第5章機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第五章 機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。技術(shù)參數(shù)的確定，一般采用統(tǒng)計(jì)類比法。 尺寸參數(shù)包括與工件主要尺寸有關(guān)的參數(shù)，與工、夾、量具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的參數(shù)，與機(jī)床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)。尺寸參數(shù)按其對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能的影響程度不同，又分為主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他尺寸參數(shù)。 1主參數(shù) 主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)。主參數(shù)對(duì)機(jī)床的性能、布局、傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)有顯著的決定作用。所以，確定尺寸參數(shù)時(shí)，首先確定主參數(shù)。通用機(jī)床和專門化機(jī)床的主參數(shù)及其折算系數(shù)見JB183885金屈切削機(jī)床型號(hào)編制方法(附表4常用機(jī)床組、系代號(hào)及主參數(shù))。通用機(jī)床的

2、主參數(shù)，除極少數(shù)機(jī)床外(如拉床)，一般均為尺寸參數(shù)。 2第二主參數(shù)和其他尺寸參數(shù) 第二主參數(shù)一般指主軸數(shù)、最大跨距、工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度、最大加工工件長(zhǎng)度、最大模數(shù)等。第二主參數(shù)是直接反映機(jī)床加工范圍的重要參數(shù)之一。對(duì)機(jī)床的輪膨尺寸、重量等影響很大，其重要程度，僅次于主參數(shù)。 主參數(shù)和第二主參數(shù)確定后，還要確定一些其他尺寸參數(shù)。如臥式車床刀架上的最大工件回轉(zhuǎn)直徑、通過主軸孔的最大棒料直徑、主軸孔前端錐度等與工件大小和刀具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的尺寸。 二、運(yùn)動(dòng)參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如主軸、刀架、工作臺(tái)等)的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)床常用的運(yùn)動(dòng)參數(shù)見表51。在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)串是確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)

3、的基本原則。主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定：主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主袖轉(zhuǎn)速n。1 極限轉(zhuǎn)速 調(diào)查和分析所設(shè)計(jì)的機(jī)床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最低、最高轉(zhuǎn)速的典型工序，按照典型工序的切削速度和刀具或工件直徑計(jì)算主抽的最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速)nmax和mmin。計(jì)算公式如下：式中 nmax、mmin分別為最低、最高切削速度； dmax、dmin分別為最小、最大計(jì)算直徑。 上述dmax和dmin不是機(jī)床上可能加工的最小、最大直徑，而是常用的經(jīng)濟(jì)加工最小、最大直徑。對(duì)于通用機(jī)床，一般取， 式中D可能加工的最大直徑； 尺根據(jù)對(duì)現(xiàn)有同類型機(jī)床的使用情況調(diào)查后確定的系數(shù)(一股，搖臂鉆床取是1， 臥式車

4、床及05)。 Rd計(jì)算直徑范圍(Rd020025)。 國(guó)內(nèi)、外同類型、同規(guī)格的臥式車床主軸極限轉(zhuǎn)速見表52。 2主軸轉(zhuǎn)速的合理排列方式 當(dāng)采用機(jī)械的分級(jí)變速方式時(shí)，極限轉(zhuǎn)速nmax、mmin確定后，還需確定該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)合理的級(jí)數(shù)和中間各級(jí)轉(zhuǎn)速值。 C336回輪轉(zhuǎn)塔車床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為；nmin48rmin，nmax480rmin，Z6級(jí)若主軸轉(zhuǎn)速分別按等差級(jí)數(shù)相等比級(jí)數(shù)排列時(shí)，各轉(zhuǎn)速值印相對(duì)速度損失如表53示。 (2)標(biāo)準(zhǔn)公比值確定的依據(jù) 當(dāng)轉(zhuǎn)速數(shù)列采用人們所熟悉的十進(jìn)制時(shí)，數(shù)列中有一轉(zhuǎn)速為n，那么，與它相隔一定級(jí)數(shù)后，必有一級(jí)轉(zhuǎn)速為10n?？杀硎緸椋?在機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)中，往往來用雙速電動(dòng)

5、機(jī)或多速電動(dòng)機(jī)強(qiáng)動(dòng)，雙速或多速電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速之比值一般為2，如30001500750 rmin、1420710 rmin等因此，采用雙速(或多速)電機(jī)后的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列中有一級(jí)轉(zhuǎn)速為n時(shí)，與之相隔E2級(jí)必有一級(jí)轉(zhuǎn)速為2n。即： 為方便設(shè)計(jì)、計(jì)算，取最小公比值jmin106，并使其他公比E3正整數(shù)在12之間滿足上述三項(xiàng)條件中兩項(xiàng)以上的值共有7個(gè)，見表55。 采用標(biāo)準(zhǔn)公比時(shí)名公比j和極限轉(zhuǎn)速確定后，轉(zhuǎn)速效列的各級(jí)轉(zhuǎn)速值可從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中查出，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算。表56為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。 4變速范圍Ra、公比j和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z之間的關(guān)系 傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范圍各級(jí)轉(zhuǎn)速值為n1,n2,n3,n4,nz-1,nz, 當(dāng)公

6、比j確定后各級(jí)轉(zhuǎn)速值間存在下列關(guān)系：由上可列出極限轉(zhuǎn)速、變速范圍、公比和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)之間的關(guān)系式 上兩式表示：變速范圍Ra一定時(shí)公比j值越小，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z越多，相對(duì)速度損失、生產(chǎn)率損失也就越小，但傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，反之，公比j增大，級(jí)數(shù)Z越少，最大相對(duì)速度損失Amax增大，但傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單。 通用機(jī)床為減小相對(duì)速度損失，又要使機(jī)床的結(jié)構(gòu)不致太復(fù)雜，一般，公比取中等值。常用通用機(jī)床的公比見表57。 大批量生產(chǎn)的專用機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)床，其主要持點(diǎn)是要求高的生產(chǎn)率，因此，公比應(yīng)取小值，如112、126等。 對(duì)于大型機(jī)床，因切削加工時(shí)間較長(zhǎng)，相對(duì)速度損失對(duì)生產(chǎn)率影響顯著，一般公比取為106、112、12

7、6等。 。 非自動(dòng)化的小型機(jī)床，因加工時(shí)的輔助時(shí)間長(zhǎng)，切削時(shí)間所占的比例較小，相對(duì)速度損失的影響不顯著，公比可取較大值，如158、l.78甚至2。 三、動(dòng)力參數(shù) 動(dòng)力參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)功率、液壓缸牽引力、液壓馬達(dá)成步進(jìn)電機(jī)的額定扭矩等。 動(dòng)力參數(shù)定得越大，會(huì)使機(jī)床傳動(dòng)件的尺寸增大，機(jī)床的外形、重量增大，浪費(fèi)材料和電力，而動(dòng)力參數(shù)取得過小時(shí)測(cè)會(huì)影響機(jī)床的使用性能。動(dòng)力參數(shù)一般采用統(tǒng)計(jì)類比法或計(jì)算法、實(shí)測(cè)法確定。 大多數(shù)通用機(jī)床的動(dòng)力源為三相交流異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率可按下式確定：式中 Nd電動(dòng)機(jī)功率(kw)； N切用于切削加工的總有效功率(kw) h傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率； N空空載功率(kW)。

