傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、傳動(dòng)設(shè)計(jì),,傳動(dòng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)外聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)主要考慮保證要求的速度(或轉(zhuǎn)速)和傳遞的功率；設(shè)計(jì)內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)主要考慮保證傳動(dòng)精度。,第一節(jié) 分級(jí)變速的（外聯(lián)）傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì),一、分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1．轉(zhuǎn)速圖,傳動(dòng)系統(tǒng)圖分析,例：圖中主軸轉(zhuǎn)速共12級(jí)：φ=1.41。傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)共五根軸：電動(dòng)機(jī)軸、軸I至Ⅳ。軸I-Ⅱ之間為傳動(dòng)組a；Ⅱ-Ⅲ之間為傳動(dòng)組b；Ⅲ-Ⅳ之間為傳動(dòng)組c。,轉(zhuǎn)速圖組成,傳動(dòng)軸格線(xiàn)：距離相等的一組豎線(xiàn)代表各軸。

2、軸號(hào)寫(xiě)在上面。 轉(zhuǎn)速格線(xiàn)：距離相等的一組水平線(xiàn)代表各級(jí)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速點(diǎn)：與各豎線(xiàn)的交點(diǎn)代表各軸的轉(zhuǎn)速。 傳動(dòng)線(xiàn)：各軸之間連線(xiàn)的傾斜方式代表傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。連線(xiàn)中的平行線(xiàn)代表同一傳動(dòng)比。,轉(zhuǎn)速圖作用,表示主軸上各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線(xiàn)。表示傳動(dòng)(變速)組的個(gè)數(shù)，傳動(dòng)付數(shù)，及傳動(dòng)比的大小。表示各傳動(dòng)軸上所具有的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)及轉(zhuǎn)速大小。,轉(zhuǎn)速圖中相鄰兩水平線(xiàn)間的間隔為lgφ,分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速是按等比級(jí)數(shù)排列的，若轉(zhuǎn)速分別為n1、n2…nz，則有

3、兩邊取對(duì)數(shù)，得：lgn2-lgn1=lgn3-lgn2=……＝lgnz-lgnz-1=lgφ 因此，將轉(zhuǎn)速圖上的豎直線(xiàn)坐標(biāo)取為對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)，代表各級(jí)轉(zhuǎn)速的水平線(xiàn)的間距相等，為lgφ。為簡(jiǎn)便，省略了對(duì)數(shù)符號(hào)，而直接寫(xiě)出轉(zhuǎn)速值。,,轉(zhuǎn)速圖分析,電動(dòng)機(jī)軸與軸Ⅰ間的傳動(dòng)比為是降速傳動(dòng)，故連線(xiàn)向下傾斜兩格。軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速圖分析,軸 I-Ⅱ間有傳動(dòng)組a，其傳動(dòng)比為I-Ⅱ之間有三條連線(xiàn)，分別為水平、降一格和降兩格。,轉(zhuǎn)速圖

4、分析,軸Ⅱ-Ⅲ之間有傳動(dòng)組b，其傳動(dòng)比為軸Ⅱ的每一轉(zhuǎn)速都有兩條連線(xiàn)與軸Ⅲ相連，為水平和降三格。軸Ⅲ共得3×2=6種轉(zhuǎn)速。,轉(zhuǎn)速圖分析,軸Ⅲ-Ⅳ之間有傳動(dòng)組c，其傳動(dòng)比為 表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上為升兩格及降四格。 軸Ⅳ的轉(zhuǎn)速共為3×2×2=12級(jí)。,由上分析可看出，轉(zhuǎn)速圖可清楚的表示,(1) 主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線(xiàn) 。(2) 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)和每個(gè)傳動(dòng)組中的傳動(dòng)副

5、數(shù)。 例中 12=3x2x2,(3) 傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)。級(jí)比：同一傳動(dòng)組內(nèi)，相鄰兩傳動(dòng)比之比 值φx 級(jí)比指數(shù)： φx的指數(shù)x。例：傳動(dòng)組c， 傳動(dòng)比為xc1= ；xc2= ； 級(jí)比φx=φ6，級(jí)比指數(shù)=6。圖中三個(gè)傳動(dòng)組的Xa、Xb和Xc的級(jí)比指數(shù)分別為1、3、6。,,(4) 基本組和擴(kuò)大組基本組：級(jí)比指數(shù)為1的傳動(dòng)組?；窘M是使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列必不可少的

