第八章傳動設(shè)計(jì)

第八章傳動設(shè)計(jì)主傳動概述（一）主傳動類型及其應(yīng)用（二）有級變速主傳動系統(tǒng)的組成（三）主傳動的設(shè)計(jì)要求（四）主傳動的設(shè)計(jì)程序機(jī)床主傳動系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動。它對機(jī)床的使用性能、結(jié)構(gòu)都有很明顯的影響。機(jī)床主傳動的類型可按不同特征來劃分：按照傳動電動機(jī)可分為：交流電動機(jī)驅(qū)動直流電動機(jī)驅(qū)動或：單速電動機(jī)驅(qū)動多速電動機(jī)驅(qū)動按照傳動裝置可分為：機(jī)械傳動裝置液壓傳動裝置電氣傳動裝置按照變速的連續(xù)性可分為：無級變速有級變速主傳動系統(tǒng)由動力源、變速裝置和執(zhí)行件(如主軸、刀架、工作臺）等部分組成。主傳動系統(tǒng)屬于外聯(lián)系傳動鏈。圖示是CA6140車床傳動系統(tǒng)圖，主傳動系統(tǒng)組成：1、動力源2．固定傳動比機(jī)構(gòu)3．變速機(jī)構(gòu)4．主軸部件5．開停裝置6．制動裝置7．換向裝置8．操縱機(jī)構(gòu)9．潤滑與密封裝置1、機(jī)床主軸必須有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)，以便滿足機(jī)床運(yùn)動要求。2、主電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，傳動效率足夠高，以便滿足機(jī)床動力要求。3、主軸主件、有關(guān)機(jī)構(gòu)及元件應(yīng)有足夠的精度、剛度，抗震性、溫升、熱變形在允許范圍內(nèi)，以便滿足機(jī)床工作性能的要求。4、操作要輕便靈活、安全可靠、調(diào)整維修方便，潤滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。5、結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和裝配，成本低，以便滿足機(jī)床經(jīng)濟(jì)性的要求。1、調(diào)查研究2、主傳動的運(yùn)動設(shè)計(jì)：根據(jù)主傳動技術(shù)參數(shù)，選擇傳動方案，擬定可行的轉(zhuǎn)速圖，計(jì)算齒輪的齒數(shù)及帶輪直徑，繪制出主傳動系統(tǒng)圖。3、主傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)主傳動系統(tǒng)圖，設(shè)計(jì)主軸變速箱部件裝配圖，并進(jìn)行必要的動力演算。4、主傳動零件圖設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)床的主傳動系統(tǒng)時(shí)，必須滿足的基本要求：①機(jī)床的未端執(zhí)行件應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和變速級數(shù)。②機(jī)床的動力源和傳動機(jī)構(gòu)需要能夠輸出和傳遞足夠的功率和扭矩。并有較高的傳動效率。③機(jī)床的傳動機(jī)構(gòu)，特別是未端執(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機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)率的要求，應(yīng)該合理地滿足。⑤機(jī)床的操作和控制要靈活，安全可靠，噪聲要小，維修方便，成本要便宜。8.1主運(yùn)動有級變速傳動設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：

①擬訂結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)②擬定轉(zhuǎn)速圖③合理分配各傳動副的傳動比④確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑⑤繪制主傳動的傳動系統(tǒng)圖8.1.1轉(zhuǎn)速圖：也叫轉(zhuǎn)速分布圖

分析和設(shè)計(jì)主傳動系統(tǒng)需要一種特殊線圖，稱轉(zhuǎn)速圖。1.為什么要用轉(zhuǎn)速圖：①前面學(xué)過的傳動系統(tǒng)圖一個(gè)致命弱點(diǎn)：不能直觀表明主軸上每種轉(zhuǎn)速是通過哪些齒輪傳來的。②前面學(xué)過的傳動系統(tǒng)圖也不能看清楚各對齒輪的傳動比之間的內(nèi)在聯(lián)系，而轉(zhuǎn)速圖可以。2.轉(zhuǎn)速圖的繪制方法：（1）繪制四級變速變速箱的轉(zhuǎn)速圖①求出各傳動比：（按從小到大規(guī)律排列）u1=21/51=0.41，u2=28/44=0.64，u3=36/36=1，u4=44/44=1.58

u1=n1/n0，n1=u1n0u2=n2/n0,n2=u2n0u3=n3/n0,n3=u3n0u4=n4/n0,n4=u4n0②現(xiàn)在將傳動圖繪制成轉(zhuǎn)速圖：用一組相互平行并距離相等的線條代表軸，軸上每個(gè)點(diǎn)代表一種轉(zhuǎn)速。圖中坐標(biāo)取對數(shù)坐標(biāo)。若轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)排列的，則各級轉(zhuǎn)速為：n1=nmin,n2=n1φ,logn2=logn1+logφn3=n2φ,logn3=logn2+logφn4=n3φ,logn4=logn3+logφ如果將n1,n2,n3,n4按順序在坐標(biāo)上排列，則相鄰轉(zhuǎn)速之間相差一個(gè)logφ。將上各傳動比值變?yōu)榕cφ有關(guān)的值，有：u1=0.41=1/1.582=1/φ2u2=0.64=1/1.58=1/φu3=1u4=1.58=φ由于φ＞1，故降速時(shí)，轉(zhuǎn)動比u=1/φx

升速時(shí)，傳動比u=φx①當(dāng)u=1時(shí)，畫平線②當(dāng)u=φx時(shí)，往上翹，u4=1.58=φ1，取對數(shù)=1，往上翹1格③當(dāng)u=1/φx時(shí)，往下低。繪制（四級兩軸變速箱）轉(zhuǎn)速圖步驟：第一步，畫兩條垂線，代表兩根軸第二步，在左邊第一垂線（軸Ⅰ）上取一點(diǎn)，表示軸Ⅰ轉(zhuǎn)速第三步，在右邊第二條垂線（軸Ⅱ）上取四點(diǎn)，代表第Ⅱ軸四種轉(zhuǎn)速，即n1n2n3n4,軸上各點(diǎn)距離相等，即等于logφ第四步，用粗實(shí)線（速度線）將n0和n1n2n3n4相連。（2）繪制XA6132A銑床主運(yùn)動轉(zhuǎn)速圖：XA6132A銑床，主電動機(jī)轉(zhuǎn)速n0=1440r/min，公比φ=1.26，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=18，即n1，n2，…，n18。主軸轉(zhuǎn)速為：n=30～1500（r/min）。轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)排列的，即n2/n1=φ，n3/n2=φ，…，nz/n（z-1）=φ下面分步來繪制XA6132A銑床主運(yùn)動轉(zhuǎn)速圖。第一步：求出各對齒輪副的傳動比：φ=1.26軸Ⅰ—Ⅱ之間：u0=26/54=1/2=1/φ3Ⅱ—Ⅲ：u1=16/39=1/2.5=1/1.264=1/φ4u2=19/36=1/2=1/1.263=1/φ3u3=22/33=1/1.5=1/1.262=1/φ2Ⅲ—Ⅳ：u4=18/47=1/2.5=1/1.264=1/φ4u5=28/37=1/1.26=1/φu6=39/36=1.5=1.262=φ2Ⅳ—Ⅴ：u7=19/71=1/4=1/1.266=1/φ6u8=82/38=2=1.263=φ3第二步：畫出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ垂直平行線，表示傳動軸（細(xì)線），并畫出橫向?qū)?shù)坐標(biāo)線（細(xì)線）18格，每格之間距離為logφ=log1.26。第三步：畫轉(zhuǎn)速圖。①在軸Ⅰ—Ⅱ之間引一條直線，由于u0=1/φ3，故向下傾斜3格②在Ⅱ—Ⅲ之間引三條直線，分別是u1=1/φ4，向下斜四格。u2=1/φ3，向下斜三格u3=1/φ2，向下斜二格③在Ⅲ—Ⅳ之間引三條直線，即u4=1/φ4，向下斜四格。u5=1/φ，向下斜一格。u6=φ2，向上斜二格。這樣在Ⅳ軸有9種轉(zhuǎn)速。④在Ⅳ—Ⅴ之間，有兩種傳動比，應(yīng)在Ⅳ軸9種不同轉(zhuǎn)速點(diǎn)上各引出兩條直線，即u7=1/φ6，向下斜6格。u8=φ3，向上斜3格。這樣在主軸上有18個(gè)點(diǎn)，即18級轉(zhuǎn)速。3.綜上所述：（1）轉(zhuǎn)速圖由“三線一點(diǎn)”組成：①傳動軸格線（垂直平行細(xì)線）、②轉(zhuǎn)速格線（水平細(xì)線）、③傳動線（粗實(shí)線）、④轉(zhuǎn)速點(diǎn)（黑點(diǎn)或圓圈）（2）由轉(zhuǎn)速圖可以清楚看出：①傳動軸數(shù)目.②主軸和各傳動軸上的轉(zhuǎn)速級數(shù)、各轉(zhuǎn)速值及傳動路線。③變速組的數(shù)目及傳動順序。④各變速組的傳動副數(shù)目及傳動比數(shù)值。8.1.2有級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)床的運(yùn)動參數(shù)如Rn、φ基本確定后，就可進(jìn)行傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通常采用圖解的方法，即轉(zhuǎn)速圖來解決。轉(zhuǎn)速圖可直觀地表達(dá)出傳動系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律和傳動副的速比關(guān)系。它不僅可以用來擬定新的傳動系統(tǒng)，也可用來對現(xiàn)有機(jī)床的傳動系統(tǒng)進(jìn)行分析和比較。一、轉(zhuǎn)速圖圖2-2a為龍門銑床銑刀主軸變速箱的傳動系統(tǒng)圖，圖2-2b為該變速箱的轉(zhuǎn)速圖。其轉(zhuǎn)速范圍：50~630r/min,公比φ=1.26,轉(zhuǎn)速級數(shù)z=12,主電動機(jī)功率13kw,轉(zhuǎn)速1460r/min。在轉(zhuǎn)速圖中：①距離相等的豎直線代表傳動系統(tǒng)的各軸；②距離相等的橫線與豎直線的交點(diǎn)（用圓圈表示）用來代表各級轉(zhuǎn)速。因lgnz-lgnz-1=lgφ=常數(shù)，轉(zhuǎn)速圖上的縱

