機床設計主傳動系設計

機床設計主傳動系設計第1頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.1主傳動系統(tǒng)功用、組成及設計要求2.3.2主傳動系分類和傳動方式2.3.3有級變速主傳動系的設計2.3.4無級變速主傳動系的設計2.3機床主傳動系設計第2頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.1主傳動系統(tǒng)功用、組成及設計要求

（一）功用

實現(xiàn)機床主運動，屬于外聯(lián)系傳動鏈。

1．動力源→執(zhí)行件（主軸、工作臺）；

2．保證執(zhí)行件具有一定的轉速或速度和足夠的轉速范圍；

3．實現(xiàn)主運動的開停、變速、換向和制動。第3頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）組成定比傳動機構

變速裝置

主軸部件

開停裝置

制動裝置

換向裝置

操縱機構

潤滑和密封裝置

箱體

多速電動機變速、離合器變速齒輪變速機構液壓無極變速機械無極變速滑移齒輪交換齒輪

多速電動機變速、離合器變速齒輪變速機構動力源第4頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（三）主傳動系設計的基本要求

1．使用性能要求

2．傳遞動力要求

3．工作性能要求

4．經濟性的要求

5．調整維修方便；結構簡單緊湊；便于加工和裝配。第5頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.2主傳動系分類和傳動方式（一）主傳動系分類：可按不同特征分類

1．按驅動主運動的電動機類型：交流電動機、直流電動機；

2．按傳動裝置類型：機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置及其組合；

3．按變速的連續(xù)性：★無級變速傳動、有級（分級）變速傳動第6頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）無級變速傳動：在一定速度(或轉速)范圍內能連續(xù)、任意改變速度(或轉速)。

①能獲得最合適的切削速度→無速度損失；易于

實現(xiàn)自動化，生產率高；②可在運轉中變速，↓輔助時間；③操縱方便；④傳動平穩(wěn)。第7頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

實現(xiàn)無級變速的裝置或機構：◆①機械摩擦無級變速器：靠摩擦傳遞轉矩，通過摩擦傳動副工作半徑的變化實現(xiàn)無級變速。工作半徑變化靠改變摩擦錐的軸向位置實現(xiàn)。第8頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②液壓無級變速器通過改變單位時間內輸入液壓缸或液動機中的液體量來實現(xiàn)無級變速。變速范圍大，傳動平穩(wěn)，運動換向時沖擊小，變速方便。③電氣無級變速器采用直流或交流調速電動機來實現(xiàn)變速。主要用于數(shù)控機床、精密和大型機床?？梢耘c機械分級變速裝置串聯(lián)使用。第9頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆直流調速電動機——采用調壓和調磁方式來得到主軸所需要的轉速：

恒功率調速段——額定轉速到最高轉速之間是用調節(jié)磁場的方式實現(xiàn)調速；

恒轉矩調速段——最低轉速到額定轉速之間是用調節(jié)電樞電壓的方式實現(xiàn)調速?！艚涣髡{速電動機——通常采用變頻調速方式進行調速。調速性能好、效率高，調速范圍寬，結構上無電刷和換向器。第10頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）有級變速傳動----通用機床在若干固定速度(或轉速)級內不連續(xù)變速。①傳遞功率大；②變速范圍大；③傳動比準確，工作可靠；④有速度損失，傳動平穩(wěn)性↓。

第11頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆實現(xiàn)有級變速的裝置或機構①滑移齒輪變速：多采用雙聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪。

特點：◆變速范圍大，變速級數(shù)多；◆變速方便又節(jié)省時間；◆在較大的變速范圍內可傳遞較大功率和轉矩；◆不工作的齒輪不嚙合，空載功率損失較小；◆變速結構較復雜；◆采用直齒圓柱齒輪，承載能力、傳動平穩(wěn)性差；◆不能在運轉中變速。第12頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②交換齒輪變速