6、傳動(dòng)組 。,第一擴(kuò)大組：在基本組的基礎(chǔ)上起第一次擴(kuò)大的作用的傳動(dòng)組。（例中傳動(dòng)組b ）第二擴(kuò)大組：在基本組、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。（例中傳動(dòng)組c ）如果還有更多的傳動(dòng)組，則依次類(lèi)推。,按擴(kuò)大順序，后一傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)等于前一傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)與傳動(dòng)副數(shù)之積，即 Xn=Xn-1Pn-1 第一擴(kuò)大組：Xl=XoPo=Po第二擴(kuò)大組：X2=XlP1第n擴(kuò)大組： Xn=Xn-1Pn-1 =

7、 Xn-2Pn-2 Pn-1 = … = Po P1 P2… Pn-2 Pn-1,(5) 各傳動(dòng)組的變速范圍 ：傳動(dòng)組中最大與最小傳動(dòng)比的比值?；窘M 例圖中第一擴(kuò)大組 例圖中,,,任一擴(kuò)大組主軸的變速范圍等于各變速組變速范圍的乘積,即 R=R0R1R2·······Rn-1Rn··&

8、#183;··· =φz-1本例中R=φ2φ3φ6 =φ11 = φ12-1,基本形式（常規(guī)）變速系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足的條件,Z=P0P1P2主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列只有一個(gè)公比 使機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速得到連續(xù)的等比數(shù)列,既無(wú)空缺又無(wú)重復(fù)。,2．結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速圖的一種過(guò)渡形式，用作分析比較方案用。結(jié)構(gòu)網(wǎng)：表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系而不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值的線(xiàn)圖。結(jié)構(gòu)式：如果在式Z=P0P1P2 …

9、…傳動(dòng)付的右下角標(biāo)上該變速組的級(jí)比特性指數(shù)，則該式變成了結(jié)構(gòu)式。,12=3l×23×26 12—轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；3、2、2—各變速組 的傳動(dòng)副數(shù)； 次序—傳動(dòng)順序 。下標(biāo)1、3、6—變速組 中的級(jí)比指數(shù)； 可看出擴(kuò)大順序。,結(jié)構(gòu)網(wǎng)與結(jié)構(gòu)式表達(dá)的內(nèi)容相同，但結(jié)構(gòu)網(wǎng)更直觀結(jié)構(gòu)式則更簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式與轉(zhuǎn)速圖具有一致的變速特性。,二、主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定,擬定轉(zhuǎn)速圖的步驟：確定有幾個(gè)傳

10、動(dòng)組，各傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)；擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)(式)；確定是否增加降速定比傳動(dòng)；合理分配傳動(dòng)比，擬定轉(zhuǎn)速圖。,舉例主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定,（前例圖8-1）機(jī)床類(lèi)型：中型車(chē)床。Z=12，φ=1.4l，主軸轉(zhuǎn)速為31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm =1440r/min。,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)可能的方案有： 12=4×3 12

11、=3×4 12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3 根據(jù)“傳動(dòng)副數(shù)前多后少”的原則，確定12=3×2×2最佳,2．結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇,可能的六種方案,(1) 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比、傳動(dòng)組的極限變速范圍,降速傳動(dòng)時(shí)，imin≥1／4。 在升速時(shí)， imax≤2 ；斜齒輪imax≤2.5。任一傳動(dòng)組的最大

12、變速范圍一般為Rmax=imax/imin≤8～10 在檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。 Rn= ≤Rmax,,,,a.12＝31×23×26 b. 12＝31×26×23 c. 12＝32×21×26 d. 12＝34×21×22 e. 12＝32×26×21

13、 f. 12＝34×22×21,方案a、b、c、e的第二擴(kuò)大組x2=6，p2=2，則R2= = =8=Rmax， 是可行的。 方案d、f的第二擴(kuò)大組，x2=4，p2=3， R2 = = =16>Rmax， 是不可行的。,,,(2) 基本組和擴(kuò)大組的排列順序,原則是選擇中間傳動(dòng)軸(本例如軸Ⅱ、Ⅲ

14、)變速范圍最小的方案。方案a的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，故方案a 12＝31×23×26最佳。如果沒(méi)有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致。（即“前密后疏”：前面?zhèn)鲃?dòng)組的傳動(dòng)副間靠得緊些，后面的較松散些,即級(jí)比指數(shù)“前小后大” ）。,3．確定是否增加降速定比傳動(dòng),該機(jī)總降速比為 若每一個(gè)變速組的最小傳動(dòng)比均取四分之一，則三個(gè)變速組總的降速比可達(dá) 看來(lái)似乎無(wú)須增加