坐標(biāo)取為對數(shù)坐標(biāo)，則代表各級轉(zhuǎn)速的橫線的間距相等，且等于lgφ③相鄰兩軸之間的相應(yīng)轉(zhuǎn)速的連線代表相應(yīng)傳動副的傳動比。從圖可見，由三個(gè)變速組互相串聯(lián)使變速系統(tǒng)獲得12級轉(zhuǎn)速。第一變速組（Ⅱ-Ⅲ軸）：ua1=27/43=1/1.58=1/φ2

ua2=31/39=1/1.26=1/φ

ua3=35/35=1第二變速組（Ⅲ-Ⅳ軸）：ub1=26/52=1/2=1/φ3

ub2=39/39=1第二變速組（Ⅳ-Ⅴ軸）：uc1=24/54=1/2.25=1/φ3.5

uc2=50/28=1.79=φ2.5二、變速的基本規(guī)律（一）變速系統(tǒng)的變速級數(shù)是各變速組傳動副數(shù)的乘積圖2－2變速系統(tǒng)可寫為：12＝3×2×2通式：z＝papbpc…pm在結(jié)構(gòu)上，變速組按照從電動機(jī)到主軸傳動的先后排列順序稱為“傳動順序”（二）機(jī)床的總變速范圍應(yīng)是各變速組變速范圍的乘積Rn=n12/n1=630/50=φ12-1=1.2611=

12.6ra=uamax/uamin=(35/35)/(27/43)=1.58=φ2rb=ubmax/ubmin=(39/39)/(26/52)=2=φ3rc=ucmax/ucmin=(50/28)/(24/54)=4=φ6故Rn=rarbrc=φ2.φ3.φ6=φ11=12.6通式：Rn=nmax/nmin=umax/umin=rarbrc…rm（三）變速組的級比規(guī)律變速組相鄰傳動比之間的比值稱為級比。第一變速組：p0=pa=3ua3:ua2:ua1=1:1/φ:1/φ2=φ2:φ:1=φ2x0:φx0:1故a=0=φx0=φx0=1