◆結構簡單，不用操縱機構；

◆軸向尺寸小，變速箱結構緊湊；

◆主動、被動齒輪對調使用，齒輪數(shù)量少；

◆更換齒輪費時費力；

◆裝于懸臂軸端、箱體外，剛性差，潤滑困難。第13頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五③多速電動機變速：雙速或三速交流異步電動機實現(xiàn)變速。

◆能在運轉中變速；

◆變速箱結構簡單；

◆在高、低速時輸出功率不同，按低速小功率選用電動機，高速大功率不能完全發(fā)揮能力；

◆體積大，價格高。第14頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

④離合器變速：

◆牙嵌式離合器或齒輪式離合器

變速機構為斜齒、人字型圓柱齒輪或重型機床的傳動齒輪大而重用。

結構簡單，軸向尺寸??；

不打滑，傳動比準確；

能傳遞較大轉矩；

不能在運轉中變速。◆片式摩擦離合器：用于自動或半自動機床。

可實現(xiàn)運轉中變速，接合平穩(wěn)，沖擊?。?/p>

結構較復雜，摩擦片間有相對滑動，發(fā)熱較大。第15頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）主傳動系的傳動方式

1．集中傳動方式

主傳動系的全部傳動和變速機構集中裝在同一個主軸箱內?！胀ň鹊耐ㄓ脵C床

☆結構緊湊，便于實現(xiàn)集中操作；

☆箱體數(shù)量少，安裝、調整方便；

☆傳動件的振動和發(fā)熱直接影響主軸的工作精度，↓加工質量。第16頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五銑床主變速傳動系統(tǒng)圖

第17頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．分離傳動方式

主傳動系中的大部分的傳動和變速機構裝在遠離主軸的單獨變速箱內，然后通過帶傳動傳到主軸箱的傳動方式。→中小型高速或精密機床

☆主軸的振動和熱變形↓，機床工作精度高；

☆主軸通過帶傳動直接得到高速，運轉平穩(wěn)；

☆箱體數(shù)量多，加工、裝配工作量↑，成本↑；

☆帶傳動低速時，傳遞轉矩小，易打滑；

☆更換傳動帶麻煩。第18頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五分離傳動主變速傳動系統(tǒng)圖第19頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2.3.3有級（分級）變速主傳動系的設計

擬定結構式、轉速圖確定各傳動副的傳動比確定帶輪直徑、齒輪齒數(shù)布置、排列齒輪——繪制傳動系統(tǒng)圖第20頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（一）擬定轉速圖和結構式1．轉速圖（三線一點圖）

分析和設計分級主傳動系統(tǒng)的工具。◆作用：傳動軸數(shù)目及傳動軸之間的傳遞關系；主軸的各級轉速值及其傳動路線；各傳動軸的轉速分級和轉速值；各傳動副的傳動比。第21頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆臥式車床主傳系統(tǒng)圖第22頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆臥式車床轉速圖第23頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆組成“三線一點圖”

傳動軸格線、轉速格線、傳動線、轉速點

★傳動軸格線：間距相等的一組豎直格線，表示各傳動軸，從左→右分別用“電”或0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、……表示，與傳動系統(tǒng)圖中各軸對應。

第24頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五★轉速格線：

間距相等的水平格線，表示轉速相同的對數(shù)坐標。

由，，…

…

任意兩相鄰轉速的對數(shù)之差均為，轉速坐標換成對數(shù)坐標,則各轉速構成等差數(shù)列。第25頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五★轉速點：

傳動軸格線上的圓點（圓圈），表示該軸的轉速。

------傳動軸格線與轉速格線的交點?！飩鲃泳€：

傳動軸格線間的轉速點連線，表示兩軸間一對傳動副的傳動比。第26頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

①傳動線的高差表明傳動比的數(shù)值。

■傳動線的傾斜程度反映傳動比的大?。?/p>

水平傳動線─等速傳動，u=1；向下方傾斜的傳動線─降速傳動，u<1；向上方傾斜的傳動線─升速傳動，u>1。第27頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