15、降速定比傳動(dòng)，但是為了中間兩個(gè)變速組做到降速緩慢以利于減少變速箱的徑向尺寸可在O（電機(jī)軸）—I軸之間增加一降速定比傳動(dòng)，用皮帶和齒輪均可，為便于安裝，常用三角皮帶。,,,4．合理分配傳動(dòng)比，擬定轉(zhuǎn)速圖,本例所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸。加上電動(dòng)機(jī)軸共5軸。故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線(xiàn)。主軸共12速，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需12條橫線(xiàn)。注明主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速也應(yīng)在電動(dòng)機(jī)軸上注明。,得出結(jié)構(gòu)式12＝31

16、15;23×26后,分配各傳動(dòng)組的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速,一般，降速傳動(dòng)遵循“前慢后快”原則。,,傳動(dòng)組c的變速范圍為R2= = =8=Rmax，可知兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是前文敘述的極限值： xc1= ；xc2= ；,,,,,,傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限值的范圍內(nèi)，軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000r／min，最低可為180、250、3

17、55r／min。,,為了避免升速，又不使傳動(dòng)比太小，可取,同理，可確定軸I的轉(zhuǎn)速為710r／min 。最后，補(bǔ)足各連線(xiàn)，得到轉(zhuǎn)速圖。,,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。,轉(zhuǎn)速圖擬定的設(shè)計(jì)要點(diǎn),兩個(gè)限制 傳動(dòng)組中傳動(dòng)比的限制: imin≥1／4 ， imax≤2 。變速范圍的限制:Rmax=imax/imin≤8。三條原則 傳動(dòng)組的傳動(dòng)付數(shù)，按傳動(dòng)順序“前多后少”。級(jí)比指數(shù)，按擴(kuò)大順序“前

18、小后大”。最小傳動(dòng)比，按降速順序“前慢后快” 。,四項(xiàng)注意 改善機(jī)床性能，降低空載功率，噪聲、振動(dòng)和發(fā)熱是現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，必須予以充分考慮：傳動(dòng)鏈要短。轉(zhuǎn)速和要小。齒輪線(xiàn)速度要小?？辙D(zhuǎn)件要少。,三、齒輪齒數(shù)的確定,同一變速組內(nèi)的各對(duì)齒輪，因其中心距必須相等，所以當(dāng)齒輪模數(shù)相同時(shí)，齒數(shù)和Sz必然相等。有時(shí)為了滿(mǎn)足傳動(dòng)比的 要求，可以使同一傳動(dòng)組 內(nèi)各傳動(dòng)副的齒數(shù)和不等， 然后采用變位的方法使中

19、 心距相等。但各傳動(dòng)組的 齒數(shù)和相差不能太多。,1、確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,(1) 齒輪的齒數(shù)和Sz一般≤100~120 ；(2) 最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪，Zmin≥18~20；(3) 齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚a≥2m ； 因 ，齒根圓直徑df=m(Z-2.5)，得,,,,(4) 兩軸中心距要取得適當(dāng) ；(5) 實(shí)際傳動(dòng)比與理論傳動(dòng)比允許有誤

20、差，但不能過(guò)大。 分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差 ≤±10（φ-1）%,2、變速組內(nèi)模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定,（1）計(jì)算法例：傳動(dòng)組a的傳動(dòng)比如圖。① ia1的降速比最大，最小齒輪一定在該對(duì)齒輪中，Zmin= Za1。根據(jù)結(jié)構(gòu)情況取Za1=24，則 ；齒數(shù)和,,,,,,② 根據(jù)Z/Z’=

21、i，Z+Z’=Sz兩式，得齒數(shù)計(jì)算公式，求出其余兩齒輪副的齒數(shù)：Za2=30，Z’a2=42；Za3=36，Z’a3=36。,（2）查表法,注意事項(xiàng)：轉(zhuǎn)速圖上各齒輪付的傳動(dòng)比應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方，且同一變速組內(nèi)模數(shù)應(yīng)相等。應(yīng)按各傳動(dòng)比分母的數(shù)值查表。根據(jù)最小傳動(dòng)比確定Zmin， Szmin， 并應(yīng)使 Szmin滿(mǎn)足所有傳動(dòng)比的要求。,例：傳動(dòng)組a，ia1=1/2，ia2=1/1.41，ia3=1。查i為2，1.4和1的三

22、行。有數(shù)字的即為可能方案。結(jié)果如下ia1=1/2：Sz = …，60，63，66，69，72，75，…ia2=1/1.41： Sz = …，60，63，65，67，68，70，72，73，75，…ia3=1 ： Sz = …，60，62，64，66，68，70，72，74，…從以上三行中可以挑出， Sz =60和72是共同適用的。如取Sz =72，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為36、30、24。即ia1=24／48，ia2=30

