第二章_機床的傳動設(shè)計2

1、第二章第二章 機床的傳動設(shè)計機床的傳動設(shè)計 第二節(jié)第二節(jié) 擴大變速范圍傳動系統(tǒng)設(shè)計擴大變速范圍傳動系統(tǒng)設(shè)計 第三節(jié)第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速計算轉(zhuǎn)速 第四節(jié)第四節(jié) 無級變速系統(tǒng)設(shè)計無級變速系統(tǒng)設(shè)計； 2ZjR變變速速范范圍圍Rn擴擴大大的的理理由由主傳動系最后擴大組變速范圍：主傳動系最后擴大組變速范圍：)1(1210jjPPPPPjR主傳動系主軸總變速級數(shù)：主傳動系主軸總變速級數(shù)：jjPPPPPZ1210最后擴大組變速范圍與總變最后擴大組變速范圍與總變速級數(shù)之間關(guān)系：速級數(shù)之間關(guān)系：由于極限傳動比的限制：由于極限傳動比的限制：9626. 141. 18jR所以總變速級數(shù)所以總變速級數(shù)Z：)26. 118

2、( )41. 1( 12Z主軸變速范圍主軸變速范圍Rn：1.26)( 501.261.41)( 45 41. 11 -18112Rn1 ZR 360845)(3210 1 1) )( (2 26 61 11 12 2 rrrrR841. 161)(233xr 方法：在原有變速傳動系內(nèi)再增加一個變速組。方法：在原有變速傳動系內(nèi)再增加一個變速組。特點：由于受變速組極限變速范圍的限制，增加變速組的特點：由于受變速組極限變速范圍的限制，增加變速組的級比指數(shù)不得不小于理論值，并導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。級比指數(shù)不得不小于理論值，并導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。63122312126312223246631222324) 1

3、22(23186631變速范圍限制變速范圍限制剔除重復(fù)轉(zhuǎn)速剔除重復(fù)轉(zhuǎn)速34445:nR,22333012931 ,zzzz43211 i16141411 i1641. 1)12(8)1(333 Pxr 18041. 11161 ZR 4541. 11121ZR5045 .1226. 126. 161161Z R80252000 R16201lg80lg Z84241222216 8, 41620 xx8542222216 129035. 620326. 126. 18238124 R76222312 12962222324 5045 .1226. 126. 161161Z R4122228 例

4、例 已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試確定變速系中傳動件的計算轉(zhuǎn)速。確定變速系中傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 1.1.主軸主軸的計算轉(zhuǎn)速的計算轉(zhuǎn)速 min/9041. 15 .31131213Z1r r nnj （1 1）主軸計算轉(zhuǎn)速：）主軸計算轉(zhuǎn)速： 采用通用機床中車床類的主軸計算采用通用機床中車床類的主軸計算轉(zhuǎn)速公式：轉(zhuǎn)速公式：Z1211331=31.5 1.41=90rpm jnn（2 2）各傳動軸計算轉(zhuǎn)速：）各傳動軸計算轉(zhuǎn)速： 第第軸：若由軸：若由18:7218:72傳動主軸，其轉(zhuǎn)傳動主軸，其轉(zhuǎn)速中速中355355、500500和和710710需傳遞全部功率；需傳遞全部功率；若由若

5、由60:3060:30傳動主軸，則所有轉(zhuǎn)速需傳傳動主軸，則所有轉(zhuǎn)速需傳遞全部功率。因此計算轉(zhuǎn)速為遞全部功率。因此計算轉(zhuǎn)速為125rpm125rpm。采用相同方法可求采用相同方法可求軸軸njnj. .60:30(3)(3)各齒輪副計算轉(zhuǎn)速各齒輪副計算轉(zhuǎn)速 齒輪齒輪Z18Z18：若經(jīng)齒輪副：若經(jīng)齒輪副18:7218:72使主軸使主軸得到三級轉(zhuǎn)速得到三級轉(zhuǎn)速9090、125125、180180，需傳遞，需傳遞全部功率，此時全部功率，此時Z18Z18齒輪轉(zhuǎn)速為齒輪轉(zhuǎn)速為355355、500500、710710，因此最低轉(zhuǎn)速，因此最低轉(zhuǎn)速355355為其計算為其計算轉(zhuǎn)速。采用同法可求其余齒輪轉(zhuǎn)速。采用同