■傳動比數(shù)值用傳動線的高差來表示（從動轉速點與主動轉速點相差格數(shù)）：

第28頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

②一個主動轉速點引出的傳動線數(shù)目表示該變速組不同傳動比的傳動副數(shù)。③兩條傳動軸格線間相互平行的傳動線表示同一傳動副的傳動比。第29頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

◆變速規(guī)律（級比指數(shù)規(guī)律）

☆基型變速系統(tǒng)（常規(guī)變速傳動系統(tǒng)）：

以單速電動機驅動，由若干個變速組串聯(lián)起來的、使主軸得到既不重復又排列均勻的等比數(shù)列的變速系統(tǒng)。

☆變速組的級比：

變速組中相鄰兩傳動比比值（大于1）；☆級比指數(shù)：

級比值的指數(shù)，即組內相鄰兩傳動線拉開格數(shù)。第30頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

如圖所示：將傳動系統(tǒng)中的三個變速組，按運動順序分別稱為變速組a、b、c：

①基本組變速特性

變速組a：三個傳動比是公比為的等比數(shù)列，即

第31頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

使Ⅱ軸得到三級轉速（355、500、710）均相差一格，在其它變速組不改變傳動比的條件下，使主軸得到三級公比為的轉速。

——基本變速組實現(xiàn)等比轉速數(shù)列的基本的、必不可缺的變速組。

基本組的級比，級比指數(shù)∶

□基本變速組變速特性：基型變速系統(tǒng)必有一個基本組，級比指數(shù)第32頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②第一擴大組的變速特性變速組b

：

級比：

級比指數(shù)：

第33頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第一擴大組：

在基本組基礎上，該變速組起到第一次擴大變速作用?！醯谝粩U大變速特性：

級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)，相鄰兩條傳動線拉開的格數(shù)，等于基本組的傳動副數(shù)。第34頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

③第二擴大組的變速特性

變速組c級比

級比指數(shù)

第35頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第二擴大組：使主軸得到12級轉速，起到第二次擴大變速的作用?！醯诙U大組變速特性：級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)與第一擴大組傳動副數(shù)的乘積；

相鄰兩條傳動線拉開的格數(shù)等于基本組的傳動副數(shù)和第一擴大傳動副數(shù)乘積。第三、第四擴…

…依次類推得到：

第36頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

※級比指數(shù)規(guī)律：→基型變速系統(tǒng)變速規(guī)律

基本組的級比指數(shù)（且必須為1）；

任一擴大組的級比指數(shù)，，且

第37頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．結構式

用數(shù)學表達式表示傳動系統(tǒng)的傳動關系?！?/p>

作用:

主軸轉速級數(shù)；各變速組的傳動副數(shù)；各變速組級比指數(shù)；傳動順序?！?/p>

一般表達式:

第38頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結構式與轉速圖的區(qū)別：①轉速圖表達變速特性更具體、完整，轉速和傳動比是絕對值；②結構式表達變速特性較簡單、直觀，轉速和傳動比是相對數(shù)值；第39頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）變速組變速范圍和極限傳動比

1．變速組的變速范圍：

變速組中最大傳動比與最小傳動比的比值，

主軸的變速范圍：各變速組變速范圍的乘積，

主軸轉速級數(shù)：第40頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五圖3-13所示：

第41頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

第42頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．齒輪變速組傳動比和變速范圍限制

對傳動比限制

☆降速傳動：

→避免從動齒輪過大，增加箱體徑向尺寸；

☆升速傳動：直齒輪→避免擴大傳動誤差，減少振動和噪聲；

斜齒輪→避免擴大傳動誤差，減少振動和噪聲。第43頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對變速組變速范圍限制→最后擴大組的變速范圍

第44頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（三）主變速傳動系設計的一般原則

→減小傳動件結構尺寸

主傳動系屬于恒功率傳動。

傳遞功率一定時，↑傳動件轉速，↓傳遞轉矩，↓結構件尺寸。第45頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

1．變速組傳動副“前多后少”原則

主變速系統(tǒng)從電機→主軸總趨勢為降速傳動，傳動鏈前面的轉速較高，當傳遞功率一定時，↑傳動件轉速，↓傳遞轉矩，↓結構件尺寸。第46頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．傳動順序與擴大順序相一致原則

