第八章机床的主传动设计.ppt

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有关概念有关概念变速范围、转速图、变速组的级比、级比指数、基变速范围、转速图、变速组的级比、级比指数、基本组、第一扩大组、第二扩大组、转速图的拟定原则本组、第一扩大组、第二扩大组、转速图的拟定原则等。

等。

主传动系统设计主传动系统设计主要内容主要内容分级变速主传动系转速图的设计；分级变速主传动系转速图的设计；齿轮齿数和带轮直径的确定。

齿轮齿数和带轮直径的确定。

55）满足机床结构性能要求）满足机床结构性能要求主传动系统设计主传动系统设计一、主传动系设计的基本要求一、主传动系设计的基本要求11）满足机床使用性能要求）满足机床使用性能要求22）满足机床传递动力要求）满足机床传递动力要求33）满足机床工作性能的要求）满足机床工作性能的要求44）满足机床设计经济性的要求）满足机床设计经济性的要求组成组成主传动系由动力源（电动机）、变速装置及执行件主传动系由动力源（电动机）、变速装置及执行件（主轴、刀架、工作台）、以及开停、换向和制动机构组成。

（主轴、刀架、工作台）、以及开停、换向和制动机构组成。

主传动系统设计主传动系统设计二、主传动系分类和传动方式二、主传动系分类和传动方式

（一）主传动系分类

（一）主传动系分类1.1.按驱动电机类型分类按驱动电机类型分类直流电动机直流电动机单速交流电动机单速交流电动机交流电动机交流电动机调速交流电动机调速交流电动机多速交流电动机多速交流电动机变频调速电动机变频调速电动机主传动系统设计主传动系统设计2.2.按传动装置类型分类按传动装置类型分类机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。

合。

3.3.按变速的连续性分类按变速的连续性分类分级变速传动、无级变速传动分级变速传动、无级变速传动（11）分级变速传动）分级变速传动利用滑移齿轮、交换齿轮和离合器实现利用滑移齿轮、交换齿轮和离合器实现变速，在一定的变速范围内得到级数变速，在一定的变速范围内得到级数ZZ202030级的转数。

级的转数。

传递功率大，变速范围广，传动比准确，工作可靠。

但有速传递功率大，变速范围广，传动比准确，工作可靠。

但有速度损失，不能在运转中变速。

度损失，不能在运转中变速。

广泛应用于中小型通用机床。

广泛应用于中小型通用机床。

主传动系统设计主传动系统设计11）机械摩擦无级变速器）机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠。

结构简单、使用可靠。

常用于中小常用于中小型车床、铣床的主传动。

型车床、铣床的主传动。

22）液压无级变速器）液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小，易于实现传动平稳、运动换向冲击小，易于实现直线运动。

直线运动。

常用于直线主运动的机床，如拉床、刨床的主运动。

常用于直线主运动的机床，如拉床、刨床的主运动。

33）电气无级变速器）电气无级变速器有交流变频调速电动机，可简化机械结有交流变频调速电动机，可简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速。

构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速。

广泛用于数控广泛用于数控机床的主传动。

机床的主传动。

（22）无级变速传动）无级变速传动可在一定的变速范围内连续改变转速，在可在一定的变速范围内连续改变转速，在运转及负载下自动变速。

便于保持恒定的切削速度，满足生产效运转及负载下自动变速。

便于保持恒定的切削速度，满足生产效率和加工质量要求。

率和加工质量要求。

第一节第一节主传动系统设计主传动系统设计1.1.集中传动方式集中传动方式

（二）主传动的传动方式

（二）主传动的传动方式主传动和变速传动机构集中在同一个主轴箱内的传动方式。

主传动和变速传动机构集中在同一个主轴箱内的传动方式。

如图，铣床主变速传动系。

利用如图，铣床主变速传动系。

利用立式床身作为变速箱体，所有的传立式床身作为变速箱体，所有的传动和变速机构都装在床身中。

动和变速机构都装在床身中。

优点：

优点：

结构紧凑，便于实现集中结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便。

操纵，安装调整方便。

主传动系统设计主传动系统设计缺点：

缺点：

传动系中，高速运转传动系中，高速运转的传动件在运转过程中所产生的的传动件在运转过程中所产生的振动和热变，会直接影响主轴的振动和热变，会直接影响主轴的运转平稳性，使主轴产生热变形运转平稳性，使主轴产生热变形和回转轴线偏离，而直接影响加和回转轴线偏离，而直接影响加工精度。

工精度。

应用：

应用：

集中传动方式主要适用于普通精度的大、中型机床。

集中传动方式主要适用于普通精度的大、中型机床。

主传动系统设计主传动系统设计2.2.分离传动方式分离传动方式主传动系大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速主传动系大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式。

箱中，通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式。

如图，卧式车床主传动系。

主轴如图，卧式车床主传动系。

主轴箱中只装有主轴和背轮机构。

箱中只装有主轴和背轮机构。

特点：

特点：

变速箱各传动件所产生的变速箱各传动件所产生的振动和热量不直接传给或少传给主振动和热量不直接传给或少传给主轴。

有利于提高主轴的工作精度。

轴。

有利于提高主轴的工作精度。

传动比与公比传动比与公比传动比与公比传动比与公比|传动比传动比uu从动轴转速与主动轴转速的比值从动轴转速与主动轴转速的比值;对于降速的，对于降速的，uu1;1;升速的升速的uu11。

|总传动比总传动比eee=ue=u11uu11uuzz|公比公比相邻转速的比值。

相邻转速的比值。

1）按等比级数排列按等比级数排列1）1）按等差级数排列按等差级数排列3）3）无规则排列无规则排列输出轴的转速数列有三种排列形式：

输出轴的转速数列有三种排列形式：

（11）按等比级数排列：

）按等比级数排列：

具有一个或几个公比值，具有一个或几个公比值，常用于通用机床主传动中。

常用于通用机床主传动中。

（22）按等差级数排列：

）按等差级数排列：

用于进给运动中。

用于进给运动中。

（33）无规则排列：

）无规则排列：

常用于专机或一些数控机床中。

常用于专机或一些数控机床中。

我国机床专业规定了七个标准公比，我国机床专业规定了七个标准公比，即：

即：

1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2。

其中，。

其中，常用于的为常用于的为1.26和和1.41。

根据已确定的主变速传动系的运动参数和动力参数：

根据已确定的主变速传动系的运动参数和动力参数：

11）拟定传动结构式；拟定传动结构式；22）拟定传动系转速图；拟定传动系转速图；33）分配各变速组各传动副的传动比；分配各变速组各传动副的传动比；44）确定齿轮齿数和带轮直径；确定齿轮齿数和带轮直径；55）绘制主变速传动系统图。

绘制主变速传动系统图。

分级变速主传动系设计内容和步骤分级变速主传动系设计内容和步骤主传动系统设计主传动系统设计转速图转速图转速图转速图转速图与传动系统图|传动系统图，它不能直观地表明主轴每一种转速是通过哪几对齿轮传动而得到的，以及各对齿轮的传动比之间的内在联系、各传动轴的转速等。

要用一种转速图（或结构网）来分析研究传动系统。

此方法既简便，又直观。

|传动系统图的主轴各级转速为多少，无法从图中找出，而必须经过运算后才能求得，而从转速图中就可清楚地看出主轴转速应通过哪条传动路线而得到。

1.1.转速图的概念转速图的概念表示传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转表示传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转数值，各传动副的速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转数值，各传动副的传动比等。