6、法可求其余齒輪njnj。1fdnf/ ZRRR 5 . 78/60/ dnfRRR52. 7894. 094. 0 dfR dfR dfR)97. 090. 0( 1fdnf/ ZRRR 252. 7lg/5 . 7lg1 Z三、主運動為旋轉(zhuǎn)運動的無級變速系統(tǒng)設(shè)計三、主運動為旋轉(zhuǎn)運動的無級變速系統(tǒng)設(shè)計 主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍 遠(yuǎn)大于調(diào)速電動機的恒功遠(yuǎn)大于調(diào)速電動機的恒功率變速范圍率變速范圍 ，必須串聯(lián)分級變速系統(tǒng)來擴大電動機的恒功率必須串聯(lián)分級變速系統(tǒng)來擴大電動機的恒功率變速范圍，以滿足機床需求。變速范圍，以滿足機床需求。 PnRmR 電動機的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計算轉(zhuǎn)

7、速；電動機的最電動機的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計算轉(zhuǎn)速；電動機的最高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速。主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速。主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 則則決定了電動機恒轉(zhuǎn)矩變速范圍決定了電動機恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 的大小的大小 ， 。TRTmRTmTRR 調(diào)速電動機的恒功率變速范圍為調(diào)速電動機的恒功率變速范圍為 ，在保證輸出轉(zhuǎn)速，在保證輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)前提下，串聯(lián)一個雙速變速組，獲得的最大變速范圍為連續(xù)前提下，串聯(lián)一個雙速變速組，獲得的最大變速范圍為 此時此時: : m2m2aPZZFm2mF 串聯(lián)兩個雙速變速組后，能得到的串聯(lián)兩個雙速變速組后，能得到的連續(xù)無級轉(zhuǎn)速的最大變速范圍是連續(xù)無級轉(zhuǎn)速的最大

8、變速范圍是 ，這時這時: : 4m4baPPZZFm4 調(diào)速電動機串聯(lián)調(diào)速電動機串聯(lián)k級雙速變速組后，能獲得的最大變速范圍是：級雙速變速組后，能獲得的最大變速范圍是： ZFPnRkZ2mF 串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)的公比等于電動機恒功率變速范圍時，串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)的公比等于電動機恒功率變速范圍時，輸出的無級轉(zhuǎn)速的變速范圍最大。換言之，變速范圍一定，輸出的無級轉(zhuǎn)速的變速范圍最大。換言之，變速范圍一定，當(dāng)分級傳動系統(tǒng)的公比當(dāng)分級傳動系統(tǒng)的公比 時，需串聯(lián)的變速組數(shù)最少。時，需串聯(lián)的變速組數(shù)最少。 mFmPnRZlglgmin2lglgminminZk 為自然數(shù)，且采用收尾法圓整，即：為自然數(shù)，且采用收

9、尾法圓整，即： k21minZ2Z取：?。?2minZ4Z取：?。?分級傳動系統(tǒng)的公比一般比電動機的恒功率變速范分級傳動系統(tǒng)的公比一般比電動機的恒功率變速范圍小，分級傳動系統(tǒng)的實際公比為圍小，分級傳動系統(tǒng)的實際公比為: :111zmPnZPmPnZpFFRRRR分級傳動的最小傳動比應(yīng)采用前緩后急的原則；分級傳動的最小傳動比應(yīng)采用前緩后急的原則；擴大順序應(yīng)采用前密后疏的原則擴大順序應(yīng)采用前密后疏的原則 ；串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)應(yīng)遵循極限傳動比、極限變速范圍的原則。串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)應(yīng)遵循極限傳動比、極限變速范圍的原則。 例例2-6 某數(shù)控機床，主運動由變頻電動機驅(qū)動，電動某數(shù)控機床，主運動由變頻電動

10、機驅(qū)動，電動機連續(xù)功率機連續(xù)功率7.5kW，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速 ，最，最高、最低轉(zhuǎn)速高、最低轉(zhuǎn)速 ，機床主軸最高、最低轉(zhuǎn)速機床主軸最高、最低轉(zhuǎn)速 ： ， ，計算轉(zhuǎn)速：，計算轉(zhuǎn)速： 。設(shè)計所串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)。設(shè)計所串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)。min/15000rn min/4500max0rnmin/6min0rnmin/3550maxrnmin/5 .37minrnmin/150rnj解：解：主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍247 .231503550PnR電動機的恒功率變速范圍是電動機的恒功率變速范圍是3，即，即 3mPmR該系統(tǒng)至少需要的轉(zhuǎn)速級數(shù)、變速組數(shù)該系統(tǒng)至少需要的轉(zhuǎn)速級數(shù)