→變速組傳動線“前緊后松”或“前密后疏”傳動順序依次為基本組、第一擴大組、第二擴大組、……，↑中間軸轉速。

例如:圖（a）圖（b）傳遞同轉矩，（b）結構尺寸大。第47頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五二種12級轉速的轉速圖第48頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

3．變速組的降速要“前慢后快”的原則

保證中間軸有適當高的轉速，當傳遞功率一定，T↓，↓傳動件的尺寸；

中間軸最高轉速≤電機轉速，

→振動、發(fā)熱、噪聲。第49頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（四）結構式與轉速圖擬定

1．結構式擬定（1）確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù)可采用雙聯(lián)、三聯(lián)、或四聯(lián)滑移齒輪變速組。（2）確定傳動順序方案：各變速組在傳動鏈中先后順序。一般根據傳動副“前多后少”原則;結構或使用上特殊要求可采用其它傳動順序方案。第50頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）確定擴大順序方案：

各變速組的級比指數(shù)由小到大的排列順序。一般根據變速組的“擴大順序與傳動順序相一致”

原則；采用其它擴大順序方案，應進行分析比較。（4）檢驗最后擴大組的變速范圍（5）寫出結構式第51頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．轉速圖擬定

確定V帶傳動∶Ⅰ軸轉速不能過低（結構尺寸）；Ⅰ軸轉速不能過高（振動、噪聲）。

畫轉速圖格線∶傳動軸格線、轉速格線、轉速點。

分配傳動比∶

第三變速組→第二變速組→第一變速組→畫全傳動線?！啻涡薷牡?2頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（五）主傳動系統(tǒng)的幾種特殊設計1．采用多速電動機的變速傳動系雙速或三速交流異步電動機變速：

同步轉速為750/1500r/min、1500/3000r/min、

750/1500/3000r/min：同步轉速之比2；

同步轉速為1000/1500r/min、

750/1000/1500r/min：同步轉速之比為1.5，主軸轉速不能得到標準公比的等比數(shù)列。第53頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

“電變速組”多速電動機的變速，相當于兩對或三對傳動副

→總是放在變速傳動系前面。第54頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）擴大順序(以雙速電動機為例)同步轉速之比為2（變速范圍2）：

根據確定它的擴大順序：

①→

→第一擴大組

第55頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

②

→

③

→

結論:“電變速組”為第一擴大組時，基本組的傳動副是既定的。（2）傳動順序：

“電變速組”為第一變速組，通常擴大順序與傳動順序不一致，不符合傳動線“前緊后松”原則。

第56頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五多刀半自動車床的傳動系統(tǒng)和轉速圖第57頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五①采用雙速電動機和滑移齒輪組合變速②結構式：

“電變速組”為第一擴大組，

第58頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）Z與XE的關系多速電動機與變速箱串聯(lián)使用時，

PE—多速電動機轉速級數(shù)；

Z—主軸轉速級數(shù)；

Z1—變速箱的轉速級數(shù)。第59頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

“電變速組”為擴大組，級比指數(shù)等于一個變速組的傳動副數(shù)或若干個傳動副數(shù)的乘積

當、Z設定，為使主軸轉速得到標準公比的等比數(shù)列，則多速電動機的轉速級數(shù)并非任意選定。第60頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

應用舉例：已知主軸轉速級數(shù)Z=12，，采用多速電動機（同步轉速之比為2）。試擬定結構式？

①確定電變速組的級比指數(shù)XE：②確定多速電動機的轉速級數(shù)PE：若K=3，PE

=2；若K=2，PE

=3

③擬定結構式：

雙速電動機：三速電動機：第61頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五④檢驗最后擴大組的變速范圍R2：

雙速電動機：

三速電動機：

故允許選用三速電動機，根據“前緊后松”原則，結構式應為第62頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．采用交換齒輪的變速傳動系

