第二章_機床的傳動設計1

1、第二章第二章 機床的傳動設計機床的傳動設計 第二章第二章 機床的傳動設計機床的傳動設計 第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 第二節(jié)第二節(jié) 擴大變速范圍的傳動系統(tǒng)設計擴大變速范圍的傳動系統(tǒng)設計 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)設計無級變速系統(tǒng)設計 第五節(jié)第五節(jié) 進給傳動系統(tǒng)設計進給傳動系統(tǒng)設計 第六節(jié)第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)設計 有關概念有關概念 變速范圍、轉(zhuǎn)速圖、變速組的級比、級比指數(shù)、基變速范圍、轉(zhuǎn)速圖、變速組的級比、級比指數(shù)、基本組、第一擴大組、第二擴大組等。本組、第一擴大組、第二擴大組等。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 分級變速

2、主傳動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速圖；分級變速主傳動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速圖； 轉(zhuǎn)速圖的設計；轉(zhuǎn)速圖的設計； 齒輪齒數(shù)和帶輪直徑的確定。齒輪齒數(shù)和帶輪直徑的確定。 設計機床主傳動系統(tǒng)的基本原則設計機床主傳動系統(tǒng)的基本原則 以最經(jīng)濟、合理的方式滿足以最經(jīng)濟、合理的方式滿足設計要求。設計要求。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 一、主傳動系設計應滿足的基本要求一、主傳動系設計應滿足的基本要求 1 1）滿足機床使用性能要求）滿足機床使用性能要求 滿足機床的運動特性，傳動系設滿足機床的運動特性，傳動系設計合理，操縱方便靈活、迅速、安全可靠。計合理，操縱方便靈活、迅速、安全可靠。 2 2）滿足機床傳遞動力要求）滿足機床傳遞動

3、力要求 即主電動機和傳動機構(gòu)能提供和即主電動機和傳動機構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。 4 4）滿足機床設計經(jīng)濟性的要求）滿足機床設計經(jīng)濟性的要求 傳動鏈盡可能簡短，傳動件傳動鏈盡可能簡短，傳動件數(shù)目盡可能少，以節(jié)省材料，降低成本。數(shù)目盡可能少，以節(jié)省材料，降低成本。 第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 3 3）滿足機床工作性能的要求）滿足機床工作性能的要求 傳動系所有零部件具有足夠的傳動系所有零部件具有足夠的剛度、精度和抗振性和較小的熱變形。剛度、精度和抗振性和較小的熱變形。 5 5）滿足機床結(jié)構(gòu)性能要求）滿足機床結(jié)構(gòu)性能

4、要求 傳動系傳動系調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡單調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡單合理，便于加工和裝配。合理，便于加工和裝配。 主傳動系的組成：主傳動系的組成： 由動力源（電動機）、變速裝置及執(zhí)行件由動力源（電動機）、變速裝置及執(zhí)行件（主軸、刀架、工作臺）、以及開停、換向和制動機構(gòu)組成。（主軸、刀架、工作臺）、以及開停、換向和制動機構(gòu)組成。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 二、主傳動系分類和傳動方式二、主傳動系分類和傳動方式 （一）主傳動系分類（一）主傳動系分類 1. 1. 按驅(qū)動主傳動的電機類型分按驅(qū)動主傳動的電機類型分 直流電動機直流電動機 單速交流電動機單速交流電動機 交流電動機交流電動機 調(diào)速交

5、流電動機調(diào)速交流電動機 多速交流電動機多速交流電動機 變頻調(diào)速電動機變頻調(diào)速電動機 第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 2. 2. 按傳動裝置類型分按傳動裝置類型分 機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。合。 3. 3. 按變速的連續(xù)性分按變速的連續(xù)性分 分級變速傳動、無級變速傳動分級變速傳動、無級變速傳動 （1 1）分級變速傳動）分級變速傳動 即利用滑移齒輪、交換齒輪和離合器實即利用滑移齒輪、交換齒輪和離合器實現(xiàn)變速，在一定的變速范圍內(nèi)得到級數(shù)現(xiàn)變速，在一定的變速范圍內(nèi)得到級數(shù)Z Z202030級的轉(zhuǎn)數(shù)。級的轉(zhuǎn)數(shù)。

6、 傳遞功率大，變速范圍廣，傳動比準確，工作可靠。但有速傳遞功率大，變速范圍廣，傳動比準確，工作可靠。但有速度損失，不能在運轉(zhuǎn)中變速。度損失，不能在運轉(zhuǎn)中變速。 廣泛應用于中小型通用機床。廣泛應用于中小型通用機床。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 1 1）機械摩擦無級變速器）機械摩擦無級變速器 結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠。結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠。常用于中常用于中小型車床、銑床的主傳動。小型車床、銑床的主傳動。 2 2）液壓無級變速器）液壓無級變速器 傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小，易于實傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動。現(xiàn)直線運動。常用于直線主運動的機床，如拉床、刨床的主運動。常用于直線主運動

