机械结构设计期末要点总结

1. 在CA6140型车床上车削下列螺纹：

⑴ 制螺纹 P=3mm；P=8mm；k=2

1

⑵ ⑵英制螺纹 ａ=42牙/in

⑶公制螺纹 L=48mm

⑷模数螺纹 m =48mm，k=2

试写出传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时可采用的主轴转速范围。 答: (1) ①: P=3mm k=2时 L=k·p=6mm 传动表达式: ⎡33⎤(右旋) ⎢33⎥⎢⎥[1**********]25⎢⨯⎥⨯⎥⎣2533⎦－Ⅺ－10025－Ⅻ－36－ⅩⅢ－u 基－主轴Ⅳ－58－Ⅸ－⎢

2536⨯ⅩⅣ－3625－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－ⅩⅧ－(丝杠) －刀架

3618251⨯=u u u u 45282 21平衡式: L=7基倍 查表得： L=3mm时 基 = 倍=

主轴转速范围为450r/min

②: p=8mm k= 2时 L=k·p=16mm 扩大导程4倍或16倍的传动表达式:

⎡50⎤⎢50⎥⎢⎥58804426⎢80⎥

⎣20⎥⎦－Ⅲ－44－Ⅷ－58－Ⅸ－主轴－26－Ⅴ－20－Ⅵ－⎢

⎡33⎤(右旋) ⎢33⎥⎢⎥[**************]⎢x 左旋⎥）⨯⨯⎢⎥⎣2533⎦－Ⅺ－10025－Ⅻ－36－ⅩⅢ－u 基－ⅩⅣ－3625－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－ⅩⅧ－刀架

因为需扩大导程4倍和16倍两种，所以在Ⅵ和Ⅸ轴之间的u 扩为：

5880504426u 扩1=⨯⨯⨯⨯=[1**********]

5880804426⨯⨯⨯⨯=[1**********]8 查表2－3得：

3228151⨯=u u L=4mm时 基=28 倍=35484

3218151⨯=u u 2845488 L=1mm时 基= 倍=

在导程扩大4倍时，主轴转速为40～125r/min

在导程扩大16倍时，主轴转速为10～32r/min u 扩2=

1

（2）传动表达式：（英制）ａ=42牙/in ⎡33⎤(右旋) ⎢33⎥⎢⎥[1**********]⎢⨯⎥⨯⎢⎥2533⎣⎦主轴－58－Ⅸ－－10025－Ⅻ－M 3－ⅩⅣ－u 基－ⅩⅢ－

36

25－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－ⅩⅧ－(丝杠) －刀架

3618351⨯=u u 45282 28基倍查表得：= =

主轴转速为：450～1400r/min

（3）车制L=48mm，有两种：扩大4倍和16倍导程的方法 传动表达式： ⎡50⎤⎡33⎤(右旋) ⎢50⎥⎢33⎥⎢⎥⎢⎥[1**********]426⎢⎥⎢⨯⎥⎥⎣2533⎦－Ⅺ⎣20⎥⎦－Ⅲ－44－Ⅷ－58－Ⅸ－⎢主轴－26－Ⅴ－20－Ⅵ－⎢

[1**********]⨯⨯u －10075－Ⅻ－36－ⅩⅢ－基－ⅩⅣ－3625－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－Ⅹ

Ⅷ－刀架

3628151⨯=u u 查表2-3得：L=3mm时 基=221 倍=35484

362835⨯=1u u 352821L=12mm时 基= 倍=

则在导程扩大4倍时，主轴转速为40~125r/min

在导程扩大16倍时，主轴转速为10~32r/min

322835⨯=1u u 283528基倍（4）k=2时 = =

传动表达式： ⎡50⎤⎡33⎤(右旋) ⎢50⎥⎢33⎥⎢⎥⎢⎥[1**********]426⎢⎥⎢⨯⎥⎢2533⎥－Ⅺ⎦⎣20⎥⎦－Ⅲ－44－Ⅷ－58－Ⅸ－⎣主轴－26－Ⅴ－20－Ⅵ－⎢

[1**********]⨯⨯u －10097－Ⅻ－36－ⅩⅢ－基－3625－Ⅵ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－ⅩⅧ－刀架

2. 欲在CA6140型车床上车削L =10mm的公制螺纹，试指出能够加工这一螺纹的传动路线有哪几条？

答：传动路线有两条：

① L=10mm时 传动表达式：

⎡33⎤(右旋) ⎢33⎥⎢⎥[1**********]25⎢⨯⎥⨯⎥⎣2533⎦－Ⅺ－10075－Ⅻ－36－Ⅶ－u 基－ⅩⅣ－主轴Ⅵ－58－Ⅸ－⎢

2536⨯3625－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－ⅩⅧ－刀架

283520⨯=1u 基=14 u 倍=3528

② L=2.5mm时，需要导程扩大4倍 传动表达式： ⎡50⎤⎡33⎤(右旋) ⎢50⎥⎢33⎥⎢⎥⎢⎥[1**********]658⎢⎥⎢⨯⎥⎥⎣2533⎦－⎣20⎥⎦－Ⅲ－44－Ⅷ－58－Ⅸ－⎢主轴Ⅵ－26－Ⅴ－20－Ⅵ－⎢

[1**********]⨯⨯u Ⅺ－10075－Ⅻ－36－ⅩⅢ－基－ⅩⅣ－3625－ⅩⅤ－u 倍－ⅩⅦ－M 5－

ⅩⅧ－刀架

2815120⨯=u 基=14 u 倍=35484

3. 当CA6140型车床的主轴转速为450~1400r/min(除500 r/min)时，为什么能获得细进给量？在进给箱中变速机构调整情况不变的条件下，细进给量与常用进给量的比值是多少？

答：转速为450~1400r/min(除500 r/min)时，其运动路线直接由扩大螺距机构和公制螺纹传动路线控制，故可获得8种细进给量，范围是0.028~0.054mm/r。细0. 0280. 058727

进给量与常用进给量的比值是：0. 08~1. 22=20~610=0.35~0.044 mm/r。

4. 分析C620-1型卧式车床的传动系统（见图2-41）：

⑴写出车公制螺纹和英制螺纹时的传动路线表达式；

⑵是否具有扩大螺距机构，螺距扩大倍数是多少？

⑶纵、横向机动进给运动的开停如何实现？进给运动的方向如何变换？

答：（1）公制： ⎡38⎤(右旋) ⎢38⎥⎢⎥[1**********]25⎢⨯⎥⨯⎥⎣3838⎦－Ⅷ－10097－Ⅸ－36－Ⅹ－u 基－Ⅻ－主轴Ⅵ－50－Ⅶ－⎢

2856⨯5628－ⅩⅢ－u 倍－ⅩⅣ－M 5－ⅩⅤ－刀架

英制：

⎡38⎤(右旋) ⎢38⎥⎢⎥[1**********]50⎢⨯⎥⨯⎥⎣3838⎦－10097－Ⅸ－M 3－Ⅺ－u 基－Ⅹ－25－主轴Ⅵ－50－Ⅶ－⎢

Ⅻ－u 倍－ⅩⅣ－M 5－ⅩⅤ－刀架

（2）具有扩大螺距机构表达式： ⎡50⎤⎡50⎤⎢50⎥⎢50⎥⎢⎥⎢⎥806450⎢⎥⎢80⎥

⎣20⎥⎦－Ⅳ－⎢⎣20⎥⎦－Ⅲ－50－Ⅶ 主轴Ⅵ－32－Ⅴ－⎢

[**************]0u 扩1=⨯⨯⨯=2u 扩2=⨯⨯⨯=[***********]扩大倍数：

（3）开停可用机械式摩擦离合器来控制，进给方向的变换通过同一离合器和圆柱齿轮来实现。

5. 为什么卧式车床主轴箱的运动输入轴（Ⅰ轴）常采用卸荷式带轮结构？对照图说明扭距是如何传递到轴Ⅰ的？试画出轴Ⅰ采用卸荷式带轮结构与采用非卸荷式带轮结构的受力简图。

答：采用卸荷式带轮是因为皮带轮与花键套间用螺钉联接，与固定在主轴箱上的法兰盘中的两个向心球轴承相支承，故皮带轮可在花键套的带动下使轴Ⅰ转动。 即卸荷式带轮结构的受力：

F 1非卸荷式带轮结构的受力： 1

6. CA6140型车床主传动链中，能否用双向牙嵌式离合器或双向齿轮式离合器代替双向多片式摩擦离合器，实现主轴的开停及换向？在进给传动链中，能否用单向摩擦离合器或电磁离合器代替齿轮式离合器M 3、M 4、M 5？为什么？

答：不能代替双向多片式摩擦离合器，因起到过载保护作用。不能代替齿轮式离合器，因其可以保证准确的传动比。

7. CA6140型车床进给传动系统中，主轴箱和溜板箱中各有一套换向机构，它们的作用有何不同？能否用主轴箱中的换向机构来变换纵、横向机动进给的方向？为什么？C620-1的情况是否与CA6140型车床相同？为什么？

答：CA6140车床进给传动系统中，主轴箱的作用是保证主轴正反转和停止。溜板箱的作用是将光杠或丝杠所传动的扭距转换为直线进给运动并带动刀架进给，控制刀架运动。纵横向机动进给的方向不能用主轴箱中的换向机构来变换。C620-１与CA6140车床不同，CA6140进给箱中的基本螺距机构采用的是双联滑移齿轮机构、摆移齿轮机构和三联滑移公用齿轮机构。这种机构的使用性能、结构刚性和制造工艺性都较好，故采用的很普遍。而在C620-１中，基本螺距机构采用的是摆移齿轮机构，这种机构工艺性复杂，刚性差。

８. 卧式车床进给传动系统中，为何既有光杠又有丝杠来实现刀架的直线运动？可否单独设置丝杠或光杠？为什么？

答：光杠是实现纵横向直线进给，而丝杠则在加工螺纹是实现刀架的进给，不能单独设置丝杠或光杠。设置光杠可以保证丝杠的传动精度不被磨损。

9. CA6140型车床主轴前后轴承的间隙怎样调整（见图2-8）？作用在主轴上的轴向力是怎样传递到箱体上的？

答：主轴前端轴承间隙是通过螺母23和26调整，调整时先拧松螺母23然后拧紧带锁紧螺钉螺母26，使轴承22的内圈相对主轴的锥形轴颈向右移动，由于锥面作用薄壁的轴承内圈产生径向弹性变形将滚子与内外圈滚道之间的间隙消除，调整后再将螺母23拧紧。后轴承32的间隙要用螺母23，轴承22的内圈轴承18传动到箱体，向右的轴向力由主轴径向螺母26，轴承18，隔套25，轴承22的外圈和轴承24传至箱体。

10. 为什么卧式车床溜板箱中要设置互锁机构？丝杠传动与纵向、横向机动进给能否同时接通？纵向和横向机动进给之间是否需要互锁？为什么？

答：若操作错误同时将丝杠传动和纵横向机动给接通，则将损坏机床。为了防止发生，溜板箱中设置互锁机构，以保证开合螺母合上时机动进给不能接通，反之机动进给接通时开合螺母不能合上，故丝杠传动与纵横向机动进给不能接通，纵横向机动进给不需互锁是由手柄控制纵向机动进给时横向机动进给的离合器是脱开、不能传递动力，也就不能横向进给，当横向机动进给时控制纵向传动离合器是脱开，不能纵向机动进给。

11. 分析CA6140型车床出现下列现象的原因，并指出解决办法：

⑴车削过程中产生闷车现象；

⑵扳动主轴开、停和换向操纵手把（见图2-13中零件7）十分费力，甚至不能稳定地停留在终点位置上；

⑶操纵手柄13（见图2-13）扳至停车位置上时，主轴不能迅速停止； ⑷安全离合器打滑，刀架不进给。

答：⑴由于进给量太大致使双向多片式摩擦离合器打滑，使主轴停转产生闷车现象，减少吃刀量及进给量即可，或由于双向多片式摩擦离合器摩擦间隙调节档，将间隙调整合适即可。

⑵由于齿扇齿条轴啮合的太紧，齿顶与啮合齿槽的底部相接触使扳动手柄费力，而啮合的两部分间隙过大过松使扳动手柄不能稳定停留在终点位置，只须将齿条啮合间隙调整合适。

⑶由于制动器制动带过松，不能起到预期的刹车作用，只要调节螺母制动带至合适的位置。

⑷由于吃刀量过大使主轴传动受阻阻力过大，出现打滑机床进给传动链断开，减少吃刀量减轻刀架载荷和主轴载荷即可。

13. 在图2-25中，手把40经过哪些零件带动刀架体39转位？

答：方刀架过程中的松夹拔锁定位以及夹紧零件都是由于手柄40控制，逆时针转动手柄使其从轴37顶端螺母拧松时，刀架39使被松开同样手柄通过内花键35带动外花键套34转动，外花键34下端有锯齿形齿口与凸轮31的上端面啮合。

因此凸轮被带动逆时针转动凸轮转时先由斜面有将定位锁30从定位孔拔出，接着某缺口的一个垂直侧面口与装在刀架体中的锁41相碰，于是带动刀架体转动钢球42从定位孔中滑出。

14. 回轮转塔车床与卧式车床在布局和用途上有哪些区别？回轮转塔车床的生产率是否一定比卧式车床高？为什么？

答:回轮转塔车床与卧式车床在布局上的区别：回轮转塔车床没有尾座和丝杠，在床身尾部装有一个能总纵向移动工位刀架，其上也安装多把刀具加工过程中多工位刀架可周期性转位，将不同刀具依次接到加工位置顺序地对工件加工不需按刀具便可完成复杂工序，缩短了辅助时间。而卧式车床加工不同工序需更换刀具延长了加工时间，并且回轮转塔车床可实现多刀同时加工切削而卧式车床不能。回轮转塔车床由预先调整刀具位置保证加工尺寸，在加工中不需对刀、试切和调试，而卧式车床加工时要对刀、试切和测量，回轮转塔车床采用各种快速夹头以替代普通卡盘卧式车床设有。回轮转塔车床不一定比卧式车床加工效率高，回轮转塔车床和卧式车床加工范围不同，在各自适用范围中有各自的生产效率。

15. 与一般卧式车床相比，精密及高精密卧式车床主要采取了哪些措施来提高其加工精度和减小表面粗糙度？

答:措施⑴提高机床几何精度，提高主轴及轴承精度以及丝杠和螺母精度。

⑵主传动链采用分离传动的形式把主轴箱和变速箱分开，提高主轴的运动平稳性减少主轴热变形，从而提高机床工作精度。

⑶主轴皮带轮采用卸荷式结构。

⑷减小加工表面粗糙度，主轴前后轴承均采用高精度滑动轴承或采用高精度静压轴承，采用无级变速传动。

离合器的种类：啮合式（牙嵌式、齿轮式）、摩擦离合器（多片式、圆锥式）

摩擦离合器传递扭矩大小取决于：压块的压紧力，摩擦片之间的摩擦系数，摩擦片的作用半径，摩擦面对数。

常见的有级变速机构：

1. 塔轮变速机构 结构简单，传动平稳，过载打滑；尺寸大，变速不方便。

2. 滑移齿轮变速机构 结构紧凑，传动比精确，变速方便，传动效率高；不能在运动中变速。

3. 离合器变速机构 变速方便；易磨损，传动效率低，结构复杂，尺寸大。

4. 挂轮变速机构 结构简单，紧凑；变速麻烦，调整齿轮费力。

变速操纵机构

滚动导轨 运动灵敏度高，摩擦系数小，没有爬行现象；定位精度高；所需牵引力小，移动轻便；导轨磨损小，精度保持好；润滑系统简单，维修方便。

齿轮侧隙的消除：

1. 圆柱齿轮齿侧隙的消除：偏心轴套调整法、锥度齿轮调整法、双片薄齿轮错齿调整法

2. 斜齿齿侧隙的消除：垫片错齿调整法、轴向压簧错齿调整法

3. 锥齿齿侧隙的消除：轴向压簧调整法、周向压簧调整法