主傳動系的交換齒輪，通常安裝在軸心距固定的兩根傳動軸的軸端。（1）傳動線對稱分布：

主動齒輪與被動齒輪倒換位置→得到兩種不同的傳動比，且互為倒數(shù)關系，在轉速圖上傳動線是對稱分布的。第63頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）傳動順序與擴大順序（一般為擴大組）①單獨采用交換齒輪變速∶用于每批工件加工前的變速調整；②與其它變速方式組合使用（滑移齒輪、多速電機）交換齒輪可為基本組或擴大組；與滑移齒輪組合，通常放在傳動鏈的前面，即傳動順序多為第一變速組?；讫X輪用于加工中變速調整。第64頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

CA7620型液壓多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)：

①采用了交換齒輪②結構式為

雙聯(lián)滑移齒輪變速組為基本組，用于加工中變速調整；交換齒輪變速組為擴大組，用于每批工件加工前的變速調整。第65頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五CA7620型液壓多刀半自動車床主傳動系第66頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）用少量齒輪，得到多級轉速，不需要操縱機構，變速箱結構簡單；更換齒輪費時費力，裝在箱體外，潤滑困難，裝在箱體內，更換麻煩。

應用：

成批生產用機床，如自動或半自動機床，專用機床，齒輪加工機床。第67頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．采用公用齒輪的變速傳動系

在傳動系統(tǒng)中的某個齒輪，既是前一變速組的被動齒輪，又是后一變速組的主動齒輪。

公用齒輪∶同時可與前后傳動軸上的兩個齒輪相嚙合的齒輪。→單公用或雙公用齒輪

特點：↓齒輪數(shù)目，簡化結構，縮短軸向尺寸。第68頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五四級雙公用齒輪第69頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

注意：

降速傳動：前一個變速組為擴大組，后一個變速組作為基本組；

升速傳動：前一個變速組為基本組，后一個變速組為擴大組；變速組的模數(shù)必須相等；

選用變速組內較大的齒輪作為公用齒輪。

第70頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（六）擴大變速范圍的傳動系統(tǒng)1．轉速重復的變速系統(tǒng)

——增加變速組，擴大變速范圍◆轉速重復現(xiàn)象基型變速系統(tǒng)使主軸得到均勻不重復、公比為的等比轉速數(shù)列，各變速組必須遵守級比規(guī)律；如果減小擴大組的級比指數(shù)，必然會出現(xiàn)轉速重復現(xiàn)象。如結構式若，則該

變速組變速范圍減小，主軸轉速重復一級第71頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五轉速重復現(xiàn)象第72頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆擴大主軸變速范圍→通過增加變速組實現(xiàn)

如

可增加一個變速組作為最后擴大組，進一步擴大主軸的變速范圍，增加主軸轉速級數(shù)，如

第73頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

增加變速組擴大變速范圍

第74頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結構式為或

增加變速組，能擴大主軸變速范圍，增加主軸轉速級數(shù)，但有部分轉速重復。第75頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．采用混合公比的變速系統(tǒng)

→雙公比或三公比在通用機床的使用中，經常使用的轉速一般是在轉速范圍中段（密集），高速和低速（疏散）段使用較少，雙公比就是針對這一情況設計的。

Z3040搖臂鉆床的主傳動系統(tǒng)：主軸轉速范圍中段∶63～800r/min兩端轉速∶25～63r/min、800～2000r/mi第76頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

Z3040搖臂鉆床的轉速圖第77頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對稱型雙公比傳動系統(tǒng)由所組成“中間密、兩端疏”的雙公比數(shù)列，兩端“空掉”的轉速級數(shù)相等，呈現(xiàn)對稱性。常用的雙公比

雙公比變速系統(tǒng)演變

在常規(guī)變速系統(tǒng)的基礎上，通過改變基本組的級比指數(shù)演變來的第78頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

示例：設常規(guī)變速系統(tǒng)

演變?yōu)殡p公比變速系統(tǒng)：

主軸轉速范圍的高、低段各出現(xiàn)了n=2個轉速空擋第79頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

Z3040搖臂鉆床的轉速圖第80頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．采用并聯(lián)分支傳動的變速系統(tǒng)由若干變速組串聯(lián)、再增加并聯(lián)分支的傳動形式。CA6140車床的主傳動系統(tǒng)：

高速分支：Ⅲ→63/50→Ⅵ，450～1400r/min(6級)，

低速分支：Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ，10～500r/min共18級低轉速(六級重復)

總轉速級數(shù)：

第81頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五CA6140車床的主傳動系統(tǒng)第82頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五特點：擴大主軸的變速范圍；縮短高速傳動鏈，提高傳動效率，降低噪聲。第83頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五4．采用背輪機構的變速系統(tǒng)主動軸Ⅰ和被動軸Ⅲ同軸線。

當滑移齒輪Z1處于最右位置：離合器M接合，

Z1與Z2脫離，運動由Ⅰ傳入，u1=1。

當滑移齒輪Z1處于最左位置：離合器M脫開，

Z1與Z2嚙合，運動經背輪Z1/Z2→Z3/Z4

→Ⅲ傳入。如為降速傳動比取極限值

背輪機構

第84頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結論:

用背輪機構作為最后擴大組→擴大主軸的變速范圍。注意:高速直聯(lián)傳動時，應使背輪脫開→↓空載損失、噪聲、發(fā)熱，避免“超速”現(xiàn)象，圖中Z3→滑移齒輪，可以滿足要求。第85頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（七）齒輪齒數(shù)的確定擬定轉速圖后，傳動副傳動比→齒輪齒數(shù)、皮帶輪直徑等。

定比傳動帶輪直徑或齒輪齒數(shù)，機械設計的計算方法確定；

變速組內齒輪齒數(shù)的確定■第86頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五1．齒輪齒數(shù)的確定◆原則（1）齒輪齒數(shù)和不應過大，S≤100～120

：避免中心距大；（2）齒輪齒數(shù)和不應過小，但應盡量?。?/p>

①最小齒數(shù)限制：不產生根切——受傳動性能限制標準直齒圓柱齒輪主軸上齒輪高速齒輪第87頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②結構限制∶應能可靠地裝到軸上或進行套裝.齒輪齒根圓到鍵槽底部的厚度：——強度要求→對于標準直齒圓柱齒輪：兩軸中心矩限制∶齒數(shù)和太小，中心矩過小將導致兩軸上軸承或傳動元件之間距離過近或相碰。第88頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五齒輪壁厚第89頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）傳動比要求—傳動誤差要求機床的主運動屬于外聯(lián)系傳動鏈，實際傳動比與理論傳動比之間允許有誤差，但不能過大，允許值則主軸轉速的相對誤差：

式中、——主軸的實際轉速、實際傳動比。第90頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆齒輪齒數(shù)確定

變速組內齒輪模數(shù)相同→查表法：若轉速圖上的齒輪傳動副傳動比是標準公比（或1.06）的整數(shù)次方、變速組內齒輪模數(shù)相同時，按表3—9直接查出齒輪齒數(shù)：相應小齒輪齒數(shù)。第91頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）找出各齒輪副的傳動比值u。

變速組a：（2）確定最小齒輪齒數(shù)及最小齒數(shù)和該變速組內的最小齒輪必在一行第92頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第93頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）找出可能采用的齒數(shù)和S諸數(shù)值滿足該變速組三個傳動比要求的齒輪齒數(shù)（4）確定合理的齒數(shù)和

可選用結構允許較小的齒數(shù)和——反復多次。初選齒數(shù)和→確定主、被動齒輪齒數(shù)→計算齒輪模數(shù)→模數(shù)過大，增加齒數(shù)和→模數(shù)過小，減少齒數(shù)和；或按傳遞扭矩，初選中心距→設定齒輪模數(shù)→計算齒輪和。第94頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（5）確定各齒輪副的齒數(shù)

第95頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五變速組內齒輪模數(shù)不同設一個變速組內有兩對齒輪副∶