7、的機床，如拉床、刨床的主運動。 3 3）電氣無級變速器）電氣無級變速器 主要有交流變頻調(diào)速電動機，可極大主要有交流變頻調(diào)速電動機，可極大簡化機械結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負載下變速。簡化機械結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負載下變速。廣廣泛用于數(shù)控機床的主傳動。泛用于數(shù)控機床的主傳動。 （2 2）無級變速傳動）無級變速傳動 可在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，可在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，在運轉(zhuǎn)及負載下自動變速。便于保持恒定的切削速度，滿足生產(chǎn)在運轉(zhuǎn)及負載下自動變速。便于保持恒定的切削速度，滿足生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量要求。效率和加工質(zhì)量要求。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計

8、1. 1. 集中傳動方式集中傳動方式 （二）主傳動的傳動方式（二）主傳動的傳動方式 是指是指主傳動和變速傳動機構(gòu)集中在同一個主軸箱內(nèi)的傳動方式。主傳動和變速傳動機構(gòu)集中在同一個主軸箱內(nèi)的傳動方式。 如圖示，銑床主變速傳動系。利如圖示，銑床主變速傳動系。利用立式床身作為變速箱體，所有的用立式床身作為變速箱體，所有的傳動和變速機構(gòu)都裝在床身中。傳動和變速機構(gòu)都裝在床身中。 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)集中結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。操縱，安裝調(diào)整方便。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 缺點：缺點：傳動系中，高速運轉(zhuǎn)傳動系中，高速運轉(zhuǎn)的傳動件在運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的傳動件在運轉(zhuǎn)

9、過程中所產(chǎn)生的振動和熱變，會直接影響主的振動和熱變，會直接影響主軸的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，使主軸產(chǎn)生軸的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，使主軸產(chǎn)生熱變形和回轉(zhuǎn)軸線偏離，而直熱變形和回轉(zhuǎn)軸線偏離，而直接影響加工精度。接影響加工精度。 應用：應用：集中傳動方式主要適用于普通精度的大、中型機床。集中傳動方式主要適用于普通精度的大、中型機床。 第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 2. 2. 分離傳動方式分離傳動方式 是指主傳動系大部分的傳動和變速機構(gòu)裝在遠離主軸的單獨是指主傳動系大部分的傳動和變速機構(gòu)裝在遠離主軸的單獨變速箱中，通過帶傳動將運動傳到主軸箱的傳動方式。變速箱中，通過帶傳動將運動傳到主軸箱的傳動方式。 如圖示，

10、臥式車床主傳動系。主如圖示，臥式車床主傳動系。主軸箱中只裝有主軸和背輪機構(gòu)。軸箱中只裝有主軸和背輪機構(gòu)。 特點：特點：變速箱各傳動件所產(chǎn)生的變速箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不直接傳給或少傳給主振動和熱量不直接傳給或少傳給主軸。有利于提高主軸的工作精度。軸。有利于提高主軸的工作精度。 分級變速主傳動系設計的內(nèi)容和步驟：分級變速主傳動系設計的內(nèi)容和步驟： 根據(jù)已確定的主變速傳動系的運動參數(shù)，根據(jù)已確定的主變速傳動系的運動參數(shù)， 1 1）擬定傳動結(jié)構(gòu)式；擬定傳動結(jié)構(gòu)式； 2 2）擬定傳動系轉(zhuǎn)速圖；擬定傳動系轉(zhuǎn)速圖； 3 3）分配各變速組各傳動副的傳動比；分配各變速組各傳動副的傳動比； 4 4）確定尺

11、寸齒數(shù)和帶輪直徑；確定尺寸齒數(shù)和帶輪直徑； 5 5）繪制主變速傳動系統(tǒng)圖。繪制主變速傳動系統(tǒng)圖。 三、分級變速主傳動系的設計三、分級變速主傳動系的設計第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 1.1.轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖 是表示主軸各轉(zhuǎn)速的傳遞路線和轉(zhuǎn)速值，各傳動軸是表示主軸各轉(zhuǎn)速的傳遞路線和轉(zhuǎn)速值，各傳動軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列及轉(zhuǎn)速大小，各傳動副的傳動比的線圖。的轉(zhuǎn)速數(shù)列及轉(zhuǎn)速大小，各傳動副的傳動比的線圖。（1）轉(zhuǎn)速圖是由一些互相平行和垂直的格線組成；）轉(zhuǎn)速圖是由一些互相平行和垂直的格線組成；（2）距離相等的一組豎線代表各軸；）距離相等的一組豎線代表各軸；（3）距離相等的一組水平線代表各級轉(zhuǎn)速，）距離相等的