通過此變速組變速后，可使Ⅲ軸得到三級連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速，這種具有級比指數(shù)x0=1的變速組稱為基本組。第二變速組：p1=pb=2ub2:ub1=1:1/φ3=φ3:1=φx1:1故b=1=φx1=φ3

x1=p0=3此變速組的作用是將基本組的變速范圍進(jìn)行第一次擴(kuò)大，這種級比指數(shù)等于基本組的傳動副數(shù)，即x1=p0的變速組稱為第一擴(kuò)大組。第三變速組：p2=pc=2uc2:uc1=1:1/φ6=φ6:1=φx2:1故c=2=φx2=φ6

x2=p0p1=6

此變速組的作用是將基本組的變速范圍進(jìn)行第二次擴(kuò)大，這種級比指數(shù)等于基本組和第一擴(kuò)大組的傳動副數(shù)連乘積，即x2=p0p1的變速組稱為第二擴(kuò)大組。

……第j擴(kuò)大組級比j=φxjxj=p0p1p2…

pj-1

0=φx0=φx0=11=φx1

x1=p0

2=φx2

x2=p0p1

……j=φxjxj=p0p1p2…

pj-1上面即為級比規(guī)律。

從上面分析可知，為了獲得連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速，必須使幾個(gè)變速組串聯(lián)而成的傳動系統(tǒng)符合級比規(guī)律，否則會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù)或空缺的現(xiàn)象。如圖2－3中的圖a)x1=4＞3，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速空缺；圖b)x1=2＜3，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù)；圖c)x1=1.5<3，出現(xiàn)非正常的轉(zhuǎn)速數(shù)列。變速組按擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍過程而排列的基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組……的排列順序，稱為“擴(kuò)大順序”。變速組的變速范圍與其級比的關(guān)系。對于基本組：r0=φ2=(φ)3-1=0p0–1對于第一擴(kuò)大組：r1=φ3=(φ3)2-1=1p1–1對于第一擴(kuò)大組：r2=φ6=(φ6)2-1=2p2–1從上分析可得出通式：rj=

jpj–1

由此得出結(jié)論：由于等比數(shù)列可以由等比數(shù)列乘以等比數(shù)列得到，機(jī)床的傳動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速數(shù)列是由定比傳動副和變速組組成的，幾個(gè)變速組互相串聯(lián)，其中以基本組為基礎(chǔ)，然后通過第一、第二、…、擴(kuò)大組把各軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)和變速范圍逐步擴(kuò)大，并且各變速組相鄰傳動比之間又遵循上述的級比規(guī)律，則機(jī)床的傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速數(shù)列是連續(xù)的等比數(shù)列，稱為“正常傳動系統(tǒng)”。三、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式將轉(zhuǎn)速圖畫成對稱形式就成為結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)中兩軸間連線僅表示傳動關(guān)系，而不表示傳動比值，軸上各圓點(diǎn)也不表示該軸的具體轉(zhuǎn)速。結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖有一致的變速特性。結(jié)構(gòu)網(wǎng)又可簡化為結(jié)構(gòu)式，本例的結(jié)構(gòu)式為：圖2－2的轉(zhuǎn)速圖可畫成圖2－4的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。12=31×23×26其中:Z=3×2×2

=12p0=3x0=1r0=φ2

p1=2x1=3r1=φ3

p2=2x2=6r2=φ6

結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)一樣只表示變速特性的相對關(guān)系。四、轉(zhuǎn)速圖的擬定擬定變速系統(tǒng)的任務(wù)是為了尋找最佳的變速系統(tǒng)方案，擬定變速系統(tǒng)一般可按下列步驟進(jìn)行：1)根據(jù)已定的Rn、φ及z，選擇合適的變速組個(gè)數(shù)及其傳動副數(shù)，選擇合理的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)；2)繪制轉(zhuǎn)速圖，合理地分配各傳動比；3)計(jì)算各變速組各對齒輪的齒數(shù)。畫出傳動系統(tǒng)圖。(一)變速組及其傳動副數(shù)的選擇比較下列三種方案：1)18=9×22)18=6×33)18=3×3×2從減少傳動副數(shù)目及其它方面分析方案3)應(yīng)是最好的。(二)結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇從減小傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸和降低傳動系統(tǒng)的噪聲和振動兩方面去綜合考慮，應(yīng)遵循下列兩原則：1.傳動副的“前多后少”原則把不同傳動副數(shù)的變速組在傳動順序上的排列加以改變，可得若干不同的方案：