8、式中：Nv消耗于主運(yùn)動(dòng)的有效功率；Na消耗子進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有效功串Pz切削力的切向分力(N)；v切削速度(mmin)Q進(jìn)給牽引力(N)；h1、h2、h3組成傳動(dòng)系統(tǒng)各串聯(lián)傳動(dòng)副的機(jī)械效率； dn主傳動(dòng)鏈中，除主軸外所有傳動(dòng)軸的軸頸平均值。若傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確 定，則可根據(jù)估計(jì)的電動(dòng)機(jī)功率范圍取值。當(dāng)1.5N28時(shí)da30mm；28 N75時(shí)，取da35mm；75<N14時(shí)，da40mm。 d主主軸前后軸頸的平均值。 ni當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為n主時(shí)，傳動(dòng)鏈中所有其他各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和，單位rmin。 n主主軸轉(zhuǎn)速，一般取n主nmax。 c系數(shù)。主軸支承(滾動(dòng)支承)為雙支承時(shí)c85，三支承時(shí)c10。

9、 k潤(rùn)滑油粘度影響系數(shù)。30號(hào)機(jī)油，k1.20號(hào)機(jī)油R095，10號(hào)機(jī)油，k075。一些常用的機(jī)床主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)見表58。52 分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的基本持性 通用機(jī)床的分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)通常由定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滑移齒輪(或離合器)變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)擴(kuò)展，得到一定變速范圍內(nèi)的若干級(jí)轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量。 設(shè)從電動(dòng)機(jī)至主軸按傳動(dòng)順序依次排列的變速組為a、b、cj，每一變速組相應(yīng)的傳動(dòng)別數(shù)分別為Pa、Pb、PcPj，則主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z Pa、Pb、PcPj。如圖51所示的傳動(dòng)系統(tǒng)，共有三個(gè)變速組a、b、c，其傳動(dòng)副uu3分別為義3、Pb3、尸c2，則主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)23×3×218級(jí)。從圖中還可看

10、出：a變速組中三對(duì)傳動(dòng)副的三條傳動(dòng)比連線在轉(zhuǎn)速圖上相距一格，軸II上的相鄰轉(zhuǎn)速相差j倍，三種轉(zhuǎn)速呈公比為j的等比數(shù)列。通過b、c兩變通組將軸III的三級(jí)轉(zhuǎn)速傳至主軸(v)，使主軸獲得n1n3、n4n6、n7n9、n10n12、n13n15、n16n18的六小段兩大段公比為j的轉(zhuǎn)速效列。由此可見，a變速組是實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速為公比嚴(yán)的等比數(shù)列的必不可少的員基本的變速組。因此，稱這種變速組為基本組。 變速組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)副傳動(dòng)比的比值稱為級(jí)比，用jj表示，其冪指數(shù)xi稱為級(jí)比指數(shù)?；窘M的傳動(dòng)副數(shù)為P0、級(jí)比為j1，級(jí)比指數(shù)x01。 b變速組中的三對(duì)傳動(dòng)副，將軸III的三級(jí)轉(zhuǎn)速第一次擴(kuò)大，使軸IV得到呈等

11、比數(shù)列的9級(jí)轉(zhuǎn)速。因此，把b變速組稱為第一擴(kuò)大組。第一擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)為P1，級(jí)比指數(shù)為x1。從圖5l中可看出：第一擴(kuò)大組的三條傳動(dòng)比連線，相鄰兩條在轉(zhuǎn)速圖中相距3格，恰好等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)。即3、x1=P03。從以上分析可知名基本組的傳動(dòng)副數(shù)為時(shí)，經(jīng)第一擴(kuò)大組變速后要得到一連續(xù)且無重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，必須使第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x1等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)P0。 第三變速組為c變速組，將軸IV的9級(jí)轉(zhuǎn)速再一次擴(kuò)大，使軸v得到公比為j的18級(jí)轉(zhuǎn)速。把這個(gè)在基本組和第一擴(kuò)大組基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的變速組稱為第二擴(kuò)大組。其傳動(dòng)副數(shù)為P2、級(jí)比指數(shù)為x2。從圖51的轉(zhuǎn)速圖中可看出：x29P0P1。即第二

12、擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)均應(yīng)等于基本組與第一擴(kuò)大組傳動(dòng)副數(shù)的乘積。 綜上所述，為使主軸得到公比為j的連續(xù)且不重復(fù)的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速值，傳動(dòng)系統(tǒng)中各變速組的傳動(dòng)比應(yīng)滿足以下條件： 1每一變速紀(jì)的幾個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)為一等比數(shù)列 2各變速組的級(jí)比指數(shù)與傳動(dòng)副數(shù)之間有如下關(guān)系： 各變速組的級(jí)比有下列關(guān)系：基本組的級(jí)比第一擴(kuò)大組的級(jí)比第二擴(kuò)大組的級(jí)比第j擴(kuò)大組的級(jí)比變速組的變速范圍為2 上述規(guī)律與基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)順序無關(guān)。二、結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)在擬定機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)，把傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系畫成對(duì)稱形式的線圖，用以表示分組變速傳動(dòng)系統(tǒng)的變速特性和傳動(dòng)比規(guī)律，以供設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行方案的分析比較和選擇

13、，稱這種圖叫結(jié)構(gòu)網(wǎng)。圖52為12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)可表示出分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的變速組數(shù)，各變速組的傳動(dòng)副數(shù)和傳動(dòng)順序；各變速組的級(jí)比和擴(kuò)大順序；各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和變速范圍等。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可以寫成結(jié)構(gòu)式表示。圖52(a)可寫成123×2×2。式中12表示轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，3、2、2分別表示按傳動(dòng)順序的各變速組的傳動(dòng)副數(shù)。下標(biāo)的1、3、6分別表示各變速組相鄰兩傳動(dòng)副連線的空格數(shù)，即各變速組的級(jí)比指數(shù)。 一個(gè)結(jié)構(gòu)式對(duì)應(yīng)于一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)(見圖52)，而一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)可畫出若干個(gè)轉(zhuǎn)速圖，但一個(gè)轉(zhuǎn)速圖只能寫出一個(gè)結(jié)構(gòu)式。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式可以表示出傳動(dòng)系統(tǒng)的組成情況，并具有轉(zhuǎn)速圖一樣的變速特性