12、一組水平線代表各級轉(zhuǎn)速， 與豎線交點代表各軸的轉(zhuǎn)速；與豎線交點代表各軸的轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)速點轉(zhuǎn)速點 表示主軸和各傳動軸的轉(zhuǎn)速表示主軸和各傳動軸的轉(zhuǎn)速值值( (對數(shù)值對數(shù)值) )的小圓點。的小圓點。 轉(zhuǎn)速線轉(zhuǎn)速線 間距相等的水平線。間距相等的水平線。相鄰轉(zhuǎn)相鄰轉(zhuǎn)速線間距為速線間距為lg 。 三、轉(zhuǎn)速圖三、轉(zhuǎn)速圖 傳動軸線傳動軸線 距離相等的鉛垂線。距離相等的鉛垂線。從左從左到右按傳動順序排列。到右按傳動順序排列。傳動線傳動線 兩轉(zhuǎn)速兩轉(zhuǎn)速點之間的連線。點之間的連線。一個主一個主轉(zhuǎn)速點轉(zhuǎn)速點引出的傳動線數(shù)目，代表該變速組引出的傳動線數(shù)目，代表該變速組的傳動副數(shù)。的傳動副數(shù)。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主

13、傳動系統(tǒng)設計轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖 例：例：一中型車床，主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)一中型車床，主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=12，公比公比 =1.41，主主軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速速 n = 31.5 1400 r/min，如圖示。，如圖示。 1212級轉(zhuǎn)速圖級轉(zhuǎn)速圖1212級轉(zhuǎn)速的傳動系統(tǒng)圖級轉(zhuǎn)速的傳動系統(tǒng)圖分級變速傳動系統(tǒng)分級變速傳動系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計軸軸的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速min/7102561261440r n 傳動軸的轉(zhuǎn)速傳動軸的轉(zhuǎn)速 傳動比傳動比04. 204. 2141. 1103. 21256126 i電機與軸電機與軸的傳動比的傳動比 傳動線與傳動副的關系傳動線與傳動副的關系 如如 在軸在軸-之間，軸之間，

14、軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速點上引出三條傳動線，表示軸點上引出三條傳動線，表示軸-的變速組有三個傳動副，各傳的變速組有三個傳動副，各傳動線在軸動線在軸上相距一格。上相距一格。 電機軸與軸電機軸與軸間的傳動線向下間的傳動線向下傾斜傾斜2.04格，使軸格，使軸的轉(zhuǎn)速位于的轉(zhuǎn)速位于轉(zhuǎn)速值為轉(zhuǎn)速值為710 的轉(zhuǎn)速線上。的轉(zhuǎn)速線上。 傳動線位置與轉(zhuǎn)速的關系傳動線位置與轉(zhuǎn)速的關系第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 按照動力傳遞的順序（從電動機到執(zhí)行元件的先后順序），變按照動力傳遞的順序（從電動機到執(zhí)行元件的先后順序），變速組依次為第一變速組、第二變速組、第三變速組速組依次為第一變速組、第二變速組、第三變速組，分別用

15、，分別用a、b、c表示。傳動副數(shù)用表示。傳動副數(shù)用P 表示，變速范圍用表示，變速范圍用r 表示。表示。 1）級比）級比 變速組中兩相鄰的變速組中兩相鄰的轉(zhuǎn)速或兩相鄰的傳動比之比。轉(zhuǎn)速或兩相鄰的傳動比之比。 級比為公比冪的形式。級比為公比冪的形式。如：如： 3 2）級比指數(shù)級比指數(shù) 指級比的冪指指級比的冪指數(shù)，用數(shù)，用x 表示。表示。 如：如： 3中的冪指數(shù)為中的冪指數(shù)為 x=3。 2. 2.轉(zhuǎn)速圖原理轉(zhuǎn)速圖原理第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 第一變速組第一變速組 a（軸（軸-之間）之間） Pa=3；傳動比分別是傳動比分別是211214824 ai 141.1142302 ai136

16、363 ai 在轉(zhuǎn)速圖變速組在轉(zhuǎn)速圖變速組a中中 三條三條傳動線分別是：下降傳動線分別是：下降2格，下格，下降降1 1格，水平。格，水平。1223:aaaaiiii即即 級比為級比為 ， 級比指數(shù)為級比指數(shù)為 xa = 1。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 3 3）基本組）基本組 設計傳動系時，要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，設計傳動系時，要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個變速組的級比指數(shù)為必須有一個變速組的級比指數(shù)為“1 1” ”，級比等于公比或級比指數(shù)，級比等于公比或級比指數(shù)等于等于1的變速組。其傳動副數(shù)用的變速組。其傳動副數(shù)用P0 表示，級比指數(shù)用表示，級比指數(shù)用x0 表示

