第二章机床的传动设计(2)..ppt

1、2020年7月4日,机械制造装备设计,第二章机床的传动设计,第二章机床的传动设计,第二节扩大变速范围传动系统设计,第三节计算转速,第二节扩大变速范围的传动系统设计,当r最后=8，=1.41时，则x最后=6，结构式12=312326,变速范围R=z-1=1.4112-1=1.4111=45；当r最后=8，=1.26，则x最后=9，结构式18=313329，变速范围R=z-1=1.2618-1=1.2617=50；,一般常用机床的总变速范围都在R=80以上。为了满足通用机床的工艺需求，需要扩大主传动系统的变速范围。,根据传动顺序及传动副前多后少原则，最后扩大组的传动副数总是P=2。,一、扩大变速范

2、围的意义,第二节扩大变速范围的传动系统设计,二、扩大变速范围的方法,当增加公比，或增加传动副数P和传动组时，都可以增大R，但增大，导致Amax增大，影响机床的生产率。当机床类型一定时，为一定值。为便于传动系统的操作和控制，增加变速组时，常取传动副数P3。,1.增加变速组,传动系总变速范围为：,最大相对转速损失率为：,扩大变速范围的机理：增加扩大组及转速级数增加变速范围。结论：每增加一个变速组能使变速范围R扩大8倍，主轴转速增加6级。,第二节扩大变速范围的传动系统设计,例已知=1.41，结构式12=312326，x2=6，r2=8,当增加第三扩大组时，理论级数为24=312326212，最后扩大

3、组的变速范围为r3=12(2-1)=648，不符合要求。,必须减小x3，使，即x3=6。此时实际转速只为24-6=18级，重复6级。总变速范围为：,第二节扩大变速范围的传动系统设计,2.单回曲机构,当离合器M与z1结合时，输入轴的运动直接由轴输出，传动比为i2=1。,当离合器M与z4结合时，运动经z1、z2、z3、z4传递。,即,传动比为,极限变速范围扩大为r=i2/i1=16,扩大变速范围的机理扩大极限变速范围来扩大总变速范围。,结论采用单回曲机构，R可扩大4倍；若增加的变速组为单回曲机构，=1.26，结构式为30=313329212，R可扩大16倍。,第二节扩大变速范围的传动系统设计,例如

4、采用单回曲机构=1.41，结构式16=21222428,原结构式:12=312326,变速范围R=z-1=1.4112-1=1.4111=45；,第二节扩大变速范围的传动系统设计,3.对称混合公比传动系统,保持主轴转速中段不变，增大不常用的转速公比。采取大公比为1.58=1.262，且高速端大公比的转速级数与低速端相等，形成两端对称的大公比与小公比混合的传动系统。,如结构式12=312326变成混合公比得：12=322627,扩大变速范围的机理不增加主轴转速级数，增大不常用的来扩大总变速范围R。,第二节扩大变速范围的传动系统设计,因大公比格数是偶数，而变形基本组的r01.269=8，故取x8。

5、若变形基本组是单回曲机构，则r01.2612=16，故取x10。,混合公比传动系的设计原则,传动系的大公比是小公比的平方，考虑相对转速损失率，取小公比=1.26。,基本组的传动副数P0=2，级比指数为x0=x+1。,结论对称混合公比传动系统，是改变传动副数为2的基本组而形成的，它能使总变速R扩大4倍。,第二节扩大变速范围的传动系统设计,例某摇臂钻床的主轴转数范围为n=252000r/min，公比=1.26，主轴转数级数Z=16，确定钻床的结构式及结构网。,解（1）钻床要求的总变速范围,（2）钻床的理论转数级数为,（3）钻床的结构式为,即钻床采用了混合公比传动系。其大公比格数为,按前密后疏原则整

6、理得,第二节扩大变速范围的传动系统设计,混合公比传动与单回曲机构相结合产生极大的变速范围,结构式中，第三变速组c为基本组，大公比格数为8，第四变速组d为单回曲机构。总变速范围为,混合公比传动结构式,结合后的结构式,结论应用双速电动机，缩短了传动链，从而扩大了变速范围。,第二节扩大变速范围的传动系统设计,4、双速电动机传动系统,采用双速电动机时，传动顺序与扩大顺序不一致。由于第一扩大组的x1=P0，所以双速电动机对基本组传动副数P0的取值与要相匹配。,因21.2631.412，若取=1.26，则P0=3；若取=1.41，则P0=2。,双速电动机是动力源，应为第一变速组（电源变速组），但级比是2，

7、只能作为变形基本组或第一扩大组。,采用双速电动机的结构式,第三节计算转速,传动件设计的主要依据是所能承受的载荷大小。载荷取决于所传递的功率和转速。当外载一定，转速越高，传递的转矩越小。,对于转速恒定的传动件，可直接算出传递的转矩大小，进行强度设计。对于有几种转速的传动件，必须确定一个经济合理的转速nj，进行强度设计。,一、计算转速的研究意义,计算转速的研究意义根据传动件能传递全部功率的最低转速，来确定传动件能传递的最大转矩，以此作为强度计算和校核的依据。,第三节计算转速,从金属切削原理中可知，切削速度对切削力的影响是不大的。因此，机床作直线主运动的执行件，不论在什么速度下，都有可能承受最大切削

8、力。,1.主运动为直线运动的机床,二、机床的功率转矩特性,对于驱动直线运动执行件的传动件，在任意转速下都可能出现最大转矩。因此，被认为是恒转矩的。即主运动为直线运动的机床属于恒转矩传动。,第三节计算转速,粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，较低转速，产生较大的切削力矩。精加工时则相反。当工件或刀具尺寸较小时，切削力矩小，主轴转速高；当工件或刀具尺寸较大时则相反。,由于功率是转矩与角速度的乘积，所以主运动为旋转运动的机床属于恒功率传动。,2.主运动为旋转运动的机床,对于旋转主运动，主轴转速不仅决定于切削速度，还决定于工件或刀具的直径。,第三节计算转速,3.计算转速（nj）概念,计算转速是指主轴或传

9、动件传递全部功率的最低转速。,一般通用机床的工艺范围广，变速范围大。有些典型工艺只需采用小进给量、低转速，消耗的功率小，主传动不需要传递电动机的全部功率。,机床传动件设计必须找出需要传递全部功率的最低转速，来确定所能传递的最大转矩。,恒转矩变速范围njnmin主轴每级转速都能传递计算转速时的转矩，而输出功率随转速线性下降。,第三节计算转速,恒功率变速范围njnmax主轴每级转速都能传递全部功率，而输出转矩随转速增高而降低。,各类机床主轴的nj可查表2-2计算确定。,第三节计算转速,步骤：首先确定主轴计算转速；再按传动顺序由后往前依次确定各传动轴的计算转速；最后确定各传动件的计算转速。,已知某通

10、用车床转速图，试确定变速系中传动件的计算转速。,1.主轴的计算转速,三、主变速系统传动件计算转速的确定,第三节计算转速,2.各传动轴的计算转速,变速组c有两个传动副，nj主=90由轴通过18/72获得。轴相应的转速为355，其最低转速为125，通过60/30使主轴获得转速为250nj主，能传递全部功率。,故nj=125r/min,因nj是经轴的最低转速355获得。,同理nj=710r/min,故nj=355r/min,第三节计算转速,3.各传动副的计算转速,变速组c传动副z18/z72产生nj主，则轴的相应转速355为主动齿轮z18的计算转速，即njcz18=355r/min。,z60/z30产生的最低主轴转速250nj主，对应的轴最低转速125为主动齿轮z60的计算转速。即njc