第二章_機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)2

1、第二章第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第二節(jié)第二節(jié) 擴(kuò)大變速范圍傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)大變速范圍傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三節(jié)第三節(jié) 計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)速 第四節(jié)第四節(jié) 無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 2ZjR變變速速范范圍圍Rn擴(kuò)擴(kuò)大大的的理理由由主傳動(dòng)系最后擴(kuò)大組變速范圍：主傳動(dòng)系最后擴(kuò)大組變速范圍：)1(1210jjPPPPPjR主傳動(dòng)系主軸總變速級(jí)數(shù)：主傳動(dòng)系主軸總變速級(jí)數(shù)：jjPPPPPZ1210最后擴(kuò)大組變速范圍與總變最后擴(kuò)大組變速范圍與總變速級(jí)數(shù)之間關(guān)系：速級(jí)數(shù)之間關(guān)系：由于極限傳動(dòng)比的限制：由于極限傳動(dòng)比的限制：9626. 141. 18jR所以總變速級(jí)數(shù)所以總變速級(jí)數(shù)Z：)26. 118

2、( )41. 1( 12Z主軸變速范圍主軸變速范圍Rn：1.26)( 501.261.41)( 45 41. 11 -18112Rn1 ZR 360845)(3210 1 1) )( (2 26 61 11 12 2 rrrrR841. 161)(233xr 方法：在原有變速傳動(dòng)系內(nèi)再增加一個(gè)變速組。方法：在原有變速傳動(dòng)系內(nèi)再增加一個(gè)變速組。特點(diǎn)：由于受變速組極限變速范圍的限制，增加變速組的特點(diǎn)：由于受變速組極限變速范圍的限制，增加變速組的級(jí)比指數(shù)不得不小于理論值，并導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。級(jí)比指數(shù)不得不小于理論值，并導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。63122312126312223246631222324) 1

3、22(23186631變速范圍限制變速范圍限制剔除重復(fù)轉(zhuǎn)速剔除重復(fù)轉(zhuǎn)速34445:nR,22333012931 ,zzzz43211 i16141411 i1641. 1)12(8)1(333 Pxr 18041. 11161 ZR 4541. 11121ZR5045 .1226. 126. 161161Z R80252000 R16201lg80lg Z84241222216 8, 41620 xx8542222216 129035. 620326. 126. 18238124 R76222312 12962222324 5045 .1226. 126. 161161Z R4122228 例

4、例 已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試確定變速系中傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。確定變速系中傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 1.1.主軸主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算轉(zhuǎn)速 min/9041. 15 .31131213Z1r r nnj （1 1）主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：）主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速： 采用通用機(jī)床中車床類的主軸計(jì)算采用通用機(jī)床中車床類的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速公式：轉(zhuǎn)速公式：Z1211331=31.5 1.41=90rpm jnn（2 2）各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：）各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速： 第第軸：若由軸：若由18:7218:72傳動(dòng)主軸，其轉(zhuǎn)傳動(dòng)主軸，其轉(zhuǎn)速中速中355355、500500和和710710需傳遞全部功率；需傳遞全部功率；若由若

5、由60:3060:30傳動(dòng)主軸，則所有轉(zhuǎn)速需傳傳動(dòng)主軸，則所有轉(zhuǎn)速需傳遞全部功率。因此計(jì)算轉(zhuǎn)速為遞全部功率。因此計(jì)算轉(zhuǎn)速為125rpm125rpm。采用相同方法可求采用相同方法可求軸軸njnj. .60:30(3)(3)各齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速各齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪齒輪Z18Z18：若經(jīng)齒輪副：若經(jīng)齒輪副18:7218:72使主軸使主軸得到三級(jí)轉(zhuǎn)速得到三級(jí)轉(zhuǎn)速9090、125125、180180，需傳遞，需傳遞全部功率，此時(shí)全部功率，此時(shí)Z18Z18齒輪轉(zhuǎn)速為齒輪轉(zhuǎn)速為355355、500500、710710，因此最低轉(zhuǎn)速，因此最低轉(zhuǎn)速355355為其計(jì)算為其計(jì)算轉(zhuǎn)速。采用同法可求其余齒輪轉(zhuǎn)速。采用同