14、，但只能表示出各傳動(dòng)副間的相對(duì)關(guān)系而不是具體數(shù)值。分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、擬定轉(zhuǎn)速圖的一般原則 在主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)一定時(shí)，可以列出許多種不同的傳動(dòng)方案，寫出許多不同的結(jié)構(gòu)式，而每一個(gè)結(jié)構(gòu)式又可畫出若干個(gè)轉(zhuǎn)速圖。因此，擬定轉(zhuǎn)速圖是分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。轉(zhuǎn)速圖擬定是否合理，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)緊湊程度、尺寸的大小，效率的高低、使用與維護(hù)的方便性等都有較大的影響，通常應(yīng)遵循以下原則。 1變速組數(shù)和各變速組的傳動(dòng)副數(shù)的確定 實(shí)現(xiàn)一定級(jí)數(shù)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，可由不同的變速組組成。如主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z12級(jí)的傳動(dòng)系統(tǒng)，可有以下幾種傳動(dòng)方 (1)123×2×2(2)U2×3×

15、2 (3)122×2×3 (4)123× 4(5)124×3 (6)122×6 (7)126×2 當(dāng)變速組的傳動(dòng)副數(shù)過多時(shí)，使傳動(dòng)軸的軸向尺寸增大，操縱機(jī)構(gòu)笨重、復(fù)雜。因此，機(jī)床一般采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。所以，每一變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目一般取為2或3。即采用前三種方案，每一方案均有氣個(gè)變速組，各變速組的傳動(dòng)副數(shù)為3或2。 2變速組的傳動(dòng)順序 當(dāng)變速組數(shù)和各變速組的傳動(dòng)副數(shù)一定時(shí)，傳動(dòng)順序不同，也會(huì)產(chǎn)生多種不同的方案。如(1)(3)三種方案。 當(dāng)三種方案所選用的電動(dòng)機(jī)功率相等時(shí)，若傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速愈高，扭矩愈小，其尺寸也相應(yīng)減小。傳

16、動(dòng)件的扭矩按下式計(jì)算： (515)式中傳動(dòng)件傳遞的功率(kw)； n傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速(rmin)。 從電動(dòng)機(jī)到主軸之間的總趨勢(shì)為降速傳動(dòng)，即從電動(dòng)機(jī)開始，越靠近主軸的傳動(dòng)軸，轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。為使小尺寸的零件數(shù)目盡可能多一些，就必須將傳動(dòng)副多的變速組放在前面，傳動(dòng)副少的變速組放在后面。這樣?？晒?jié)省材料，減輕機(jī)床重量相減小變速箱的尺寸。因此，在傳動(dòng)順序上，變速組的傳動(dòng)副效應(yīng)符合“前多后少”的原則，即各變速組的傳動(dòng)副數(shù)應(yīng)滿足如下關(guān)系式 (1)(3)的三種方案中，123×2×2為最佳傳動(dòng)方案。 3基本組與擴(kuò)大組的排列順序 當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)的變速組數(shù)、各變速組的傳動(dòng)副數(shù)和傳動(dòng)順序確定以后，

17、基本組與擴(kuò)列順序(又稱擴(kuò)大順序)不同，也會(huì)有多種方案。 如123×2×2的傳動(dòng)方案，可寫出6個(gè)擴(kuò)大順序不同的結(jié)構(gòu)式。 (1)1231×23×26 (2)1231×26×23 (3)1232×21×26 (4)1232×26×21 (5)1234×21×22 (6)12=34×22×21 在無特殊要求的情況下，一般選用擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致的方案，即1231×23×26如圖53(a)轉(zhuǎn)速圖所示的方案。圖53(b)為第一擴(kuò)大組一基本組一第二

18、擴(kuò)大組的傳動(dòng)方案。 比較兩種方案，兩圖中軸II最高轉(zhuǎn)速相同(710rmin)，最低轉(zhuǎn)速分別為nmax355rmin，nmin180rmin，顯然，方案(b)軸I及其上的傳動(dòng)件傳遞的扭短較方案(a)大，使傳動(dòng)件的尺寸增大。所以，方案(a)較方案(b)為佳。方案(a)在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為前面的變速組的傳動(dòng)比連線相隔較密，后面的變速組的傳動(dòng)比連線較疏，稱為“前密后疏”的原則。為此，各變速組的級(jí)比指效應(yīng)滿足下式要求： (517) 4合理分配降速比 從以上分析可知，適當(dāng)提高中間軸的轉(zhuǎn)速，可使傳動(dòng)系統(tǒng)中多數(shù)傳動(dòng)件的尺寸減小。因此從電動(dòng)機(jī)到主軸的降速過程宜采用“前緩后急”的降速比分配原則，即前面的變速組降速慢一

19、些，后面的變速組降速快一些。為此，各變速組的最小傳動(dòng)比應(yīng)滿足下述關(guān)系： (518) 5變速組的極限傳動(dòng)比及變速范圍 為保證傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)平穩(wěn)，變速機(jī)構(gòu)中的齒輪劇傳動(dòng)比應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。降速傳動(dòng)時(shí)，為避免被動(dòng)齒輪尺寸過大而使變速箱的徑向尺寸增大，一般限制降速傳動(dòng)比的最小值升速傳動(dòng)時(shí)應(yīng)避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差和減少振動(dòng)，使傳動(dòng)過程平穩(wěn)和降低噪聲，一般宜齒圓柱齒輪升速比的最大值斜齒圓柱齒輪因傳動(dòng)平穩(wěn)，可取因此，主傳動(dòng)系統(tǒng)變速組的最大朔范圍采用直齒圓柱齒輪時(shí)，采用斜齒圓核齒輪時(shí)，。一般來說，任何一個(gè)變速組的變速范圍都應(yīng)滿足上述要求，但傳動(dòng)系統(tǒng)中最后一個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍最大，所以，驗(yàn)算時(shí)，首先檢查最

20、后一個(gè)擴(kuò)大組，當(dāng)其變速范圍符合要求時(shí)，其他變速組的變速范圍一定不會(huì)超過允許但。 如：Z1231×23×26 j=1.41 時(shí)，最后一個(gè)擴(kuò)大組變速范圍符合要求。 最后一擴(kuò)大組的變速范圍超過允許值。 從上兩例說明，為使最后一擴(kuò)大組的變速范圍不超過允許值，大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)取為2。 在擬定轉(zhuǎn)速圖時(shí)，應(yīng)盡可能遵循上述原則。但由于實(shí)際情況往往較為復(fù)雜，因此、應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活應(yīng)用，使設(shè)計(jì)方案更為合理。 二、齒輪齒數(shù)的確定 轉(zhuǎn)速固擬定好以后，可根據(jù)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比確定皮帶輪直徑、齒輪齒數(shù)等。定比傳動(dòng)副的帶輪宣徑、齒輪齒數(shù)的確定方法在機(jī)械基礎(chǔ)課程中已闡述。變速組內(nèi)齒輪

