距 的 螺 纹 。 变 换 u 基 和 u倍 的 值 ， 就 可 得 到 32种 导程 值 ， 其 中 标 准 的 有 20种 。 (米 制 螺 纹 表 ）814

10、81545181 倍u 41481535282 倍u 21283545183 倍u 1283535284 倍u进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 扩 大 导 程 传 动 路 线 ）（ 接 正 常 导 程 传 动 路 线（ 正 常 导 程 ） （ 扩 大 导 程 ）主 轴 5858 582644442080505020802658 从 传 动 路 线 表 达 式 可 知 ， 扩 大 螺 纹 导 程 时 ， 主 轴 到 轴 的 传 动 比 为 ： 当 主 轴 转 速 为 40-125r/min时 ， 4582644445050208026581 扩u进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 当

11、主 轴 转 速 为 10-32r/min 时 ， 而 正 常 螺 纹 导 程 时 ， 主 轴 到 轴 的 传 动 比 为 ： 所 以 ， 通 过 扩 大 导 程 传 动 路 线 可 将 正 常 螺 纹 导 程 扩 大 4倍或 16倍 。 CA6140型 车 床 车 削 大 导 程 米 制 螺 纹 时 ， 最 大 螺 纹 导程 为 192mm。 16582644442080208026582 扩u 15858 u进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） ) 车 削 英 制 螺 纹 英 制 螺 纹 以 每 英 寸 长 度 上 的 螺 纹 扣 数 (扣 /in)表 示 ， 其 标准 值 也 按 分 段

12、 等 差 数 列 的 规 律 排 列 。 英 制 螺 纹 的 导 程 ： L=1/(in) 由 于 CA6140型 车 床 的 丝 杠 是 米 制 螺 纹 ， 被 加 工 的 英 制 螺 纹 也应 换 算 成 以 毫 米 为 单 位 的 相 应 导 程 值 ， 即 ：进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） )(4.25)(1 mminL 英 制 螺 纹 传 动 路 线 与 米 制 螺 纹 路 线 相 比 有 以 下 调 整 ： 改 变 传 动 链 中 部 分 传 动 副 的 传 动 比 ， 使 其 包 含 特 殊 因 子 25.4； 将 基 本 组 两 轴 的 主 、 被 动 关 系 对 调

13、， 以 便 使 分 母 为 等 差 级 数 。 其 余 部 分 的 传 动 路 线 与 车 削 米 制 螺 纹 时 相 同 。 运 动 平 衡 式 为 ： 将 L =25.4/代 入 上 式 ， 得 ： 变 换 u基 和 u倍 的 值 ， 就 可 得 到 各 种 标 准 的 英 制 螺 纹 。倍基 倍基主 轴 uu uuL 14.2574 12253617510010063333358581 )(进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） )/47 inuu （ 扣倍基 )车 削 模 数 螺 纹 模 数 螺 纹 主 要 用 在 米 制 蜗 杆 中 ， 用 模 数 m表 示 螺 距 的 大 小 。

14、螺 距 与 模 数 的关 系 为 ： pm= m(mm) 模 数 螺 纹 的 导 程 为 ： Lm=k m(mm) （ k螺 纹 的 头 数 ） 模 数 螺 纹 的 标 准 模 数 m也 是 分 段 等 差 数 列 。 车 削 时 的 传 动 路 线 与 车 削 米 制螺 纹 的 传 动 路 线 基 本 相 同 。 由 于 模 数 螺 纹 的 螺 距 中 含 有 因 子 ， 因 此 车削 模 数 螺 纹 时 所 用 的 挂 轮 为 。9710010064 进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 运 动 平 衡 式 为 ： 式 中 化 简 后 得 只 要 变 换 u 基 和 u倍 ， 就 可 车

15、 削 各 种 不 同 模 数 的 螺 纹 122536362536259710010064333358581( 倍基主 轴 ） uuLm 48736259710010064 ， 倍基 uukm 47进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） )车 削 径 节 螺 纹 径 节 螺 纹 主 要 用 于 同 英 制 蜗 轮 相 配 合 ， 即 为 英 制 蜗 杆 。 其 标 准 参 数 为 径节 ， 用 DP表 示 ， 其 定 义 为 ： 对 于 英 制 蜗 轮 ， 将 其 总 齿 数 折 算 到 每 一 英 寸 分 度圆 直 径 上 所 得 的 齿 数 值 ， 称 为 径 节 。 根 据 径 节 的

16、定 义 可 得 蜗 轮 齿 距 为 ： 式 中 z蜗 轮 的 齿 数 ， D蜗 轮 的 分 度 圆 直 径 （ in） 。 只 有 英 制 蜗 杆 的 轴 向 齿 距 P DP与 蜗 轮 齿 距 /DP相 等 才 能 正 确 啮 合 ， 而 径 节制 螺 纹 的 导 程 为 英 制 蜗 杆 的 轴 向 齿 距 为 ： 标 准 径 节 的 数 列 也 是 分 段 等 差 数 列 。 inDPDzzDp 蜗 轮 齿 距 mmDPkinDPPDP 4.25进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 车 削 径 节 螺 纹 时 ， 可 采 用 英 制 螺 纹 的 传 动 路 线 ， 但 挂 轮 需换 为

