機械裝備設(shè)計變速組.ppt

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1、（一）主參數(shù)和尺寸參數(shù),四、 機床主要參數(shù)的確定,機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小及反映機床最大工作能力的一種參數(shù)。 通用機床的主參數(shù)通常都以機床的最大加工尺寸來表示，專用機床的主參數(shù)一般以與通用機床相對應(yīng)的主參數(shù)表示。為了更完整地表示機床的工作能力和加工范圍，可在主參數(shù)后面標(biāo)出第二主參數(shù)，如最大工件長度、最大跨距等。 機床尺寸參數(shù)是指機床主要結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)。包括： 1）與工件有關(guān)的尺寸參數(shù)；如臥式車床刀架上最大加工直徑，搖臂鉆床的立柱外徑與主軸之間的最大跨距等。 2）與工、夾、量具有關(guān)的尺寸參數(shù)。如臥式車床主軸錐孔及主軸前端尺寸。,（二）運動參數(shù),1.主運動參數(shù),指機床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件

2、（工作臺、刀架）的運動速度。,主運動為旋轉(zhuǎn)運動時：機床的主運動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速n(單位為rmin)： n=1000v/d n 主軸轉(zhuǎn)速（r/min）； v 切削速度（m/min）； d 工件或刀具直徑（mm）。,主運動為往復(fù)直線運動時，主運動參數(shù)是刀具或工件的每分鐘往復(fù)次數(shù)(單位為次min)。 專用機床可根據(jù)特定工序?qū)嶋H使用的切削速度和工件(或刀具)的直徑確定主軸轉(zhuǎn)速，且大多數(shù)情況只需一種速度。 通用機床，為適應(yīng)各種不同的加工要求，主軸應(yīng)有一定的變速范圍和變速方式(有級或無級變速)。,（二）運動參數(shù),dmax = KD dmin = Rd dmax 式中 D 機床能加工的最

3、大直徑（mm）； K 系數(shù)； Rd 計算直徑范圍。,1.主運動參數(shù),式中：vmax， vmin，可根據(jù)切削用里手冊、現(xiàn)有機床使用情況調(diào)查或者切削試驗確定。通用機床的dmax和dmin并不是指機床上可能加工的最大和最小直徑，而是指實際使用情況下，采用vmax和vmin時常用的經(jīng)濟加工直徑。對于通用機床，一般取,主軸轉(zhuǎn)速和變速范圍,（1） 最低（n min）和最高（n max）轉(zhuǎn)速的確定,,如臥式車床 K = 0.5，搖臂鉆床 K = 1.0， 通常 R d = 0.20.25 。 例如，400mm 臥式車床，確定主軸的最高轉(zhuǎn)速。根據(jù)分析，用硬度合金車刀對小直徑鋼材半精車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速為最高，

4、參考切削用量資料，可取 v max = 200 m/min，對于通用車床 K = 0.5，R d = 0.25，則： d max = KD = 0.5 400 mm = 200 mm d min = R d d max = 0.25 200mm = 50 mm r/min = 1273r/min,（1） 最低（n min）和最高（n max）轉(zhuǎn)速的確定,通常用高速鋼刀具，精車合金鋼材料的梯形螺紋時主軸轉(zhuǎn)速較低，取v min = 1.5 m/min，在400mm 臥式車床上加工絲杠最大直徑在450 mm 左右，則：,實際使用中可能使用到 n max 或 n min 的典型工

5、藝不一定只有一種可能，可以多選擇幾種工藝作為確定最低及最高轉(zhuǎn)速的參考。同時考慮今后技術(shù)發(fā)展的儲備，最后確定 n max = 1600 r/min，n min = 10 r/min 。,（1） 最低（n min）和最高（n max）轉(zhuǎn)速的確定,,（2）轉(zhuǎn)速分級 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列確定了 n max 和 n min 之后，在已知變速范圍內(nèi)若采用有級變速，則應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速分級；如果采用無級變速，有時也需用分級變速機構(gòu)來擴大其無級變速范圍。 所謂分級即在變速范圍內(nèi)確定中間各級轉(zhuǎn)速。目前，多數(shù)機床主軸轉(zhuǎn)速是按等比級數(shù)排列，其公比用符號表示。則轉(zhuǎn)速數(shù)列為：,n1 = n min，n 2 = n min，n 3

6、 = n min2， ，n Z = n min Z1,1.主運動參數(shù),主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級數(shù)規(guī)律分布，主要原因是在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速相對損失均勻。 如 在加工中某一工序要求的合理轉(zhuǎn)速為 n，而在Z級轉(zhuǎn)速中沒有這個最佳轉(zhuǎn)速，而是處于n j 和 n j+1 之間，即 n j < n < n j+1。 若采用n j+1比n轉(zhuǎn)速高，由于過高的切削速度會使刀具耐用度下降。 為了不降低刀具耐用度，一般選用n j ，將造成轉(zhuǎn)速損失，其轉(zhuǎn)速損失為（nn j），相對轉(zhuǎn)速損失率為,（2）轉(zhuǎn)速分級,,,在其它條件（直徑、進(jìn)給、切深）不變的情況下，轉(zhuǎn)速的損失就反映了生產(chǎn)率的損失。對于普通機床，如果認(rèn)為每級轉(zhuǎn)速的使用機會

7、都相等，那么應(yīng)使A max為一定值，即：,可見任意兩級轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系應(yīng)為： n j+1 = n j ,此外，應(yīng)用等比級數(shù)排列的主軸轉(zhuǎn)速，可借助于串聯(lián)若干個滑移齒輪來實現(xiàn)。使變速傳動系統(tǒng)簡單并且設(shè)計計算方便。,（2）轉(zhuǎn)速分級,為了使用記憶方便，轉(zhuǎn)速數(shù)列中的轉(zhuǎn)速系是十倍比的，故應(yīng)符合如下關(guān)系 ， ，E 1是正整數(shù)；如采用多速電動機驅(qū)動，通常電動機轉(zhuǎn)速為3000/1500或3000/1500/750 r/min，故也應(yīng)符合如下關(guān)系， ，E 2 也為正整數(shù)。,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,轉(zhuǎn)速由 n min 至nmax必須遞增，所以公比應(yīng)大于 l；為了限制轉(zhuǎn)速損失

8、的最大值 A max 不大于 50%，則相應(yīng)的公比不大于2，故： 1< 2,為了簡化機床設(shè)計和使用，規(guī)定了幾個標(biāo)準(zhǔn)值，這些數(shù)值是選取2或10的某次方根，1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2。標(biāo)準(zhǔn)公比見表3-2。,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,當(dāng)選定標(biāo)準(zhǔn)公比之后，轉(zhuǎn)速數(shù)列可從表3-3中查出。表中給出了公比為1.06的從115000的數(shù)列，其它公比的數(shù)列可由此派生得到。 表3-2和表3-3均適用于轉(zhuǎn)速、雙行程和進(jìn)給系列，也可以用于機床尺寸和功率參數(shù)等數(shù)列。,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,表3-2 公比1.06的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)

9、準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,1.061 1.062 = 1.12 1.064 = 1.122 = 1.26 1.066 = 1.123 = 1.41 1.068 = 1.124 = 1.262 = 1.58 1.0610 = 1.125 = 1.78 1.0612 =1.126 =1.263 =1.412 = 2,七個公比值之間的關(guān)系,（3）標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)公比的確定,1）公比是2的某次方根，其數(shù)列每隔若干項增加或縮小2倍，如 = ，數(shù)列為10、12.5、16、20、25、32、40、，每隔三項增大2倍。 便于采