21、齒致的確定方祛介紹如下。(一) 確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮的問題 1為保證變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)將一對(duì)齒輪的齒數(shù)和控制在一定的范圍內(nèi)。一般，齒數(shù)和SZ(100120)。 2保證最小齒數(shù)齒輪不發(fā)生根切。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)Zmin17。變位齒輪Zmin14。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般取Zmin1820。 3為保證齒輪具有足夠的強(qiáng)度，不因熱處理變形和受力而斷裂，齒輪的齒槽到孔壁間或鍵槽間的壁厚a不宜太小，一般取a2m(m齒輪的模數(shù))。如圖54所示，可知a1/2 DiT2m。 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的最小根圓直徑 Dminm(Zmin2.5)將Dmin值代入上式得 式中 Zmin齒輪的最小齒效；m齒輪模數(shù)

22、；T鍵槽至齒輪軸線的高度。 4保證三聯(lián)滑移齒輪滑移時(shí)不發(fā)生碰撞，如圖55所示，三聯(lián)滑移齒輪的三個(gè)齒數(shù)關(guān)系 為當(dāng)齒輪塊向左滑移 Z¢1與Z1相嚙合時(shí)，齒輪Z¢2必須從Z3下通過而不發(fā)生碰撞。因此，應(yīng)使Z¢2與Z3的齒頂圓半徑之和小于中心距A。即： 上式說明，為保證三聯(lián)滑移齒輪滑移時(shí)不發(fā)生碰撞，應(yīng)使三聯(lián)滑移齒輪中的最大大齒數(shù)之差大于4。 5分配齒輪齒數(shù)時(shí)所造成的轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi) 式中 Dn轉(zhuǎn)速誤差 n實(shí)際根據(jù)實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算出的轉(zhuǎn)速； n理論按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列確定的主軸轉(zhuǎn)速。 (二)變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定 在同一變速內(nèi)，當(dāng)各齒輪副的速度相差不大，受力情況

23、相似，為便于制造、維修，一般采用相同模數(shù)。此時(shí)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)可采用計(jì)算法和查友法確定。 1計(jì)算法 同一變速組內(nèi)的齒輪，因其中心距A必須相等名模數(shù)相同且采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，其齒數(shù)和也必須相等，且各對(duì)齒輪的齒數(shù)比應(yīng)等于轉(zhuǎn)速圖上確定的傳動(dòng)比。即： 式中 uj變速組內(nèi)任一齒輪副的傳動(dòng)比； Zj、Z¢j傳動(dòng)比為uj的齒輪副主動(dòng)輪與從動(dòng)輪齒數(shù) SZ同一變速組內(nèi)各對(duì)齒輪的齒數(shù)和。由式(522)、式(523)可得；當(dāng)齒數(shù)和確定后，可按式(524)計(jì)算各齒輪齒數(shù)或計(jì)算出任一齒數(shù)后用式(523)算出另一齒輪齒數(shù)。 (1)最小齒數(shù)法 圖56為一三聯(lián)滑移齒輪變速組。該變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪副的傳動(dòng)比為： 三對(duì)齒輪

24、中，最小齒數(shù)的齒輪一是在最大降速比u1的這對(duì)傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪。所以，z13m首先，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)要求取Z124，則。齒數(shù)和SzZ1+Z¢124+48=72。然后，由式(524)確定其他齒輪副齒數(shù)。傳動(dòng)比為u2的傳動(dòng)副 傳動(dòng)比為u3的傳動(dòng)副最后驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差。若計(jì)算出的齒數(shù)和過大或傳動(dòng)比誤差過大時(shí)，可以采用變位齒輪湊配中心距以獲得要求的傳動(dòng)比值。 (2)公倍數(shù)法 將變速組中的傳動(dòng)比化成分子、分母不可相約的簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)，再求出分子、分母之和及其最小公倍數(shù)K，取齒數(shù)和SzEK(E正整數(shù))。圖56三聯(lián)滑移齒輪變速組齒數(shù)和的計(jì)算過程見表59。當(dāng)用公倍數(shù)法確定出齒數(shù)和Sz后，則可根據(jù)式(525)計(jì)算傳

25、動(dòng)副的齒數(shù)。2查表法 轉(zhuǎn)速圖上各齒輪副的傳動(dòng)比為標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，相應(yīng)的齒數(shù)和SZ以及小齒輪齒數(shù)可從表510中查出。 如上例，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件取最小齒輪齒數(shù)ZminZ122。查表510中傳動(dòng)比u2、141、1對(duì)應(yīng)的三行，首先查u2、Zmin22時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小齒效和SZmin66，然后從SZ66開始向右查出同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的共有齒數(shù)和數(shù)列：72、84、90、92、96。為保證結(jié)構(gòu)緊湊點(diǎn)可能取數(shù)列中同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的最小值。即取SZ72。再?gòu)谋碇胁槌鯯Z72時(shí)各齒輪副的小齒輪齒數(shù)。得Z124、Z230、Z336。相應(yīng)的大齒輪齒數(shù)Z¢1722448、Z¢242、Z&#

26、162;336。 (三)變速組內(nèi)模數(shù)不向時(shí)，齒輪齒數(shù)的確定 在變速傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一擴(kuò)大組或背輪機(jī)構(gòu)中，各齒輪副的速度相差較大也相差較大。因此，在同一變速組內(nèi)采用不同模數(shù)的齒輪傳動(dòng)。 設(shè)該變速組內(nèi)有兩對(duì)齒輪副，模數(shù)分別為m1和m2，且Z1+Z¢1SZ1，Z2+ Z¢2SZ2若不采用變位齒輪，兩齒輪副的中心距必須相等。由式(526)可得式中 e1、e2無公因數(shù)的整數(shù)； K正整數(shù)。 確定齒數(shù)和后，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定的傳動(dòng)比，按式(524)計(jì)算齒數(shù)和。 例 x62w臥式萬能升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)中IVV軸(第二擴(kuò)大組)的兩對(duì)齒輪傳動(dòng)比分別為u11/4、u22，模數(shù)分別為m14、m2=3，

