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车床构造及车削加工工艺24第二章机床传动基础§2.1机床的类型和基本结构一、金属切削机床的分类机床的种类繁多，为了便于设计、制造、使用和管理，需要进行适当的分类。机床主要按照加工性质、所使用的刀具和机床用途分类的，目前我过机床分为12大类，即车床、钻床、镗床、铣床、刨(插)床、拉床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、锯床、特种加工机床和其它机床。除这种基本分类法之外，还可以按其他方法进行分类。按照机床的通用程度分为通用机床（万能机床）、专门机床和专用机床三种；按加工精度分为普通、精密和高精密机床三种；按机床重量分为仪表(小型)机床、中型(一般)机床、大型机床和重型机床；按自动化程度分：手动、机动、半自动和自动机床；按主要工作部件的数目分：单轴的、多轴的或单刀、多刀的机床；二、金属切削机床的型号编制为了简明的表示出机床的名称、主要规格、性能和结构特征，以便对机床有一个清晰的概念，需要对每种机床赋予一定的型号。我国目前实行的机床型号，按GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》的规定实施。1、通用机床型号第二章机床传动基础251）、机床的类别代号2）、机床的特性代号（1）通用特性代号（2）结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。（3）机床的组别和系别代号每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）。（4）主要参数代号代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。（5）机床重大改进序号用字母“A、B、C……”表示，附机床型号末尾，以示区别。2、专用机床型号表示方法：通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心（自动换刀）仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速车床构造及车削加工工艺263、组合机床及自动线分类代号三、机床的基本构造以普通车床为例介绍机床的基本组成部分，如图2-1所示。主传动部件、进给传动部件、工件安装装置、刀具安装装置、支承件、动力源等。1、主传动部件：是用来实现机床主运动的。如：车床、钻床、铣床的主轴箱；刨床的变速箱和磨床的磨头等。2、进给传动部件：主要是实现机床的进给运动的，也用来实现机床的调整、退刀及快速运动等。如：车床的进给箱、溜板箱；钻床、刨床的进给机构；磨床的液压传动装置等。3、工件安装装置：是用来安装工件的。如：普通车床的卡盘和尾架；钻床、刨床、铣床和平面磨床的工作台。4、刀具安装装置：是用来安装刀具的。如：车床、刨床的刀架；钻床、立式铣床的主轴；卧式铣床的刀轴；磨床的砂轮轴。5、支承件：是用来支承和连接机床各部件的，是机床的基础部件。如：各类机床的床身、立柱、底座、和横梁。6、动力源：即电动机，是为机床运动提供动力的。(a)卧式车床(b)立式车床图2-1机床的基本组成部分第二章机床传动基础27§2.2常用机械传动装置机床的传动一般有机械传动、液压传动、电气传动和气压传动等几种形式。本节只介绍常用的机械传动装置。一、机床机械传动的组成（一）定比传动机构定比传动机构即具有固定传动比或固定传动关系的传动机构，也称传动副。机床上的常用的传动副有带传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动等。1、带传动利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。带传动是一种应用广泛的机械传动，通常是由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带所组成。根据传动原理不同，带传动可分为摩擦传动型和啮合传动型两大类。1）摩擦传动型带传动摩擦传动型是利用传动带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。2）啮合传动型带传动图2-2摩擦传动型带传动图2-3啮合传动型带传动带传动优点传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便，应用广泛。