普通车床传动系统分析

2.4　普通车床传动系统分析

机床的传动系统分析通常要利用传动系统图。机床的传动系统图是表示机床全部运动关系的示意图。图2－18是C6132卧式车床的传动系统图。图中用简图符号代表各种传动件，各传动件按照运动传递的先后顺序，以展开图的形式画出来。传动系统图只能表示传动关系，并不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置，通常在图中还须注明齿轮及蜗轮的齿数、带轮直径、丝杠的导程和线数、电动机的转速和功率、传动轴的编号等。传动轴的编号通常从动力源（如电动机）开始，按运动传递顺序，依次用罗马数字Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，…表示。字母M代表离合器。

根据传动系统图分析机床的传动关系时，首先应弄清楚机床有几个执行件，工作时有哪些运动，它的动力源是什么，然后按照运动的传递顺序，从动力源至执行件依次分析各传动轴间的传动结构与传动关系。分析传动结构时，应特别注意齿轮、离合器等传动件与传动轴的连接关系（如固定、空套或滑移），从而找出运动的传递关系，列出传动路线与运动平衡方程式等。

机床的传动系统是建立在具体的部件和机构之上，为了便于了解传动系统内部机构的组成和各机构间的传动联系，还采用传动框图来简化分析。图2－19是C6132普通车床的传动框图，图2－19可与图2－18对照运用。

图2－19　C6132型普通车床传动框图

2.4.1　主运动分析

主运动传动链的两端件是电动机与主轴，它的功用是把动力源（电动机）的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足普通车床主轴变速和换向的要求。

1.主运动的传动路线

主运动由电动机开始，带动变速箱内的轴Ⅰ旋转。轴Ⅰ上有双联滑移齿轮19、33，可分别与轴Ⅱ上的齿轮34、22相啮合，使轴Ⅱ获得两种转速。轴Ⅱ上的齿轮34、22和28又可分别与轴Ⅲ上的三联滑移齿轮32、45和39相啮合，使轴Ⅲ得到6（2×3）种转速。

主运动经带轮φ176mm和φ200mm传至主轴箱内。φ200mm的带轮与齿轮27由轴套连成一体，空套在轴Ⅳ上。轴套Ⅴ的两端有齿轮63和17，主轴Ⅵ上有固定齿轮58。轴套Ⅳ的运动分两条路线传至主轴Ⅵ，一是经过齿轮27／63和17／58将运动传给主轴Ⅳ，使主轴Ⅵ获得6种低速；二是通过移动轴套Ⅴ，带动内齿轮离合器M1向左移动，与齿轮27啮合，同时也使轴套Ⅴ上的齿轮63、17向左与齿轮27、58脱开，将运动传至主轴，从而获得6种高速。因此，主轴Ⅵ可得12种转速。

主运动的传动路线可用传动结构式表示：

从传动路线表达式可以看出从电动机至主轴的各种转速的传动关系。主轴的反转通过电动机的反转实现。

2.主轴的转速值

主轴各级转速的数值，可根据主运动传动所经过的传动件的运动参数（齿轮齿数、带轮直径等）列出运动平衡式求出。即每一条传动路线，都可根据传动链中各传动副的传动比，计算求得其转速。每一条传动链的总传动比等于其中所有传动副传动比的乘积。

例如，主轴最高转速应取传动比最大的一条路线，计算如下：

上两式中，0.98为胶带滑动系数。

2.4.2　进给运动分析

卧式车床的进给运动是从主轴开始，通过反向机构、挂轮、进给箱和溜板箱的传动机构，使刀架作纵向、横向或车螺纹进给。无论是一般车削还是螺纹车削都是以主轴（工件）每转一转，刀具移动的距离来计算的（mm／r），所以在分析进给运动的传动链时是把主轴和刀架作为传动链的两端件。

运动由主轴经过反向机构（图2－18中的55／55或55／35×35／55，该反向机构不论处于哪种啮合状态，速比均为1，只是改变运动方向）传给轴Ⅶ，再经过挂轮箱的齿轮29／58和交换齿轮a／b、c／d将运动传至进给箱。

进给箱内的传动，是由轴Ⅷ通过齿轮27／24、30／48、26／52、2l／24和27／36中的任意一对齿轮将运动传至轴Ⅸ获得5种不同的转速。再通过增倍机构的齿轮26／52或39／39，以及齿轮26／52或52／26将运动传至轴Ⅹ，从而使轴Ⅹ获得20种不同的转速。移动轴Ⅹ上的齿轮39又可分别与丝杠或光杠上的齿轮39相啮合，从而使丝杠或光杠转动。

丝杠转动时，合上开合螺母，则可使溜板箱作纵向移动，以车削螺纹。

光杠转动时，运动经溜板箱内的蜗杆蜗轮2／45传至轴Ⅺ。当合上锥形离合器M2时，运动再经齿轮24／60、25／55传至轴ⅫⅠ。轴ⅫⅠ顶端有小齿轮14，它与固定在床身上的齿条相啮合，小齿轮14转动时，带动溜板箱、床鞍及刀架作纵向进给运动。当合上锥形离合器M3时，运动由齿轮38／47，47／13传至横向丝杠，使横向丝杠转动，通过螺母带动刀架作横向进给运动，脱开离合器，纵向或横向进给可以手动。

进给运动的传动路线可用下面的传动结构式表示：

在进给运动中，进给量或螺距也可根据各条传动路线上传动件的传动比来计算。实际上在一般车削和加工各种标准螺距的螺纹时，并不需要计算，只要从进给量及螺距的指示牌中，选出挂轮箱应配换的齿轮和调整进给箱上各操纵手柄的位置即可。

2.4.3　车床传动系统的组成

从C 6132型普通车床传动系统分析可看出，实现机床的主运动和进给运动，主要采用了以下传动机构和装置。

（1）定比传动机构。具有固定传动比的传动副，用来实现降速、升速或运动连接。常用的传动副有带传动、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、齿轮齿条传动和丝杠螺母传动等。

（2）变速机构。传递运动、动力以及变换机床运动速度的机构。为了能采用合理的切削速度和进给量，需要进行变速。本例采用的变速机构有滑移齿轮变速机构、离合器－齿轮变速机构、交换齿轮变速机构等。

（3）换向机构。用来变换机床部件运动方向的机构，机床的主运动和进给运动传动部件依加工的不同需要都设有换向机构。随着机床类型、传动部件、换向频繁程度和电动机功率大小等不同，采用换向机构也不同，通常可直接利用电动机反转或利用齿轮换向机构等。

（4）操纵机构。用来控制机床运动部件变速、换向、启动、停止、制动及调整的机构。该机构一般由以下三部分组成：操纵件，包括手柄、手轮、按钮等；机械传动装置，常用杠杆、凸轮、齿轮齿条等；执行件，如拔叉、滑块等。

（5）箱体及其他装置。箱体用以支承和连接各机构，并保证它们相互位置的准确性。为了保证传动机构的正常工作，还设有开停装置、制动装置、润滑和密封装置等。

2.4.4 机械传动的特点

C6132卧式车床采用了各种机械传动形式，机械传动与液压传动、电气传动相比较有其突出的特点，主要体现在以下方面：

（1）传动准确，工作可靠；

（2）实现回转运动的结构简单，能传递较大的扭矩，变速范围广；

（3）故障容易发现，便于维修。

但是，机械传动有速度损失，传动不够平稳；传动元件制造精度不高时，振动和噪声较大；实现无级变速的机构较复杂，变速范围小，成本较高。所以机械传动主要用于速度不太快的有级变速传动中。