23、／42，ia3=36／36。,（3）最小公倍數(shù)法,步驟與方法： ① 把傳動(dòng)比化成分子分母為整數(shù)的分?jǐn)?shù)： Φ=1.26 : 1/φ=4/5, 1/φ2=7/11, 1/φ3=1/2, 1/φ4=2/5 Φ=1.41: 1/φ=5/7, 1/φ2=1/2, 1/φ3=5/14, 1/φ4=1/4② 求各傳動(dòng)比分子與分母之和的最小公倍數(shù)k③確定各齒輪付的齒數(shù)和④確定傳動(dòng)付齒輪齒數(shù),,,例：傳動(dòng)組a的傳動(dòng)比如圖。,ia1=1/2

24、： 1+2=3ia2=1/1.41： 5+7=12 ia3=1/1 ： 1+1=2最小公倍數(shù)k=12E取5 Sz =5×12=60小齒輪齒數(shù)為20E取6 Sz =6×12=72小齒輪齒數(shù)為24ia1=24／48，ia2=30／42，ia3=36／36。E?。? Sz ＞8×12=96,3、采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，還應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系,三聯(lián)滑移齒輪的最大

25、和次大齒輪之間的齒數(shù)差，應(yīng)大于或等于4。因得 Z1—Z2≥4 如等于4，則可 使次大輪的齒 頂圓減小一點(diǎn)。,,,Z=18 φ=1.26 18=31x33x29,,四、幾種特殊的傳動(dòng)方案1、擴(kuò)大變速范圍的方法,傳動(dòng)鏈中最后一個(gè)擴(kuò)大組如果由兩個(gè)傳動(dòng)副組成，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為Z，則最后一個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍R=φz/2。由于極限傳動(dòng)比的限制，R≤8=1.416=1.269。所以當(dāng)φ=1.41時(shí)，Z=12；φ=1.26時(shí)

26、，Z=18。傳動(dòng)鏈的變速范圍R主軸=φz-1，當(dāng)φ=1.41時(shí)，最大的R主軸=1.4111≈45；φ=1.26時(shí)，R主軸=1.2617≈50。這樣的變速范圍不能滿(mǎn)足通用機(jī)床的要求。(臥式車(chē)床140～200 ),為什么最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)付數(shù)總是為2？,這是因?yàn)樽詈髷U(kuò)大組的傳動(dòng)付數(shù)目Pn=2的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Pn =3時(shí)大。當(dāng)Pn =3時(shí),,(1) 增加一個(gè)傳動(dòng)組,在原來(lái)的傳動(dòng)組后面用串聯(lián)的方式增加一個(gè)傳動(dòng)組，可擴(kuò)大變速范圍，但由于極限傳動(dòng)比

27、的限制，將會(huì)產(chǎn)生一些轉(zhuǎn)速重復(fù)。,,,例：φ=1.41時(shí)，12=31×23×26。若需擴(kuò)大其變速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)時(shí)，可增加一個(gè)變速組，其傳動(dòng)副為2，作為最后一個(gè)擴(kuò)大組，結(jié)構(gòu)式為24=31×23×26×212 ， 最后擴(kuò)大組R3= =1.4112=64，已大大超出極限值（Rmax=8~10）的范圍，是不允許的，須將它的變速范圍縮小到許用的極限值，即R3=1.416=

28、8。,,6級(jí)轉(zhuǎn)速重復(fù)，級(jí)數(shù)Z=3×2×2×2-6=18 因此，結(jié)構(gòu)式為18=31×23×26×2（12-6）此時(shí)主軸的變速范圍為R=R0R1R2R3=φ2φ3φ6φ6=362,(2) 采用背輪機(jī)構(gòu),可合上離合器直接傳動(dòng)。 imax=1 也可如圖示經(jīng)Z1/Z2、Z3/Z4傳動(dòng)。 imin= × =,,,,采用背輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),變速范圍大。

29、 Rmax=imax/imin=16傳動(dòng)性能好。 高速傳動(dòng)鏈短，降低了空載功率，噪聲、振動(dòng)和發(fā)熱。結(jié)構(gòu)緊湊工藝性好。 背輪機(jī)構(gòu)雖屬三軸變速組，但只占兩排軸孔的位置 。 使用場(chǎng)合：分離傳動(dòng)式的主傳動(dòng)系統(tǒng)。 如c616 CM6132 主軸箱。,,采用背輪機(jī)構(gòu)應(yīng)避免“超速現(xiàn)象”,為避免“超速現(xiàn)象”使Z3脫開(kāi)，即Z4應(yīng)為滑移齒輪（軸Ⅱ經(jīng)Z1/Z2是降速），不能選Z1為滑移齒輪（軸Ⅱ經(jīng)Z4/Z3是升速）。,