17、。表示。 如圖：如圖： 第一變速組第一變速組a為基本組，為基本組，P0=3， x0=1。變速范圍為：。變速范圍為：22)13(1)1(000 Pxr 傳動系經(jīng)過基本組的變速，傳動系經(jīng)過基本組的變速，使軸使軸得到得到P0 （即即3）級等比數(shù)）級等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。列轉(zhuǎn)速。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 第二變速組第二變速組b（軸（軸-之間）之間） Pb=2，其，其傳動比分別是：傳動比分別是：331141. 1182. 216222 bi142422 bi 傳動線傳動線Lb1下降三格，下降三格，Lb2 b2 水平。水平。級比為級比為 3，級比指數(shù)級比指數(shù) xb= 3。 傳動線傳動線 Lb2

18、的最低轉(zhuǎn)速點必須的最低轉(zhuǎn)速點必須與與Lb1 相距相距P0 格，才能使軸格，才能使軸得到得到連續(xù)不重復的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。連續(xù)不重復的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。 即級比指數(shù)為即級比指數(shù)為 xb=P0=3 傳動線傳動線 Lb1 可作可作P0 條平行線。條平行線。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 圖中，第二變速組圖中，第二變速組b為第一為第一擴大組，擴大組，P1=2，x1=3=P0，其變其變速范圍為：速范圍為：28. 23)12(3)1()1(11011 PPPxr 傳動系經(jīng)第一擴大組后，軸傳動系經(jīng)第一擴大組后，軸得到得到P0 P1 級連續(xù)而不重復級連續(xù)而不重復的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。 4 4）第

19、一擴大組第一擴大組 基本組后面的變速組起變速擴大作用，統(tǒng)稱基本組后面的變速組起變速擴大作用，統(tǒng)稱為擴大組。級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)的變速組稱為第一擴大為擴大組。級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)的變速組稱為第一擴大組。其傳動副數(shù)用組。其傳動副數(shù)用P1 表示，級比指數(shù)用表示，級比指數(shù)用x1 表示，表示， X X1 1=P=P0 0 。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 第三變速組第三變速組 c（軸（軸-之間）之間）Pc= 2，傳動比分別是傳動比分別是: :411417218 ci2223060 ci 傳動線傳動線 Lc1下降下降4格格、Lc2 上升上升 2 格。格。級比為級比為 6，級比指數(shù)為

20、，級比指數(shù)為 xc= 6 傳動線傳動線Lc1 可作可作P0P1 條平行線。條平行線。傳動線傳動線Lc2 的最低轉(zhuǎn)速點與的最低轉(zhuǎn)速點與Lc1 相距相距P0P1格，使軸格，使軸得到連續(xù)而不重得到連續(xù)而不重復的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速，復的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速，級比指數(shù)為：級比指數(shù)為：62310 PPxc第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 5 5）第二擴大組第二擴大組 將第一擴大組變速范圍進一步擴大，級比指數(shù)將第一擴大組變速范圍進一步擴大，級比指數(shù)等于基本組和第一擴大組傳動副數(shù)之積，即等于基本組和第一擴大組傳動副數(shù)之積，即X2=P0P1的變速組。的變速組。其傳動副數(shù)、級比指數(shù)、變速范圍分別用其傳動副數(shù)、級比指數(shù)

21、、變速范圍分別用P2、x2、r2表示。表示。 變速組變速組c為第二擴大組，為第二擴大組，P2=2， x2=x1P1=P0P1= 6，變速范圍為，變速范圍為 86)12(23)1()1(221022 PPPPxr 傳動系經(jīng)第二擴大組的擴大，軸傳動系經(jīng)第二擴大組的擴大，軸得到得到Z=322=12 級連續(xù)等比數(shù)級連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速，總變速范圍為：列的轉(zhuǎn)速，總變速范圍為：451121)1P()1(1210210100 ZPPPPPrrrR第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 小結(jié)小結(jié) 變速組級比指變速組級比指數(shù)數(shù) x由小到大的排列順序稱為擴大順序。由小到大的排列順序稱為擴大順序。 一個等比數(shù)列變