6、法可求其余齒輪njnj。1fdnf/ ZRRR 5 . 78/60/ dnfRRR52. 7894. 094. 0 dfR dfR dfR)97. 090. 0( 1fdnf/ ZRRR 252. 7lg/5 . 7lg1 Z三、主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍 遠(yuǎn)大于調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功遠(yuǎn)大于調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍率變速范圍 ，必須串聯(lián)分級(jí)變速系統(tǒng)來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的恒功率必須串聯(lián)分級(jí)變速系統(tǒng)來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍，以滿足機(jī)床需求。變速范圍，以滿足機(jī)床需求。 PnRmR 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)

7、速；電動(dòng)機(jī)的最電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速。主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速。主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 則則決定了電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩變速范圍決定了電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 的大小的大小 ， 。TRTmRTmTRR 調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍為調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍為 ，在保證輸出轉(zhuǎn)速，在保證輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)前提下，串聯(lián)一個(gè)雙速變速組，獲得的最大變速范圍為連續(xù)前提下，串聯(lián)一個(gè)雙速變速組，獲得的最大變速范圍為 此時(shí)此時(shí): : m2m2aPZZFm2mF 串聯(lián)兩個(gè)雙速變速組后，能得到的串聯(lián)兩個(gè)雙速變速組后，能得到的連續(xù)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速的最大變速范圍是連續(xù)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速的最大

8、變速范圍是 ，這時(shí)這時(shí): : 4m4baPPZZFm4 調(diào)速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)調(diào)速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)k級(jí)雙速變速組后，能獲得的最大變速范圍是：級(jí)雙速變速組后，能獲得的最大變速范圍是： ZFPnRkZ2mF 串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比等于電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍時(shí)，串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比等于電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍時(shí)，輸出的無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速的變速范圍最大。換言之，變速范圍一定，輸出的無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速的變速范圍最大。換言之，變速范圍一定，當(dāng)分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比當(dāng)分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比 時(shí)，需串聯(lián)的變速組數(shù)最少。時(shí)，需串聯(lián)的變速組數(shù)最少。 mFmPnRZlglgmin2lglgminminZk 為自然數(shù)，且采用收尾法圓整，即：為自然數(shù)，且采用收

9、尾法圓整，即： k21minZ2Z?。喝。?2minZ4Z?。喝。?分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比一般比電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比一般比電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍小，分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為圍小，分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為: :111zmPnZPmPnZpFFRRRR分級(jí)傳動(dòng)的最小傳動(dòng)比應(yīng)采用前緩后急的原則；分級(jí)傳動(dòng)的最小傳動(dòng)比應(yīng)采用前緩后急的原則；擴(kuò)大順序應(yīng)采用前密后疏的原則擴(kuò)大順序應(yīng)采用前密后疏的原則 ；串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)遵循極限傳動(dòng)比、極限變速范圍的原則。串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)遵循極限傳動(dòng)比、極限變速范圍的原則。 例例2-6 某數(shù)控機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)由變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)某數(shù)控機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)由變頻電動(dòng)

10、機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)連續(xù)功率機(jī)連續(xù)功率7.5kW，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速 ，最，最高、最低轉(zhuǎn)速高、最低轉(zhuǎn)速 ，機(jī)床主軸最高、最低轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸最高、最低轉(zhuǎn)速 ： ， ，計(jì)算轉(zhuǎn)速：，計(jì)算轉(zhuǎn)速： 。設(shè)計(jì)所串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)所串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)。min/15000rn min/4500max0rnmin/6min0rnmin/3550maxrnmin/5 .37minrnmin/150rnj解：解：主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍247 .231503550PnR電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍是電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍是3，即，即 3mPmR該系統(tǒng)至少需要的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)、變速組數(shù)該系統(tǒng)至少需要的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)