30、(3) 采用分支傳動(dòng),分支傳動(dòng)是由若干變速組串聯(lián)、再增加并聯(lián)分支的傳動(dòng)形式。優(yōu)點(diǎn)是：既可擴(kuò)大變速范圍，又能縮短高速傳動(dòng)鏈，從而提高了傳動(dòng)效率。,分支傳動(dòng)舉例,CA6140型普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用了低速分支和高速分支傳動(dòng)。,CA6140主傳動(dòng)系統(tǒng)的低速、高速分支傳動(dòng),低速分支得到10~500轉(zhuǎn)/分的18級(jí)低速轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)式18=21×32×26×2(12-6）高速分支得到450～1400轉(zhuǎn)／分的6級(jí)高轉(zhuǎn)

31、速，結(jié)構(gòu)式6=21×32所以主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=24，變速范圍R主軸=1400/10=140。,2、多速電機(jī)變速,電變速組：多速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于具有兩個(gè)或三個(gè)傳動(dòng)副的電變速組。,,常用的雙速、三速電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500/3000、750/1500、750/1500/3000轉(zhuǎn)/分，傳動(dòng)比φ電=2；此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比φ應(yīng)是2的整數(shù)次方根，常用1.26、1.41。,,φ電=2=1.263=1.412，故電變速組為第一擴(kuò)大組。當(dāng)φ=

32、1.26，基本組的傳動(dòng)副數(shù)為3； φ=1.41，基本組的傳動(dòng)副數(shù)為2。,多速電機(jī)變速舉例,C7620多刀半自動(dòng)車(chē)床傳動(dòng)系統(tǒng)，φ=1.41，φ電=2，結(jié)構(gòu)式Z=8=22×21×24。,3、掛輪變速組,掛輪（交換齒輪）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)齒輪與被動(dòng)齒輪可以倒置使用。與滑動(dòng)齒輪相比，用的齒輪數(shù)量少。但更換時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。,掛輪變速組 舉例,CA7620液壓多刀半自動(dòng)車(chē)

33、床，Ⅱ—Ⅲ軸間的雙聯(lián)滑移齒輪變速組是基本組，用于加工過(guò)程中的變速，Ⅰ—Ⅱ軸間的一對(duì)交換齒輪變速組是第一擴(kuò)大組，用于每批工件在加工前的變速調(diào)整。,4、混合公比,混合公比：整個(gè)主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列采用幾個(gè)公比。一個(gè)變速系統(tǒng)有兩個(gè)公比已能滿(mǎn)足要求，更多的公比沒(méi)有實(shí)用意義。在變速范圍已定的情況下，可以減少轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，從而使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；另一方面為了滿(mǎn)足機(jī)床的實(shí)際需要，使得常用轉(zhuǎn)速排得密，不常用的排得稀，既能擴(kuò)大變大變速范圍，又不使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。,例：Z3

34、040搖臂鉆床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。中間各級(jí)轉(zhuǎn)速的公比為φ1=1.26，兩端的公比則為φ2=φ12=1.262 =1.58。,5、公用齒輪,公用齒輪：既是前一個(gè)變速組的被動(dòng)齒輪，又是后一個(gè)變速組的主動(dòng)齒輪的齒輪 。優(yōu)缺點(diǎn)：減少齒輪個(gè)數(shù)，縮短軸向尺寸，容易磨損，材料要好。公用齒輪應(yīng)在前一個(gè)變速組傳動(dòng)比較小，后一個(gè)變速組傳動(dòng)比較大的傳動(dòng)付中。,第二節(jié) 計(jì)算轉(zhuǎn)速,設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行強(qiáng)度核算，涉及到零件的功率和轉(zhuǎn)速。變速傳動(dòng)件應(yīng)該根據(jù)

35、哪一個(gè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，就是本節(jié)所要討論的問(wèn)題——計(jì)算轉(zhuǎn)速。,,圖中轉(zhuǎn)速是恒定的有：軸I、皮帶傳動(dòng)副、傳動(dòng)組a中各齒輪；轉(zhuǎn)速是變化的有：其余各軸、各傳動(dòng)組的齒輪。,一、機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性,1、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器官（包括主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）的切削速度對(duì)切削力影響不大?？梢哉J(rèn)為不論在什么速度下，都有可能承受最大切削力。因此，就認(rèn)為拖動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器官的傳動(dòng)件在任意轉(zhuǎn)速下都是恒轉(zhuǎn)矩的。,2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),主軸的功率或轉(zhuǎn)矩特性：