27、確定齒輪齒數(shù)* 解 由公式(527)得該變速組內(nèi)的最小齒數(shù)齒輪是傳動(dòng)比為沁的齒輪副中的主動(dòng)輪Z1。根據(jù)結(jié)構(gòu)條件取ZminZ1³19。 則SZ1Ke232×396，SZ2Ke132×4128齒數(shù)和SZ應(yīng)控制在120范圍內(nèi)，取SZ2120 最后一擴(kuò)人組的變速范圍按公式(524)分配齒輪齒數(shù) 第二擴(kuò)大組的傳動(dòng)比調(diào)整后，為使主軸轉(zhuǎn)速仍為標(biāo)準(zhǔn)值，需將中間抽的轉(zhuǎn)速作相應(yīng)的調(diào)整，因此，軸IV上的轉(zhuǎn)速不再是標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速值。調(diào)整前后的傳動(dòng)副傳動(dòng)比如圖57所示(實(shí)線代表轉(zhuǎn)速圖要求的傳動(dòng)比，虛線代表調(diào)整后的傳動(dòng)比)。 三、擬定變速傳動(dòng)系統(tǒng)的步驟 (一)擬定變速傳動(dòng)系統(tǒng)的一般步驟 1根據(jù)機(jī)床

28、類型、規(guī)格確定公比j、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)相各級(jí)轉(zhuǎn)速值； 2根據(jù)“前多后少”、“前密后琉”的原則擬定傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)式； 3根據(jù)“前緩后急”的原則擬定轉(zhuǎn)速圖； L根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定的傳動(dòng)比計(jì)算齒輪齒數(shù)， 5擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 (二)舉例x62w型銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)第二擴(kuò)大組 有一中型普通車床，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd1440rmin，主軸的極限轉(zhuǎn)速nmin=315 rmin、nmax1400 rmin。采用電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸開、停和換向，試擬定主變速傳動(dòng)系統(tǒng)。 1、確定公比j、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z和轉(zhuǎn)速數(shù)列： 因中型普通車床加工范圍較廣，萬能性大，公比宜取較小值，如1.26、1.41等，但公比過小使機(jī)床結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，所以，取j=141。轉(zhuǎn)速

29、級(jí)數(shù) 查表56得各級(jí)轉(zhuǎn)速值為315，45，63，90，125，180，250，500，710，1000，1400(rmin)。 2確定傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)式。每一變速組的傳動(dòng)副數(shù)一般取為2或3，按“前多后少”的原則，選用123×2×2的傳動(dòng)方案。按“前密后疏”的原則，使擴(kuò)大順序相傳動(dòng)順序一致。因此，結(jié)構(gòu)式確定為：1231×23×26。 驗(yàn)算最后擴(kuò)大組(第二擴(kuò)大組)的變速范圍 在允許范圍內(nèi)。 3擬定轉(zhuǎn)速圖。從傳動(dòng)方案可知，傳動(dòng)系統(tǒng)共有三個(gè)變速組，需4根傳動(dòng)軸連同電動(dòng)機(jī)軸，在轉(zhuǎn)速圖上應(yīng)有5條代表傳動(dòng)軸的豎線。因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)速nd與主軸最高轉(zhuǎn)速nmax接近，所以，在轉(zhuǎn)速

30、圖上只需畫出12條代表12級(jí)轉(zhuǎn)速的水平線。按上述要求畫出轉(zhuǎn)速圖格線并標(biāo)出主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速值和電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速點(diǎn)A。 (1)根據(jù)總降速比的大小和結(jié)構(gòu)需要兩方面考慮，確定在變速組前是否需采用定比傳動(dòng)副降速?？偨邓俦热羧齻€(gè)變速組都采用極限降速比，得 因此，在變速組前可不加定比傳動(dòng)副降速。但因臥式車床的主電動(dòng)機(jī)一般置于床身下方或床腳旁，而主軸位置較高，所以，需在電動(dòng)機(jī)與變速箱軸I間采用皮帶傳動(dòng)連接，并且為減少振動(dòng)、使傳動(dòng)過程平穩(wěn)和降低噪聲，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜過高，因而在變速組前加皮帶傳動(dòng)降速。取(2)按“前緩后急”的原則分配降速比：若將最后一擴(kuò)大組(第二擴(kuò)大組)的最小傳動(dòng)在轉(zhuǎn)速圖上畫出降速比傳動(dòng)線(如圖5

31、8示)。 (3)畫出各變速組其他傳動(dòng)比連線，如圖59所示。各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能取為公比j或1.06(jmin)的整數(shù)次方，以便簡(jiǎn)化計(jì)算。 (4)畫出全部傳動(dòng)比連線，得固510所示的完整轉(zhuǎn)速圖。4計(jì)算齒輪齒數(shù)和帶輪直徑(1)用查表法確定a變速組(基本組)的齒輪齒數(shù)，a變速組的三個(gè)傳動(dòng)比分別為；最小齒數(shù)齒輪為uas傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪Z3，若取ZminZ3³20大。查表510中u為1、141和2對(duì)應(yīng)的三行，可得下列齒數(shù)和：其中SZ60和72是三對(duì)傳動(dòng)副共有的齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)分別為36、30和24。即可得（2）應(yīng)用最小齒數(shù)法確定第一擴(kuò)大組的齒輪齒數(shù)。從轉(zhuǎn)速圖中可知若取圓整后取Z¢

32、262，齒數(shù)S=Z2+Z¢2=22+62=84 (3)用公倍數(shù)法確定第二擴(kuò)大組的齒輪齒數(shù)，將各傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)比標(biāo)注在轉(zhuǎn)速圖上。(d)確定帶輪直徑 ，根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)取 5擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)機(jī)床的變速、操縱、調(diào)整、維修方便等方面考慮畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖511示。54 分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的幾種特殊變速方式 前面所講述的傳動(dòng)系統(tǒng)是由單速異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用幾個(gè)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)擴(kuò)展得到的。系統(tǒng)中各變速組的傳動(dòng)比完全符合公式(513)所表示的關(guān)系，可使主軸獲得連續(xù)且不重復(fù)的單一公比的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速值。這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)稱為常規(guī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，一般用于轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)不多，變速范圍不大的機(jī)床。但由于機(jī)床的設(shè)計(jì)、

33、使用要求不同，因此，有一些特殊變速方式的傳動(dòng)系統(tǒng)。如采用交換齒輪、公用齒輪、背輪機(jī)構(gòu)、雙速電機(jī)、多公比等變速方式可以減少傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)件個(gè)數(shù)、傳動(dòng)組數(shù)，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)或擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍。凡采用上述變速方式后，轉(zhuǎn)速圖特性會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。下面介紹幾種特殊變速方式的傳動(dòng)系統(tǒng)。 一、采用多速電動(dòng)機(jī)的變速傳動(dòng)系統(tǒng) 采用多通電動(dòng)機(jī)變速，可以簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并能在運(yùn)動(dòng)中變速。這種變速方式多用于自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床以及需快速或經(jīng)常移動(dòng)的部件，如臥式機(jī)床的主軸箱、磨床工件頭架等。但多速電動(dòng)機(jī)的輸出功率隨轉(zhuǎn)速不同而變化，且當(dāng)電動(dòng)機(jī)的變速級(jí)數(shù)增加，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，體積增大，價(jià)格增高，所以，采用多速電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)作具體、