10、用雙速電動機，因為雙速電動機的兩個同步轉(zhuǎn)速比值是2，例如30001500或1500750等，同時也便于記憶和寫出等比數(shù)列。 2）公比是10的某次方根，其數(shù)列每隔若干項增大或縮小10倍。 這特性符合常用十進(jìn)制習(xí)慣，如 = ，數(shù)列為10、16、25、40、63、100、160、 250、400、630、，每隔五項增大10倍，使數(shù)列整齊好記。,標(biāo)準(zhǔn)公比特性,公比的選取一般原則,從使用性能考慮，選取公比最好小一些，但小，級數(shù)增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 大批大量生產(chǎn)的自動化與半自動化機床，要求較高的生產(chǎn)率，相對轉(zhuǎn)速損失要小，因此，要小些，選取1.12或1.25。 大型機床加工大尺寸工件，機動時間長，選擇合理的

11、切削速度對提高生產(chǎn)率作用較大，應(yīng)小些，取1.12、1.25。 中型通用機床，萬能性較大，要求轉(zhuǎn)速級數(shù)多，但結(jié)構(gòu)又不能過于復(fù)雜，公比常選取1.25或1.41 小型機床切削加工時間常比輔助時間少，結(jié)構(gòu)要求簡單，機動時間短，變速級數(shù)不多，公比常取1.58或1.78。,1.主運動參數(shù),(5)變速范圍Rn、公比和級數(shù)z的關(guān)系 由等比級數(shù)規(guī)律可則：,已知任意兩個可求第三個，用公式求出的和Z應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)和整數(shù)。 常用的Z：3，4，6，8，9，12，16，18，24,采用等比數(shù)列的優(yōu)點 對于某一個公比，任意兩個相鄰轉(zhuǎn)速之間的最大相對速度損失Amax為一個常數(shù)，轉(zhuǎn)速分布的疏密程度均勻合理。 這種轉(zhuǎn)速數(shù)列可由幾

12、個變速組的不同傳動比搭配相乘得到，能用較少的齒輪實現(xiàn)較多級的轉(zhuǎn)速，使傳動系統(tǒng)得到簡化。,1.主運動參數(shù),2. 進(jìn)給運動參數(shù),機床的進(jìn)給運動多數(shù)是直線運動，進(jìn)給量用工件或刀具每轉(zhuǎn)位移表示，即mmr；也可以用每一往復(fù)行程的位移表示，即mm行程 。 機床進(jìn)給量的變換可用無級變速（數(shù)控機床）和有級變速方法。 采用有級變速方式時，進(jìn)給量一般為等比數(shù)列。確定方法與主軸轉(zhuǎn)速的確定方法相同。 進(jìn)給量也是等差數(shù)列。而用交換齒輪改變進(jìn)給量大小的自動車床，其進(jìn)給量就不是按一定規(guī)則排列的。,螺紋加工機床和普通車床的進(jìn)給量按照加工標(biāo)準(zhǔn)螺紋導(dǎo)程數(shù)列來選取，進(jìn)給量數(shù)列為分段等差數(shù)列。 刨床和插床采用棘輪機構(gòu)實現(xiàn)進(jìn)給運動，進(jìn)

13、給量大小靠每次撥動一齒、二齒或幾個齒來改變，進(jìn)給量也是等差數(shù)列。而用交換齒輪改變進(jìn)給量大小的自動車床，其進(jìn)給量就不一定按一定規(guī)則。,2. 進(jìn)給運動參數(shù),數(shù)控機床一般采用電動機無級變速形式。其他機床多采用有級變速形式或無級與有級變速組合形式。 機床運動的驅(qū)動方式常用的有電動機驅(qū)動和液壓驅(qū)動。 驅(qū)動方式的選擇主要根據(jù)機床的變速形式和運動特性要求來確定。,3變速形式與驅(qū)動方式選擇,三、動力參數(shù),動力參數(shù)指主運動、進(jìn)給運動和輔助運動的動力消耗，它主要由機床的切削載荷和驅(qū)動的工件質(zhì)量決定。 對于專用機床，機床的功率可根據(jù)特定工序的切削用量計算或測定； 對于通用機床，目前單純用計算的方法來確定功率是困難的

14、，故通常用類比、測試和近似計算幾種方法互相校核來確定。,電動機的功率,定義：電動機功率、液壓缸牽引力、液壓馬達(dá)或步進(jìn)電機的額定扭矩等。,三、動力參數(shù),下面介紹用近似計算的方法確定機床動力參數(shù)。,,,1、主運動電動機功率,切削功率P切 主運動電動機功率 空載功率P空 附加機械摩擦損失功率P機, 切削功率 可按下表計算,表 常用工序切削功率計算式,,Fz 切削力 v 切削速度 Mk切削扭矩,, 空載功率 機床主運動可空轉(zhuǎn)時由于傳動件摩搽、攪油、空氣阻力等原因電動機要消耗一部份功率，其值隨傳動件轉(zhuǎn)速增大而增加，與傳動件預(yù)緊程度及裝配質(zhì)量有關(guān)，小型機床主傳動空載功率損失可由下列

15、實驗公式估算：,1、主運動電動機功率,1、主運動電動機功率, 附加機械摩擦損失功率 機床切削時由于傳動件正壓力加大，則摩擦損失將增加，顯然P輔隨P切的變化而變化?？砂聪率接嬎?。,因此，主運動電動機功率為： P主P切P空(P切機P切)P空P切機,當(dāng)機床結(jié)構(gòu)尚未確定時，應(yīng)用上式有一定困難。粗略估算可用右列經(jīng)驗公式：,其中床為機床總機械效率，主運功為回轉(zhuǎn)運動時， 床0.7-0.85，主運動為直線運動時， 床0.6-0.7； 對于間斷地工作的機床，由于允許電動機短時超載工作。故式P主是指電動機在允許的范圍內(nèi)超載時的功率，電動機的額定功率可按下式計算： P

16、額定= P主/K,1、主運動電動機功率,2、進(jìn)給運動電動機功率, 進(jìn)給運動與主運動共用電動機 進(jìn)給運動消耗的功率遠(yuǎn)小于主運動。, 進(jìn)給運動與快速移動共用電動機 快速移動所消耗的功率進(jìn)給運動功率 電動機功率確定取決于快速移動功率。不必單獨考慮工作進(jìn)給所需功率。, 單獨使用電動機,確定方法：采用參考同類型機床和計算相結(jié)合的方法。由于進(jìn)給運動的速度較低，空載功率很小，所以在計算時可略去 進(jìn)給運動電機功率取決于進(jìn)給的有功功率和傳動件的機械效率。即：,2、進(jìn)給運動電動機功率,2、進(jìn)給運動電動機功率,3、快速移動電動機功率,,P快（P慣P摩）K,快速移動電機在啟動時的消耗功率最大，此時須同時克服慣性力和摩

17、擦力。 啟動時的電動機功率為：,式中 P快 快速運動電動機功率（KW）； P摩 克服摩擦力所需的功率（KW）； P慣 克服慣性力所需的功率（KW）； K 安全系數(shù)，K=1.52.5。, P慣的計算,, P摩的計算 1）水平運動,2）升降運動,3、快速移動電動機功率,3.4.1 必須滿足的設(shè)計基本要求 3.4.2 主傳動系統(tǒng)分類與傳動方式 3.4.3 分級變速主傳動系統(tǒng) 3.4.4 無級變速主運動傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.4.5 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,第四節(jié) 主傳動系統(tǒng)設(shè)計,3.4.1 須滿足的設(shè)計基本要求,1)滿足機床使用性能要求。機床的末端執(zhí)行件(如主軸)應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和變速級數(shù)。

18、 2)機床的動力源和傳動機構(gòu)應(yīng)能夠輸出和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，并有較高的傳動效率。 3)機床的傳動結(jié)構(gòu)，特別是末端執(zhí)行件必須有足夠的精度、剛度、抗振性能和較小的熱變形。 4)應(yīng)該合理地滿足機床的自動化程度和生產(chǎn)率的要求。 5)機床的操作和控制要靈活，安全可靠，噪聲小，維修方便。機床的制造要方便，成本要低。,3.4.2主傳動系統(tǒng)分類與傳動方式,(一)主傳動系分類 (1)按驅(qū)動主傳動的電動機類型 可分為交流電動機驅(qū)動和直流電動機驅(qū)動。交流電動機驅(qū)動中又可分單速交流電動機或調(diào)速交流電動機驅(qū)動。調(diào)速交流電動機驅(qū)動又有多速交流電動機和無級調(diào)速交流電動機驅(qū)動。 (2)按傳動裝置類型 可分為機械傳動裝置

19、、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。 (3)按變速的連續(xù)性 可以分為分級變速傳動和無級變速傳動。,機械傳動裝置分類,,有級變速,無級變速,速度可變,速度恒定,,,,,,機械無級變速,液壓無級變速,電氣無級變速,滑移齒輪,變換齒輪,交換皮帶輪,速度,分級變速傳動在一定的變速范圍內(nèi)只能得到某些轉(zhuǎn)速，變速級數(shù)一般不超過2030級。傳動方式有滑移齒輪變速、交換齒輪變速和離合器(如摩擦式、牙嵌式、齒輪式離合器)變速。傳遞功率較大，變速范圍廣，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，廣泛應(yīng)用于通用機床。缺點是有速度損失，不能在運轉(zhuǎn)中進(jìn)行變速。 無級變速傳動可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速

20、度；能在運轉(zhuǎn)負(fù)載中變速，便于實現(xiàn)變速自動化。無級變速傳動可由機械摩擦無級變速器、液壓無級變速器和電氣無級變速器實現(xiàn)。,(一)主傳動系分類,應(yīng)用：通用機床中多數(shù)機床的主變速傳動系都采用這種方式。適用于普通精度的大中型機床。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。 缺點：運轉(zhuǎn)的傳動件在運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動、熱量，會使主軸產(chǎn)生變形，使主軸回轉(zhuǎn)中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。,1集中傳動方式 主傳動系的全部傳動和變速機構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)，稱為集中傳動方式。,(二)主傳動系的傳動方式,2分離傳動方式 主傳動系中的大部分的傳動和變速機構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨變速箱中，然后通過帶傳動將運

21、動傳到主軸箱的傳動方式。,特點：變速箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不能直接傳給或少傳給主軸，減少了主軸的振動和熱變形，利于提高機床的工作精度。 主軸高速運轉(zhuǎn)時，由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動，傳動鏈短，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，空載損失??；主軸低速運轉(zhuǎn)時，由皮帶輪經(jīng)背輪機構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)速顯著降低，擴大了變速范圍。,(二)主傳動系的傳動方式,3.4.3 分級變速主傳動系統(tǒng),（一）轉(zhuǎn)速圖與結(jié)構(gòu)式 （二）各變速組的變速范圍及極限傳動比 （三）主傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本原則與方法 （四）主傳動系統(tǒng)的幾種特殊設(shè)計 （五）擴大傳動系變速范圍的方法 （六）齒輪齒數(shù)的確定 （七）計算轉(zhuǎn)速 （八）變速箱內(nèi)傳動件的空間布置與計算,（一）轉(zhuǎn)速圖與

22、結(jié)構(gòu)式,X2010龍門銑床,傳動系統(tǒng)圖,轉(zhuǎn)速圖,,,傳動系統(tǒng)圖,1）距離相等的豎直線代表傳動系統(tǒng)的各軸，從左到右依次標(biāo)注、、，。 距離相等豎直線并不意味著中心距相等。 2）距離相等的橫直線代表各級轉(zhuǎn)速。 距離相等的橫直線并不表示轉(zhuǎn)速差相等。,1.轉(zhuǎn)速圖,橫直線坐標(biāo)取對數(shù)坐標(biāo)，在相交點直接寫出轉(zhuǎn)速的數(shù)值。 3）距離相等的橫直線與豎直線的相交點（用圓圈表示），用來代表各級轉(zhuǎn)速。 4）相鄰兩軸之間相應(yīng)轉(zhuǎn)速的連線代表相應(yīng)傳動副的傳動比。,1.轉(zhuǎn)速圖,相鄰兩軸之間的相應(yīng)轉(zhuǎn)速的連線：傳動副的傳動比 傳動比的大小以連線的傾斜方向和傾斜度表示 從左向下斜：降速傳動 向上斜： 升速傳動 水平連線： 等速傳

23、動,1.轉(zhuǎn)速圖,X2010龍門銑床,第一變速組（II-III軸），三對齒輪,第二變速組（一軸），二對齒輪,第三變速組（IV-V軸），二對齒輪,X2010龍門銑床,等比數(shù)列相乘=等比數(shù)列？,等比數(shù)列110，12.5，16 等比數(shù)列210，20，40 兩個等比數(shù)列相乘： 100，125，160，200，250， 320，400，500，640,變速的基本規(guī)律,（一）變速系統(tǒng)的變速級數(shù) 變速系統(tǒng)的變速級數(shù)Z =各變速組傳動副數(shù)的乘積 主軸的變速級數(shù)為： Z = papbpcpm pa、pb、pc、、pm 分別代表各變速組的傳動副數(shù) Z 變速級數(shù) a、b、c、、m 相應(yīng)的變速

24、組和傳動順序， 傳動順序電動機、主軸傳動的先后排列,（二）總變速范圍 變速組的變速范圍 = 最大傳動比和最小傳動比之比 總變速范圍 = 各變速組變速范圍的乘積,變速的基本規(guī)律,（三）變速組的傳動比之間的關(guān)系,變速組內(nèi)相鄰傳動比之間的比值級比0 變速組的級比指數(shù)0是指轉(zhuǎn)速圖中變速組內(nèi)主動軸上同一點傳往被動軸相鄰兩傳動線的比值，相當(dāng)于相鄰兩傳動線與被動軸交點之間相距的格數(shù)（相鄰傳動比（線）相間隔的格數(shù)）。,0=1，表示間隔1個格,變速的基本規(guī)律,第一變速組： 相鄰傳動比=1：：2，即x0=1 三個傳動比的連線相隔1格 變速后，軸可以得到三級連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速，即500、630、800。 x0 =

25、 1的變速組 “基本組”或“基本變速組”,基 本 組,變速的基本規(guī)律,x1 該變速組的級比指數(shù)，x1=3。 變速組內(nèi)相鄰傳動比（線）之間相差3倍，即相差3個格。 第軸得到6級連續(xù)的等比數(shù)列。 第二變速組的作用：將基本組的變速范圍進(jìn)行第一次擴大 第一擴大組。,第二變速組,變速的基本規(guī)律,x2該變速組的級比指數(shù)，x2= 6， 相鄰傳動比之間相差6倍 第軸可以得到322= 12級轉(zhuǎn)速 第二次把基本組的轉(zhuǎn)速范圍擴大第二擴大組,第三變速組,變速的基本規(guī)律,擴大順序,按擴大轉(zhuǎn)速范圍過程而排列的基本組、第一擴大組、第二擴大組的排列順序。,變速的基本規(guī)律,基本組 p0=3 級比x0 x0=1 第一擴大組 p

26、1=2 級比 x1 x1=3= p0 第二擴大組 p2=2 級比 x2 x2= 6=p0 p1 第三擴大組 p3=2 級比 x3 x3= p0 p1 p2 類推 第j擴大組級比xj xj= p0 p1 p2pj-1,級比規(guī)律,變速的基本規(guī)律,級比規(guī)律 如果違背上述規(guī)律，出現(xiàn)情況如下：,變速的基本規(guī)律,變速的基本規(guī)律,變速組的變速范圍rn：變速組中最大與最小傳動比的比值。,基本組的變速范圍r0：,第一擴大組的變速范圍r1,第二擴大組的變速范圍r 2：,變速的基本規(guī)律,同理，第j 擴大組變速范圍rj,主軸的變速范圍Rn,變速的基本規(guī)律,結(jié)論： 以基本組為基礎(chǔ)，通過第一、第二、、擴大組把各軸的轉(zhuǎn)速級

27、數(shù)和變速范圍逐步擴大，各變速組相鄰傳動比之間遵循級比規(guī)律，則機床傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速數(shù)列是連續(xù)的等比數(shù)列。 基本組的級比等于，級比指數(shù)x。1；擴大組的級比xj ，級比指數(shù)xj應(yīng)等于該擴大組前面的基本組傳動副數(shù)和各擴大組傳動副數(shù)的乘積。 變速系統(tǒng)的變速級數(shù)是各變速組傳動副數(shù)的乘積。 Z=P0P1P2P3P4 機床的總變速范圍Rn是各變速組變速范圍的乘積。 Rn=r0r1r2r3r4 ,三、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,1.結(jié)構(gòu)網(wǎng)：轉(zhuǎn)速圖的對稱形式 二軸間連線: 僅表示傳動關(guān)系。 軸上各圓點: 不表示該軸的具體轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速圖有一致的變速特性，一個轉(zhuǎn)速圖對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 一個結(jié)構(gòu)網(wǎng)可以畫出很多不同的轉(zhuǎn)速圖。,1

28、2 = 312326,三、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,2.結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)網(wǎng)又可以簡化為結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)式：專門用來表示變速系統(tǒng)特性的式子。,12 轉(zhuǎn)速級數(shù) 3、2、2 變速組的傳動副數(shù)和傳動順序 1、3、6 各變速組級比指數(shù),,x0，x1，x2 31--基本組，x0=1，p03 23--第一擴大組， x13、p12 26--第二擴大組，x2=6，p2= 2,各組變速范圍分別為2、3、 6等，它和結(jié)構(gòu)網(wǎng)一樣只表示變速特性的相對關(guān)系。,三、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)式簡單、直觀，能清楚地顯示出變速傳動系中主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z、各變速組的傳動順序、傳動副數(shù)和各變速組的級比指數(shù)，一般表達(dá)式為,1傳動副前多后少原則 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式（單

29、位Nm）T= 9550P/n 當(dāng)機床的傳動功率P為定值時，轉(zhuǎn)速n越高，轉(zhuǎn)矩T就小，零件尺寸就較小。 主變速傳動系從電動機到主軸，通常為降速傳動，接近電動機的傳動件轉(zhuǎn)速較高，傳遞的扭矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的扭矩較大，尺寸就較大。 所以應(yīng)該盡量選擇傳動副數(shù)多的變速組放在傳動順序前面的高速范圍，而把變速組傳動副數(shù)少的放在傳動順序的后面。從而能節(jié)省材料和減少變速箱外形尺寸。,四、主傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本原則,2傳動順序與擴大順序相一致的原則（前密后疏）,,四、主傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本原則,圖b第一擴大組在最前面，軸的轉(zhuǎn)速范圍比圖a大。 兩方案軸的最高轉(zhuǎn)速一樣，圖b中軸的最低轉(zhuǎn)

30、速較低，在傳遞相等功率的情況下,受的扭矩較大，傳動件的尺寸也就比前方案大。 將圖3-14a所示方案與其它多種擴大順序方案相比，可以得出同樣的結(jié)論。,3變速組的降速要前慢后快（前慢后快） 從電動機到主軸之間的總趨勢是降速傳動，在分配各變速組傳動比時，為使中間傳動軸具有較高的轉(zhuǎn)速，以減小傳動件的尺寸，前面的變速組降速要慢些，后面變速組降速要快些，但中間軸的轉(zhuǎn)速不應(yīng)過高，以免產(chǎn)生振動、發(fā)熱和噪聲。 中間軸的最高轉(zhuǎn)速不超過電動機的轉(zhuǎn)速。 上述原則在設(shè)計主變速傳動系時一般應(yīng)該遵循。但有時還須根據(jù)具體情況加以靈活運用。,,四、主傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本原則,4.變速組的變速范圍及極限傳動比,四、主傳動系統(tǒng)設(shè)計的

31、基本原則,變速組的極限傳動比 一般限制降速的最小傳動比umin14，對升速的最大傳動比umax22.5。主傳動系統(tǒng)各變速組的變速范圍限制在r810之間。 在變速級數(shù)Z一定時，減少變速組個數(shù)勢必增加各變速組的傳動副數(shù)，并且降速過快而導(dǎo)致齒輪的徑向尺寸增大，為使變速箱中的齒輪個數(shù)最少，每個變速組的傳動副數(shù)最好取23個。 為使最后傳動組的變速范圍不超出允許值，最后擴大組的傳動副一般取P=2較合適。,I軸上裝有雙向摩擦片式離合器，軸向尺寸較長，為使結(jié)構(gòu)緊湊，第一變速組采用了雙聯(lián)齒輪，而不是按照前多后少的原則采用三個傳動副。,X62W銑床的主傳動系統(tǒng)分析,主軸轉(zhuǎn)速范圍為301500rmin，主軸18級轉(zhuǎn)

32、速，公比126。 共三個變速組。 主傳動系統(tǒng)的總降速比為l48。 增加一對2654的降速傳動齒輪副，使中間的兩個變速組降速得以緩慢一些，齒輪的徑向尺寸可小一些。,X62W銑床的主傳動系統(tǒng)分析,五、轉(zhuǎn)速圖的擬定,任務(wù)：為了尋找最佳的變速系統(tǒng)方案 方法與步驟： 1）根據(jù)Rn、z、確定變速組個數(shù)及其傳動副數(shù) 2）確定結(jié)構(gòu)式（結(jié)構(gòu)網(wǎng)） 3）畫出轉(zhuǎn)速圖 4）分配傳動比 5）確定齒輪的齒數(shù) 6）畫出傳動系統(tǒng)圖,例題,已知某車床的主軸轉(zhuǎn)速為n=31.51450r/min，公比=1.41，電動機轉(zhuǎn)速為n電=1440r/min，試擬定該機床的主傳動系。 確定主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式； 擬定轉(zhuǎn)速圖； 確定各傳

33、動軸與各齒輪的計算轉(zhuǎn)速。 確定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑； 驗算轉(zhuǎn)速誤差； 畫出主傳動系統(tǒng)圖。,1. 轉(zhuǎn)速級數(shù)Z傳動方案的確定,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,一定變速級數(shù)的變速系統(tǒng)可由不同數(shù)目的變速組組成。 傳動方案有：改變排列順序，可得到不同方案。 126 2；122 6； 124 3；123 4； 123 2 2；122 3 2；122 2 3,1）12=62 需2+6=8對齒輪 2）12=43 需4+3=7對齒輪 3）12=322 需3+2+2=7對,,,,,1）、2）方案中變速組中分別有6對和4對齒輪嚙合，實現(xiàn)傳動并互不干涉非常困難，甚至不可