36、主軸所傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。Ⅰ區(qū)是恒功率的。n TⅡ區(qū)是恒轉(zhuǎn)矩的。n P主軸(零件)的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 主軸(零件)能傳遞全功率的 最低轉(zhuǎn)速（nj）。,,,,,例：普通車(chē)床Z=12, φ=1.41，電機(jī)額定功率為PE ，當(dāng)計(jì)算轉(zhuǎn)速nj = n4 ，輸出的扭矩為Mn。求：n8時(shí)的扭矩為多少？ n2時(shí)的功率為多少？,,二、機(jī)床主要傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定,主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定：按表8—2列出的各類(lèi)機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)

37、速的統(tǒng)計(jì)公式。傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定后，就可以從轉(zhuǎn)速圖上得出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。,計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 舉例,確定臥式車(chē)床的主軸、各傳動(dòng)軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 (1) 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式，中型車(chē)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是從最低轉(zhuǎn)速算起，第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即為n4＝90r/min,(2) 各傳動(dòng)軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,各傳動(dòng)軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，由后往前推。

38、因強(qiáng)度是按小齒輪計(jì)算的，所以找出齒輪副中小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即可。,各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r／min。軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min。,各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)組c中，z=18的齒輪，nj=355r／min；z=30，nj=250。 同時(shí)計(jì)算兩個(gè)齒輪的應(yīng)力，選擇模數(shù)較大的作為傳動(dòng)組c齒輪的模數(shù)。傳動(dòng)組b中， z=22，nj=355。傳動(dòng)組a中， z=24，nj=710。,第三節(jié) 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)鏈

39、設(shè)計(jì),數(shù)控機(jī)床和重型機(jī)床，廣泛地采用無(wú)級(jí)變速。優(yōu)點(diǎn)：可以獲得最有利的切削速度,無(wú)生產(chǎn)率損失；可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。機(jī)床上常用的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu):,一、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī),從額定轉(zhuǎn)速nd向上至最高轉(zhuǎn)速nmax，是用調(diào)磁法來(lái)調(diào)速的，屬于恒功率；從額定轉(zhuǎn)速nd向下至最低 轉(zhuǎn)速nmin，是用調(diào)壓法來(lái) 調(diào)速的，屬恒轉(zhuǎn)矩。,二、交流調(diào)速電動(dòng)機(jī),靠調(diào)節(jié)供電頻率的辦法調(diào)速。 額定轉(zhuǎn)速nd向上至最高轉(zhuǎn)速nmax為恒功率。額定轉(zhuǎn)速nd至

40、最低轉(zhuǎn)速nmin為恒轉(zhuǎn)矩。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)沒(méi)有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少。在中、小功率領(lǐng)域已占優(yōu)勢(shì)。,三、伺服電動(dòng)機(jī)和脈沖步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 都是恒轉(zhuǎn)矩的，而且功率不大，所以只能用于直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。,四. 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)鏈應(yīng)遵循下列原則,直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器官，例如龍門(mén)刨床工作臺(tái)(主運(yùn)動(dòng))或立式車(chē)床刀架(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，可直接利用調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍，將電動(dòng)機(jī)直接或通過(guò)定比

41、減速齒輪拖動(dòng)執(zhí)行器官。,,直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如拖動(dòng)主軸，則由于主軸要求的恒功率調(diào)速范圍遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率范圍，常用串聯(lián)分級(jí)變速箱的辦法來(lái)擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍。,齒輪變速組的設(shè)計(jì),主軸變速范圍 Rp—電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范圍；RF—變速箱的變速范圍；φF—變速箱的公比；Z—變速箱的變速級(jí)數(shù)為了得到連續(xù)的無(wú)級(jí)變速，φF = Rp 。 如果為了簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)，取φF

42、＞ Rp ，則電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)取得比要求的功率大些。,,,[例8—2] 有一數(shù)控機(jī)床，主軸轉(zhuǎn)速最高為4000r／min，最低為30r／min，計(jì)算轉(zhuǎn)速為150r／min。最大切削功率為5．5kW。采用交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1500r／min，最高轉(zhuǎn)速為4500r／min。設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)并選擇電動(dòng)機(jī)的功率。[解]主軸要求的恒功率調(diào)速范圍 Rnp=4000/150=26.7 電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范

43、圍 Rp=4500/1500=3,,取變速箱的公比φF=Rp=3 ，則由于無(wú)級(jí)變速時(shí)故變速箱的變速級(jí)數(shù) ，取Z=3,,,,,主軸從4000～145r／min的恒功率，是由AB、BC、CD三段接起來(lái)的 。從上面分析可知：采用交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)串聯(lián)分級(jí)變速箱后，能滿(mǎn)足主軸恒功率轉(zhuǎn)速范圍的要求。確定電動(dòng)機(jī)功率。如取總效率為η=0．75，則電動(dòng)機(jī)功率P