34、全面的技術(shù)分析。 圖512為采用雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主變速傳動(dòng)系統(tǒng)，其公比j141。雙速電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速比為2，nd29401470rmin。電變速組的級(jí)比jdj21.4122，級(jí)比指數(shù)xd2，為第一擴(kuò)大組。軸III間的變速組的兩條傳動(dòng)比連線在轉(zhuǎn)速圖上相距l(xiāng)格，是基本組，級(jí)比指數(shù)x01，其傳動(dòng)副數(shù)必須等于第一擴(kuò)大組(電變速組)的級(jí)比指數(shù)，即P0x1xd2。IIII軸間的變速組為第二擴(kuò)大組，傳動(dòng)副數(shù)P22，級(jí)比指數(shù)x2P0P12×24。結(jié)構(gòu)式為822×21×24。 由上分析可知，電變速組總是在傳動(dòng)鏈的首端。除公比j2外，采用任一標(biāo)準(zhǔn)公比時(shí)，電變速組的級(jí)比指數(shù)xd均大于1

35、。因此，電變速組一般為擴(kuò)大組。對(duì)于常用公比j126(E23)和141(E22)。級(jí)比2jE21. 2631. 412，電變速組為第一擴(kuò)大組。公比j1.26時(shí)，x1xdE23，基本組的傳動(dòng)副數(shù)應(yīng)為P0x1=xdE23；若公比j141時(shí)，x1E22，則P02。 二、具有雙公比的變速傳動(dòng)系統(tǒng) 不少通用機(jī)床，在全部變速范圍內(nèi)，各級(jí)轉(zhuǎn)速的使用機(jī)會(huì)并不均等。經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)速客集中在中間轉(zhuǎn)速段或較高轉(zhuǎn)速段，有的轉(zhuǎn)速僅僅為滿足某些特殊要求而設(shè)置。例如：臥式車床的最低轉(zhuǎn)速用于精車絲杠。立式車床的最低轉(zhuǎn)速往往用于裝夾工件時(shí)的調(diào)整。因此，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求采用混合公比安排轉(zhuǎn)速數(shù)列，使常用的轉(zhuǎn)速段排列密些，不常用的轉(zhuǎn)速

36、段排列疏些。這樣，在變速范圍不變的情況下，可以減少轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z，從而簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)，或者，在相同的結(jié)構(gòu)尺寸范圍內(nèi)(即轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)不變)，擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍。 圖513為z3040型接管鉆床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。中間各級(jí)轉(zhuǎn)速的公比j11.26，最低和最高轉(zhuǎn)速段的公比j2j121.2621.58。因此，機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速系列是公比j和j2組成的雙公比等比數(shù)列。 團(tuán)514為單公比和雙公比傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)的比較。因(a)為基本形式，組成單公比P的等比數(shù)列，結(jié)構(gòu)式為1621×22× 24×28。(b)、(c)、(d)三團(tuán)是由j和j2組成的雙公比等比數(shù)列，亦可看成兩端有間斷(空格)的公比為j的單

37、公比等比數(shù)列。它們的區(qū)別在于：基本組的級(jí)比由原來的j1增大為j3、j5、j7，其級(jí)比指數(shù)的增大值為2、4、6，恰好等于結(jié)構(gòu)網(wǎng)上兩端的空倍數(shù)。增大后的級(jí)比指數(shù)x¢等于3、5、7，均滿足不等式：x0¢¹KP0(K正整數(shù))，否則，會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù)。 Z3040型搖臂鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)按圖514(c)結(jié)構(gòu)網(wǎng)設(shè)計(jì)，但考慮到“前密后疏”的原則和結(jié)構(gòu)上的原因，將基本組與第一擴(kuò)大組交換位置，調(diào)整了變速組的擴(kuò)大順序，使其結(jié)構(gòu)式由圖514(c)的1625×22×24×28改變?yōu)?622×25×24×28。 獲得多公比轉(zhuǎn)速數(shù)列的另一

38、種方法是在基本組中增加一傳動(dòng)副，并使該傳動(dòng)副與相鄰傳動(dòng)副的級(jí)比y0¢³y0，形成一單獨(dú)降速分支傳動(dòng)。圖515是SV18RA型臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)軸III間的基本組原有兩對(duì)傳動(dòng)副34/27與37/23，通過第一擴(kuò)大組(軸IIIII間)與第二擴(kuò)大組(軸IIIIV間)的背輪機(jī)構(gòu)可使主軸獲得16級(jí)公比jL 26的轉(zhuǎn)速值712800rm：n(中間有一間斷點(diǎn)450rmin)。在基本組中增加一傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比，又使主軸獲得8級(jí)公比為y2158的低轉(zhuǎn)速，根據(jù)變速范圍的需要和使結(jié)構(gòu)更為合理，與原來的16級(jí)重復(fù)了3級(jí)，只保留了最低的4級(jí)(1454rmin)和450rmin的一級(jí)，從而

39、使主軸獲得21級(jí)雙公比的轉(zhuǎn)速數(shù)列。結(jié)構(gòu)式可寫為213（1。7）×42×2（12-3）3（1。7）×42×29。 傳動(dòng)鏈的最后擴(kuò)大組通常采用兩對(duì)傳動(dòng)副組成。因此，當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)變速級(jí)數(shù)為Z時(shí)，最后一擴(kuò)大組的變速范圍由于受到極限傳動(dòng)比的限制，當(dāng)公比j126時(shí)，r后括12698，所以，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z18，主鈾的最大變速范圍RmaxjZ-1j1712617=50；當(dāng)公比j141時(shí)，r后括14158，則主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z12，RmaxjZ-1j1114111=45。由此可知，這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)變速范圍不大，有時(shí)不能滿足通用機(jī)床的發(fā)展需要。若單純采用在原傳動(dòng)鏈后再串聯(lián)擴(kuò)展的方法

40、增加變速組來擴(kuò)大變速范圍，會(huì)因受極限傳動(dòng)比的限制而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù)，并使變速系統(tǒng)的傳動(dòng)軸數(shù)增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增大。因此，應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)較緊湊、合理的前提下，采取其他措施擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍。 (一)采用背輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大變速范圍 圖516為背輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。背輪機(jī)構(gòu)又稱單回曲機(jī)構(gòu)。軸I與軸II共軸線，運(yùn)動(dòng)由軸I輸入可經(jīng)離合器M直接傳至軸III，傳動(dòng)比u11；脫開離合器M，經(jīng)兩對(duì)齒輪傳至軸III。若兩對(duì)齒輪都取極限降速傳動(dòng)比nmin1/4，則背輪機(jī)構(gòu)的另一傳動(dòng)比u21/4×1/416。因此，背輪機(jī)構(gòu)的最大變速范圖所以，若最后一擴(kuò)大組采用背輪機(jī)構(gòu)時(shí)?？蓴U(kuò)大傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范圍。 背輪機(jī)構(gòu)在機(jī)床上應(yīng)用較廣，如

41、圖515所示的Sv18RA、C616、CM6132型車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一擴(kuò)大組都采用背輪機(jī)構(gòu)。圖517為cM6132型車床的傳動(dòng)系統(tǒng)。采用分離傳動(dòng)形式。下面為主變速箔，通過兩個(gè)滑移齒輪機(jī)構(gòu)基本組和擴(kuò)大組，可使軸III得到3×39級(jí)轉(zhuǎn)速。上面是主軸箱，有一背輪機(jī)構(gòu)。軸III的運(yùn)動(dòng)通過皮帶傳動(dòng)傳至齒輪Z27，合上離合器M，可直接傳動(dòng)主軸，使其獲得150r/min和3002000rmin的9級(jí)高轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，軸v上的齒輪Z17與主軸上的齒輪Z58脫開使軸v不致高速空轉(zhuǎn)，從而減少了空載功率損耗。脫開齒式離合器M，經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)齒輪：27/63×17/58傳動(dòng)主軸，使主軸獲得1

42、90250rmin(不包括150rmin)的9級(jí)低轉(zhuǎn)速。背輪機(jī)構(gòu)為第二擴(kuò)大組，其變速范圍因取r28已能滿足機(jī)床的變速范圍要求，所以該傳動(dòng)系統(tǒng)還未實(shí)現(xiàn)背輪機(jī)構(gòu)可能達(dá)到的最大變速范圍rmax。采用背輪機(jī)構(gòu)在高速時(shí)，直接用皮帶傳動(dòng)主軸，可以減少主軸的振動(dòng)，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，并可縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率。 (二)多軸變速傳動(dòng) 固518的三軸傳動(dòng)變速組。利用軸II上的三聯(lián)滑移齒輪，在軸IIII之間可得三種傳動(dòng)比：每一傳動(dòng)比都由兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比組成，在保證齒輪副的極限傳動(dòng)比umax2、umin1/4不變的條件下，三軸變速組的最大變速范圍所以，將三軸變速組作為最后一擴(kuò)大組，可有效地?cái)U(kuò)大主軸的變速范圍 圖51

43、9是T6112型臥式俊床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。其公比j=126，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=24，變速范圍Rn800/4200。軸III間為基本組，傳動(dòng)副數(shù)P02。軸IIIII間為第一擴(kuò)大組，傳動(dòng)副數(shù)P13。軸IIIv間為第二擴(kuò)大組，傳動(dòng)副數(shù)P23，變速范圍第二擴(kuò)大組的三個(gè)傳動(dòng)化為：其中，最小的傳動(dòng)比為；最大的傳動(dòng)比為2，都未超過極限值。為進(jìn)一步擴(kuò)大變速范圍，在軸vVI間又串聯(lián)了一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪變速組，為第三擴(kuò)大組，其級(jí)比指數(shù)x3=P0P1P22×3×3=18，但根據(jù)結(jié)構(gòu)可能性和實(shí)際需要，主軸變速級(jí)數(shù)只需24級(jí)，所以，取x3¢18126，重復(fù)了12級(jí)(16200rmin)。因此，該變

44、速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式可寫為2421×32×36×2(1812)，或2421×23×36×26。 (三)分支傳動(dòng) 分支傳動(dòng)是由若干變速組串聯(lián)，再增加一并聯(lián)分支的傳動(dòng)形式，也是一種擴(kuò)大變速范圍的常見方法。如CA6140、Cw6163等車床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖520為Cw6163型臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)。軸IIIIV間有兩個(gè)傳動(dòng)分支：當(dāng)齒式離合器M2合上時(shí)，高速分支由軸I經(jīng)齒輪副蓋傳至主軸v，使主軸獲得9級(jí)高轉(zhuǎn)速(80800 rmin)；低速分支通過三對(duì)齒輪20/50×18/45×20/64傳動(dòng)主軸，使主軸獲得9級(jí)低轉(zhuǎn)速(660r

45、min)。傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)式可寫為1831×33×29，其中，第二擴(kuò)大組為兩個(gè)分支組成的變速組。當(dāng)高速分支的取極限值umin2，低速分支的每一傳動(dòng)副都取極限降速比umin1/4，那么，第二擴(kuò)大組的變速范圍顯然，采用分支傳動(dòng)是一種很有效的擴(kuò)大主軸變速范圍的的方法。如cw6163型臥式車床的主軸變速范分支傳動(dòng)不僅能擴(kuò)大主軸的變速范圍，還能縮短高速傳動(dòng)路線，從而提高了傳動(dòng)效率。 四、采用公用齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng) 公用齒輪既是前一傳動(dòng)組的被動(dòng)輪，又是后一傳動(dòng)組的主動(dòng)輪。在通用機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)中，常采用單公用齒輪和雙公用齒輪，以減少傳動(dòng)齒輪的個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)、縮短軸向尺寸，但采用公用齒輪時(shí)，這兩個(gè)

46、變速組齒輪的模數(shù)必須相同。 圖521為龍門銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，采用了一個(gè)公用齒輪，從轉(zhuǎn)速圖中可看出其特性完全符合前述的各項(xiàng)原則。為使公用齒輪的受力情況得到改善，但又不致使兩軸間的中心距過大，一般，宜選齒數(shù)較大的齒輪作為公用齒輪。在龍門銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，首先確定基本組的齒輪齒數(shù)。軸I上的被動(dòng)軸齒數(shù)分別為35、39、43。公用齒輪取第二大齒輪Z39。第一擴(kuò)大組的傳動(dòng)比ub11，主動(dòng)輪為公用齒輪Z39，所以，其齒數(shù)和SZb39+3978。若改取為最大齒輪Z43，則SZb43+4386，顯然，使中心距AIIIIV增大，徑向尺寸增大。 采用雙公用齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速圖的特性有時(shí)會(huì)發(fā)生變化。下面就兩種不同

47、的情況進(jìn)行分析。 圖515SV18RA型臥式車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)軸II上的齒輪Z23、Z27為公用齒輪。軸IIII間的傳動(dòng)副27/23×23/28、34/27×27/22，使軸III獲得1400、1800、2240、2800 rmin 4級(jí)轉(zhuǎn)速，均等于或大于軸I的轉(zhuǎn)速1400rmin。軸IIII間的傳動(dòng)比27/23×23/2827281、34/27×27/2234/221，都為升速傳動(dòng)，這一部分轉(zhuǎn)速圖仍然符合“前密后硫”的原則。 圖522為具有雙公用齒輪降速傳動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng)。軸III上的公用齒輪Z33和Z35使軸IV獲得180、360、510、l020 rm