34、能，故舍去。 根據(jù)傳動副的“前多后少”原則；傳動副數(shù)較多的變速組排在前面的高速軸上，因扭矩小，傳動件（如軸、齒輪）的尺寸小，可節(jié)省材料，減少傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。三種不同傳動方案12322，12232，12223中， 應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)式 12322,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,2.結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,依據(jù)傳動副的“前緊后松”和變速組的擴大順序與傳動順序一致原則： 選： 12=312326,12= 322的六種方案,12=312326 12=312623 12=322126 12=342122 12=322621 12=34222

35、1,提高該軸的 最低轉(zhuǎn)速,,減少傳動 件尺寸,降低該軸的 最高轉(zhuǎn)速,,降低噪聲 和振動,在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為前面變速組傳動比連線分布較密，后面變速組傳動比連線分布疏松 目的：使前面的各軸轉(zhuǎn)速范圍較小,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,結(jié)構(gòu)網(wǎng),結(jié)構(gòu)網(wǎng),結(jié)構(gòu)網(wǎng),降速傳動中，主動齒輪的最少齒數(shù)受到限制，u min= 1/4；避免被動齒輪的直徑過大。 升速傳動比最大值umax2（斜齒傳動umax= 2.5）盡量減少振動和噪聲。 各變速組的變速范圍r=810之間,變速組的變速范圍,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,最后擴大組的變速范圍最大 只需要檢查最后擴大組的變速范圍不超過限制范圍 第j

36、擴大組變速范圍rj,本例 Z=12，1.41 12312326 最后擴大組變速范圍 r2=(pj-1)xj=(p2-1)xj =1.41(2-1)6=8 合格,（一)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和主傳動系結(jié)構(gòu)式的確定,(二)擬定轉(zhuǎn)速圖,繪制轉(zhuǎn)速圖時的注意點：分配傳動比，合理安排降速,l）各傳動副的最大、最小傳動比應(yīng)盡可能不超出極限傳動比umax和 umin。 2）uaminubmin ucmin ， 而且最后擴大組的ujmin一般取極限值，這是在降速傳動時采取“前緩后急”（前慢后快）的原則 3）選用標(biāo)準(zhǔn)的傳動比，傳動比盡量是取公比的整數(shù)次方，即 u= E（E為整數(shù)）。 4）當(dāng)變速系統(tǒng)是降速傳動時，要求各中間軸

37、轉(zhuǎn)速適當(dāng)安排高一些，以減少傳動件的尺寸。,12=312326，一般從末變速組向前擬定。,從上式中看出：有3個變速組，需4根傳動軸，加上電機軸，轉(zhuǎn)速圖中共有5條豎線；12級轉(zhuǎn)速表示圖中有12條橫線。 31是基本組，23是第一擴大組，26是第二擴大組。 26傳動比分配：2表示2個傳動副，6表示2條傳動線間隔6格，=1.41，6=8，分配升速2=2，降速umin= -4=1/4。 其余變速組的umin根據(jù)“前緩后急”的原則。 畫出各變速組的傳動比連線按基本組的級比指數(shù)x0=1，第一擴大組的級比指數(shù)x1=3，第二擴大組級比指數(shù)x2=6，畫出各變速組的傳動比連線圖，畫出全部傳動比連線圖。,(二)擬定轉(zhuǎn)速

38、圖,是否需要增加降速的定比傳動副,總降速比為31.5/1450=146， 最小降速比為1/4，則總降速比為（1/4）3 =1/64，小于1/46，不需增加降速的定比傳動副。,注意：主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，最后一個變速組的umin一般取極限值14。,(二)擬定轉(zhuǎn)速圖,(二)擬定轉(zhuǎn)速圖,,轉(zhuǎn)速圖,(三)計算轉(zhuǎn)速,計算轉(zhuǎn)速nj：主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。 主軸從最高轉(zhuǎn)速到計算轉(zhuǎn)速之間應(yīng)傳遞全部功率，而其輸出扭矩隨轉(zhuǎn)速的降低而增大，稱之為恒功率區(qū)。 從計算轉(zhuǎn)速到最低轉(zhuǎn)速之間，主軸不必傳遞全部功率，輸出的扭矩不再隨轉(zhuǎn)速的降低而增大，保持計算轉(zhuǎn)速時的扭矩不變，傳遞的功率則隨轉(zhuǎn)

39、速的降低而降低，稱之為恒扭矩區(qū)。 大型機床，由于應(yīng)用范圍很廣， 調(diào)速范圍很寬，計算轉(zhuǎn)速可取得 高些。 對于精密機床、滾齒機，由于應(yīng) 用范圍較窄，調(diào)速范圍小，計算 轉(zhuǎn)速可取得低一些。,(三)計算轉(zhuǎn)速,2.變速傳動系中傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定： 變速傳動系中的傳動件包括軸和齒輪，它們的計算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。 確定的順序：通常是先定出主軸的計算轉(zhuǎn)速，再順次由后往前，定出各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速，然而再確定齒輪的計算轉(zhuǎn)速。 如：軸計算轉(zhuǎn)速185； 軸計算轉(zhuǎn)速315；軸計算轉(zhuǎn)速1440,(三)計算轉(zhuǎn)速,計算轉(zhuǎn)速的確定,主軸計算轉(zhuǎn)速為： Z/3=12/3=4 注：計算結(jié)果有小數(shù)時圓整

40、即為第四級轉(zhuǎn)速：90 能夠傳遞全功率的： 軸計算轉(zhuǎn)速為：125 軸計算轉(zhuǎn)速為：355 軸計算轉(zhuǎn)速為：710,,,,,,各軸的計算轉(zhuǎn)速,計算轉(zhuǎn)速的確定,各齒輪的計算轉(zhuǎn)速,,,,,(三)計算轉(zhuǎn)速作業(yè),(四)齒輪齒數(shù)的確定,對于定比傳動的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的計算方法確定。 對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和Sz及小齒輪的齒數(shù)可從表36中選取。 表中所列值是傳動副的被動齒輪齒數(shù)；齒數(shù)和Sz減去被動齒輪齒數(shù)就是主動齒輪齒數(shù)。 表中所列的u值全大于1，即全是升速傳動。對于降速傳動副，可取其倒數(shù)查表，查出的齒數(shù)則是主動齒輪齒數(shù)。,,,,(

41、四)齒輪齒數(shù)的確定,各變速組的傳動比確定后，可確定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑。 確定齒輪齒數(shù)的方法：有計算法和查表法。 為了便于設(shè)計和制造，齒輪模數(shù)的種類盡可能少。 同一個變速組采用相同的模數(shù)。,步驟： 找出不產(chǎn)生根切的最少齒Z min 確定最合適的齒數(shù)和Sz 根據(jù)傳動比，確定其它齒輪的齒數(shù),（一）同一變速組內(nèi)模數(shù)相同時,(四)齒輪齒數(shù)的確定,1.計算法,各對齒輪模數(shù)相同，不采用變位齒輪，則各對齒輪的齒數(shù)和也必然相等。 zj +zj= sz=常數(shù) zj/ zj = uj,,舉 例：,(四)齒輪齒數(shù)的確定,zmin在降速比最大的傳動副u1中，即z1=zmin 若取不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù) z1=24，則z1

42、=242=48 則：Sz=z1+ z1=24+48=72,2查表法 表3-6 見P88-P89頁,(四)齒輪齒數(shù)的確定,橫行Sz ：表示齒數(shù)和。 縱列 u ：表示一對齒輪的傳動比。 表中間的數(shù)值： 表示一對小齒輪齒數(shù)。 當(dāng)u1時：升速傳動，小齒輪為從動輪。 當(dāng)u1時：降速傳動，小齒輪為主動輪，用傳動比u的倒數(shù)來查表。 表中數(shù)值：小齒輪齒數(shù)。大齒輪齒數(shù)= Sz-小齒輪齒數(shù)。 表中空白格，表示沒有合適的齒數(shù)。,例如：u1=1/2，u2=1/1.41，u3=1。,查表的步驟如下： 1）在u1、u2、u3中找到出現(xiàn)zmin的傳動比u1。 2）避免根切和結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，取Zmin = 22。 3）找出u1

43、=1/2的倒數(shù)2一行中找到Zmin = 22時，查到Smin66。 4）按u=1、1.41、2查表，找出可能采用的齒數(shù)和Sz各種數(shù)值。必須同時滿足各傳動比要求 u1=1 Sz= 60，62，64，66，68，70，72，74，。 u2=1.41 Sz= 60，63，65，67，68，70，72，73，。 u3=2 Sz= 60，63， 66，69， 72，75，。,(四)齒輪齒數(shù)的確定（例題）,5）確定合理的齒數(shù)和 Sz ，并根據(jù)它決定各齒輪的齒數(shù)。 Sz= 72 由u1=2.00的一行中找出z124， 則z1 = Sz - z1= 72-24= 48； 由u2= 1.41的一行中

44、找出z2= 30， 則z 2 = Sz - z2= 72-30= 42； 由u3= 1的一行中找出z3= 36， 則z 3 = Sz -z3= 72-36=36。,(四)齒輪齒數(shù)的確定,（二）同一變速組中齒輪的模數(shù)不同，齒輪齒數(shù)的確定,Sz1、Sz2 分別為m1、m2兩傳動副的齒數(shù)和。 Sz1/Sz2 = m2/ m1 = e2/e1 或 Sz1= ke2； Sz2= ke1 e1、e2無公因數(shù)的整數(shù)； k 整數(shù)。,當(dāng)變速組的齒輪傳動比相差很大時，各傳動副上受力差別也很大，如最后擴大組或背輪傳動中，齒輪副的速度變化大，受力差別也大。為了得到合理的結(jié)構(gòu)尺寸，可以采用不同模數(shù)的

45、齒輪副，最多只采用二種模數(shù)。,(四)齒輪齒數(shù)的確定,在確定不同模數(shù)的齒輪傳動副的齒數(shù)時常常需要幾次試算才能決定，其步驟大致如下： 1）估算傳動副的模數(shù)m1、m2； 2）選擇k值，計算Sz1、Sz2，在選擇k值時應(yīng)注意使Sz100，以免軸間尺寸過大； 3）按傳動比分配齒數(shù)。,(四)齒輪齒數(shù)的確定,傳動比u1=1/4、u2=2分別取m1= 4、m2 = 3。 Sz1/Sz2 = m2/ m1 = e2/e13/4 取k 30 Sz1 = ke2= 30390 Sz2 = ke1= 304120 按傳動比將齒數(shù)分配如下： u1=1/4=18/7219/71 u2=2=80/4082/38,例如：X6

46、2w銑床主傳動中IV-V軸間的兩對齒輪,(四)齒輪齒數(shù)的確定（例題）,總結(jié)： 齒輪模數(shù)的設(shè)定：應(yīng)參考同類型機床的設(shè)計經(jīng)驗。 如齒輪模數(shù)設(shè)定得過小，齒輪經(jīng)不起沖擊，易磨損； 如設(shè)定得過大，齒數(shù)和將較少，使變速組內(nèi)的最小齒輪齒數(shù)小于17，產(chǎn)生根切現(xiàn)象，最小齒輪也有可能無法套裝到軸上。 為簡化工藝，變速傳動系內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過23種模數(shù)。 越后面的變速組的齒數(shù)和模數(shù)選擇較大值。,,(四)齒輪齒數(shù)的確定,確定齒輪齒數(shù)：關(guān)鍵是選取合理的齒數(shù)和。確定有時需經(jīng)過多次反復(fù)。即初選齒數(shù)和，確定主、被動齒輪齒數(shù)，計算齒輪模數(shù)，如模數(shù)過大應(yīng)增大齒數(shù)和，反之則減少齒數(shù)和。 為減少反復(fù)次數(shù)，按傳

47、遞扭矩要求可先初選中心距，設(shè)定齒輪模數(shù)，再算出齒數(shù)和。 有時在希望的齒數(shù)和范圍內(nèi)，找不到變速組各傳動副相同的齒數(shù)和，可選擇齒數(shù)和不等，但差數(shù)一般小于13的方案，然后采用齒輪變位的方法使各傳動副的中心距相等。 齒輪齒數(shù)確定后，還應(yīng)驗算一下實際傳動比(齒輪齒數(shù)之比)與理論傳動比(轉(zhuǎn)速圖上給定的傳動比)之間的轉(zhuǎn)速誤差是否在允許范圍之內(nèi)。,(四)齒輪齒數(shù)的確定,(四)齒輪齒數(shù)的確定,采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系： 三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4。保證滑移時，Z3 的齒頂不碰撞Z2 的齒頂不相碰。,Z3 -Z2 =4 可使次大齒輪的齒頂圓減小一點。 Z3 -Z

48、2 <4 在不加大齒數(shù)和時，可從齒輪的排列上解決。 雙聯(lián)齒輪不存在此問題。,確定齒數(shù)時注意： 齒輪的齒數(shù)和Sz常選用在100之內(nèi) 一般推薦Sz 100120。 同一變速組中的各對齒輪，其中 心距必須保證相等。 不產(chǎn)生根切的最小齒輪齒數(shù)。 對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪， Z min 18 20 應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強度。 為保證輪齒受力后和熱處理之后，齒根部分不致于斷裂，一般推薦a2m,(四)齒輪齒數(shù)的確定,例如： n12實=1440 =31.4365,,（五）主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差,n12合格，同理計算其余11級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差。,擬定萬能臥式中型銑床的主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖

49、主軸的轉(zhuǎn)速范圍為301500rmin，常用為1.26或1.41，異步電動機的轉(zhuǎn)速1440rmin,1選定轉(zhuǎn)速級數(shù)Z,選定轉(zhuǎn)速級數(shù)Z和各級轉(zhuǎn)速 中型通用機床，本例選定 = 1.26。 Rn =nmax/nmin = 1500/30= 50 Z=1+lgRn/lg1+lg50/lg1.26=17.9，取Z=18,例2：,2選擇傳動式與結(jié)構(gòu)式,1）確定變速組和傳動副數(shù)目 18= 332 18= 323 18= 233 2）確定各變速組的排列次序 根據(jù)“前多后少”的原則 選擇18= 332的方案,轉(zhuǎn)速數(shù)列： 30， 37.5，47.5，60， 75，95， 118， 150， 190，

50、235，300，375， 475， 600，750，950，1180，1500,例2：,3）確定變速組的擴大順序。 18= 313329 18= 313623 18= 333129 18= 363123 18= 323621 18= 363221 根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇結(jié)構(gòu)式 18= 313329 4）驗算最后擴大組的變速范圍，在允許的變速范圍之內(nèi) r2 = (pj-1)xj = 91 =1.269 = 8 max 5) 畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng),例2：,,例2：,3是否需要增加降速的定比傳動副,總降速比為301450=148， 最小降速比為14，則總降速比為（14）3 =164，不需增加降速的

