第二章机电答案.pdf

第二章第二章机床的传动设计机床的传动设计第二章第二章机床的传动设计机床的传动设计 2 1 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 2 1 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 2 2 扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计 2 2 扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计 2 3 计算转速计算转速 2 3 计算转速计算转速 2 4 无级变速系统设计无级变速系统设计 2 4 无级变速系统设计无级变速系统设计 2 5 进给传动系统设计进给传动系统设计 2 5 进给传动系统设计进给传动系统设计 2 6 结构设计结构设计 2 6 结构设计结构设计 本章基本要求与重点本章基本要求与重点 本章基本要求与重点本章基本要求与重点 1 1 理解转速图的概念理解转速图的概念 能根据转速图和公比能根据转速图和公比1 1 理解转速图的概念理解转速图的概念 能根据转速图和公比能根据转速图和公比 求出各传动比的数值求出各传动比的数值 求出各传动比的数值求出各传动比的数值 2 2 掌握结构式和结构网的拟定方法掌握结构式和结构网的拟定方法 能根据能根据2 2 掌握结构式和结构网的拟定方法掌握结构式和结构网的拟定方法 能根据能根据 给定条件给定条件 拟定出合理的结构式拟定出合理的结构式 画出结构画出结构给定条件给定条件 拟定出合理的结构式拟定出合理的结构式 画出结构画出结构 网及转速图 网及转速图 3 掌握主传动运动设计要点 一个规律 二3 掌握主传动运动设计要点 一个规律 二 个限制 三个原则和四项措施 个限制 三个原则和四项措施 4 掌握计算转速的概念以及机床传动件计算4 掌握计算转速的概念以及机床传动件计算 转速的确定方法 转速的确定方法 5 了解无级变速系统和进给传动系统的设计5 了解无级变速系统和进给传动系统的设计 特点 以及齿轮的布置方法 特点 以及齿轮的布置方法 本章难点本章难点 计算转速的确定计算转速的确定 本章难点本章难点 计算转速的确定计算转速的确定 定比传动机构定比传动机构 变速机构变速机构 开停装置开停装置 制动装置制动装置 功组功组 动力传递 动力传递 速度传递速度传递 制动装置制动装置 运动方式转换装置运动方式转换装置 用成用成 速度传递速度传递 满足运动的需要 满足运动的需要 润滑装置润滑装置 密封装置密封装置 操纵机构操纵机构操纵机构操纵机构 主轴组件主轴组件 箱体箱体 图2 1 X6132万能升降台铣床主传动系统装配图 设计要求设计要求 设计要求设计要求 工作性工作性 能要求能要求 动力动力 要求要求 经济性经济性 要求要求 使用使用 要求要求 运动运动 要求要求能要求能要求要求要求要求要求要求要求要求要求 变速变速 范围范围 功率功率 扭矩扭矩 精度精度 刚度刚度 操纵操纵 调整调整 结构结构 加工加工范围范围 转速转速 扭矩扭矩 传动传动 刚度刚度 抗振性 噪声 抗振性 噪声 调整调整 维修 润滑 维修 润滑 加工加工 装配 成本 装配 成本 级数级数效率效率热变形热变形密封密封 设计步骤设计步骤 须有足够的设计原始资料须有足够的设计原始资料 在明确机床应满足的要在明确机床应满足的要 调研 调研 须有足够的设计原始资料须有足够的设计原始资料 在明确机床应满足的要在明确机床应满足的要 求 机床主轴的变速范围 转速级数和电机功率等 求 机床主轴的变速范围 转速级数和电机功率等 的同时 还应收集国内 外有关技术文献 现有同的同时 还应收集国内 外有关技术文献 现有同 类型机床的设计图纸及经验总结类型机床的设计图纸及经验总结 类型机床的设计图纸及经验总结类型机床的设计图纸及经验总结 传动链 传动链 根据机床的主要技术参数要求 拟定可能的转速根据机床的主要技术参数要求 拟定可能的转速 运动设计运动设计 图 并从中选择合理的方案 然后计算齿轮齿数图 并从中选择合理的方案 然后计算齿轮齿数 和皮带轮直径等和皮带轮直径等 最后绘制机床的传动系统图最后绘制机床的传动系统图 和皮带轮直径等和皮带轮直径等 最后绘制机床的传动系统图最后绘制机床的传动系统图 传动系统传动系统 根据传动系统图设计变速箱或主轴箱装配图 根据传动系统图设计变速箱或主轴箱装配图 传动系统传动系统 结构设计结构设计 并进行必要的动力验算 并进行必要的动力验算 零件设计 零件设计 2 2 2 2 1 1 1 1分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 2 2 2 2 1 1 1 1 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 运动设计运动设计 运用转速图的基本原理运用转速图的基本原理 拟定满足拟定满足运动设计运动设计 运用转速图的基本原理运用转速图的基本原理 拟定满足拟定满足 运动设计运动设计 运用转速图的基本原理运用转速图的基本原理 拟定满足拟定满足运动设计运动设计 运用转速图的基本原理运用转速图的基本原理 拟定满足拟定满足 给定的转速或速度要求的合理传动系统方案 给定的转速或速度要求的合理传动系统方案 给定的转速或速度要求的合理传动系统方案 给定的转速或速度要求的合理传动系统方案 拟定结构式或结构网拟定结构式或结构网 拟定结构式或结构网拟定结构式或结构网 拟定结构式或结构网拟定结构式或结构网 拟定结构式或结构网拟定结构式或结构网 拟定转速图 拟定转速图 拟定转速图 拟定转速图 内容内容合理分配各传动副的传动比 合理分配各传动副的传动比 内容内容合理分配各传动副的传动比 合理分配各传动副的传动比 确定齿轮齿数和皮带轮直径 确定齿轮齿数和皮带轮直径 确定齿轮齿数和皮带轮直径 确定齿轮齿数和皮带轮直径 绘制机床的传动系统图绘制机床的传动系统图 绘制机床的传动系统图绘制机床的传动系统图 绘制机床的传动系统图绘制机床的传动系统图 绘制机床的传动系统图绘制机床的传动系统图 a a 传动系统图传动系统图 传动系统图传动系统图 b b 转速图转速图 转速图 图图 转速图 图图2 2 2 2 卧式车床主运动的传动系统图与转速图卧式车床主运动的传动系统图与转速图卧式车床主运动的传动系统图与转速图卧式车床主运动的传动系统图与转速图 一 一 转速转速图图一 一 转速转速图图 1 1 转速图的概念转速图的概念1 1 转速图的概念转速图的概念 定义 把各定义 把各 定义 把各定义 把各 轴轴轴轴 包括主轴包括主轴包括主轴包括主轴 的的的的轴轴轴轴 包括主轴包括主轴包括主轴包括主轴 的的的的 转速画在转速画在转速画在转速画在对数坐对数坐对数坐对数坐 转速线转速线 标标标标中 并把有关中 并把有关中 并把有关中 并把有关 转速之间的传动转速之间的传动转速之间的传动转速之间的传动 传动线传动线 转速之间的传动转速之间的传动转速之间的传动转速之间的传动 比也画出来的一比也画出来的一比也画出来的一比也画出来的一 转速点转速点 种线图 种线图 种线图 种线图 传动轴线传动轴线 转速点转速点 组成组成 组成组成 基本概念基本概念 基本概念基本概念 1 1 变速组的级比和级比指数变速组的级比和级比指数 变速组的级比和级比指数变速组的级比和级比指数 级比级比级比级比 x x 变速组中两相邻传动比的比值变速组中两相邻传动比的比值 变速组中两相邻传动比的比值变速组中两相邻传动比的比值 级比级比级比级比 x x 变速组中两相邻传动比的比值变速组中两相邻传动比的比值 变速组中两相邻传动比的比值变速组中两相邻传动比的比值 级比指数级比指数级比指数级比指数 x x 转速图上两相邻传动线相距的格数转速图上两相邻传动线相距的格数 转速图上两相邻传动线相距的格数转速图上两相邻传动线相距的格数 2 2 基本组和扩大组基本组和扩大组 基本组和扩大组基本组和扩大组3 3 变速组的变速范围变速组的变速范围 变速组的变速范围变速组的变速范围 基本组基本组基本组基本组 x x 1 1的变速组的变速组 基本组 基本组 的变速组的变速组 基本组 基本组 第一扩大组第一扩大组 第一扩大组第一扩大组 1 11 px r 1 0 00 px r 扩大组扩大组扩大组扩大组 x x 1 1的变速组 的变速组 的变速组 的变速组 扩大顺序扩大顺序扩大顺序扩大顺序变速组按变速组按变速组按变速组按值值值值 第一扩大组第一扩大组 第一扩大组第一扩大组 第二扩大组 第二扩大组 第二扩大组 第二扩大组 1 11 p r 1 2 22 px r 扩大顺序扩大顺序扩大顺序扩大顺序 变速组按变速组按变速组按变速组按 x x 值值值值 由小到大依次排列的顺由小到大依次排列的顺由小到大依次排列的顺由小到大依次排列的顺 序 序 序 序 基本组基本组a基本组基本组a 级比 级比 x0 1 r 2 第扩大组第扩大组b r0 第二扩大组第二扩大组c 级比 级比 6 x2 6 第第一一扩大组扩大组b 级比 级比 3 x1 3 r 3 2 r2 6 r1 3 14001400 电动机电动机 电动机电动机 功用功用 功用功用 14001400 10001000 1 1 主轴各级转速的传主轴各级转速的传1 1 主轴各级转速的传主轴各级转速的传 动路线动路线 动路线动路线 710710 500500 动路线动路线 动路线动路线 2 2 传动顺序 传动顺序 2 2 传动顺序 传动顺序 3 3 3 3 变速组数目变速组数目 变速组数目变速组数目 355355 250250 3 3 3 3 变速组数目变速组数目 变速组数目变速组数目 4 4 变速组传动副数 变速组传动副数 4 4 变速组传动副数 变速组传动副数 变速范围变速范围 变速范围变速范围 a 250250 180180 变速范围变速范围 变速范围变速范围 5 5 基本组和扩大组 基本组和扩大组 5 5 基本组和扩大组 基本组和扩大组 b 125125 9090 6 6 传动轴数目 转速 传动轴数目 转速6 6 传动轴数目 转速 传动轴数目 转速 级数级数 转速大小转速大小 级数级数 转速大小转速大小 b 6363 4545 级数级数 转速大小转速大小 级数级数 转速大小转速大小 7 7 各传动副级比关系各传动副级比关系 7 7 各传动副级比关系各传动副级比关系 传动比的数值传动比的数值 传动比的数值传动比的数值 c 4545 3131 5 5 传动比的数值传动比的数值 传动比的数值传动比的数值 2 转速图的基本原理 基本规律 转速图的基本原理 基本规律 主轴转速主轴转速级数级数 主轴转速主轴转速级数级数 Z Z 与变速组传动副数与变速组传动副数与变速组传动副数与变速组传动副数 p p 的关系的关系的关系的关系 主轴转速为主轴转速为主轴转速为主轴转速为连续等公比数列连续等公比数列连续等公比数列连续等公比数列时时时时 即即即即无转速的重复或空无转速的重复或空无转速的重复或空无转速的重复或空主轴转速为主轴转速为主轴转速为主轴转速为连续等公比数列连续等公比数列连续等公比数列连续等公比数列时时时时 即即即即无转速的重复或空无转速的重复或空无转速的重复或空无转速的重复或空 缺缺缺缺 主轴转速的变速级数等于各变速组传动副数主轴转速的变速级数等于各变速组传动副数 主轴转速的变速级数等于各变速组传动副数主轴转速的变速级数等于各变速组传动副数 的乘积的乘积 即 即 的乘积的乘积 即 即 Z Z p pa a p pb b p pc c p pd d p pm m 例 例 主轴转速为连续等公比数列 主轴转速级数主轴转速为连续等公比数列 主轴转速级数Z 12 a b c三个变速组的传动副数三个变速组的传动副数 a b c三个变速组的传动副数三个变速组的传动副数 pa 3 pb 2 pc 2 主轴转速级数主轴转速级数 主轴转速级数主轴转速级数 Z pa pb pc 3 2 2 12 要得到要得到要得到要得到连续的等比数列连续的等比数列连续的等比数列连续的等比数列 变速组的级比规律变速组的级比规律 变速组的级比规律变速组的级比规律 要得到要得到要得到要得到连续的等比数列连续的等比数列连续的等比数列连续的等比数列 各变速组的各变速组的各变速组的各变速组的传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列 各变速组的各变速组的各变速组的各变速组的传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列传动比数列应是等比数列 必须有一个变速组的级比指数必须有一个变速组的级比指数必须有一个变速组的级比指数必须有一个变速组的级比指数 x x0 0 1 1 其余变速组的级比指数为 其余变速组的级比指数为 其余变速组的级比指数为 其余变速组的级比指数为 x xn n x xn n 1 1 p pn n 1 1 例例 例例 变速组变速组abc 例例 例例 传动比传动比 数列数列 1 1 1 41 1 2 1 1 2 8 2 1 4 数列数列 1 21 2 81 4 公比公比1 412 88 x136 主轴变速范围主轴变速范围 主轴变速范围主轴变速范围R Rn n与与变速组变速范围变速组变速范围与与变速组变速范围变速组变速范围r rm m的关系 的关系的关系的关系 主轴转速数列为主轴转速数列为主轴转速数列为主轴转速数列为连续等比数列连续等比数列连续等比数列连续等比数列时时 主轴转速的变速主轴转速的变速时时 主轴转速的变速主轴转速的变速 范围等于各变速组变速范围的乘积范围等于各变速组变速范围的乘积 即 即 范围等于各变速组变速范围的乘积范围等于各变速组变速范围的乘积 即 即 R Rn n r ra a r rb b r rc c r rm m 例 主轴转速的变速范围 例 主轴转速的变速范围 Rn Z 1 11 a b c三个变速组的变速范围 三个变速组的变速范围 2 3 6 ra 2 rb 3 rc 6 满足条件满足条件 Rn ra rb rc 2 3 6 11满足条件满足条件 n a b c 总之 机床的传动系统通常是由几个变速组串联 所组成的 其中以基本组为基础 再通过第一 第 二 扩大组将各轴的转速级数和变速范围逐步扩 大通常将这样的传动系统称为常规传动系统常规传动系统大 通常 将这样的传动系统称为常规传动系统常规传动系统 常规传动系统的特点常规传动系统的特点 1 单公比的连续等比数列 1 单公比的连续等比数列 2 单速电机为动力源 3 采用滑移齿轮或齿轮离合器变速 4 没有采用公用齿轮 3 结构网和结构式 结构网和结构式 结构网与转速图的区别结构网与转速图的区别 结构网与转速图的区别结构网与转速图的区别 1 1 结构网只表示各变速组内 结构网只表示各变速组内1 1 结构网只表示各变速组内 结构网只表示各变速组内 传动比的传动比的传动比的传动比的相对关系相对关系相对关系相对关系 传动比的传动比的传动比的传动比的相对关系相对关系相对关系相对关系 2 2 结构网上代表传动比的射 结构网上代表传动比的射2 2 结构网上代表传动比的射 结构网上代表传动比的射 线常画成线常画成线常画成线常画成对称形式对称形式对称形式对称形式 3 3 3 3 结构网是结构网是 结构网是结构网是转速图的通式转速图的通式转速图的通式转速图的通式 3 3 3 3 结构网是结构网是 结构网是结构网是转速图的通式转速图的通式转速图的通式转速图的通式 4 4 4 4 结构网也可用结构式来表结构网也可用结构式来表 结构网也可用结构式来表结构网也可用结构式来表4 4 4 4 结构网也可用结构式来表结构网也可用结构式来表 结构网也可用结构式来表结构网也可用结构式来表 示示 即 即 示示 即 即 12 31 23 26 结构网 式 表达的内容 结构网 式 表达的内容 1 1 传动系统的组成情况传动系统的组成情况1 1 传动系统的组成情况传动系统的组成情况 变速组数目变速组数目变速组数目变速组数目 各变速组各变速组各变速组各变速组 12 31 23 26 变速组数目变速组数目变速组数目变速组数目 各变速组各变速组各变速组各变速组 的传动副数和各变速组的传动副数和各变速组的传动副数和各变速组的传动副数和各变速组 的级比指数 的级比指数 的级比指数 的级比指数 2 2 2 2 传动顺序和扩大顺序传动顺序和扩大顺序 传动顺序和扩大顺序传动顺序和扩大顺序 2 2 2 2 传动顺序和扩大顺序传动顺序和扩大顺序 传动顺序和扩大顺序传动顺序和扩大顺序 3 3 3 3 各变速组的传动副数各变速组的传动副数 各变速组的传动副数各变速组的传动副数 3 3 3 3 各变速组的传动副数各变速组的传动副数 各变速组的传动副数各变速组的传动副数 4 4 各变速组的变速范围 各变速组的变速范围 4 4 各变速组的变速范围 各变速组的变速范围 5 5 各变速组中相邻传动比各变速组中相邻传动比5 5 各变速组中相邻传动比各变速组中相邻传动比 的关系的关系 级比级比 的关系的关系 级比级比 的关系的关系 级比级比 的关系的关系 级比级比 二 二 主二 二 主传传动链动链转转速图的拟定主速图的拟定主传传动链动链转转速图的拟定速图的拟定 1 1 原始依据原始依据1 1 原始依据原始依据 传转传转传转传转 机床类型 机床类型 机床类型 机床类型 主轴最高主轴最高主轴最高主轴最高 最低转速最低转速最低转速最低转速 主轴最高主轴最高主轴最高主轴最高 最低转速最低转速最低转速最低转速n nmax max n nmin min 主轴转速级数主轴转速级数主轴转速级数主轴转速级数 Z Z 主轴转速级数主轴转速级数主轴转速级数主轴转速级数 Z Z 公比公比公比公比 电动机转速电动机转速电动机转速电动机转速n n电 电电电 2 2 具体步骤 具体步骤 具体步骤 具体步骤 变速组的数目变速组的数目变速组的数目变速组的数目 及其传动副数及其传动副数及其传动副数及其传动副数 传动轴线传动轴线传动轴线传动轴线 转速线转速线转速线转速线及其传动副数及其传动副数及其传动副数及其传动副数转速线转速线转速线转速线 结构网结构网 式式 结构网结构网 式式 x x r rm m 变速组传动比变速组传动比变速组传动比变速组传动比传动线传动线传动线传动线 齿数或皮齿数或皮齿数或皮齿数或皮 带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径 齿数或皮齿数或皮齿数或皮齿数或皮 带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径带轮直径 绘制转速图绘制转速图绘制转速图绘制转速图转速图转速图转速图转速图 3 示例 示例 中型车床 主轴转速级数中型车床 主轴转速级数中型车床 主轴转速级数中型车床 主轴转速级数Z Z 1212级 级 级 级 1 411 41 n n 31 5r p m31 5r p m 原始依据原始依据 原始依据原始依据 1 411 41 n nmin min 31 5r p m31 5r p m n nmax max 1400 r p m1400 r p m n n电 电电电 14401440r p m r p m 原始依据原始依据 原始依据原始依据 电电电电 确定变速组的数目及其传动副数确定变速组的数目及其传动副数 确定变速组的数目及其传动副数确定变速组的数目及其传动副数 1 1 确定变速组的数目确定变速组的数目1 1 确定变速组的数目确定变速组的数目 根据转速图的基本规律一 可能的方案 根据转速图的基本规律一 可能的方案 12 4 3 12 3 4 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 确定依据 确定依据 四联滑移齿轮变速 箱体四联滑移齿轮变速 箱体轴向尺寸轴向尺寸太大 太大 两个双联滑移齿轮两个双联滑移齿轮变速变速 操纵机构需有操纵机构需有互锁装置互锁装置 两个双联滑移齿轮两个双联滑移齿轮变速变速 操纵机构需有操纵机构需有互锁装置互锁装置 增加了操纵机构的复杂性 增加了操纵机构的复杂性 主轴最低转速通常要比电动机转速低得多 通主轴最低转速通常要比电动机转速低得多 通 过增加了一个变速组来过增加了一个变速组来承担降速比承担降速比 可减少各可减少各过增加了一个变速组来过增加了一个变速组来承担降速比承担降速比 可减少各可减少各 变速组中的最大齿轮的径向尺寸和专门用于降变速组中的最大齿轮的径向尺寸和专门用于降变速组中的最大齿轮的径向尺寸和专门用于降变速组中的最大齿轮的径向尺寸和专门用于降 速的定比传动副数量 速的定比传动副数量 确定结果 确定结果 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 2 2 确定变速组的传动副数确定变速组的传动副数2 2 确定变速组的传动副数确定变速组的传动副数 可选方案 可选方案 可选方案 可选方案 1212 3 3 2 2 2 2 1212 2 2 3 3 2 21212 2 2 2 2 3 3 n N M 9550 确定依据 确定依据 确定依据 确定依据 传动件尺寸的大小传动件尺寸的大小 传动件尺寸的大小传动件尺寸的大小 确定原则确定原则 确定原则确定原则 n 确定原则确定原则 确定原则确定原则 前多后少前多后少 原则原则 前多后少前多后少 原则原则 p pa a p pb b p pc c P Pm m a ab bc cm m 确定结果确定结果确定结果确定结果 变速组的数目及其传动副数变速组的数目及其传动副数 12 3 2 2变速组的数目及其传动副数变速组的数目及其传动副数 拟定结构网 式 拟定结构网 式 拟定结构网 式 拟定结构网 式 可选方案 可选方案 可选方案 可选方案 图图图图2 2 4 4 定则定则定则定则拟拟定定原原则则 拟 拟定定原原则则 极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围 极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围极限传动比和极限变速范围 降速降速降速降速 i imin min 1 4 1 4 极限传动比极限传动比极限传动比极限传动比 降速降速降速降速 minmin 直齿轮 直齿轮 直齿轮 直齿轮 i imax max 2 2 升速升速升速升速 斜齿轮 斜齿轮 斜齿轮 斜齿轮 i imax max 2 2 5 5 极限变速范围 极限变速范围 极限变速范围 极限变速范围 r rmax max 8 8 1010 图图 2 4 结 构 结 构 网网 检验检验 检验检验 检验检验 检验检验 最后扩大组的变速范围小于最后扩大组的变速范围小于最后扩大组的变速范围小于最后扩大组的变速范围小于8 8 1010 max 1 rr mm px m a b c e方案方案 x2 6 p2 2 r2 6 8 8 10 d f 方案 方案 x2 4 p2 3 r2 8 16 8 10 结果 结果 满足极限变速范围要求的方案为满足极限变速范围要求的方案为 b 满足极限变速范围要求的方案为满足极限变速范围要求的方案为 a b c e 拟定原则 拟定原则 拟定原则 拟定原则 前密后疏前密后疏 原则原则 前密后疏前密后疏 原则原则 各传动组的变速范围逐渐扩大各传动组的变速范围逐渐扩大 各传动组的变速范围逐渐扩大各传动组的变速范围逐渐扩大 前密后疏前密后疏 原则原则 前密后疏前密后疏 原则原则 各传动组的变速范围逐渐扩大各传动组的变速范围逐渐扩大 各传动组的变速范围逐渐扩大各传动组的变速范围逐渐扩大 表现为前面传动组传动比连线较密 后面较疏 从表现为前面传动组传动比连线较密 后面较疏 从表现为前面传动组传动比连线较密 后面较疏 从表现为前面传动组传动比连线较密 后面较疏 从 而尽可能保证扩大顺序与传动顺序一致 而尽可能保证扩大顺序与传动顺序一致 而尽可能保证扩大顺序与传动顺序一致 而尽可能保证扩大顺序与传动顺序一致 b b c c e e 三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于a a方案方案方案方案 检验 检验 检验 检验 b b c c e e 三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于三个方案的中间轴变速范围远大于a a方案方案方案方案 a a方案的扩大顺序又与传动顺序相同方案的扩大顺序又与传动顺序相同 且中间轴的变且中间轴的变方案的扩大顺序又与传动顺序相同方案的扩大顺序又与传动顺序相同 且中间轴的变且中间轴的变 速范围小速范围小 速范围小速范围小 综合结果 综合结果 结构式 结构式 12 31 23 26 结构网 结构网 图图2 4 a 拟定转速图拟定转速图 拟定转速图拟定转速图 1 1 分配传动比时分配传动比时 应考虑的问题 应考虑的问题 分配传动比时分配传动比时 应考虑的问题 应考虑的问题 各中间轴的最低转速应适当高些各中间轴的最低转速应适当高些 各中间轴的最低转速应适当高些各中间轴的最低转速应适当高些 中间轴的转速高中间轴的转速高中间轴的转速高中间轴的转速高 相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小 依据 依据 依据 依据 中间轴的转速高中间轴的转速高中间轴的转速高中间轴的转速高 相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小相应的传动件尺寸也小 原则原则 原则原则 降速采用降速采用降速采用降速采用 前慢后快前慢后快前慢后快前慢后快 升速采用升速采用升速采用升速采用 前快后前快后前快后前快后原则原则 原则原则 降速采用降速采用降速采用降速采用 前慢后快前慢后快前慢后快前慢后快 升速采用升速采用升速采用升速采用 前快后前快后前快后前快后 慢慢慢慢 慢慢慢慢 i iamin amin i ibminbmin i icmincmin 为了便于设计及使用机床为了便于设计及使用机床 传动比最好选取标准公传动比最好选取标准公 为了便于设计及使用机床为了便于设计及使用机床 传动比最好选取标准公传动比最好选取标准公 比的整数幂次比的整数幂次 即即比的整数幂次比的整数幂次 即即i i E E 其中其中 其中其中E E为整数为整数 为整数为整数 2 2 决定变速组决定变速组 决定变速组决定变速组 c c 的传动比的传动比的传动比的传动比 变速组变速组变速组变速组c c的变速范围 的变速范围 的变速范围 的变速范围 6 6 1 1 41416 6 8 8 r rmax max 该变速该变速 该变速该变速 组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值 即即即即 组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值组的两对传动副的传动比只能是极限值 即即即即 i ic1 c1 1 41 4 1 1 4 4 i ic2 c2 2 2 2 2 c1c1 c2c2 3 3 决定其余变速组的传动比决定其余变速组的传动比 决定其余变速组的传动比决定其余变速组的传动比 根据根据 前慢后快前慢后快 的原则的原则根据根据 前慢后快前慢后快 的原则的原则 变速组变速组变速组变速组b b的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为1 1 3 3 变速组变速组变速组变速组 的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为 2 2 变速组变速组变速组变速组a a的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为的最小传动比为1 1 2 2 固定传动比为固定传动比为固定传动比为固定传动比为1 1 2 2固定传动比为固定传动比为固定传动比为固定传动比为1 1 4 4 改善传动性能措施改善传动性能措施 改善传动性能措施改善传动性能措施 零件尺寸和材料零件尺寸和材料零件尺寸和材料零件尺寸和材料 提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速提高传动件转速 空载功率空载功率 噪声噪声 振动和发热振动和发热空载功率空载功率 噪声噪声 振动和发热振动和发热 1 1 传动链要短传动链要短 传动链要短传动链要短 依据依据 缩短传动链缩短传动链依据依据 缩短传动链缩短传动链减少传动件减少传动件减少传动件减少传动件提高传动效率提高传动效率提高传动效率提高传动效率 依据依据 缩短传动链缩短传动链依据依据 缩短传动链缩短传动链 减少传动件减少传动件减少传动件减少传动件 提高传动效率提高传动效率提高传动效率提高传动效率 减少振动和噪声减少振动和噪声 减少振动和噪声减少振动和噪声 措施 措施 措施 措施 合理选择电动机转速合理选择电动机转速 使其尽量接近主轴最高转速 使其尽量接近主轴最高转速 合理选择电动机转速合理选择电动机转速 使其尽量接近主轴最高转速 使其尽量接近主轴最高转速 采用背轮传动或分支传动采用背轮传动或分支传动 采用背轮传动或分支传动采用背轮传动或分支传动 采用背轮传动或分支传动采用背轮传动或分支传动 采用背轮传动或分支传动采用背轮传动或分支传动 减少变速组数量减少变速组数量 减少变速组数量减少变速组数量 2 2 转速和要小 转速和要小 转速和要小 转速和要小 依据 在主轴转速一定时 减少各传动轴转速之和 依据 在主轴转速一定时 减少各传动轴转速之和 依据 在主轴转速一定时 减少各传动轴转速之和 依据 在主轴转速一定时 减少各传动轴转速之和 可减少空载功率可减少空载功率 同时对降低噪声也有显著作用同时对降低噪声也有显著作用 可减少空载功率可减少空载功率 同时对降低噪声也有显著作用同时对降低噪声也有显著作用 可减少空载功率可减少空载功率 同时对降低噪声也有显著作用同时对降低噪声也有显著作用 可减少空载功率可减少空载功率 同时对降低噪声也有显著作用同时对降低噪声也有显著作用 措施措施 应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声措施措施 应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声措施措施 应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声措施措施 应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声应兼顾缩小结构尺寸和减少空载功率及噪声 的要求 适当选择中间传动轴的转速 的要求 适当选择中间传动轴的转速 的要求 适当选择中间传动轴的转速 的要求 适当选择中间传动轴的转速 3 3 齿轮线速度要小齿轮线速度要小 齿轮线速度要小齿轮线速度要小 依据 齿轮线速度是影响噪声的重要因素依据 齿轮线速度是影响噪声的重要因素 依据 齿轮线速度是影响噪声的重要因素依据 齿轮线速度是影响噪声的重要因素 措施 在拟定转速图时措施 在拟定转速图时 除适当降低传动轴的转速除适当降低传动轴的转速措施 在拟定转速图时措施 在拟定转速图时 除适当降低传动轴的转速除适当降低传动轴的转速 外外 还应减少齿轮的节圆直径还应减少齿轮的节圆直径 外外 还应减少齿轮的节圆直径还应减少齿轮的节圆直径 4 4 空转件要少 空转件要少 空转件要少 空转件要少 依据 空转件是产生空载功率和噪声的因素之一 依据 空转件是产生空载功率和噪声的因素之一 依据 空转件是产生空载功率和噪声的因素之一 依据 空转件是产生空载功率和噪声的因素之一 措施 措施 措施 措施 尤其是在高速传动链工作时 应避免不起传动作尤其是在高速传动链工作时 应避免不起传动作尤其是在高速传动链工作时 应避免不起传动作尤其是在高速传动链工作时 应避免不起传动作 用的齿轮出现超速空转现象用的齿轮出现超速空转现象 用的齿轮出现超速空转现象用的齿轮出现超速空转现象 用的齿轮出现超速空转现象用的齿轮出现超速空转现象 用的齿轮出现超速空转现象用的齿轮出现超速空转现象 主轴上尽量不安装空套齿轮 或者将空套齿轮安主轴上尽量不安装空套齿轮 或者将空套齿轮安主轴上尽量不安装空套齿轮 或者将空套齿轮安主轴上尽量不安装空套齿轮 或者将空套齿轮安 装在滚动轴承上 装在滚动轴承上 装在滚动轴承上 装在滚动轴承上 一一个规律个规律 级比规律级比规律个规律个规律 级比规律级比规律 传动比限制传动比限制 imax 2 2 5 imin 1 4 两个限制两个限制两个限制两个限制 变速组的变速范围限制变速组的变速范围限制 rmax 8 10 传动副传动副 前多后少 前多后少 三项原则三项原则传动比线传动比线 前密后疏前密后疏 三项原则三项原则传动比线传动比线 前密后疏前密后疏 降速降速 前慢后快 前慢后快 传动链要短传动链要短 转速和要小转速和要小转速和要小转速和要小 齿轮线速度要小齿轮线速度要小 四项措施四项措施 空转件要少空转件要少 2 2 2 2 2 2 2 2 扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计 2 2 2 2 2 2 2 2 扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计 常规传动系统常规传动系统由于极限变速范围的限制由于极限变速范围的限制 其最其最常规传动系统常规传动系统由于极限变速范围的限制由于极限变速范围的限制 其最其最 后扩大组通常是由两个传动副组成 变速范围不太后扩大组通常是由两个传动副组成 变速范围不太 大 当 大 当 1 26或 或 1 41时 时 Rn 45 50 往往 往往 不能满足现代通用机床发展的要求 例如 有些新不能满足现代通用机床发展的要求 例如 有些新 型车床和镗床的主轴变速范围甚至达到或超过型车床和镗床的主轴变速范围甚至达到或超过200 因此 需采用相应的措施来扩大机床传动系统的变因此 需采用相应的措施来扩大机床传动系统的变 速范围速范围 速范围速范围 一 增加变速组的传动系统一 增加变速组的传动系统 依据 依据 Rn Ra Rb Rc Rm 特点 特点 转速重叠 传动副不能得到充分利用 转速重叠 传动副不能得到充分利用 原因 原因 变速组的变速范围受到极限变速范围的限制 变速组的变速范围受到极限变速范围的限制 例 例 公比 公比 1 41的常规传动系统的常规传动系统 最后扩大组的极限变速范围最后扩大组的极限变速范围r z 2 1 416 8最后扩大组的极限变速范围最后扩大组的极限变速范围r2 1 41 8 主轴转速的最大变速级数 主轴转速的最大变速级数 Zmax 12 主轴转速的最大变速范围 主轴转速的最大变速范围 Rmax z 1 1 4111 45 相应的结构式 相应的结构式 12 31 23 26 现增加一个变速组 设其传动副数为2 则按转速现增加一个变速组 设其传动副数为2 则按转速 图的基本规律 该传动系统的结构式变为 图的基本规律 该传动系统的结构式变为 24 31 23 26 212 该传动系统最后扩大组的变速范围为该传动系统最后扩大组的变速范围为 该传动系统最后扩大组的变速范围为该传动系统最后扩大组的变速范围为 R 12 64 8 10 措施措施将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值 Rn 64 8 10 措施措施 将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值 即即R 6 8 这时这时 有有6级转速出现重复级转速出现重复 主轴转主轴转即即Rn 8 这时这时 有有6级转速出现重复级转速出现重复 主轴转主轴转 速只有18级 即速只有18级 即24 6 31 23262 12 6 6 6级转速重复级转速重复6 6级转速重复级转速重复 6级转速重复的结构网6级转速重复的结构网 二 采用背轮机构二 采用背轮机构 单回曲机构单回曲机构 离合器M 轴 轴 轴 轴 31 Z Z Z Z 42 ZZ 整个背轮机构整个背轮机构 一个变速组一个变速组 则则整个背轮机构整个背轮机构 一个变速组一个变速组 则则 该该变速组变速组的极限变速范围为的极限变速范围为 该该变速组变速组的极限变速范围为的极限变速范围为 16 11 16 4 1 4 1 max 4 3 2 1 Z Z Z Z r 注意点注意点 1 如果采用分离式传动 主轴箱和变速箱之间用皮 如果采用分离式传动 主轴箱和变速箱之间用皮 带传动带传动 高速时可以直接传动主轴减少主轴振动高速时可以直接传动主轴减少主轴振动 提提带传动带传动 高速时可以直接传动主轴减少主轴振动高速时可以直接传动主轴减少主轴振动 提提 高传动平稳性 并可缩短高速传动链 提高传动效率 高传动平稳性 并可缩短高速传动链 提高传动效率 同时应尽可能提高皮带传递的最低转速 以避免皮带同时应尽可能提高皮带传递的最低转速 以避免皮带 轮尺寸太大 轮尺寸太大 合上离合器后合上离合器后 应使背轮脱开应使背轮脱开 也就是也就是传动传动2 合上离合器后合上离合器后 应使背轮脱开应使背轮脱开 也就是也就是Z3 Z4传动传动 副脱开副脱开 否则在主轴高速旋转时否则在主轴高速旋转时 通过通过Z3 Z4传动副将传动副将副脱开副脱开 否则在主轴高速旋转时否则在主轴高速旋转时 通过通过 34传动副将 传动副将 使 轴以高于主轴的转速空转 增加机床空载功率损使 轴以高于主轴的转速空转 增加机床空载功率损 失 同时又增加齿轮噪声并加剧磨损 失 同时又增加齿轮噪声并加剧磨损 三 采用对称混合公比传动系统三 采用对称混合公比传动系统 主轴转速主轴转速 数列采用几个数列采用几个数列采用几个数列采用几个 公比的传动系公比的传动系公比的传动系公比的传动系 统 称为统 称为混合混合 公比公比或或多公比多公比 的传动系统的传动系统 对称型混合公比排列 对称型混合公比排列 在转速图上 主轴转速排在转速图上 主轴转速排 列呈现中间密 两端疏 并且高 低端的级数相同 列呈现中间密 两端疏 并且高 低端的级数相同 实现方法 实现方法 对称型混合公比的传动系统 可借助改对称型混合公比的传动系统 可借助改 变基型变基型 常规常规 传动系统基本组的级比指数传动系统基本组的级比指数来实现来实现 变基型变基型 常规常规 传动系统基本组的级比指数传动系统基本组的级比指数x0来实现来实现 具体步骤具体步骤 一般来说基本组传动副数为一般来说基本组传动副数为2 具体步骤具体步骤 一般来说基本组传动副数为一般来说基本组传动副数为2 按级比规律写出基型传动系统的结构式 按级比规律写出基型传动系统的结构式 把其基本组的级比指数变成把其基本组的级比指数变成1十十x0 其中 系数其中 系数x0 为转速图上高端或低端按大公比的总为转速图上高端或低端按大公比的总 格数格数 大公比大公比 2 为小公比为小公比 格数格数 大公比大公比 2 12 1为小公比为小公比 0 1 1 xZ n R x0 的选择原则 的选择原则 x0 应为偶数 因为只有应为偶数 因为只有x0 为偶数才能使主轴高 低为偶数才能使主轴高 低 端按大公比的格数各为端按大公比的格数各为 2 端按大公比的格数各为端按大公比的格数各为x0 2 x 取值范围应为取值范围应为2 x Z 1 Z为变速级数为变速级数 x0取值范围应为取值范围应为2 x0 Z 1 Z为变速级数为变速级数 原基型传动系统基本组的级比指数变成原基型传动系统基本组的级比指数变成1十十x0 后后 应应原基型传动系统基本组的级比指数变成原基型传动系统基本组的级比指数变成 十十 0 后后 应应 检查该组的变速范围是否仍在允许范围内 即满足检查该组的变速范围是否仍在允许范围内 即满足 8 1 1 1 0 0 px 原基本组织比指数变成原基本组织比指数变成1 x0 后主轴变速范围应为后主轴变速范围应为 0 1 xZ R 0 1 1 xZ n R 2122242823222428 25222428 注意点注意点双公比传动系双公比传动系注意点注意点 双公比传动系双公比传动系 统基本组增大后的级比指统基本组增大后的级比指统基本组增大后的级比指统基本组增大后的级比指 数不能等于原基本组传动数不能等于原基本组传动 副数的整数倍 否则将出副数的整数倍 否则将出 现转速重复的现象现转速重复的现象 现转速重复的现象现转速重复的现象 四 双速电机传动系统四 双速电机传动系统 改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式 机床上常用的双速电动机机床上常用的双速电动机 变速方式变速方式变速方式变速方式 改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式 改变绕组磁极数改变绕组磁极数改变绕组磁极数改变绕组磁极数 同步转速同步转速 r min 1500 3000750 1500 同步转速同步转速 之比之比 2 2 之比之比 电 电 特点及应用特点及应用特点及应用特点及应用 与其它变速方式联合使用 可以简化与其它变速方式联合使用 可以简化 特点及应用特点及应用特点及应用特点及应用 场场场场合合合合 机床的机械结构 使用方便 并能在机床的机械结构 使用方便 并能在 运转中变速运转中变速 适用于自动机床适用于自动机床 半自半自 场场场场合合合合 运转中变速运转中变速 适用于自动机床适用于自动机床 半自半自 动机床以及普通机床 动机床以及普通机床 电变速组 电变速组 双速电动机本身具有两级转速 在传动双速电动机本身具有两级转速 在传动 系统中相当于具有两个传动副的变速组 系统中相当于具有两个传动副的变速组 双速电动机使用时的注意点 双速电动机使用时的注意点 传动系统的公比只能是传动系统的公比只能是 1 06 1 12 1 26 1 41 2 因为这些公比的整数次方等于因为这些公比的整数次方等于2 可以保证转速可以保证转速2 因为这些公比的整数次方等于因为这些公比的整数次方等于2 可以保证转速可以保证转速 数列实现等比数列 数列实现等比数列 常用的公比 常用的公比 1 26和和1 4l 这时 这时 2 1 263 1 412 故 故电变速组通常为第一扩大组 其级比指数电变速组通常为第一扩大组 其级比指数 即为基本组的传动副数即为基本组的传动副数 即为基本组的传动副数即为基本组的传动副数 若 若 1 26 基本组的传动副数必须为 基本组的传动副数必须为3 若 若 1 4l 基本组的传动副数必须为 基本组的传动副数必须为2 1 26 1 41 电 电 电 电 3 31 12 23 32 21 1 2 22 2 3 31 12 23 32 21 1 2 22 2 例 多刀半自动车床的主变速传动系统 例 多刀半自动车床的主变速传动系统 采用双速电动机采用双速电动机 采用双速电动机采用双速电动机 Z 8 1 41 结构式结构式 8 22 21 24结构式结构式 2 1 4 第一扩 大组 第一扩 大组 基本组基本组 第二扩 大组 第二扩 大组 多刀半自动车床的主变速传动系统图和转速图多刀半自动车床的主变速传动系统图和转速图 2 2 2 2 3 3 3 3计算转速计算转速计算转速计算转速 2 2 2 2 3 3 3 3 计算转速计算转速计算转速计算转速 目的目的 确定传动件的结构尺寸并核算其强度确定传动件的结构尺寸并核算其强度 MM 传动件所传递的最大转矩传动件所传递的最大转矩传动件所传递的最大转矩传动件所传递的最大转矩 目的目的 确定传动件的结构尺寸并核算其强度确定传动件的结构尺寸并核算其强度 计算依据 计算依据 MM传动件所传递的最大转矩传动件所传递的最大转