11、、變速組數(shù) 89. 23lg24lglglgminmPnRZ53. 12lg89. 2lgmink 取取 ：2k4Z分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為2324141ZmPnFRR結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 21224分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比 322. 3min211011500150i根據(jù)前緩后急的原則分配最小傳動(dòng)比：根據(jù)前緩后急的原則分配最小傳動(dòng)比： 82. 211bi211ai77. 110i其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 122112Faaii41. 1282. 212212Fbbii調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速min/375min/

12、105 .37minrrnm電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率 kWkWnnPPmmm875. 100153755 . 70minmin4500150037537.51503006001200450900180035501:11:1.771:21:2.821.41:13751500450015037.5450900300180060035501200MP00圖2-12 某數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)速圖四、增大恒功率無(wú)級(jí)變速范圍的方法四、增大恒功率無(wú)級(jí)變速范圍的方法 如果要求每段轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)變速范圍如果要求每段轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)變速范圍 ，應(yīng)增大電動(dòng)，應(yīng)增大電動(dòng)機(jī)的功率，增大的比率為機(jī)的功率

13、，增大的比率為 ，即將電動(dòng)機(jī)的功，即將電動(dòng)機(jī)的功率擴(kuò)大率擴(kuò)大 倍，傳遞功率倍，傳遞功率 的最低轉(zhuǎn)速為的最低轉(zhuǎn)速為 ，從而，從而使電動(dòng)機(jī)傳遞功率為使電動(dòng)機(jī)傳遞功率為 的轉(zhuǎn)速范圍變?yōu)榈霓D(zhuǎn)速范圍變?yōu)?mFjRmFj/RkmPk /nn00kmPFjmmRk 從另一角度考慮，電動(dòng)機(jī)傳遞功率從另一角度考慮，電動(dòng)機(jī)傳遞功率 的最低轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）的最低轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）仍為仍為 ，主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率的最低轉(zhuǎn)速（計(jì)算轉(zhuǎn)速）則為，主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率的最低轉(zhuǎn)速（計(jì)算轉(zhuǎn)速）則為 ，對(duì)于增加功率后的電動(dòng)機(jī)，對(duì)于增加功率后的電動(dòng)機(jī) 對(duì)于增加功率后的電動(dòng)機(jī)，提高了主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，對(duì)于增加功率后的電動(dòng)機(jī)，提高了主軸

14、的計(jì)算轉(zhuǎn)速，這樣在某種程度上，簡(jiǎn)化了無(wú)級(jí)變速中串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這樣在某種程度上，簡(jiǎn)化了無(wú)級(jí)變速中串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。mP0njjnkn例例2-7 上述機(jī)床，若要求主軸每段的恒功率無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速范圍，上述機(jī)床，若要求主軸每段的恒功率無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速范圍， ，確定其分級(jí)變速系統(tǒng)。，確定其分級(jí)變速系統(tǒng)。4FjR解：解：主軸要求的恒功率變速范圍主軸要求的恒功率變速范圍2424；電動(dòng)機(jī)功率為電動(dòng)機(jī)功率為 kWkWPm10345 . 7電動(dòng)機(jī)傳遞電動(dòng)機(jī)傳遞7.5kW7.5kW時(shí)的最低轉(zhuǎn)速為時(shí)的最低轉(zhuǎn)速為 min/1125min/4315000rrn至少需串聯(lián)的雙速變速組數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)為至少需串聯(lián)的雙速變速

15、組數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)為 30. 24lg24lgminZ2 . 12lg3 . 2lgmink2k4Z分級(jí)傳動(dòng)的分級(jí)傳動(dòng)的實(shí)際公比為實(shí)際公比為 82. 16424314F結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為 21224分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比 5 . 711125150mini根據(jù)前緩后急的原則，取根據(jù)前緩后急的原則，取 82. 211bi211ai325. 110i其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 1 . 1182. 12112Faaii17. 182. 182. 212212Fbbii調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速min/281min/5 . 75 .37minrrnm電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率kWkWnnPPmmm875. 151212815 . 70minmin主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率（主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率（10kW10kW）的最低轉(zhuǎn)速為）的最低轉(zhuǎn)速為min/200min/5 . 71500rrnj450037.515060035501: