第八章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、 第八章第八章 傳傳 動(dòng)動(dòng) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 第一節(jié)第一節(jié) 分級(jí)變速傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)分級(jí)變速傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì) 一、分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)網(wǎng)一、分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1. 1.轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖 以表格和連線的方式繪制而成的。以表格和連線的方式繪制而成的。 表達(dá)表達(dá)主軸每一級(jí)主軸每一級(jí) 轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動(dòng)副得到的，這些傳動(dòng)副之間的關(guān)系如轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動(dòng)副得到的，這些傳動(dòng)副之間的關(guān)系如 何，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速等何，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速等。 1)1)用途：用途： . .用轉(zhuǎn)速圖對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床傳動(dòng)鏈進(jìn)行用轉(zhuǎn)速圖對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床傳動(dòng)鏈進(jìn)行分析和比較分析和比較。 . .設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)新的機(jī)床的傳動(dòng)鏈。新的機(jī)床的傳動(dòng)鏈。 例：例： 設(shè)有一

2、中型車床，傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖示。設(shè)有一中型車床，傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖示。主軸轉(zhuǎn)速共主軸轉(zhuǎn)速共 1212級(jí)：級(jí)：31.531.5，4545，6363，9090，125125，180180，250250，355355，500500， 710710，10001000，1400r1400rminmin。公比。公比=1=14141。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r1440rminmin。 傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)共四根軸共四根軸： 電動(dòng)機(jī)軸和電動(dòng)機(jī)軸和軸軸至至。 其中軸其中軸為主軸為主軸。 軸軸之間為之間為傳動(dòng)組傳動(dòng)組a a， -和和之間之間 分別為分別為傳動(dòng)組傳動(dòng)組b b和和c c。 2) 繪制方法繪制方法:

3、(1).距離相等的一組豎線代表各距離相等的一組豎線代表各 軸。軸。軸號(hào)按順序用大寫羅馬數(shù)軸號(hào)按順序用大寫羅馬數(shù) 字寫在上面。豎線間的距離不字寫在上面。豎線間的距離不 代表中心距代表中心距。 (2).距離相等的一組水平線代表距離相等的一組水平線代表 各級(jí)轉(zhuǎn)速各級(jí)轉(zhuǎn)速,采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。 (3).豎線與水平線的豎線與水平線的交點(diǎn)交點(diǎn)(圓圈圓圈), 表示傳動(dòng)軸上實(shí)際具有表示傳動(dòng)軸上實(shí)際具有 的的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速。 (4).各軸之間的連線的傾斜方式各軸之間的連線的傾斜方式 代表傳動(dòng)副的代表傳動(dòng)副的傳動(dòng)比傳動(dòng)比。 (5).a、b、c 表示表示傳動(dòng)組傳動(dòng)組 第二變速第二變速b組組 （軸（軸間），間），

4、Pb=2, 傳動(dòng)比傳動(dòng)比分別是分別是 : 1 42 42 41.1 1 82.2 1 62 22 2 3 1 b b i i 第一變速第一變速 a組組（軸（軸之間），之間）， Pa=3 ； 傳動(dòng)比傳動(dòng)比分分 別是別是: 1 36 36 1 41.1 1 42 30 1 2 1 48 24 3 2 2 1 a a a i i i 電動(dòng)機(jī)軸與軸電動(dòng)機(jī)軸與軸之間的連線代之間的連線代 表表皮帶定比傳動(dòng)皮帶定比傳動(dòng)，其，其傳動(dòng)比傳動(dòng)比為：為： i 126 256 = 12 = 12 N1=1440 126 256 r rmin min =710r0rmin min 2 2 4 1 2 30 60 1 4

5、 1 72 18 c c i i 第三變速第三變速c組組 的變速范圍的變速范圍 ： 6 = 1.416 = 8 = Rn （軸（軸之間）之間） Pc=2 傳動(dòng)比傳動(dòng)比分別是：分別是： 分析轉(zhuǎn)速圖可知：分析轉(zhuǎn)速圖可知： (1).主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線 在圖上就是從電動(dòng)機(jī)起，通過哪些在圖上就是從電動(dòng)機(jī)起，通過哪些 連線傳到主軸的。連線傳到主軸的。 (2).在主軸得到連續(xù)的等比數(shù)列條件下，所需的在主軸得到連續(xù)的等比數(shù)列條件下，所需的傳動(dòng)組數(shù)傳動(dòng)組數(shù)和和每個(gè)傳每個(gè)傳 動(dòng)組中的傳動(dòng)副數(shù)動(dòng)組中的傳動(dòng)副數(shù)。 (3).傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)， 即主動(dòng)軸上同一點(diǎn)，傳往被動(dòng)即主動(dòng)軸

6、上同一點(diǎn)，傳往被動(dòng) 軸相鄰兩連線代表傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩個(gè)傳動(dòng)比，它們與被軸相鄰兩連線代表傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩個(gè)傳動(dòng)比，它們與被 動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)，代表動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)，代表相鄰兩傳動(dòng)比之比值相鄰兩傳動(dòng)比之比值 的指數(shù)的指數(shù)x，稱為稱為級(jí)比指數(shù)級(jí)比指數(shù)。 (4).基本組和擴(kuò)大組基本組和擴(kuò)大組，要使，要使 主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列， 必須有一個(gè)必須有一個(gè)傳動(dòng)比的級(jí)比指?jìng)鲃?dòng)比的級(jí)比指 數(shù)為數(shù)為1，這個(gè)傳動(dòng)組稱為，這個(gè)傳動(dòng)組稱為基基 本組本組。指級(jí)比大于。指級(jí)比大于的稱為的稱為 擴(kuò)大組擴(kuò)大組，按變速范圍大小順，按變速范圍大小順 序排列為一擴(kuò)組，二擴(kuò)組。序排列為一擴(kuò)組，二擴(kuò)組

7、。 一般采取基本組在前，一擴(kuò)組，二擴(kuò)組一般采取基本組在前，一擴(kuò)組，二擴(kuò)組的順序的順序 。 基本組和擴(kuò)大組的關(guān)系：基本組和擴(kuò)大組的關(guān)系： X為級(jí)比指數(shù)，為級(jí)比指數(shù)，P為傳動(dòng)副數(shù)則：為傳動(dòng)副數(shù)則： 基本組中基本組中 X0=1 一擴(kuò)組中一擴(kuò)組中 X1=X0P0=P0 二擴(kuò)組中二擴(kuò)組中 X2=X1P1=X0P0P1=P0P1 三擴(kuò)組中三擴(kuò)組中 X3= X2P2= X1P1P2=P0P1P2 即：即：級(jí)比指數(shù)等于前面各傳動(dòng)副數(shù)的乘積。級(jí)比指數(shù)等于前面各傳動(dòng)副數(shù)的乘積。 這就是這就是“前密后疏前密后疏”的原則。的原則。 (5).各傳動(dòng)組的變速范圍各傳動(dòng)組的變速范圍，變速組變速組 中最大與中最大與 最小傳動(dòng)

8、比的比值：最小傳動(dòng)比的比值： Rn = Rn = Umax/ UminUmax/ Umin 2. 2.結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)網(wǎng)：結(jié)構(gòu)網(wǎng)：用對(duì)稱的形式，將傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系畫成線圖。用對(duì)稱的形式，將傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系畫成線圖。 作作 用：用：運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)各種不同的傳動(dòng)方案進(jìn)行分析運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)各種不同的傳動(dòng)方案進(jìn)行分析 比較，以確定合理的傳動(dòng)方案。比較，以確定合理的傳動(dòng)方案。 注注 意：意：結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示傳結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示傳 動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值。動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值。 把結(jié)構(gòu)網(wǎng)寫成把結(jié)構(gòu)網(wǎng)寫成結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式: : 以以1212級(jí)為例級(jí)為例 12

9、 = 312 = 31 1 2 23 3 2 26 6 1212級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1）傳動(dòng)鏈的組成和傳動(dòng)順）傳動(dòng)鏈的組成和傳動(dòng)順 序序 12 = 3 2 2 2）各傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)，）各傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)， 即下標(biāo)為即下標(biāo)為 1、3、6 3）擴(kuò)大順序：）擴(kuò)大順序： 基本組基本組、一擴(kuò)組一擴(kuò)組、二擴(kuò)組二擴(kuò)組。 從級(jí)比指數(shù)看從級(jí)比指數(shù)看 出。出。 4）各變速范圍：）各變速范圍：變速組中最變速組中最 大與最小傳動(dòng)比的比值。大與最小傳動(dòng)比的比值。 Rn Rn = = Umax/ UminUmax/ Umin 結(jié)構(gòu)網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式說明下列問題：說明下列問題： 以以1212級(jí)主軸

10、變速為例：級(jí)主軸變速為例： 二二. .主傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬訂主傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬訂 1 1、傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有：傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有： a: 12 = 4 3 12 = 3 4 b: 12=3 2 2 12=2 3 2 12=2 2 3 通過分析取通過分析取 12 = 3 2 2 的方案為好。的方案為好。 這就是這就是“前多后少前多后少”的原則。的原則。 2 2、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇 在在 12 = 3 2 2 中，因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同中，因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同 而有不同的方案。

11、可能的六種方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見下圖。而有不同的方案。可能的六種方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見下圖。 在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。 （1）傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍 同一變速組中同一變速組中變速范圍是變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值變速范圍是變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值 即：即：R = R = nmax / / nmin = = Umax/ Umin Umax/ Umin = = (P (P1)X 1)X 系統(tǒng)最后一根軸的變速范圍等于各變速范圍的乘積系統(tǒng)最后一根軸的變速范圍等于各變速范圍的

12、乘積。 在主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí)在主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí), ,為防止被動(dòng)齒輪直徑過大為防止被動(dòng)齒輪直徑過大, ,影響機(jī)構(gòu)的徑影響機(jī)構(gòu)的徑 向尺寸。向尺寸。降速時(shí)降速時(shí) Umin 1/4Umin 1/4 升速時(shí)為傳動(dòng)平穩(wěn)，升速時(shí)為傳動(dòng)平穩(wěn)，減少噪聲減少噪聲 Umax2Umax2 斜齒傳動(dòng)斜齒傳動(dòng) Umax2.5Umax2.5 1/4U 2-2.5 1/4U 2-2.5 最大傳動(dòng)組的變速范圍：最大傳動(dòng)組的變速范圍：RmaxRmax= Umax/ Umin=8-10Umax/ Umin=8-10 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí), ,由于傳動(dòng)功率小由于傳動(dòng)功率小, ,轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速低, ,尺寸較小尺寸較小, ,可可 以放寬限制

13、以放寬限制 1/5U2.8 1/5U2.8 RmaxRmax= Umax/ Umin=14Umax/ Umin=14 一般檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，一般檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大 組就可以了。組就可以了。 方案方案 a、b、 c、e 的第二擴(kuò)大組的第二擴(kuò)大組 X26，p22， 則則 R2 6 （2-1） = 6 。 。 141，則，則 R2= 1.416 = 8 = Rmax，是，是可行可行的。的。 方案方案 d 和和 f 的第二擴(kuò)大組的第二擴(kuò)大組 x24，p23, R2 4 （3-1） = 8 16Rmax，是，是不可行不可行的。的。 （2）基本組和擴(kuò)大組的排

14、列順序）基本組和擴(kuò)大組的排列順序 n 在可行的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)（式）方案在可行的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)（式）方案 a、b、c、e 中，中， 還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動(dòng)軸還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動(dòng)軸 (本例如軸本例如軸 、 ) 變速范圍最小變速范圍最小的方案。的方案。 因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速 范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也 就可以小些。就可以小些。 比較圖比較圖84的方案的方案a、b、c、e，方案方案a的中間傳動(dòng)的中間傳動(dòng) 軸變速范圍最小，

15、故方案軸變速范圍最小，故方案 a 最佳最佳。即如果沒有別的要求，。即如果沒有別的要求， 則應(yīng)盡量使則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)傾序一致擴(kuò)大順序與傳動(dòng)傾序一致。 n3擬定轉(zhuǎn)速圖擬定轉(zhuǎn)速圖 n 電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu) 式后，就可分配各傳動(dòng)紀(jì)的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再式后，就可分配各傳動(dòng)紀(jì)的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再 加上定比傳動(dòng)，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一加上定比傳動(dòng)，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一 些，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是，些，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速中間軸如果轉(zhuǎn)速

16、 過高，將會(huì)引起過大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲過高，將會(huì)引起過大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪。通常，希望齒輪 的線速度不超過的線速度不超過1215ms。對(duì)于小型車、鉆、銑等機(jī)床，。對(duì)于小型車、鉆、銑等機(jī)床， 中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于小型機(jī)床相。對(duì)于小型機(jī)床相 精密機(jī)床，由于功率較小，傳動(dòng)件不會(huì)太大。這時(shí)振動(dòng)、發(fā)精密機(jī)床，由于功率較小，傳動(dòng)件不會(huì)太大。這時(shí)振動(dòng)、發(fā) 熱和噪聲是應(yīng)該考慮的主要問題。因此，更要注重限制中間熱和噪聲是應(yīng)該考慮的主要問題。因此，更要注重限制中間 軸的轉(zhuǎn)速，不使過高。軸的轉(zhuǎn)速，不使過高。 轉(zhuǎn)速圖繪制實(shí)例轉(zhuǎn)速圖繪制實(shí)例 12

17、Z41.1 min/5 .31 min rn 中型車床主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列中型車床主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列 31.5456390 125180250355 500710 1000 1400 12232 126 例：中型車床例：中型車床。 n結(jié)構(gòu)式有三個(gè)傳動(dòng)組，需結(jié)構(gòu)式有三個(gè)傳動(dòng)組，需4軸。加上電機(jī)軸共軸。加上電機(jī)軸共5軸。故轉(zhuǎn)軸。故轉(zhuǎn) 速圖需速圖需5條豎線條豎線。主軸共。主軸共12級(jí)轉(zhuǎn)速，電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸級(jí)轉(zhuǎn)速，電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸 最高轉(zhuǎn)速相近，故需最高轉(zhuǎn)速相近，故需12條橫線條橫線。 n注明主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速也在電機(jī)軸上注明。注明主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速也在電機(jī)軸上注明。 n中間各軸的轉(zhuǎn)速可從電機(jī)軸開始

18、往后推，也可從主軸開中間各軸的轉(zhuǎn)速可從電機(jī)軸開始往后推，也可從主軸開 始往前推。通常前推比較方便。即先決定軸始往前推。通常前推比較方便。即先決定軸的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。 第三變速組第三變速組 c 的變速范圍的變速范圍 ：6 = 1.416 = 8 = Rmax （軸（軸之間的變速組）之間的變速組） Pc=2 傳動(dòng)比分別是：傳動(dòng)比分別是： ic114 14 ；ic221 = 21 這樣就確定了軸這樣就確定了軸的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為125、 180、250、 710 rmin 。 決定軸決定軸的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)組。傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極，在傳動(dòng)比

19、極 限位的范圍內(nèi)，軸限位的范圍內(nèi)，軸的轉(zhuǎn)速最高可為的轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000 r min ，最低以為，最低以為180、250、355 rmin 。為了避免升速，。為了避免升速， 又不使傳動(dòng)比太小，可取又不使傳動(dòng)比太小，可取: ib113 =1/2.8 =1/2.8；ib2 10 =1/ /1； 第一變速第一變速 a組（軸組（軸間），間）， Pa=3 ；傳動(dòng)比分；傳動(dòng)比分 別是別是: ia112 = 12 ； ia211 = 11.41 ；ia310 =11 ； 這樣確定了軸這樣確定了軸的轉(zhuǎn)速為的轉(zhuǎn)速為 710 rmin。 電機(jī)軸與軸電機(jī)軸與軸間為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比按近間為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比按近

20、 1 2= 12 。 在圖上補(bǔ)足各連線，就可得到如圖在圖上補(bǔ)足各連線，就可得到如圖82的轉(zhuǎn)速圖。的轉(zhuǎn)速圖。 還可以有另外一些方案。例如還可以有另外一些方案。例如把軸把軸、的轉(zhuǎn)速都降的轉(zhuǎn)速都降 低一格低一格。這樣的轉(zhuǎn)速圖見圖。這樣的轉(zhuǎn)速圖見圖86。這個(gè)方案的。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)是軸軸、 、 的最高轉(zhuǎn)速和為的最高轉(zhuǎn)速和為(500+500+710)rmin 1710r min，比圖，比圖82所示方案的所示方案的 710 x 3 = 2130rmin降低降低 了約了約20，有利于減少發(fā)熱和降低噪聲。，有利于減少發(fā)熱和降低噪聲。 缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是軸軸、的最的最 低轉(zhuǎn)速要低一些，故這兩根低轉(zhuǎn)速要低一些，故這

21、兩根 軸及傳動(dòng)組軸及傳動(dòng)組 a 和和 b 的齒輪的齒輪 模數(shù)都有可能要略大一些。模數(shù)都有可能要略大一些。 被動(dòng)帶輪直徑也要大一些。被動(dòng)帶輪直徑也要大一些。 n也可選擇下圖也可選擇下圖a）的方案。皮帶傳）的方案。皮帶傳 動(dòng)副的傳動(dòng)比仍為動(dòng)副的傳動(dòng)比仍為1： ，但改變，但改變 傳動(dòng)組傳動(dòng)組a的傳動(dòng)比。這個(gè)方案避免的傳動(dòng)比。這個(gè)方案避免 了被動(dòng)帶輪直徑加大的缺點(diǎn)，傳動(dòng)了被動(dòng)帶輪直徑加大的缺點(diǎn)，傳動(dòng) 軸最高轉(zhuǎn)速和比圖軸最高轉(zhuǎn)速和比圖82的方案低，的方案低， 但比圖但比圖86的方案高。帶來的缺點(diǎn)的方案高。帶來的缺點(diǎn) 是傳動(dòng)組是傳動(dòng)組a的最大被動(dòng)齒輪較大的最大被動(dòng)齒輪較大。 此外，還可以有其它方案。例如保

22、留圖此外，還可以有其它方案。例如保留圖86中各傳動(dòng)組不變，改用六極中各傳動(dòng)組不變，改用六極 電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為960rmin 。這樣帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比仍為。這樣帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比仍為1： 。缺點(diǎn)是。缺點(diǎn)是 電動(dòng)機(jī)的體積要大一些，貴一些。從這里可以看出，設(shè)計(jì)方案是很多的，電動(dòng)機(jī)的體積要大一些，貴一些。從這里可以看出，設(shè)計(jì)方案是很多的， 各有利弊。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡得失，根據(jù)具體情況，進(jìn)行選擇各有利弊。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡得失，根據(jù)具體情況，進(jìn)行選擇。 四、齒輪齒數(shù)的確定四、齒輪齒數(shù)的確定 1. 1.原則原則 a a 、一對(duì)齒輪副的齒數(shù)和一對(duì)齒輪副的齒數(shù)和Sz100Sz100120120。若過大會(huì)加大兩軸向。

23、若過大會(huì)加大兩軸向 的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，并產(chǎn)生噪音。的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，并產(chǎn)生噪音。 b b、最小齒輪的齒數(shù)要盡可能小最小齒輪的齒數(shù)要盡可能小，在不產(chǎn)生根切情況下，一般，在不產(chǎn)生根切情況下，一般 取最小齒數(shù)取最小齒數(shù)Zmin18-20Zmin18-20。為保證齒輪的強(qiáng)度，。為保證齒輪的強(qiáng)度，鍵槽到齒根圓的壁鍵槽到齒根圓的壁 厚厚a2ma2m。 擬訂擬訂轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖后，確定后，確定帶輪直徑帶輪直徑和和齒輪齒數(shù)齒輪齒數(shù)。 c c、兩軸最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)兩軸最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)，若，若SzSz太小，則中心距太小，則中心距 過小，將導(dǎo)致兩軸上的軸承及其它結(jié)構(gòu)之間的距離過近或過小，將導(dǎo)致兩

24、軸上的軸承及其它結(jié)構(gòu)之間的距離過近或 相碰。相碰。 d d、同一變速組內(nèi)齒輪的摸數(shù)要盡量相同同一變速組內(nèi)齒輪的摸數(shù)要盡量相同，因?yàn)榭梢院?jiǎn)，因?yàn)榭梢院?jiǎn) 化設(shè)計(jì)和制造，同一組內(nèi)的齒輪副的受力和速度差異不大?；O(shè)計(jì)和制造，同一組內(nèi)的齒輪副的受力和速度差異不大。 e e、實(shí)際傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)比誤差實(shí)際傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)比誤差, ,一般不超過一般不超過1010 （-1-1）% %。 f f、三聯(lián)齒輪相臨齒輪的齒數(shù)差必須大于三聯(lián)齒輪相臨齒輪的齒數(shù)差必須大于4 4。避免齒頂。避免齒頂 相碰。相碰。 g g、聯(lián)，聯(lián)，聯(lián)滑移齒輪必須有安放撥叉的位置聯(lián)滑移齒輪必須有安放撥叉的位置，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu) 上有整體和組裝式。

25、上有整體和組裝式。 2 2變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定 在同一變速組內(nèi)的齒輪可取相同的模數(shù)，也可取不同在同一變速組內(nèi)的齒輪可取相同的模數(shù)，也可取不同 的模數(shù)。后者只有在一些特殊情況下，如最后擴(kuò)大組或背的模數(shù)。后者只有在一些特殊情況下，如最后擴(kuò)大組或背 輪傳動(dòng)中，因各齒輪副的速度變化大，受力情況相差也較輪傳動(dòng)中，因各齒輪副的速度變化大，受力情況相差也較 大，在同一變速組內(nèi)中采用不同模數(shù)。大，在同一變速組內(nèi)中采用不同模數(shù)。 為了便于設(shè)計(jì)與制造，主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用的齒輪為了便于設(shè)計(jì)與制造，主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用的齒輪 模數(shù)的種類盡可能少一些。模數(shù)的種類盡可能少

26、一些。 1 1）查表法）查表法：若轉(zhuǎn)速圖上齒輪副的若轉(zhuǎn)速圖上齒輪副的傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的 整數(shù)次方整數(shù)次方，變速組內(nèi)的齒輪模數(shù)相同時(shí)，齒數(shù)和以及小齒輪的齒，變速組內(nèi)的齒輪模數(shù)相同時(shí)，齒數(shù)和以及小齒輪的齒 數(shù)可從數(shù)可從P162P162頁(yè)頁(yè)表表7-2中查得中查得.例如圖所示的傳動(dòng)組例如圖所示的傳動(dòng)組a中中。 ua13636111 ua2364211.4111 ua32448121 4. 4.設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)的已知條件為機(jī)床的類型，極限轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的已知條件為機(jī)床的類型，極限轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì) 的目的，擬訂的目的，擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 （1）選定）選定公比公比，計(jì)算轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)

27、速級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)Z，并選擇，并選擇各級(jí)轉(zhuǎn)速各級(jí)轉(zhuǎn)速 。 （2）根據(jù)）根據(jù)“前多后少前多后少”，“前密后疏前密后疏”的原則擬訂的原則擬訂結(jié)結(jié) 構(gòu)式構(gòu)式 。 （3）根據(jù)）根據(jù)“前緩后急前緩后急”的原則擬訂的原則擬訂轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖。 （4）確定）確定帶輪直徑帶輪直徑和和齒輪齒數(shù)齒輪齒數(shù)。 （5）擬訂）擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 五、 計(jì)算轉(zhuǎn)速 M 傳動(dòng)件所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)件所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 目目 的：的：確定傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸并核算其強(qiáng)度。確定傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸并核算其強(qiáng)度。 計(jì)算依據(jù)：計(jì)算依據(jù)： n N M 9550 N傳動(dòng)件所傳遞的功率；傳動(dòng)件所傳遞的功率； n傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速。 一、一、 機(jī)床

28、的功率轉(zhuǎn)矩特性機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 定義：功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。定義：功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 1、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 切削速度對(duì)切削力的影響不大。切削速度對(duì)切削力的影響不大。 作直線運(yùn)動(dòng)的作直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件執(zhí)行件在任意速度下，在任意速度下， 都有可能承受最大切削力。都有可能承受最大切削力。 拖動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的拖動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的傳動(dòng)件傳動(dòng)件，在，在 任意轉(zhuǎn)速下都可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩。任意轉(zhuǎn)速下都可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩。 功率轉(zhuǎn)矩特性是功率轉(zhuǎn)矩特性是恒扭矩恒扭矩的的 2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 低轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速 大直徑刀具大直徑刀

29、具 大直徑工件大直徑工件 要求輸出的轉(zhuǎn)矩要求輸出的轉(zhuǎn)矩 高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速 小直徑刀具小直徑刀具 小直徑工件小直徑工件 要求輸出的轉(zhuǎn)矩要求輸出的轉(zhuǎn)矩 功率轉(zhuǎn)矩特性是功率轉(zhuǎn)矩特性是恒功率恒功率的的 n N M 9550 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系 機(jī)床主軸在整個(gè)機(jī)床主軸在整個(gè) 變速范圍內(nèi)，以計(jì)算變速范圍內(nèi)，以計(jì)算 轉(zhuǎn)速為界，可分為圖轉(zhuǎn)速為界，可分為圖 示兩個(gè)區(qū)域：示兩個(gè)區(qū)域： nminnj為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)為恒轉(zhuǎn)矩區(qū) njnmax為恒功率區(qū)為恒功率區(qū) n 3、主軸計(jì)算轉(zhuǎn)、主軸計(jì)算轉(zhuǎn) 速速 計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳遞傳遞全功率全功率的的最低轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速。 確定順序：確定順序： 1）確定出位于傳動(dòng)鏈末端

30、）確定出位于傳動(dòng)鏈末端(接近主軸接近主軸)的傳動(dòng)件的計(jì)算的傳動(dòng)件的計(jì)算 轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速； 2）順次由傳動(dòng)鏈后端）順次由傳動(dòng)鏈后端前端定出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。前端定出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 確定方法：確定方法： 專用機(jī)床專用機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速根據(jù)特定工藝所要求的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速根據(jù)特定工藝所要求的 主軸轉(zhuǎn)速來確定。主軸轉(zhuǎn)速來確定。 通用機(jī)床通用機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 4、其他傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速、其他傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速 確定方法：確定方法：可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖來確定。可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖來確定。 5、示例、示例 確定確定1212級(jí)轉(zhuǎn)速普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的

31、主軸、各傳級(jí)轉(zhuǎn)速普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的主軸、各傳 動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 2 2）各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速）各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 1）主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速）主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：njnmin (Z/3-1) 得得 nj=31.51.41(4 1) = 90 r.p.m 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸軸 軸軸 軸軸 125 355 710 注意：注意： 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速與所在軸計(jì)算各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速與所在軸計(jì)算 轉(zhuǎn)速的數(shù)值可能不同。轉(zhuǎn)速的數(shù)值可能不同。 傳動(dòng)組傳動(dòng)組 cba 傳動(dòng)副傳動(dòng)副60/3018/7222/6224/48 齒輪齒數(shù)齒輪齒數(shù)30182224 計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)

32、速 3 3）傳動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定）傳動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 當(dāng)有轉(zhuǎn)速重復(fù)時(shí)，應(yīng)選用傳動(dòng)件計(jì)當(dāng)有轉(zhuǎn)速重復(fù)時(shí)，應(yīng)選用傳動(dòng)件計(jì) 算轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)路線，并由操縱機(jī)算轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)路線，并由操縱機(jī) 構(gòu)來保證。構(gòu)來保證。 710355355250 五、計(jì)算轉(zhuǎn)速五、計(jì)算轉(zhuǎn)速 計(jì)算轉(zhuǎn)速：能夠傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速稱為計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速：能夠傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速稱為計(jì)算轉(zhuǎn)速。 作用：對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行計(jì)算和強(qiáng)度校核。作用：對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行計(jì)算和強(qiáng)度校核。 在計(jì)算時(shí)要按傳遞全部功率時(shí)最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算，才能得出傳動(dòng)件所在計(jì)算時(shí)要按傳遞全部功率時(shí)最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算，才能得出傳動(dòng)件所 承受的最大轉(zhuǎn)矩承受的最大轉(zhuǎn)矩 - 傳動(dòng)件

33、的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 N -傳動(dòng)件所傳遞的功率傳動(dòng)件所傳遞的功率 Nd -主電機(jī)的額定功率主電機(jī)的額定功率 -從電機(jī)到傳動(dòng)件的傳動(dòng)功率從電機(jī)到傳動(dòng)件的傳動(dòng)功率 1. 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。 2.其他傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定之后，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速來確定其他傳動(dòng)件的主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定之后，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速來確定其他傳動(dòng)件的 計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速。 有傳動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。有傳動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 mn n N n N 9550M j d j n j n 8 8、采用無極變速的傳動(dòng)系統(tǒng)、采用

34、無極變速的傳動(dòng)系統(tǒng) 采用無極變速傳動(dòng)，采用無極變速傳動(dòng)，不僅可以獲得最有利的切削速度，不僅可以獲得最有利的切削速度， 而且能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)床變速自動(dòng)化而且能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)床變速自動(dòng)化，這對(duì)于提，這對(duì)于提 高機(jī)床生產(chǎn)率和被加工零件的質(zhì)量，都具有重要意義。高機(jī)床生產(chǎn)率和被加工零件的質(zhì)量，都具有重要意義。 選擇無極變速傳動(dòng)方案時(shí)，必須注意無極變速機(jī)構(gòu)的選擇無極變速傳動(dòng)方案時(shí)，必須注意無極變速機(jī)構(gòu)的功功 率特性率特性和和扭矩特性扭矩特性要同傳動(dòng)的要同傳動(dòng)的工作要求相適應(yīng)工作要求相適應(yīng)。如機(jī)床的主。如機(jī)床的主 運(yùn)動(dòng)要求運(yùn)動(dòng)要求恒功率傳動(dòng)恒功率傳動(dòng)，而機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則要求，而機(jī)床的進(jìn)給

35、運(yùn)動(dòng)則要求恒扭矩傳動(dòng)恒扭矩傳動(dòng)。 因此，對(duì)于主傳動(dòng)應(yīng)選擇恒功率無極變速機(jī)構(gòu)。因此，對(duì)于主傳動(dòng)應(yīng)選擇恒功率無極變速機(jī)構(gòu)。 機(jī)床上采用的無極變速機(jī)構(gòu)的類型很多，主要有機(jī)床上采用的無極變速機(jī)構(gòu)的類型很多，主要有機(jī)械無機(jī)械無 極變速機(jī)構(gòu)極變速機(jī)構(gòu)、電氣無極變速機(jī)構(gòu)電氣無極變速機(jī)構(gòu)和和液壓無極變速機(jī)構(gòu)液壓無極變速機(jī)構(gòu)3 3大類，大類， 下面介紹無極變速機(jī)構(gòu)在機(jī)床上應(yīng)用時(shí)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的下面介紹無極變速機(jī)構(gòu)在機(jī)床上應(yīng)用時(shí)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的 原則。原則。 1）如果無極變速機(jī)構(gòu)的功率特性和扭矩特性符合傳動(dòng)鏈如果無極變速機(jī)構(gòu)的功率特性和扭矩特性符合傳動(dòng)鏈 的要求，的要求，調(diào)速范圍也能滿足傳動(dòng)鏈的要求，則可直接或調(diào)速范圍也能滿足傳動(dòng)鏈的要求，則可直接或 經(jīng)某些定比傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件。經(jīng)某些定比傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件。 如如龍門刨床龍門刨床用直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速齒輪、齒輪齒條機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速齒輪、齒輪齒條機(jī) 構(gòu)或蝸桿齒條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)；構(gòu)或蝸桿齒條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)； 落地鏜銑床和龍門銑床落地鏜銑床和龍門銑床進(jìn)給鏈由直接電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速進(jìn)給鏈由直接電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速 齒輪、蝸輪蝸條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)立柱或工作臺(tái)以及其他部件。齒輪、蝸輪蝸條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)立柱或工作臺(tái)以及其他部件。 2）如果無極變速機(jī)構(gòu)的功率特性和扭矩特性符合