12=3×2×2（好）12=2×3×212=2×2×32.傳動副的“前緊后松”原則當(dāng)傳動順序與擴(kuò)大順序一致或不一致，對于變速系統(tǒng)12=3×2×2共有六種方案：見圖２－５

12=31×23×26(好）12=31×26×2312=32×21×2612=34×21×2212=32×26×2112=34×22×213.各變速組的變速范圍不應(yīng)超過最大的變速范圍對于主傳動系統(tǒng)：因umin=1/4umax=2(斜齒umax=2.5)

故r=(2~2.5)/(1/4)=8~10對于進(jìn)給傳動系統(tǒng)：因umin=1/5umax=2.8故r=14當(dāng)φ=1.26時(shí),“26”,r=(φ6)2-1=4(合格)“34”,r=(φ4)3-1=6.32(合格)當(dāng)φ=1.41時(shí),

“26”,r=(φ6)2-1=8(合格)“34”,r=(φ4)3-1=16>8(不合格)

故，通常大多數(shù)機(jī)床的最后擴(kuò)大組的傳動副數(shù)為２，可以減小最后擴(kuò)大組的變速范圍。(三)分配傳動比，合理安排降速為了減少傳動件尺寸，在傳動順序上各變速組的最小傳動比，應(yīng)遵循“前緩后急”的原則。即uamin>ubmin>ucmin>…另還應(yīng)注意下列兩點(diǎn)：1)各傳動副的最大、最小傳動比應(yīng)盡可能不超出級限傳動比。2)選用標(biāo)準(zhǔn)的傳動比，盡量是取公比的整數(shù)次方，即u=φ±E(E為整數(shù)），這樣可以簡化計(jì)算。(四)舉例

擬定萬能臥式中型銑床的主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖，已知主軸的轉(zhuǎn)速范圍為30~1500r/min,異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min。1．選定公比φ及確定轉(zhuǎn)速級數(shù)和各級轉(zhuǎn)速

φ＝1.26(√)或1.41Rn=nmax/nmin=1500/30=50z=1+lgRn/lgφ=1+lg50/lg1.26=17.9取z=18，轉(zhuǎn)速數(shù)列見下圖2.選擇結(jié)構(gòu)式1)由“前多后少”原則得18=3×3×22)由“前密后疏”原則得18=31×33×293)其最后擴(kuò)大組的變速范圍r=(φ9)2-1=8在允許的變速范圍內(nèi)。3.確定是否需要增加降速的定比的傳動副總降速比為：30/1450=1/48三個(gè)變速組的最小傳動比都為1/4，則總降速比為1/64，這樣無需增加降速的定比傳動副，為使中間的二變速組降速緩慢，以減小結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在變速組的最前面增加一對26/54的齒輪副。4.分配各變速組的最小傳動比，擬定轉(zhuǎn)速圖1)決定軸Ⅳ–Ⅴ的最小傳動比最后擴(kuò)大組的最小傳動比取極限值1/4。2)決定其余變速組的最小傳動比根據(jù)“前緩后急”的原則，兩變速組均降4格。3)畫出各變速組的傳動比連線見右圖。5.畫出主傳動系統(tǒng)圖如右圖所示，這個(gè)傳動系統(tǒng)就是X62W型銑床的主傳動系統(tǒng)。綜上所述，變速傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：（1）一個(gè)規(guī)律：級比規(guī)律（2）兩個(gè)限制：①齒輪極限傳動比限制②變速組內(nèi)變速范圍限制（3）三項(xiàng)原則：傳動副要“前多后少”傳動線要“前密后蔬”降速要“前緩后急”（4）四項(xiàng)注意：①傳動鏈要短②轉(zhuǎn)速和要?、埤X輪線速度要小④空轉(zhuǎn)件要少設(shè)計(jì)主傳動系統(tǒng)，一般應(yīng)遵循上述原則。但實(shí)際情況應(yīng)根據(jù)具體情況加以靈活運(yùn)用。五、齒輪齒數(shù)的確定注意下列幾點(diǎn)：1)齒輪齒數(shù)和Sz不能太大，一般Sz≦100~120，常選用在100以內(nèi)。2)同一變速組中的各對齒輪，其中心距必須保持相等。3)最小齒輪的齒數(shù)應(yīng)保持不產(chǎn)生根切。4)應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度。一般推薦a≧2m，見圖2-105)保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。機(jī)床主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速對于優(yōu)先數(shù)列的理論值的總誤差應(yīng)在-2%~+6%范圍之內(nèi)。(一)同一變速組內(nèi)模數(shù)相同的齒輪齒數(shù)的確定適用于各齒輪副的速度變化不大，受力情況差別不大的情況。1．計(jì)算法Zj’+Zj=Sz=常數(shù)Zj/Zj’=uj故Zj=Sz·uj/(1+uj)Zj’=Sz/(1+uj)以圖2-11為例說明計(jì)算方法，其中φ＝1.41u1=1/φ2=1/2u2

=1/φ

=1/1.41u3

=1令u1=z1/z1’u2

=z2/z2’u3

=z3/z3’若取z1=24則z1’=24×2=48,齒數(shù)和Sz=

Zj’+Zj=72則z2=Sz·u2/(1+u2)＝30Z2’=Sz-z2=42z3=Sz·u3/(1+u3)＝36Z2’=Sz–z3=36齒數(shù)確定后，還要檢查三聯(lián)齒輪塊相鄰齒輪的齒數(shù)關(guān)系，以保證其左右移動過程中，不會發(fā)生碰撞。如下圖，當(dāng)三聯(lián)齒輪塊由中間向左移動時(shí)，必須保證齒輪z2的齒頂不碰撞z1’的齒頂，當(dāng)z1’

＞z2’

＞z3’時(shí)，要求z1’-z2’

>4，即三聯(lián)齒輪的最大齒輪與相鄰的次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于4。2.查表法六、齒輪的布置為使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，在齒輪的布置時(shí)應(yīng)注意下列問題：1)應(yīng)使一對齒輪完全脫開之后，另一對齒輪才能開始進(jìn)入嚙合。如圖2-13中的L＝2B，=2~4。2)變速組中的滑移齒輪最好布置在主動軸上（降速傳動時(shí)），也可把兩個(gè)相鄰的滑移齒輪放在同一根軸上。下面介紹幾種縮小軸向尺寸和徑向尺寸的齒輪排列布置方法。(一)縮小軸向尺寸1.采用合理的齒輪塊結(jié)構(gòu)見圖2-14，有窄式和寬式兩種2.采用公用齒輪見圖2-153.相鄰兩變速組的主動齒輪和被動齒輪交錯排列圖2-16b交錯排列的軸向尺寸要比圖2-16a的非交錯排列的小2B。4.增加定比傳動

見圖2-17(二).縮小徑向尺寸1.縮小軸間尺寸在強(qiáng)度允許下盡可能選用較小的齒數(shù)和，一對齒輪副的降速比盡可能少用u≤1/4的傳動比，寧可多加一對降速齒輪，如圖2-18，可用u=1/2×1/2。另當(dāng)小齒輪的直徑相同時(shí)，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umin.umax=1，不僅使變速組本身的軸間距較小，且有利于相鄰變速組軸間距縮短。2.使傳動軸中某些軸線相互重合

如圖2-193.盡量使各軸在空間布置緊湊圖2-18c較圖2-18b的水平尺寸減小，但垂直尺寸有所增加。4.采用多速電機(jī)七、擴(kuò)大變速范圍的幾種方法由于最后擴(kuò)大組的變速范圍不允許超過極限范圍，變速系統(tǒng)的變速級數(shù)Z和總變速范圍R都將受到一定的限制。變速級數(shù)Z＝P0P1P2…Pj-1Pj而最后擴(kuò)大組的變速范圍：rj=φ(pj–1)p0p1p2…pj-1=φ(pj–1)Z/pj如Pj=２，則rj=φZ/2故Zmax=2lgrmax/lgφ變速系統(tǒng)的變速范圍為：Rn=φz–1=φz/φ以φZ/2≦rmax代入上式得：Rnmax=r2max/φ當(dāng)rmax=8時(shí)，則Rnmax=r2max/φ即Rnmax=64/φ當(dāng)φ=1.26時(shí)，Zmax=18，Rnmax