17、： 运 动 平 衡 式 : 化 简 得 ： 变 换 u 基 和 u倍 可 得 常 用 的 24种 径 节 螺 纹 。 12253619710010064333358581 倍基（ 主 轴 ） uuLDP 9710010064 倍基uukDP 7进 给 运 动 传 动 链（螺纹加工） 纵 向 和 横 向 进 给 传 动 链 机 动 进 给 传 动 链 主 要 是 用 来 加 工 圆 柱 面 和 端 面 ， 为 了 减 少 螺 纹 传 动 链 丝杠 及 开 合 螺 母 磨 损 ， 保 证 螺 纹 传 动 链 的 精 度 ， 机 动 进 给 是 由 光 杠 经 溜 扳 箱 传动 的 。 a) 纵 向

18、 机 动 进 给 传 动 链 两 末 端 件 ： 主 轴 1r-刀 架 f(mm) 运 动 平 衡 式 ： rmm uuf /125.2802848303040294 5632323656282536362536257510010063333358581 倍基（ 主 轴 ）纵进 给 运 动 传 动 链 进 给 运 动 传 动 链 螺 纹 进 给 传 动 链 ： 实 现 车 削 公 制 、 英 制 、 模 数 制 和 径 节 制 四 种 标 准 螺 纹 ； 还 可 车 削 大 导 程 、 非 标 准 和 较 精 密 的 螺 纹 ； 这 些 螺 纹 可 以 是 右 旋 的 ， 也 可 以 是 左

19、旋 的螺 纹 进 给 传 动 链 的 运 动 平 衡 式 为 1（ 主 轴 ） u 0 ux L丝 = L工 CA6140型 车 床 车 削 上 述 各 种 螺 纹 时 的 传 动 路 线 表 达 式 为 主 轴 VI XIXIXVIIIIIIIVV 左 螺 纹右 螺 纹扩 大 螺 纹 导 程正 常 螺 纹 导 程 33252533 3333582644442080505020802658 5858 XVII M5合 XVIII（ 丝 杆 ） 刀 架 非 标 准 螺 纹英 制 和 径 节 螺 纹公 制 和 模 数 螺 纹模 数 和 径 节 螺 纹公 制 和 英 制 螺 纹 合合 倍基合 基 4

20、33 25361 2536362536259710010064 7510010063 MXIVMXIIdcba uXVXIIIuXIVM XIVuXIIIXII 基 本 螺 距 机 构 ， 共 8 种 ：75.628261 基u 7728282 基u7828323 基u 7928364 基u75.914195 基u 71014206 基u71121337 基u 71221368 基u 增 倍 机 构 ， 共 4 种 ：1283535281 倍u 21283545182 倍u41481535283 倍u 81481545181 倍u 扩 大 螺 距 机 构 ： 导 程 可 扩 大 4 倍4582

21、644445050208026581 扩u 16582644442080208026582 扩u 扩 大 螺 纹 进 给 传 动 路 线 的 运 动 平 衡 式 为 12333358581 挂主 轴工 uL化 简 后 得 挂 轮 换 置 公 式 为12 工挂 Ldcbau 纵 向 和 横 向 进 给 传 动 链 当 进 行 非 螺 纹 工 序 车 削 加 工 时 ， 可使 用 纵 向 和 横 向 进 给 运 动 链 。 该 传 动 链由 主 轴 经 过 公 制 或 英 制 螺 纹 传 动 路 线 至进 给 箱 轴 XVII， 其 后 运 动 经 齿 轮 副 传 至光 杆 XIX， 再 由 光

22、杆 经 溜 板 箱 中 的 传 动机 构 ， 分 别 传 至 齿 轮 齿 条 机 构 和 横 向 进给 丝 杠 XXVII， 使 刀 架 作 纵 向 或 横 向 机动 进 给 。 刀 架 快 速 移 动 传 动 链 为 了 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 和 缩 短辅 助 时 间 ， 刀 架 快 速 移 动 传 动 机 构 可使 刀 架 实 现 机 动 快 速 移 动 。 按 下 快 速移 动 按 钮 ， 快 速 电 动 机 经 齿 轮 副 使 轴XX高 速 转 动 ， 再 经 蜗 杆 副 、 溜 板 箱 内的 转 换 机 构 ， 使 刀 架 实 现 纵 向 和 横 向的 快 速 移 动 ， 方 向 仍 由 双 向 牙 嵌 式 离合 器 M8、 M9 控 制 。 CA6140型 车 床 的 典 型 机 构双 向 多 片 摩 擦 离 合 器 及 其 操 纵 机 构 闸 带 式 制 动 器闸 带 式 制 动 器 变 速 操 纵 机 构 纵 向 、 横 向 机 动 进 给 及 快 速 移 动 操 纵 系 统 超 越 离 合 器 和 进 给 过 载 保 护 装 置