22、速系統(tǒng)中，必須有基本組、第一擴大組、一個等比數(shù)列變速系統(tǒng)中，必須有基本組、第一擴大組、 第二擴大組、第三擴大組第二擴大組、第三擴大組。)1()1(jj1)(j210jj PPPPPPxr 第第 j 擴大組的變速范圍為擴大組的變速范圍為 第第 j 擴大組的級比指數(shù)為擴大組的級比指數(shù)為)1(210 jjPPPPx1)1(j210210 ZPPPPrrrrR j j 變速系統(tǒng)總變速范圍為變速系統(tǒng)總變速范圍為第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 結(jié)構(gòu)網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 只表示傳動比的相對關系，不表示具體轉(zhuǎn)速值，并只表示傳動比的相對關系，不表示具體轉(zhuǎn)速值，并以對稱形式表示的線圖。以對稱形式表示的線圖。 結(jié)構(gòu)

23、式結(jié)構(gòu)式 將轉(zhuǎn)速級數(shù)按傳動順序?qū)懗筛鲗⑥D(zhuǎn)速級數(shù)按傳動順序?qū)懗筛髯兯俳M傳動副數(shù)的乘積，級比指數(shù)寫在各變速組傳動副數(shù)的乘積，級比指數(shù)寫在各傳動副數(shù)右下腳的表達式。傳動副數(shù)右下腳的表達式。 3.3.結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 問：問：為什么結(jié)構(gòu)式中第一變速組為基為什么結(jié)構(gòu)式中第一變速組為基本組？第二變速組為第一擴大組？本組？第二變速組為第一擴大組？ 第第三變速組為第二擴大組？級比規(guī)律？三變速組為第二擴大組？級比規(guī)律？ 如：如： 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 12 = 31 23 26第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 轉(zhuǎn)速圖的擬定步驟轉(zhuǎn)速圖的擬定步驟 根據(jù)擬定原則，確定結(jié)構(gòu)式，畫出結(jié)構(gòu)根據(jù)擬定原則，確定結(jié)

24、構(gòu)式，畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)；網(wǎng)；分配各傳動組的最小傳動比，畫出轉(zhuǎn)速圖。分配各傳動組的最小傳動比，畫出轉(zhuǎn)速圖。 二、主傳動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬訂原則二、主傳動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬訂原則 擬擬 定定 原原 則則 極限傳動比和變速范圍原則極限傳動比和變速范圍原則 傳動順序及傳動副數(shù)原則傳動順序及傳動副數(shù)原則 擴大順序原則擴大順序原則 最小傳動比原則最小傳動比原則第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 為了防止齒輪傳動比過小而造成從動輪結(jié)構(gòu)過大，增加變速為了防止齒輪傳動比過小而造成從動輪結(jié)構(gòu)過大，增加變速箱的尺寸，需要限制最小傳動比，即箱的尺寸，需要限制最小傳動比，即 imin1/ /4。 為了減小傳動系統(tǒng)的振動，提高傳動

25、精度，需要限制最大傳為了減小傳動系統(tǒng)的振動，提高傳動精度，需要限制最大傳動比，即直齒輪的動比，即直齒輪的 imax2，螺旋圓柱齒輪的螺旋圓柱齒輪的 imax2.5。 1.1.極限傳動比、極限變速范圍原則極限傳動比、極限變速范圍原則 傳動系統(tǒng)圖傳動系統(tǒng)圖第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 結(jié)論結(jié)論 直齒輪變速組的極限變速范圍是直齒輪變速組的極限變速范圍是 r = 24 = 8 螺旋圓柱齒輪變速組的極限變速范圍是螺旋圓柱齒輪變速組的極限變速范圍是 r = 2.54 = 10maxmaxmin/(22.5)/0.25810Ruu:主主主8 . 2max進u5/1min進u14max進R進給傳

26、動：進給傳動： 由于變速組的變速范圍由于變速組的變速范圍 ，即即r 隨著隨著 j 增增大而增大，因此設計時只需檢查最后擴大組是否超過極限值。大而增大，因此設計時只需檢查最后擴大組是否超過極限值。 如如 12=312326， =1.41，第二擴大組第二擴大組26為最后擴大組。則為最后擴大組。則86)12(6)1(222 Pxr（未超極限值）（未超極限值） 如如 18=31 36 23， =1.26，第二變速組的級比指數(shù)為第二變速組的級比指數(shù)為xb=6，是是第二擴大組（即最后擴大組），則第二擴大組（即最后擴大組），則81612)13(6)1(222 Pxr（超過極限值）（超過極限值）1)(jj1)

27、(j210PPPPPr第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計為使最后擴大組的變速范圍不超過允許值，最后擴大為使最后擴大組的變速范圍不超過允許值，最后擴大組的傳動副一般取組的傳動副一般取Pj=2較合適。較合適。 2. 2.傳動順序及傳動副數(shù)原則傳動順序及傳動副數(shù)原則 例例 一一中型機床，主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)中型機床，主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=12， =1.41，nmin=31.5 r/min， nmax=1400r/min，電動機功率為電動機功率為7.5 kW,額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nm=1440 r/min。擬定主傳動順序及傳動副數(shù)。擬定主傳動順序及傳動副數(shù)。 12=3 12=32 22 2 12=2 12=

28、23 32 2 12=2 12=22 23 3 12=4 12=43 3 12=3 12=34 4 12=6 12=62 2 12=2 12=26 6 解解 變速變速組和傳動副數(shù)的組合方案有組和傳動副數(shù)的組合方案有第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 方案方案 12=43、 12=34 都都有有3 3根軸，根軸，7 7對齒輪對齒輪； 方案方案 12=62 、 12=26 都都有有3根軸，根軸，8對齒輪對齒輪，而，而8對齒對齒輪的軸向尺寸大于輪的軸向尺寸大于7 7對齒輪的軸向尺寸。對齒輪的軸向尺寸。 故方案故方案、 優(yōu)于優(yōu)于 、。、。 方案方案 12=322 、12=232 、12=223

29、 都都有有7對對齒輪齒輪，與方案，與方案、相同，但是軸的數(shù)量比方案相同，但是軸的數(shù)量比方案、多一個，多一個，且軸向尺寸短。因此不能直接判斷各方案的優(yōu)劣。且軸向尺寸短。因此不能直接判斷各方案的優(yōu)劣。 （1 1）比較優(yōu)劣）比較優(yōu)劣第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 若傳動副數(shù)為若傳動副數(shù)為3的變速組是擴大組，則的變速組是擴大組，則1641. 18)13(4)1(111 Pxr （超出極限值）（超出極限值）6 .2241. 191)(43)1(11 Pxr（超出極限值）（超出極限值） 在方案在方案 12=43 、 12=34 中，若傳動副數(shù)為中，若傳動副數(shù)為4的變速組的變速組是擴大組，則是擴

30、大組，則 粗選方案粗選方案 12=312=32 22 2，12=212=23 32 2， 12=212=22 23 3 （2 2）考慮極限變速范圍）考慮極限變速范圍第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 選擇方案為選擇方案為 12=322 在方案在方案 12=322、12=232、12=223中，中，因因機床的機床的 nmax =1400r/min nm=1440r/min，故主傳動系統(tǒng)為降速傳故主傳動系統(tǒng)為降速傳動。傳動件越靠近電動機其轉(zhuǎn)速越高，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，幾動。傳動件越靠近電動機其轉(zhuǎn)速越高，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，幾何尺寸越小。何尺寸越小。 結(jié)論結(jié)論 盡量使傳動系前面的傳動件多一些

31、，即盡量使傳動系前面的傳動件多一些，即“前多后少前多后少”原原則。采用三聯(lián)滑移齒輪在前，二聯(lián)滑移齒輪在后的變速組，即則。采用三聯(lián)滑移齒輪在前，二聯(lián)滑移齒輪在后的變速組，即 數(shù)學表達式為數(shù)學表達式為 3PaPbPc。 （3 3）傳動副數(shù)確定原則）傳動副數(shù)確定原則第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 在已確定方案在已確定方案 12=322 中，中，有如下擴大方案：有如下擴大方案： 12=312=31 12 23 32 26 6 12=3 12=31 12 26 62 23 3 12=3 12=32 22 21 12 26 6 12=3 12=34 42 21 12 22 2 12=3 12=

32、32 22 26 62 21 1 12=3 12=34 42 22 22 21 1 在擴大方案在擴大方案 、 中中841. 16)12(6)1(222 Pxr 在擴大方案在擴大方案 、 中中111)4 (3 1)811.41168r(xP 3. 3.擴大順序確定原則擴大順序確定原則 考慮最后變速組（第二擴大組）的變速范圍考慮最后變速組（第二擴大組）的變速范圍第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 結(jié)論結(jié)論 因傳動副數(shù)是前多后少，故擴大順序應是前小后大，即因傳動副數(shù)是前多后少，故擴大順序應是前小后大，即“前密后疏前密后疏”。級比指數(shù)小，傳動線密；級比指數(shù)大，傳動線疏。級比指數(shù)小，傳動線密；級

33、比指數(shù)大，傳動線疏。 選擇擴大方案為選擇擴大方案為 12=312=31 12 23 32 26 6 根據(jù)根據(jù),)1(jj Pxjr 當傳動副數(shù)當傳動副數(shù)P 大時，級比指大時，級比指數(shù)數(shù) x 應取小值。應取小值。得知得知 一定時一定時, , x 和和P 是影響是影響r 的關鍵因素。的關鍵因素。 cbaxxx數(shù)學表達式為數(shù)學表達式為第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 4. 4.最小傳動比確定原則最小傳動比確定原則 為使傳動件在相對高速下工作，減少變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸，提為使傳動件在相對高速下工作，減少變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸，提高傳動鏈末端執(zhí)行件的旋轉(zhuǎn)精度，在傳動順序、擴大順序的原則高傳動鏈末端執(zhí)行件

34、的旋轉(zhuǎn)精度，在傳動順序、擴大順序的原則上，上，最小傳動比采取最小傳動比采取“前緩后急前緩后急”的原則，即遞降原則。的原則，即遞降原則。 數(shù)學表達式為數(shù)學表達式為 ia min ib min ic min 1/4 對傳動比的要求對傳動比的要求 傳動比不能超過極限值；傳動比不能超過極限值； 為設計方便，變速組的最小為設計方便，變速組的最小傳動比盡量為公比的整數(shù)次冪。傳動比盡量為公比的整數(shù)次冪。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 最小傳動比確定原則：最小傳動比確定原則：“前緩后急前緩后急”。 擴大順序確定原則：擴大順序確定原則：“前密后疏前密后疏”； 傳動副數(shù)確定原則：傳動副數(shù)確定原則：“前

35、多后少前多后少”； 極限傳動比、極限變速范圍原則：極限傳動比、極限變速范圍原則： 直齒輪直齒輪 1/ /4 imax2 2，r = 8； 螺旋齒輪螺旋齒輪 1/ /4 imax2.5，r = 10；第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 小結(jié)小結(jié) 如：如：雙速電動機驅(qū)動雙速電動機驅(qū)動 電動機只能為第一擴大組，傳動順序與擴大順序不一致。電動機只能為第一擴大組，傳動順序與擴大順序不一致。 如如：CA6140CA6140車床車床 主傳動系統(tǒng)的主傳動系統(tǒng)的軸軸安裝有雙向離合器，占據(jù)一定的軸向長度。安裝有雙向離合器，占據(jù)一定的軸向長度。因此第一變速組為雙聯(lián)滑移齒輪，第二變速組為三聯(lián)滑移齒輪。因此第一

36、變速組為雙聯(lián)滑移齒輪，第二變速組為三聯(lián)滑移齒輪。在傳動順序上，傳動副數(shù)不是前多后少在傳動順序上，傳動副數(shù)不是前多后少。 注意注意 設計主傳動鏈應遵循設計主傳動鏈應遵循4 4個原則，但具體情況靈活應用。個原則，但具體情況靈活應用。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 三、轉(zhuǎn)速圖的繪制三、轉(zhuǎn)速圖的繪制 例例 某車床的主軸轉(zhuǎn)速要求為某車床的主軸轉(zhuǎn)速要求為 n = 1181320r/min ，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù)為速級數(shù)為8級級，電機轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速 n = 1440r/min。試設計該機床的試設計該機床的主傳動系統(tǒng)，即擬定傳動結(jié)構(gòu)式，計算各級轉(zhuǎn)速，畫出轉(zhuǎn)主傳動系統(tǒng)，即擬定傳動結(jié)構(gòu)式，計算各級轉(zhuǎn)速，畫出轉(zhuǎn)速圖

37、。速圖。 已知：已知：R = 1320 / /118, Z = 8。根據(jù)。根據(jù) R = z-1，解解: : 1.1.計算公比計算公比 ,18)1181320lg(1lglg ZR 41. 1 得得第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 2.2.確定傳動組、傳動副和擴大順序確定傳動組、傳動副和擴大順序根據(jù)傳動組和傳動副擬定原則，可選方案有：根據(jù)傳動組和傳動副擬定原則，可選方案有： 8 = 4 2， 8 = 2 4， 8 = = 2 2 2 在方案在方案 ，中有三根軸，比方案中有三根軸，比方案少一根軸，但有一個傳少一根軸，但有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副，增加了傳動軸的軸向長度，故選擇方案動組內(nèi)有

38、四個傳動副，增加了傳動軸的軸向長度，故選擇方案 8 = 222 根據(jù)前密后疏原則，粗選擴大順序為根據(jù)前密后疏原則，粗選擴大順序為 8 = 212224 因第二擴大組的因第二擴大組的441. 1)12(4)1(222 Pxr 最終確定結(jié)構(gòu)式為最終確定結(jié)構(gòu)式為 8 = 212224 第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 確定定比傳動比確定定比傳動比 取軸取軸的轉(zhuǎn)速值為的轉(zhuǎn)速值為 950 r/min950 r/min，則電機軸則電機軸 與軸與軸的傳動比為的傳動比為1.51.51 1144014409509500 0 i 確定各變速組最小傳動比確定各變速組最小傳動比 從轉(zhuǎn)速點從轉(zhuǎn)速點 950 r

39、/min 到到118 r/min 共有共有6格，三個變速組的最小格，三個變速組的最小傳動線平均下降兩格，按照前緩后急的原則，第二變速組最小傳傳動線平均下降兩格，按照前緩后急的原則，第二變速組最小傳動線下降動線下降2格；第一變速組最小傳動線下降格；第一變速組最小傳動線下降2-1=1格；第三變速組格；第三變速組最小傳動線下降最小傳動線下降2+1=3格。格。3.3.設計轉(zhuǎn)速圖設計轉(zhuǎn)速圖 主軸各級轉(zhuǎn)速主軸各級轉(zhuǎn)速 118, 170, 236, 335, 475, 670, 950, 1320第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計

40、主傳動系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 8 = 212224 111112121.4111.411111111.4111.4112.8212.821:1.51:1.5第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 四、齒輪齒數(shù)的確定四、齒輪齒數(shù)的確定 1. 1.齒輪齒數(shù)的確定原則齒輪齒數(shù)的確定原則 在保證輸出轉(zhuǎn)速準確的前提下，盡量減少齒數(shù)。要求：在保證輸出轉(zhuǎn)速準確的前提下，盡量減少齒數(shù)。要求： （1）變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同，且是標準齒輪，同，且是標準齒輪，該組傳動副的齒該組傳動副的齒數(shù)和數(shù)和Sz 應相等。應相等。 （2）齒輪副的齒輪副的齒數(shù)和齒數(shù)和 Sz100120。 （3）為保證

41、傳動的平穩(wěn)性，主傳動為保證傳動的平穩(wěn)性，主傳動中，取最小齒輪齒數(shù)中，取最小齒輪齒數(shù) Zmin1820。 （4）變速組內(nèi)各齒輪副的齒數(shù)和不相等時，變速組內(nèi)各齒輪副的齒數(shù)和不相等時，齒數(shù)和的差齒數(shù)和的差 3。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 如圖，變速組如圖，變速組a a中，三聯(lián)滑移中，三聯(lián)滑移齒輪左移時，要使齒輪左移時，要使4242和和2424齒輪不齒輪不相碰，兩齒輪的齒頂圓半徑之和相碰，兩齒輪的齒頂圓半徑之和應小于中心距。應小于中心距。 即即 484842=6442=64。 （6 6）三聯(lián)滑移齒輪的三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪的齒數(shù)差應最大和次大齒輪的齒數(shù)差應4， 以保證以保證滑移時

42、齒輪外圓不相碰?；茣r齒輪外圓不相碰。)%1(10)( nnnn （5）實際轉(zhuǎn)速實際轉(zhuǎn)速n與標準轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速 n 的相對轉(zhuǎn)速誤差的相對轉(zhuǎn)速誤差n為為 （7 7）齒輪可裝在軸上的條件是齒輪可裝在軸上的條件是 齒根圓至齒根圓至鍵槽頂面的距離鍵槽頂面的距離a2m，以滿足齒輪強度。，以滿足齒輪強度。第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 Tmmz25 . 2minm2若齒輪和軸為鍵聯(lián)接，則應保證齒根圓至鍵槽頂面的距離大若齒輪和軸為鍵聯(lián)接，則應保證齒根圓至鍵槽頂面的距離大于兩個模數(shù)：于兩個模數(shù)：如果齒輪和軸為花鍵聯(lián)接，內(nèi)花鍵大徑如果齒輪和軸為花鍵聯(lián)接，內(nèi)花

43、鍵大徑為為 ，則最小齒數(shù)按下式計算則最小齒數(shù)按下式計算jDminz 5 . 6mDj 2. 2.確定齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù) （1 1）查表法）查表法 對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，傳動比是標準公比的整對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，傳動比是標準公比的整數(shù)次方，則每對齒輪副的齒數(shù)和數(shù)次方，則每對齒輪副的齒數(shù)和Sz、小齒輪的齒數(shù)可從、小齒輪的齒數(shù)可從機械設計手冊（常用傳動比適用齒數(shù)表）中選取。機械設計手冊（常用傳動比適用齒數(shù)表）中選取。 （2 2）計算法）計算法第一節(jié)第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)設計主傳動系統(tǒng)設計 在一個變速組中，主動齒輪的齒數(shù)用在一個變速組中，主動齒輪的齒數(shù)用 表示，被動齒表示，被動齒輪的齒數(shù)用輪的齒數(shù)用 表示，表示， jzjzzjjjSzz第一節(jié)第一節(jié)