51、定比傳動副 為使中間的二個變速組降速緩慢，減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在軸I到軸II間增加一對2654的降速傳動 有利于變型機床的設(shè)計,例2：,例2：,4.分配各變速組的最小傳動比, 擬定轉(zhuǎn)速圖,（1）軸 IV-V 的最小傳動比：主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，最后一個變速組的umin取極限值14，公比=1.26，1.266=4， （2）其余變速組的umin根據(jù)“前緩后急”的原則。 （3）畫出各變速組的傳動比連線按基本組的級比指數(shù)x0=1，第一擴大組的級比指數(shù)x1=3，第二擴大組級比指數(shù)x2=9，畫出各變速組的傳動比連線圖，畫出全部傳動比連線圖。,例2：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

52、,,,,例2：,,,,,,,,,例2：轉(zhuǎn)速圖,例2：傳動系統(tǒng)圖,六、齒輪的布置,當(dāng)轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)確定之后，變速箱的結(jié)構(gòu)基本確定（如齒輪個數(shù)，軸數(shù)，支承數(shù)）。 為使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪是否合理布置直接影響到變速箱的尺寸，變速操縱的方便性和結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可能性等問題。 在考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸 變速箱的軸向尺寸和徑向尺寸經(jīng)常不可能同時縮小 一般 L=2B + 24mm,六、齒輪的布置,1.滑移齒輪布置： 滑移齒輪最好布置在主動軸上，轉(zhuǎn)速高（降速傳動時），尺寸小，重量輕，操縱省力。,“空檔”位置：滑移齒輪必須具有“空檔”位置，即只有當(dāng)一對齒輪完全脫開嚙合之后，

53、才允許另一對齒輪開始進(jìn)入嚙合。即兩個相隔較遠(yuǎn)齒輪的間距，須大于相應(yīng)兩個嚙合齒輪的寬度。,影響：如果無空檔位置，則一對齒輪未脫開嚙合，另一對齒輪往往因頂齒而無法進(jìn)入；即使進(jìn)入嚙合，也有可能使變速組內(nèi)兩對不同齒數(shù)的齒輪同時參與嚙合，一旦起動將造成重大設(shè)備事故，因此滑移齒輪具有空檔位置是一項重要的安全措施。,六、齒輪的布置,間隙量：軸向間隙量=14mm，通常為=12mm。 對于到位控制準(zhǔn)確的滑移齒輪，為了縮短軸向尺寸，可=0mm 。因為齒端有12倒角，實際上兩個齒輪在齒端處仍有間隙存在。,六、齒輪的布置,,六、齒輪的布置,為便于設(shè)計操縱機構(gòu)，也可把兩個相鄰的滑移齒輪放在同一根軸上?；讫X輪在從動軸上

54、還可降低齒輪嚙合沖擊噪聲。,2.一個變速組內(nèi)齒輪軸向排列 齒輪的軸向排列，無特殊原因，應(yīng)盡量縮短其軸向長度。齒輪排列方式有下列幾種：,六、齒輪的布置,1)窄排列與寬排列。 窄排列：一般應(yīng)采用窄排列，即滑移齒輪相互靠近使之軸向尺寸窄小，因此占用的軸向長度較小，如圖所示。,寬排列：寬排列的滑移齒輪相互遠(yuǎn)離使之軸向尺寸寬大，故占用的軸向長度較大，如圖所示。,六、齒輪的布置,這在相同負(fù)荷條件下會加大傳動軸及齒輪的徑向尺寸。因此，除非結(jié)構(gòu)要求固定齒輪必須緊靠，一般不采用寬排列。,2)小齒數(shù)差排列 當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪相鄰齒數(shù)差小于4時，除用其他解決的措施以外，還可采用如圖所的小齒數(shù)差排列方式。,六、齒輪的布置

55、,即：滑移齒輪的最小齒輪越過最小固定齒輪，其最大齒輪與最小齒輪的齒數(shù)差不小于4即可，而其他兩齒輪的齒數(shù)差可小于4。 但這種排列方式的軸向尺寸較大。,3)順序變換排列 上述三聯(lián)齒輪變速組的排列方式，其轉(zhuǎn)速的變換順序不是由小到大或由大到小，而是混雜變換的；這還會使一對將要嚙合的齒輪造成較大的線速度差，從而增加變速的困難。因此，如果要求轉(zhuǎn)速按大小順序進(jìn)行變換時，齒輪可采用如圖所示的順序變換排列。 但占用的軸向尺寸較大。,六、齒輪的布置,4)分組排列。 將二聯(lián)或四聯(lián)滑移齒輪拆成兩組進(jìn)行排列，如圖所示，可減小齒輪滑移距離并縮短變速組占用的軸向長度，且對齒數(shù)差沒有要求。但為了防止兩組齒輪同時嚙合，必須有聯(lián)

56、鎖裝置，操縱機構(gòu)較為復(fù)雜。,六、齒輪的布置,3.兩個變速組內(nèi)齒輪軸向排列 兩個變速組串聯(lián)工作時，其中間傳動軸既是從動軸又是主動軸，故負(fù)荷較大，因此應(yīng)盡可能縮短其軸向尺寸。齒輪排列方式有下列幾種。,六、齒輪的布置,1)并行排列 圖為兩個變速組齒輪的并行排列方式，其占用的軸向長度較大，但不受其他條件限制，排列容易。,2)交錯排列 圖為兩個變速組齒輪的交錯排列方式.其總的軸向長度較小，但對齒數(shù)差有要求。,六、齒輪的布置,3)公用齒輪排列 如圖所示，采用公用齒輪不僅減小了齒輪個數(shù)，還可縮短軸向尺寸，雙公用齒輪比單公用齒輪排列的軸向尺寸更短。,六、齒輪的布置,4)折回式排列 兩個變速組的軸心距離相等或相

57、近采用變位齒輪)時，可將其中的兩根軸布置在同一軸線上，如圖所示，雖然軸向尺寸稍大，但徑向尺寸明顯縮小，而且減少了箱體孔的排數(shù)，使其加工工藝性得到改善，這時需注意同心度誤差要小，避免運動干涉現(xiàn)象，以降低噪聲。,六、齒輪的布置,（一）縮小軸間尺寸,1）采用合理的滑移齒輪塊在軸上的排列結(jié)構(gòu)：窄式和寬式 2）采用公用齒輪：節(jié)省齒輪個數(shù)，縮短軸向尺寸。 3）當(dāng)小齒輪的直徑相同時，升速比越小或降速比越大，軸間距越小，當(dāng)兩軸變速組中的最大傳動比（umax）與最小傳動比（umin）互為倒數(shù)，即umax umin = 1時，在轉(zhuǎn)速圖中umax和umin呈對稱分布。,,六、齒輪的布置,4)相鄰變速組的主動和被動齒

58、輪交錯排列,如果在同軸上相鄰變速組的主動齒輪和被動齒輪都固定在軸上，則可交錯排列這些齒輪以縮短軸向尺寸,六、齒輪的布置,5)盡量使各軸在空間布置緊湊,為了壓縮變速箱徑向的面積，在各個齒輪和軸之間不發(fā)生碰撞的情況下，應(yīng)在設(shè)計剖面圖時，使各軸在空間的布置盡量緊湊。,六、齒輪的布置,可以減少軸向尺寸 但軸的數(shù)目和支承的數(shù)目相應(yīng)增多，且徑向尺寸增大。,6）增加定比傳動,六、齒輪的布置,（二）縮小徑向尺寸,有些機床如臥式鏜床，龍門銑床等的變速箱連同主軸一起沿立柱（或橫梁）導(dǎo)軌移動，為了不使變速箱懸出過多，減少變速箱對導(dǎo)軌的顛覆力矩，提高機床的剛度和運動的平穩(wěn)性，應(yīng)使變速箱的重心和主軸盡可能靠近導(dǎo)軌面，這

59、就要求縮小變速箱的徑向尺寸。,1.盡可能選用較小的齒數(shù)和； 2.盡可能少用u1/4的傳動比，可用u=1/21/2方案,六、齒輪的布置,3使傳動軸中某些軸線相互重合,同軸使相鄰變速組的軸間距相等 可以大大縮小徑向尺寸 減少箱體上孔的排數(shù)，改進(jìn)了鏜孔工藝性,六、齒輪的布置,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,缺點就是當(dāng)電動機在高速時，沒有完全發(fā)揮其能力。,可簡化機床的機械結(jié)構(gòu)，使用方便，并可在運轉(zhuǎn)中變速，適于半自動、自動機床及普通機床。,1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,機床主傳動采用多速交流異步電動機變速時，通常選用雙速或三速

60、電動機，其同步轉(zhuǎn)速為750/1150、 1500/3000r/min或750/1500/3000r/min，即同步轉(zhuǎn)速之比為E=2。,也有采用同步轉(zhuǎn)速為1000 / 1500 r/min或750/1000/1500 r/min的多速電動機，其同步轉(zhuǎn)速之比為 E=1.5 ，但主軸轉(zhuǎn)速不能得到標(biāo)準(zhǔn)公比的等比數(shù)列。,由于電動機參與變速，本身具有兩級或三級轉(zhuǎn)速。因此在傳動系統(tǒng)中，多速電動機就相當(dāng)于有兩個或三個傳動副(pE=2或3)的變速組，故又稱之為“電變速組”。 采用多速電動機變速時，因其轉(zhuǎn)速級數(shù)較少，一般還要與其他變速方式組合使用，其變速系統(tǒng)也符合級比規(guī)律，但有下述一些特點。 （1）擴大順序：多速

61、電動機的同步轉(zhuǎn)速之比E就等于這個電變速組的級比 xE即 E = xE,1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,電變速組的級比指數(shù)xE為一正整數(shù)，由上式可知，它與電動機的同步轉(zhuǎn)速之比E、主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比有關(guān)。 當(dāng)E =2時，公比不能任意選擇，由表可見，變速系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)公比只能是 =1.06,1. 12, 1. 26, 1. 41和2值， xE與這些公比的關(guān)系為： xE = 2 = 1.0612 = 1. 126 = 1. 263 = 1. 412 根據(jù)級比指數(shù)xE即可斷定它的擴大順序。其中，常用的公比是 =1. 26, 1. 41，若 =1. 26 ，則電變速

62、組的級比xE =1. 263 ，可見是擴大組，由于級比指數(shù)xE =3，只能是第一擴大組(x1=xE=3)，因此還必須有一個傳動副數(shù)為p0=x1=3的基本組。,如圖所示，若 =1. 41，則電變速組的級比 xE =1. 412 ，也只能是第一擴大組，級比指數(shù)x1=xE=2，亦須有一個傳動副數(shù)為p0=x1=2。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)中電變速組的傳動線用虛線表示。 電變速組為第一擴大組時， 基本組的傳動副數(shù)是限定的。 若 =1. 26 xE =1. 263 則：p0=x1=3 若 =1. 416 xE =1. 412 則：p0=x1=2,1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,(2)傳動順序 多速電動

63、機總是在傳動鏈的最前面，按傳動順序而言，這個電變速組是第一變速組，而基本組在它的后面。 采用多速電動機的變速系統(tǒng)，通常擴大順序與傳動順序不一致（公比 = 2者除外），不符合傳動線“前緊后松”的原則 (3)轉(zhuǎn)速級數(shù)Z與電變速組級比指數(shù)xE的關(guān)系 采用多速電動機( = 2)與變速箱串聯(lián)使用的傳動系統(tǒng)，主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)Z為 Z=pEZ1 Z1-變速箱的轉(zhuǎn)速級數(shù),1.具有多速電動機的主變速傳動系設(shè)計,2.具有交換齒輪的變速傳動系設(shè)計,對于成批生產(chǎn)用的機床，加工中一般不需要變速或僅在較小范圍內(nèi)變速；但換一批工件加工，需要變換成別的轉(zhuǎn)速或在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行加工。為簡化結(jié)構(gòu)，常采用

64、交換齒輪變速方式，或?qū)⒔粨Q齒輪與其它變速方式(如滑移齒輪、多速電動機等)組合應(yīng)用。交換齒輪用于每批工件加工前的變速調(diào)整，,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,優(yōu)點：可用少量齒輪，得到多級轉(zhuǎn)速，不需要操縱機構(gòu)，變速箱結(jié)構(gòu)大大簡化。 缺點：是更換交換齒輪較費時費力；如果裝在變速箱外，潤滑密封較困難，如裝在變速箱內(nèi)，則更換麻煩。,2.具有交換齒輪的變速傳動系設(shè)計,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,為了減少交換齒輪的數(shù)量，相嚙合的兩齒輪可互換位置安裝，即互為主、被動齒輪。反映在轉(zhuǎn)速圖上，交換齒輪的變速組應(yīng)設(shè)計成對稱分布的。,3.采用公用齒輪的傳動系設(shè)計,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,公用齒輪：即是前一變速

65、組被動齒輪，又是后一變速組主動齒輪。 優(yōu)點：可減少齒輪的數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。 類型：按相鄰變速組內(nèi)公用齒輪的數(shù)目，常用的有單公用和雙公用齒輪。,條件：采用公用齒輪時，兩個變速組的模數(shù)必須相同。 原因：公用齒輪輪齒受的彎曲應(yīng)力屬于對稱循環(huán)，彎曲疲勞許用應(yīng)力比非公用齒輪要低，因此應(yīng)盡可能選擇變速組內(nèi)較大的齒輪作為公用齒輪。,3.采用公用齒輪的傳動系設(shè)計,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,1）增加變速組 由于受變速組極限傳動比的限制，增加的變速組的級比指數(shù)往往不得不小于理論值，并導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速的重復(fù)。 例如：=1.41，12=312326 增加一個變速組后： 24=312326212 因末級變

66、速范圍8，故改為： 24-6=312326212-6 表示：主軸得到18級轉(zhuǎn)速，并有6級轉(zhuǎn)速重復(fù)。,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,4.擴大變速范圍的幾種方法,2）采用背輪機構(gòu) 又稱回曲機構(gòu)。 在機床上應(yīng)用得較多。設(shè)計時應(yīng)注意當(dāng)高速直聯(lián)傳動時(圖例為離合器M接通)，應(yīng)使背輪脫開，以減少空載功率損失，噪聲和發(fā)熱，以及避免超速現(xiàn)象。 圖示的背輪機構(gòu)不符合上述要求。,,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,機床在使用中，每級轉(zhuǎn)速使用的機會不太相同。經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)速一般是在轉(zhuǎn)速范圍的中段，轉(zhuǎn)速范圍的高、低段使用較少。 針對這一情況，設(shè)計主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列分兩個公比，轉(zhuǎn)速范圍中經(jīng)常使用的中段采用小公比，不經(jīng)常使用的高、低段用大公比。,3）采用雙公比的傳動系,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,雙公比變速傳動系是在常規(guī)變速傳動系基礎(chǔ)上，通過改變基本組的級比指數(shù)演變來的。 如要演變成雙公比變速傳動系，基本組的傳動副數(shù)常選為2。將基本組的級比指數(shù)X1增大到“1+2n”，n是大于1的正整數(shù)。,3）采用雙公比的傳動系,3）采用雙公比的傳動系,七、主變速傳動系的幾種特殊設(shè)計,例如：12212