与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以及疲劳寿命较短。2、齿轮传动齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。见图2-4。齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1）传递动力大、效率高；（2）寿命长，工作平稳，可靠性高；（3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。齿轮传动与带传动相比主要缺点有：车床构造及车削加工工艺28（1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；（2）不宜作远距离传动。3、齿轮齿条传动齿轮齿条传动是将齿轮的回转运动变为齿条的往复直线运动，或将齿条的直线往复运动变为齿轮的回转运动。图2-4齿轮传动图2-5齿轮齿条传动齿条有如下特点：（1）齿条可视为齿数趋向于无穷大的圆柱齿轮；（2）当一个圆柱齿轮的齿数无穷增大时，其分度圆，齿顶圆，齿根圆面为互相平行的直线，分别称为分度线，齿顶线和齿根线；（3）由于齿条的齿廓是直线，所以齿廓上各点的法线是平行的；（4）齿条同侧齿廓为平行线，它在与齿定线平行的任一直线上具有相同齿距。4、蜗杆传动蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。小齿轮的每个轮齿可在分度圆柱面上缠绕一周以上，这样的小齿轮外形像一根螺杆，称为蜗杆。大齿轮称为蜗轮。图2-6蜗杆传动蜗杆传动的特点：（1）用于两交错轴间的传动。通常，两轴交错角为90°，蜗杆常为主动件；第二章机床传动基础29（2）传动比大：结构紧凑，传动比i=8～80；（3）传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；（4）可自锁：升角小于当量摩擦角时；（5）传动效率低：一般效率在0.7～0.8，滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型的传动效率可达90%以上；（6）制造成本高。5、螺旋传动螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种：（1）螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构；如普通车床中的丝杆螺母机构。（2）螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中蜗杆传动。（3）螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置。（a）图（b）图（c）图图2-7螺旋传动螺旋传动的分类（1）传力螺旋：传递动力,千斤顶,压力机；（2）传导螺旋：传递运动,要求精度高.进给机构；（3）调整螺旋：调整相对位置。6、链传动链传动是是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力的一种机械传动。图2-8链传动车床构造及车削加工工艺30链传动的特点：（1）与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，传动效率高，径向压轴力小，能在高温及低速情况下工作；（2）与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动；链传动也是应用较广的一种机械传动。（二）变速机构变速机构有无级变速和分级变速：由于机械传动的无级变速装置的变速范围小，结构又较复杂，故很少使用，而代之以液压或电气控制的无级变速。这里只介绍几种典型的分级变速传动机构。1、滑移齿轮变速机构见图2-9，齿轮321ZZZ、、牢固固定在轴Ⅰ上，三联滑移齿轮（321ZZZ、、）通过花键链接在轴Ⅱ上，并可以在轴Ⅱ上滑动，达到三种不同的传动比（332211ZZZZZZ、、）。2、离合器变速机构见图2-10，齿轮21ZZ、牢固固定在轴Ⅰ上，与空套在轴Ⅱ上齿轮21ZZ、保持啮合，端面齿离合器M通过花键和轴Ⅱ连接，并可以在轴Ⅱ上左右滑动。左右滑动时可与21ZZ、的端面齿啮合，从而得到两种不同的速度（2211ZZZZ、）。