44、=5．5／0．75=7．3kW?？蛇x用北京數(shù)控設(shè)備廠(chǎng)的BESK-8型交流主軸電動(dòng)機(jī)，連續(xù)額定輸出為7．5kW。,第四節(jié)主軸箱,所謂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，向生產(chǎn)部門(mén)提供裝配圖，零件工作圖，及零件明細(xì)表。主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：包括主軸和傳動(dòng)軸的組件設(shè)計(jì)；操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；開(kāi)停、制動(dòng)及換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；潤(rùn)滑和密封機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；箱體及其它零件設(shè)計(jì)等。,按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為兩種類(lèi)型,主傳動(dòng)全部裝在機(jī)床支承件如底座床身中（如X62W）稱(chēng)為整體結(jié)

45、構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)布置同一個(gè)平面內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工件加工困難不能采用分支傳動(dòng)。主傳動(dòng)全部裝在單獨(dú)箱體中，稱(chēng)為獨(dú)立箱體式結(jié)構(gòu)，裝有變速機(jī)構(gòu)的箱體部件稱(chēng)為變速箱，裝有主軸部件的箱體部件，稱(chēng)為主軸箱。,一、主軸箱的構(gòu)造,1、主軸箱裝配圖 包括展開(kāi)圖，橫向剖視圖，外觀圖及必要的局部視圖等。展開(kāi)圖作用：用來(lái)表達(dá)各傳動(dòng)件的傳動(dòng)關(guān)系和各軸組件的裝配關(guān)系。 各個(gè)軸的軸向布置可從主軸頭部向后畫(huà)，或從皮帶輪向前畫(huà)。,繪圖時(shí)的注意事項(xiàng)：,

46、1）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)多聯(lián)滑移齒輪，結(jié)構(gòu)有整體式、套裝式。齒寬ｂ常用（5—10）m或（6—10）m。按傳動(dòng)順序，齒寬可逐漸加大，相嚙合的齒輪寬度應(yīng)相等。為防止錯(cuò)位，小齒輪寬度可增加(≤20 m m增加１ m m，＞ 20 m m增加１／２０ｂ ）為了降噪，可采用窄齒寬，厚齒體。導(dǎo)向長(zhǎng)度：　固定齒輪的輪轂軸向(導(dǎo)向)長(zhǎng)度　Ｌ＝（０.８—１.２）ｄ　滑移齒輪長(zhǎng)度Ｌ＝（１.２—１.５）ｄ齒輪定心方式：矩形花鍵 。,2）帶輪機(jī)構(gòu),非

47、卸荷裝置。　除了傳遞扭矩外，帶的拉力也作用在軸上。 卸荷裝置。　外卸荷裝置效果好，適用于帶輪直徑較小的場(chǎng)合；內(nèi)卸荷適用于帶輪直徑較大的場(chǎng)合（如CA6140）。,橫向剖視圖作用：用于表達(dá)各軸的空間位置，操縱機(jī)構(gòu)及其它有關(guān)結(jié)構(gòu)的裝配關(guān)系。繪圖時(shí)的注意事項(xiàng)： 1）主軸位置的確定　垂直方向：H=1/2D　水平方向：ａ≤ｂ。主軸中心在尾架導(dǎo)軌中心，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有稍偏向后導(dǎo)軌的。 2）末前軸位置的確定3）輸入軸Ⅰ位置的

48、確定4）其它傳動(dòng)軸位置的確定,5）檢查零件是否干涉通常要求間隙：加工表面之間 1—2ｍｍ；軸承孔之間可大于10ｍｍ不得小于3ｍｍ；齒輪端面與箱壁大于或等于5---8ｍｍ；齒頂園與箱壁大于或等于10ｍｍ；與箱底大于或等于15ｍｍ。,２、箱體,材料和熱處理： HT200 時(shí)效處理箱體結(jié)構(gòu)形狀及尺寸1）定位及安裝方式2）輪廓尺寸及壁厚　根據(jù)沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)車(chē)研所最新提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：頭部（右）35-40mm. 尾部（左