齒數(shù)和對于標準齒輪，則

設

—無公因數(shù)整數(shù)，K—整數(shù)。第96頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)關系

變速組采用三聯(lián)滑移齒輪時→檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關系，保證左右移動時能順利通過，齒輪外圓不相碰。第97頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

若，標準齒輪，模數(shù)相同時，則

三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪齒數(shù)Z3與次大齒輪齒數(shù)Z2的齒數(shù)差應大于（或等于）4。第98頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（八）主傳動系統(tǒng)的計算轉速

1．機床的功率轉矩特性：

①恒功率工作范圍：間所有轉速都能傳遞全部功率。

→扭矩T則隨轉速的增加而減?。╪↑，T↓）。

②恒扭矩工作范圍：各級轉速所能傳遞的扭矩與主軸計算轉速時的扭矩相等。

→功率隨轉速的降低而減?。╪↓，T↓）。第99頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五機床主軸的功率和轉矩特性

第100頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對專用機床：工藝條件固定，各傳動件所傳遞的功率、轉速、轉矩一定；

對通用機床：使用條件復雜，轉速范圍較大，各傳動件所傳遞的功率、轉速、轉矩是變化的。若將傳動件的傳遞轉矩定的偏小或過大（不可靠、不經濟的），這一類機床只是以某一轉速開始，才有可能用到電動機的全部功率。

★計算轉速：主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低轉速。第101頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．主軸計算轉速確定

：主軸傳遞全部功率時最低轉速（電動機滿載）。（1）專用機床：主軸計算轉速是按特定工藝中所需要的主軸轉速來確定。（2）通用機床及專門化機床：

不同機床的主軸計算轉速不同→調查測定統(tǒng)計得出。第102頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五①中型通用機床和用途較廣的半自動機床等公比混合公比或無級變速

立式鉆床、搖臂鉆床、滾齒機等公比混合公比或無級變速

第103頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②大型機床等公比混合公比或無級變速③高精度和精密機床等公比混合公比或無級變速第104頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

落地式鏜銑床（）、主軸箱可移動的落地式鏜銑床（）

等公比

混合公比或無級變速第105頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．其它傳動件計算轉速確定傳動件的計算轉速∶齒輪、傳動軸及其它傳動件傳遞全部功率的最低轉速。☆依據∶主軸的計算轉速、轉速圖?！铐樞颉茫ㄓ珊笙蚯埃鱾鲃虞S計算轉速→各齒輪的計算轉速（變速組小齒輪的計算轉速）?！畈襟E∶①該傳動件共有幾級實際工作轉速；②查找能夠傳遞全部功率的各級轉速；③能夠傳遞全部功率的最低轉速→傳動件計算轉速。第106頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五示例車床的轉速圖，結構式∶第107頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆主軸的計算轉速：

取主軸第一個（低的）三分之一轉速范圍內最高一級轉速，或

在轉速圖用黑點表示。第108頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆傳動軸的計算轉速：Ⅲ軸：①6級實際工作轉速（125～710r/min）；②主軸（a）經（b）經

第109頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五③能傳遞全部功率的最低轉速為，同樣方法：第110頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆齒輪的計算轉速：各變速組內小齒輪的計算轉速。Ⅲ→Ⅳ軸間變速組c的齒輪：變速組c的小齒輪

125～710r/min

:n5、n6、n7、n8、n9、n10

；

經傳動，主軸得到31.5～180r/min:

n1、n2、n3、n4、n5、n6

對應：n8、n9、n10

；

第111頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五Ⅱ→Ⅲ間變速組b的齒輪：變速組b的小齒輪

Ⅱ→355～710r/min，n8、n9、n10；

經傳動，Ⅲ軸得到125～250r/min三級轉速，

n5、n6、n7（能傳遞全部功率）對應：n8、n9、n10

；

第112頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（九）主傳動系統(tǒng)的結構設計1．變速箱內各傳動軸的空間布置