图2-9滑移齿轮变速机构2-10离合器变速机构3、配换挂轮变速机构该机构所有的齿轮固定在轴上，但是齿轮都可以拆卸，通过更换两轴间的齿轮副的齿轮，改变齿数比，达到传动的目的。如图2-11（a）一对挂轮的变速机构所示：由于轴Ⅰ与轴Ⅱ之间的中心距固定，故在齿轮模数不变的情况下，齿轮A、B的齿数和要保持一定。第二章机床传动基础31(a)一对挂轮的变速机构(b)两对配换挂轮组成的变速机构图2-11配换挂轮变速机构图2-12带轮变速机构如图(b)为两对配换挂轮组成的变速机构。齿轮a和d固定在轴Ⅰ、Ⅱ上，齿轮b和c安装在可通过挂轮架调整位置的中间轴上，两对啮合齿轮可以通过调整中间轴的位置而得到正确的啮合。4、带轮变速机构见图，在传动轴Ⅰ、Ⅱ上，分别装有塔形带轮1和3，当轴Ⅰ转数一定的情况下，只要改变传动带的位置就可以得到三种不同的转速比，从而使得轴Ⅱ得到三种不同的转数。（三）换向机构换向机构有滑移齿轮换向机构、圆锥齿轮换向机构、圆柱齿轮和摩擦离合器组成的变向机构1、滑移齿轮换向机构图2-14是滑移齿轮变向机构。当滑移齿轮Z2在图示位置时，运动由Z3经中间轮Z0传至Z2，轴П与轴Ι的转向相同；当Z2左移至虚线位置时，与轴Ι上的Z1直接啮合，轴П与轴Ι的转向相反。2、圆锥齿轮换向机构主动轴Ι的固定圆锥齿轮Z1与空套的从动轴П上的圆锥齿轮Z2、Z3保持啮合。利用花键与轴П相连接的离合器M两端都有齿爪，离合器向左或向右移动，就可分别与Z3或Z2、的端面齿啮合，从而使轴П的转向改变。这种换向机构的刚性较差，多用于进给运动或其他辅助运动。图2-13圆锥齿轮换向机构车床构造及车削加工工艺323、圆柱齿轮和摩擦离合器组成的变向机构图2-15是圆柱齿轮和摩擦离合器组成的变向机构，当离合器M向左结合时，轴П与轴Ι的转向相反；离合器M向右结合时，轴П与轴Ι的转向相同。图2-14滑移齿轮换向机构图2-15圆柱齿轮和摩擦离合器组成的变向机构二、离合器1、离合器的作用离合器是安装在同轴线的两轴或者轴与空套其上的齿轮、带轮等传动件保持结合或断开，以传递或断开运动，从而实现机床运动的起动、停止、变速和变向等。2、离合器的分类离合器有啮合式离合器：分牙嵌式和齿轮式两种；摩擦离合器：通过相互压紧的两摩擦片的摩擦力传递运动和扭矩；超越离合器：用于两个运动源传递给同一轴的场合，避免运动干涉，实现快、慢速自动转换；安全离合器：一种过载保护装置。当机床传动部件过载时自动断开传动。1）啮合式离合器（见图2-16）a）、牙嵌式牙嵌式离合器由两个端面带牙的半离合器1、3组成。从动半离合器3用导向平键或花键与轴联接，另一半离合器1用平键与轴联接，对中环2用来使两轴对中，滑环4可操纵离合器的分离或接合第二章机床传动基础33图2-16牙嵌式离合器b）齿轮式齿轮式离合器由具有直齿圆柱齿轮形状的两个零件组成，两者的齿数和模数完全相同，但一个为外齿轮，一个为内齿轮。通过操纵机构使两个齿轮完全啮合时，便可将空套齿轮与轴或同轴线的两轴连接而一起旋转。齿轮脱开啮合，则运动联系断开。（a）（b）图2-17齿轮式离合器2）摩擦离合器摩擦离合器利用主、从动半离合器摩擦片接触面间的摩擦力传递扭矩。为提高传递转矩的能力，多采用多片摩擦片。其特点是：（a）能在不停车或两轴具有任何大小转差的情况下进行接合；（b）过载时，摩擦面间将发生打滑，可以避免其他零件的损坏。摩擦离合器分为单片式摩擦离合器和多片式摩擦离合器两类。其中单片式摩擦离合器结构简单，散热性好，但传递的转矩较小。多片式摩擦离合器有两组摩擦片，但传递较大的转矩。见图2-18和图2-19。图2-18单片式摩擦离合器图2-19多片式摩擦离合器车床构造及车削加工工艺343）超越离合器超越离合器只能按一个转向传递转矩，反向时能自动分离。其中应用较为广泛的是滚柱超越离合器，也称定向离合器。它主要由星轮1、外圈2、弹簧顶杆4和滚柱3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外圈相接触。星轮和外圈均可作为主动轮。当星轮为主动件并按图示方向旋转时，滚柱受摩擦力的作用被楔紧在槽内，因而带动外圈一起转动，这时离合器处于接合状态。当星轮反转时，滚柱受摩擦力的作用，被推到槽中较宽的部分，不再楔紧在槽内，这时离合器处于分离状态。图2-20超越离合器图2-21安全离合器4)安全离合器安全离合器是具有过载保护作用的离合器。当传递转矩超过一定数值后，主、从动轴能自动分离，从而保护机器中的重要零件不致损坏。它的工作原理如图2-21所示。半离合器25和24的相对端面为相吻合的螺旋齿面