49、）30mm、前15-20mm，后20mm, 底12-15mm,盡量減少箱蓋的厚度（20-25mm）以利裝配和維修。3）提高剛度和降噪4）鑄造工藝性和加工工藝性5）其它（潤(rùn)滑、密封、氣孔、油標(biāo)、油塞）箱體技術(shù)條件　包括加工，鑄造，熱處理，檢驗(yàn)，噴漆等方面的技術(shù)要求。,３、主軸變速箱的溫升與潤(rùn)滑,主要熱源1）傳動(dòng)件的機(jī)械磨擦　機(jī)床內(nèi)部最大熱源是離合器、制動(dòng)器、軸承、齒輪等。尤其是主軸上的軸承，前軸承比后軸承多40%左右。　

50、機(jī)床外部的皮帶，電機(jī)、液壓裝置，導(dǎo)軌等?！∑渲须姍C(jī)和齒輪發(fā)生的熱量少，在機(jī)床領(lǐng)域幾乎不進(jìn)行研究。2）飛濺潤(rùn)滑時(shí)，齒輪旋轉(zhuǎn)濺油是一個(gè)不可忽視的熱源。3）在機(jī)床所消耗的功率中，約有30-70%或更多的功率轉(zhuǎn)變成熱。,熱變形的影響1）改變各執(zhí)行器官的相對(duì)位置　如：主軸軸線(xiàn)升高，使主軸軸線(xiàn)與尾架軸線(xiàn)的相對(duì)位置發(fā)生改變。2）改變主軸的幾何位置　如：由于主軸前后軸承的構(gòu)造不同，溫升也不同，使得前后支承處箱體的熱膨脹不同，從而使主軸軸線(xiàn)

51、傾斜。3）改變軸承的間隙　由于箱體的散熱條件較好，軸和主軸的散熱條件較差，使得軸和主軸的溫度高于箱體熱膨脹較多，從而減小軸承的間隙或加大預(yù)緊量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致事故。4）改變潤(rùn)滑條件　溫升使?jié)櫥偷恼扯冉档停扯冉档?，又將進(jìn)一步降低潤(rùn)滑油滑性能和油膜的承載能力。,熱平衡和溫度場(chǎng)機(jī)床一方面產(chǎn)生熱量，另一方面也會(huì)散熱。若單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量一定，開(kāi)始時(shí)，機(jī)床的溫度低，與外界溫差小，散熱少，溫度升高較快；隨著溫度的升高，溫差加大，散熱也

52、增加，溫度升高將逐步減慢，最后一定會(huì)達(dá)到某一溫度，這時(shí)同一時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于散熱量，即達(dá)到了熱平衡。達(dá)到熱平衡的時(shí)間是相當(dāng)長(zhǎng)的，對(duì)通用機(jī)床，為了方便起見(jiàn)如果每小時(shí)的溫升不超過(guò)5 攝氏度就認(rèn)為達(dá)到了熱平衡（精密機(jī)床除外）。一般需連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2-3小時(shí)，才能達(dá)到熱平衡。由于熱量是由幾個(gè)熱源發(fā)出的，所以熱源處溫度最高，離熱源越遠(yuǎn)，則溫度越低，這就形成了溫度場(chǎng)，溫度場(chǎng)是以等溫曲線(xiàn)表示的?！。ㄒ?jiàn)Ｐ１５１圖8—1９）,主軸箱平均溫升的估算?。ㄒ?jiàn)

53、P152 式8—11）減少主軸箱熱變形的途徑1）減少機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱量2）散熱和隔熱3）均熱4）使用線(xiàn)脹系數(shù)小的材料5）其它,二、傳動(dòng)軸的安裝,零件的定位與固定，通常通過(guò)滾動(dòng)軸承來(lái)軸向定位或固定，定位應(yīng)合理，固定應(yīng)可靠。方式有一端固定，另一端為自由端；兩端固定。不允許超也不能欠。避免采用懸臂軸。滾動(dòng)軸承常用深溝球軸承0000 (噪音小，發(fā)熱小，應(yīng)用廣)和園錐滾子軸承7000 (承載能力大，可承受軸向力)，成對(duì)使用。1、

54、兩端固定（圖8-14） 用于短軸或低速軸。2、一端固定，一端自由 用于長(zhǎng)軸或高速軸。,三、齒輪在軸上的布置與排列,初步確定了轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)以后，合理地布置齒輪在傳動(dòng)軸上的排列方式是一個(gè)比較重要的問(wèn)題，它將直接影響到變速成箱的尺寸，操縱機(jī)構(gòu)的方便性以及結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性。,1、軸向布置的注意事項(xiàng),1）滑移齒輪一般應(yīng)裝在主動(dòng)軸上，考慮到加工和使用方便兩個(gè)變速組的滑移齒輪應(yīng)裝在同一根軸上。2）在一個(gè)變速組內(nèi)，變速時(shí)，一