传动比等。

三、转速图三、转速图主传动系统设计主传动系统设计转转速速图图是设计和分析分是设计和分析分级变速主传动系的一个工具。

级变速主传动系的一个工具。

2.2.转速图的组成转速图的组成转速点转速点表示主轴和各传动轴的转速值表示主轴和各传动轴的转速值（对数值对数值）的小圆点。

的小圆点。

转速线转速线间距相等的水平线。

间距相等的水平线。

相邻转速线间距为相邻转速线间距为lg。

传动轴线传动轴线距离相等的铅垂线。

距离相等的铅垂线。

从左到右按传动顺序排列。

从左到右按传动顺序排列。

传动线传动线传动轴间传动轴间转速转速点的连点的连线，表示两轴间一对传动副的传动线，表示两轴间一对传动副的传动比。

比。

一个主转速点一个主转速点引出的传动线数引出的传动线数目，代表两轴间的传动副数。

目，代表两轴间的传动副数。

主传动系统设计主传动系统设计转速图转速图例：

例：

一中型车床，主轴转速级数一中型车床，主轴转速级数Z=12，公比公比=1.41，主主轴轴转速转速n=31.51400r/min，如图示。

，如图示。

1212级转速图级转速图1212级转速的传动系统图级转速的传动系统图主传动系统设计主传动系统设计轴轴的转速的转速传动轴的转速传动轴的转速传动比传动比电机轴与轴电机轴与轴的传动比的传动比传动线与传动副的关系传动线与传动副的关系在轴在轴-之间，轴之间，轴转速点转速点引出三条传动线，表示轴引出三条传动线，表示轴-的的变速组有三对传动副，各传动线变速组有三对传动副，各传动线在轴在轴上相距一格。

上相距一格。

电机轴与轴电机轴与轴间的传动线向下间的传动线向下倾斜倾斜2格，则轴格，则轴的转速在的转速在710的的转速线上。

转速线上。

传动线位置与转速的关系传动线位置与转速的关系主传动系统设计主传动系统设计按照动力从电动机到执行元件的传递顺序，变速组依次为第按照动力从电动机到执行元件的传递顺序，变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组一变速组、第二变速组、第三变速组，分别用，分别用a、b、c表示。

表示。

传动副数用传动副数用P表示，变速范围用表示，变速范围用r表示。

表示。

1）级比）级比变速组中两相邻的变速组中两相邻的转速或两相邻的传动比之比。

转速或两相邻的传动比之比。

级比为公比幂的形式。

级比为公比幂的形式。

如：

如：

32）级比指数级比指数为级比的幂指为级比的幂指数，用数，用x表示。

表示。

如：

如：

3中的幂指数为中的幂指数为x=3。

2.2.转速图原理转速图原理主传动系统设计主传动系统设计第一变速组第一变速组a（轴（轴-之间）之间）Pa=3；传动比分别是传动比分别是在转速图变速组在转速图变速组a中中三条三条传动线分别是：

下降传动线分别是：

下降2格，下格，下降降11格，水平。

格，水平。

即即级比为级比为，级比指数为级比指数为xa=1。

主传动系统设计主传动系统设计33）基本组）基本组级比等于公比或级比指数等于级比等于公比或级比指数等于1的变速组。

其传的变速组。

其传动副数用动副数用P0表示，级比指数用表示，级比指数用x0表示。

表示。

如图：

如图：

第一变速组第一变速组a为基本为基本组，组，P0=3，x0=1。

变速范围为：

。

变速范围为：

传动系经过基本组的变速，传动系经过基本组的变速，使轴使轴得到得到P0（即即3）级等比数列）级等比数列转速。

转速。

主传动系统设计主传动系统设计第二变速组第二变速组b（轴（轴-之间）之间）Pb=2，其，其传动比分别是：

传动比分别是：

传动线传动线Lb1下降三格，下降三格，Lb2b2水平。

水平。

级比为级比为3，级比指数级比指数xb=3。

传动线传动线Lb2的最低转速点必须与的最低转速点必须与Lb1相距相距P0格，才能使轴格，才能使轴得到连得到连续不重复的等比数列转速。

续不重复的等比数列转速。

即级比指数为即级比指数为xb=P0=3传动线传动线Lb1可作可作P0条平行线。

条平行线。

主传动系统设计主传动系统设计图中，第二变速组图中，第二变速组b为第一为第一扩大组，扩大组，P1=2，x1=3=P0，其变其变速范围为：

速范围为：

传动系经第一扩大组后，轴传动系经第一扩大组后，轴得到得到P0P1级连续而不重复级连续而不重复的等比数列转速。

的等比数列转速。

44）第一扩大组）第一扩大组级比指数等于基本组传动副数的