48、in 4級(jí)轉(zhuǎn)速。除了1020rmin以外。其余三級(jí)轉(zhuǎn)速均低于軸I的轉(zhuǎn)速(710 rmin)，為降速傳動(dòng)。從轉(zhuǎn)速圖中可看出，第一擴(kuò)大組在基本組之前，即擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序不一致，這部分轉(zhuǎn)速圖不符合“前密后疏”的原則。其原因是采用雙公用齒輪降速傳動(dòng)后，兩變速組的齒輪齒數(shù)關(guān)系受到一定制約。從而使轉(zhuǎn)速圖的特性發(fā)生了變化。五、交換齒輪變速交換齒輪(又稱配換齒輪、掛輪)變速的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要操縱機(jī)構(gòu)、軸向尺寸小，變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，主動(dòng)輪與被動(dòng)輪可倒換使用，但更換齒輪費(fèi)時(shí)，且潤(rùn)滑條件差。一般用于不經(jīng)常變速或變速時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)生產(chǎn)率影響不大而又要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)床。如成批生產(chǎn)的自動(dòng)、半自動(dòng)車床、專用車床、組合機(jī)

49、床、齒輪加工機(jī)床等。 主傳動(dòng)系統(tǒng)中的交換齒輪變速機(jī)構(gòu)通常采用軸間距固定不變，每對(duì)齒輪倒換位置后可得兩種傳動(dòng)比，即有一傳動(dòng)比為，則另有一傳動(dòng)比因此，在轉(zhuǎn)速圖上各傳動(dòng)比連線為對(duì)稱分布。圖523為三對(duì)交換齒輪的變速組轉(zhuǎn)速圖。 當(dāng)交換齒輪完全倒換位用時(shí)，由于升速傳動(dòng)比受到極限值umax225的限制，變速組的最大變速范圍rmax46。若還需擴(kuò)大變速范圍，則將傳動(dòng)比為u1/2.51/4的降速傳動(dòng)齒輪不倒換，這樣，可使rmax810。 在采用交換齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般只用一個(gè)交換齒輪變速組，可與滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)，也可以單獨(dú)使用。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，一般將交換齒輪變速組置于傳動(dòng)鏈的前端，這樣，可使被動(dòng)軸的

50、扭矩不致過大。成批大量生產(chǎn)的單工序機(jī)床(如齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床等)，通常采用交換齒輪變速；成批生產(chǎn)的多工序機(jī)床如六角自動(dòng)、半自動(dòng)車床等，多采用交換齒輪與滑移齒輪組成的變速傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖524是銑削頭傳動(dòng)鏈，是單獨(dú)采用一個(gè)交換齒輪變速組的傳動(dòng)系統(tǒng)。軸III間為交換齒輪變速組，其傳動(dòng)比uZA/ZB分別為j3.5、j2.5、j1.5、j0.5；主、從動(dòng)倒置后得傳動(dòng)比分別為及最小傳動(dòng)比 共用了10個(gè)交換齒輪，使軸I獲得9級(jí)轉(zhuǎn)速，再經(jīng)兩定比傳動(dòng)副使主軸得到50320rmin的9級(jí)轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范圍Rn320/5064。 為使軸I的轉(zhuǎn)速不致過低，在保證升速傳動(dòng)噪聲不致太大的前提下，應(yīng)將軸I的轉(zhuǎn)

51、速盡可能取得高一些。取MI max1600rmin，略高于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，軸I的轉(zhuǎn)速n11600×1/j3.51600×126-3.5710rmin，然后在變速組的前、后均加定比傳動(dòng)副降速，使主軸獲得所需的轉(zhuǎn)速值。從圖524轉(zhuǎn)速圖可看出；主軸的幾級(jí)高轉(zhuǎn)速是先降速而后又升速得到的，因此，易增大噪聲。 圖525是CA7620液壓多刀半自動(dòng)車床主傳動(dòng)系統(tǒng)，采用交換齒輪和滑移齒輪變速組串聯(lián)的方法使主軸得到180710rmin的4種轉(zhuǎn)速。軸III間的雙聯(lián)滑移齒輪變速組為基本組，用于在加工中變速；軸III間為一對(duì)交換齒輪變速組，是第一擴(kuò)大組，用于每批工件加工前的變速調(diào)整。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為4

52、22×21。 綜上所述，擬定轉(zhuǎn)速圖時(shí)應(yīng)根據(jù)具體要求選擇變速方式，并力求簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。在保證一定的變速范圍和變速級(jí)數(shù)的前提下，可采用公用齒輪以減少齒輪個(gè)數(shù)和縮短軸向尺寸。若需適當(dāng)擴(kuò)大變速范圍而又不增加變速組和傳動(dòng)副時(shí)，可采用雙公比傳動(dòng)。在保證得到連續(xù)的等比數(shù)列的同時(shí)，又要求大的變速范圍，可采用分支傳動(dòng)、多軸傳動(dòng)或背輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)需要減少機(jī)械變速組時(shí)，可采用多速異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于成批生產(chǎn)的機(jī)床，可采用交換齒輪變速，以簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)。55 傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)件布置在擬定好轉(zhuǎn)速圖和確定齒輪齒致以后，傳動(dòng)抽的空間位置和傳動(dòng)件在軸上的位置布置是否合理，直接影響到變速箱的尺寸和形狀、變速操縱的方便程度以及結(jié)構(gòu)

53、實(shí)現(xiàn)的可能性等。因在進(jìn)行變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)具體條件進(jìn)行分析，合理布局。一、布置傳動(dòng)件的基本要求 1應(yīng)滿足機(jī)床總體布局對(duì)變速箱形狀和尺寸的要求。如臥式機(jī)床、龍門銑床等變速箱需要沿導(dǎo)軌移動(dòng)的機(jī)床，為減小變速箱對(duì)導(dǎo)軌的顛覆力矩，提高機(jī)床剛度相運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，應(yīng)使其徑向尺寸盡可能小些。 2必須保證變速箱內(nèi)各零件不互相干涉，留有足夠的操縱機(jī)構(gòu)所需的空間。 3集中傳動(dòng)的變速箱，應(yīng)首先確定主軸在箱體中的位置。 4在滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)固定齒輪之間的距離應(yīng)大于滑移齒輪的寬度。如圖526所示，齒輪的齒寬為b，兩固定齒輪相鄰兩側(cè)間的距離為2b+D，D14(mm)。這樣，才能保證原來處于嚙合狀態(tài)的齒輪完全脫開后，另一齒輪方可進(jìn)入嚙合位置。 5應(yīng)保證變速機(jī)構(gòu)易操縱且省力。變速箱的裝配、調(diào)整和維修方便。6盡可能減小變速機(jī)構(gòu)的徑向尺