原則：滿足機床總體布局對變速箱的形狀和尺寸的限制；考慮各軸受力情況、裝配調整和操縱維修的方便。（1）主軸位置的確定-----總體方案設計時給出受機床主參數(shù)和主要性能所限定。①臥式車床—車床中心高（主軸到床身導軌面間距離）；②立式鉆床、搖臂鉆床、龍門銑床及臥式銑鏜床

—主軸到導軌面距離第113頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）輸入軸位置的確定（電動機軸）①電動機直接與主軸箱連接（用聯(lián)軸器與第一軸連接）

布置電動機軸的位置時，應考慮在箱體外面有足夠安裝空間→電動機與其它件不碰、接線方便、操作安全。②輸入軸不是電動機軸（用帶傳動與第一軸連接）

☆考慮運動來源的方向和部位—運動傳入方便；

☆裝有帶輪——位置要低，裝卸方便；

☆多片摩擦離合器（開、停、換向）多裝于第一軸，應布置在上方，不受其它軸遮擋，以便于調整。

第114頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）傳動主軸的軸（末前軸）位置的確定

→與主軸有齒輪嚙合關系的軸末前軸的位置對主軸工作性能影響較大，主要考慮對主軸的傳動力（作用力）方位。（4）其它傳動軸位置的確定→縮小箱體徑向尺寸①各傳動軸常按三角布置；②使某些傳動軸的軸線重合。

※一般傳動軸高于油面→避免攪油發(fā)熱；避免集中于箱體上部或下部→平穩(wěn)性↓或攪油發(fā)熱。第115頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．變速箱內各傳動件的軸向固定（1）零件軸向固定（齒輪、帶輪）

軸向位置必須固定的零件→用軸肩、圓錐面、軸套、檔圈、螺釘、螺母、銷子等軸向定位。

軸向滑移零件（滑移齒輪、撥叉、滑套）→應有足夠的滑移空間，滑移到位也是一定的，用定位裝置控制各個停留位置。（2）傳動軸的軸向固定通過軸承在箱體內的軸向固定方法有一端固定、兩端固定。

→靠箱體上臺階、擋圈、壓蓋、螺釘?shù)葘崿F(xiàn)。

※不允許在同一方向有兩處定位（超定位）。第116頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆傳動軸一端固定的方式第117頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆一端固定

單列向心球軸承，一端固定或兩端固定。特點→軸受熱后可以向另一端自由伸長，不會產生熱應力，宜用于長軸。軸向調整→螺釘、螺母、端蓋?！魞啥斯潭?如圓錐滾子軸承→兩端固定；

軸向調整→螺釘、墊圈。

第118頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第119頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．各傳動軸的估算和驗算保證各傳動軸工作時具有足夠的彎曲剛度和扭轉剛度。

按扭轉剛度→估算傳動軸的直徑，定出軸的跨矩；

按彎曲剛度→進行驗算。（1）按扭轉剛度估算傳動軸的直徑

K—鍵槽系數(shù)；A—系數(shù)，按軸每米長允許的扭轉角（°/m）。

第120頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）按彎曲剛度驗算軸的直徑①軸受力分析：注意滑移齒輪的位置變化對彎曲剛度的影響。②一般驗算注意兩個方面：中間部位的撓度→齒輪處于軸中部；支承處的傾角及齒輪處傾角→齒輪處于兩端。③按材料力學公式計算軸的撓度和傾角，檢查是否超過允許值（表3—12）?！喕嬎悖S的中間撓度→最大撓度，誤差<3﹪；軸承傾角最大。第121頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五4．繪制主軸變速系統(tǒng)裝配圖（主軸箱、變速箱）→展開圖、橫向剖視圖、外觀圖、局部視圖。（1）展開圖：按傳動軸傳遞順序，沿軸心線剖開，

表達內容：各傳動軸上傳動件布置；支承情況；軸承、齒輪、帶輪與軸配合；軸與箱體的軸向尺寸；傳動件參數(shù)（齒輪齒數(shù)、模數(shù)、齒寬；帶輪的直徑、寬度）。（2）橫向剖視圖∶垂直傳動軸軸線方向的剖視圖（橫截面圖）表達內