11、、變速組數(shù) 89. 23lg24lglglgminmPnRZ53. 12lg89. 2lgmink 取取 ：2k4Z分級傳動系統(tǒng)的實際公比為分級傳動系統(tǒng)的實際公比為2324141ZmPnFRR結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 21224分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比 322. 3min211011500150i根據(jù)前緩后急的原則分配最小傳動比：根據(jù)前緩后急的原則分配最小傳動比： 82. 211bi211ai77. 110i其它傳動副的傳動比其它傳動副的傳動比 122112Faaii41. 1282. 212212Fbbii調(diào)速電動機的最低工作轉(zhuǎn)速調(diào)速電動機的最低工作轉(zhuǎn)速min/375min/

12、105 .37minrrnm電動機最低工作轉(zhuǎn)速時所傳遞的功率電動機最低工作轉(zhuǎn)速時所傳遞的功率 kWkWnnPPmmm875. 100153755 . 70minmin4500150037537.51503006001200450900180035501:11:1.771:21:2.821.41:13751500450015037.5450900300180060035501200MP00圖2-12 某數(shù)控機床轉(zhuǎn)速圖四、增大恒功率無級變速范圍的方法四、增大恒功率無級變速范圍的方法 如果要求每段轉(zhuǎn)速的無級變速范圍如果要求每段轉(zhuǎn)速的無級變速范圍 ，應(yīng)增大電動，應(yīng)增大電動機的功率，增大的比率為機的功率

13、，增大的比率為 ，即將電動機的功，即將電動機的功率擴大率擴大 倍，傳遞功率倍，傳遞功率 的最低轉(zhuǎn)速為的最低轉(zhuǎn)速為 ，從而，從而使電動機傳遞功率為使電動機傳遞功率為 的轉(zhuǎn)速范圍變?yōu)榈霓D(zhuǎn)速范圍變?yōu)?mFjRmFj/RkmPk /nn00kmPFjmmRk 從另一角度考慮，電動機傳遞功率從另一角度考慮，電動機傳遞功率 的最低轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）的最低轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）仍為仍為 ，主軸傳遞電動機額定功率的最低轉(zhuǎn)速（計算轉(zhuǎn)速）則為，主軸傳遞電動機額定功率的最低轉(zhuǎn)速（計算轉(zhuǎn)速）則為 ，對于增加功率后的電動機，對于增加功率后的電動機 對于增加功率后的電動機，提高了主軸的計算轉(zhuǎn)速，對于增加功率后的電動機，提高了主軸

14、的計算轉(zhuǎn)速，這樣在某種程度上，簡化了無級變速中串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)的設(shè)計。這樣在某種程度上，簡化了無級變速中串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)的設(shè)計。mP0njjnkn例例2-7 上述機床，若要求主軸每段的恒功率無級轉(zhuǎn)速范圍，上述機床，若要求主軸每段的恒功率無級轉(zhuǎn)速范圍， ，確定其分級變速系統(tǒng)。，確定其分級變速系統(tǒng)。4FjR解：解：主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍2424；電動機功率為電動機功率為 kWkWPm10345 . 7電動機傳遞電動機傳遞7.5kW7.5kW時的最低轉(zhuǎn)速為時的最低轉(zhuǎn)速為 min/1125min/4315000rrn至少需串聯(lián)的雙速變速組數(shù)和傳動副數(shù)為至少需串聯(lián)的雙速變速

15、組數(shù)和傳動副數(shù)為 30. 24lg24lgminZ2 . 12lg3 . 2lgmink2k4Z分級傳動的分級傳動的實際公比為實際公比為 82. 16424314F結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 21224分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比 5 . 711125150mini根據(jù)前緩后急的原則，取根據(jù)前緩后急的原則，取 82. 211bi211ai325. 110i其它傳動副的傳動比其它傳動副的傳動比 1 . 1182. 12112Faaii17. 182. 182. 212212Fbbii調(diào)速電動機的最低工作轉(zhuǎn)速調(diào)速電動機的最低工作轉(zhuǎn)速min/281min/5 . 75 .37minrrnm電動機最低工作轉(zhuǎn)速時所傳遞的功率電動機最低工作轉(zhuǎn)速時所傳遞的功率kWkWnnPPmmm875. 151212815 . 70minmin主軸傳遞電動機額定功率（主軸傳遞電動機額定功率（10kW10kW）的最低轉(zhuǎn)速為）的最低轉(zhuǎn)速為min/200min/5 . 71500rrnj450037.515060035501: