第三章第四节主传动系设计4

1、第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 3、主变速传动系设计的一般原则、主变速传动系设计的一般原则 传动副前多后少的原则 传动顺序与扩大顺序相一致的原则 变速组的变速要前慢后快，中间轴的转 速不宜超过电动机的转速 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 4、主变速传动系的几种特殊设计、主变速传动系的几种特殊设计 具有多速电动机的主变速传动系设计采用多速异 步电动机和其他方式联合使用，可以简化机床的 机械结构，使用方便。 多刀半自

2、动车床的主变速传动系图和转速图多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图16 具有交换齿轮的变速传动系交换齿轮的变速组应 设计成对称分布的。交换齿轮可用较少的齿轮， 以得到多级转速，并使变速箱结构大大简化。 液压多刀半自动车床主变速传动系图液压多刀半自动车床主变速传动系图17 采用公用齿轮的变速传动系采用公用齿轮可以减 少齿轮的数目，简化结构，缩短轴向尺寸。 铣床主变速传动系图铣床主变速传动系图11第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 5、扩大传动系变速范围的方法扩大传动系变速范围的方法 增加比变速组 采用背轮机

3、构 采用双公比的传动系 采用分支传动 第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 6、齿轮齿数的确定、齿轮齿数的确定 对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可 依据机械设计手册推荐的方法确定。 确定齿轮齿数时，选取合理的齿数和是很 关键的。各对传动副的齿数和应该是相同的。 齿轮的中心距取决于传递的转矩。扭矩越大， 中心矩越大。 在主传动中，一般取最小齿轮齿数 三联滑移齿轮的最大于此大齿数之间的齿 数差应大于或等于4。 齿轮齿数确定后，还应验算转速误差： 式中：n-主轴实际转速 n-主轴的标准转速 -公比 2018min

4、Z)%1(10/ )(nnn第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 7、计算转速、计算转速 机床的功率扭转特性机床的功率扭转特性 驱动直线运动工作台的这类机床的主运 动属恒转矩传动。如刨床的工作台。 主运动是旋转运动的机床基本上是恒 功率传动。如车床、铣床的主轴。 主轴或各传动件传递全部功率的最低 转速为它们的计算转速 变速传动系中传动件计算转速的确定变速传动系中传动件计算转速的确定 变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它 们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图 确定。确定的顺序是先定出主轴的计算转速， 再顺次

5、由后往前，定出各传动主轴的计算转速 ，然后再确定齿轮的计算转速。jn第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 8、变速箱内传动件的空间布置与计算、变速箱内传动件的空间布置与计算 变速箱内各传动轴的空间布置变速箱内各传动轴的空间布置 各传动轴是空间布置（卧式车床主轴箱横截面图卧式车床主轴箱横截面图23，展开图展开图24） 各传动轴在一个铅直平面内 （卧式铣床变速箱图卧式铣床变速箱图25） 变速箱内各传动轴的轴向固定变速箱内各传动轴的轴向固定 轴向固定的方法有： 一端固定图一端固定图26、两端固定图两端固定图27。

6、各传动轴的估算和验算各传动轴的估算和验算 按扭转刚度估算轴的直径 按弯曲刚度验算轴的直径第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.4 无级变速主传动系无级变速主传动系 1、无级变速装置的分类、无级变速装置的分类 机床主传动中常采用的无级变速装置 有三大类：变速电动机、机械无级变速 装置、液压无级变速装置 2、无级变速主传动系设计原则、无级变速主传动系设计原则 尽量选择功率和转矩特性符合传动系要求 的无级变速装置。 无极变速系统装置单独使用时，其调速范 围较小，满足不了要求，尤其是恒功率调 速范围往往远小于机床实际需要的恒功率 变速范围。第三章 金属切

7、削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 1、主传动采用直流或交流电动机无级调速、主传动采用直流或交流电动机无级调速 直流电动机无级调速，一般直流电动机 恒转矩调速范围较大，达30，甚至更大； 而恒功率调速范围较小，仅能达到23。 交流电动机无级调速，一般交流电动机 体积小，转动惯性小，动态响应快；采 用全封闭结构，具有空气强冷，保证高 转速和较强的超载能力，具有很宽的调 速范围。第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动

8、系设计特点 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 在设计数控机床主传动系时，必须考虑 电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由 于主轴要求的恒功率变速范围 远大于 电动机恒功率变速范围 ，所以在电动 机与主轴之间要串联一个分级变速箱，以 扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率 切削对电动机输出功率的要求。 设计分级变速箱时，考虑机床结构的 复杂程度，运转平稳性要求等因素，变速 箱公比的选取有下列三种情况：dpRnpR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传

9、动系设计特点 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 取变速箱的公比 等于电动机的恒功率 调速范围 ，即 = ，功率特性图 是连续的，无缺口和无重合。 若要简化变速箱结构，变速级数应少些， 变速箱公比 可取达于电动机的恒功率 调速范围 ，即 。 图图31、图图32 ffffdNRdNRdNRdNR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 如果数控机

10、床为了恒线速切削需在运 转中变速时，取变速公比 小于电动机的 恒功率变速范围，即 ，在主传动 系功率特性图上有小段重合，这时变速箱 的变速级数将增多。图图33、图图34 ffdNR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 例题：例题： 某数控车床，主轴最高转数 3000 r/min， 最低转数 =40 r/min，计算转速 =160 r/min, 采用直流电动机，电动机功率P电15KW，电 动机的额定

11、转速为 =1500 r/min，最高转速为 3500 r/min。试设计分级变速箱的传动系统， 画出其转速图。maxnminndnjn第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 2、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的、数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 解：解：方案一方案一：取Z=4， =2，由于 小于 ， 所以转速图上有重复。方案二方案二：取Z=2， =2.84，由于 大于 ， 所以转速图上有缺口。 75.18160/3000RndZfnRR133. 21500/3500dR

12、fdRfffdR第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点 3、数控机床高速主传动设计、数控机床高速主传动设计 提高主传动系中主轴转速是提高切削速度 最直接最有效的方法。对于高速和超高速 数控机床主传动，一般采用两种设计方式： 一种是采用联轴节将机床主轴和电动机轴 串接成一体；另一种是将电动机与主轴联 合为一体，制成内装式电主轴（图图35）。 4、数控机床采用部件标准化、模块化结构、数控机床采用部件标准化、模块化结构 设计设计 中小型数控车床主传动系设计中，广泛采 用模块化的变速箱和主轴单元形式。 数控车床模块部件构成图数控车床模块部件构成图36第三章 金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控