=50當(dāng)φ=1.41時(shí)，Zmax=12，Rnmax=45而現(xiàn)代通用機(jī)床的變速范圍常常超過上述范圍，這時(shí)可用下列的方法擴(kuò)大變速范圍。㈠增加一個(gè)變速組增加一個(gè)變速組顯然可以增加總變速范圍Rn，但各變速組的變速范圍又受到rmax≦8~10的限制，因此增加不超過這個(gè)限制的變速組固然可以擴(kuò)大變速范圍Rn，但又會出現(xiàn)部分轉(zhuǎn)速重復(fù)，因而并沒有充分利用傳動副。如φ=1.41，Z=12，Rnmax

=45的變速系統(tǒng)：其結(jié)構(gòu)式：12=31×23×26

增加一個(gè)P＝2變速組，其結(jié)構(gòu)式：24=31×23×26×212但最后擴(kuò)大組的變速范圍：r3=φ12

=1.4112=64>8，應(yīng)為r3=φ12－6

=1.416=8，其結(jié)構(gòu)式為：18=31×23×26×2(12-6)其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2－20示，從圖可知，出現(xiàn)了6級轉(zhuǎn)速重復(fù)。變速級數(shù)有所增加，但沒有達(dá)到應(yīng)有的級數(shù)，只是總變速范圍增加到Rn=φ17=1.4117=344㈡增加背輪機(jī)構(gòu)原理圖見圖2－21以背輪機(jī)構(gòu)作為一個(gè)變速組，其變速范圍可達(dá)到rmax=1/(1/4×1/4)=16，這樣可以作為變速系統(tǒng)的最后擴(kuò)大組，從而可以提高變速系統(tǒng)的變速級數(shù)Z和變速范圍Rn。從結(jié)構(gòu)上看，背輪機(jī)構(gòu)僅占兩排軸孔位置，可以縮小變速箱的徑向尺寸；在高速傳動時(shí)，直接合上離合器，縮短了高速傳動鏈，這時(shí)應(yīng)使背輪脫開。圖2－22為CM6132型精密車床的主傳動系統(tǒng)，該傳動是采用分離傳動。采用了背輪機(jī)構(gòu)，且位于主軸箱，傳動比為：27/63×17/58=1/8㈢采用分支傳動其原理圖見圖2－23CA6140、C620－1車床為其具體應(yīng)用。圖2－24為CA6140車床的主傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。低速分支：

φ=1.26

，Z=18(10~500r/min)，R’=50，其結(jié)構(gòu)式為：18=21×32×26×2(12-6)

，出現(xiàn)了6級重復(fù)轉(zhuǎn)速。高速分支：

φ=1.26

，Z=6(450~1400r/min)，R”=3.11

其結(jié)構(gòu)式為：6=21×32

從圖可見450~560r/min4級轉(zhuǎn)速交叉，實(shí)際總變速范圍140少于Rn=R’R”=155.5。此轉(zhuǎn)速圖的特點(diǎn)：傳動鏈上第一變速組2個(gè)傳動副而第二變速組3個(gè)傳動副。電動機(jī)經(jīng)Ⅰ軸至Ⅱ軸是先降速后升速。顯然，采用分支傳動既擴(kuò)大變速范圍又能縮短高速傳動鏈。㈣采用混合公比圖2－25為Z3040型搖臂鉆床的雙公比的主傳動變速系統(tǒng)。φ1=1.26(中間12轉(zhuǎn)速）φ2=1.262=1.58(最高、最低6級轉(zhuǎn)速)正常：16=21×22×24×28如把基本組的級比指數(shù)由1改為5，則結(jié)構(gòu)式為：16=25×22×24×28

改變擴(kuò)大順序，使結(jié)構(gòu)式改為：16=22×25×24×28其結(jié)構(gòu)網(wǎng)見圖2－26其變速系統(tǒng)的變速范圍Rn=φ2φ5φ4φ8=φ19=80而正常系統(tǒng)的變速范圍

Rn=φ1φ2φ4φ8=φ15=32二者相差φ4倍，其中指數(shù)4是基本組級比指數(shù)增加值，也是轉(zhuǎn)速數(shù)列中轉(zhuǎn)速空缺的格數(shù)。由此可見，增大基本組的級比指數(shù)，可以得到混合公比的變速系統(tǒng)，增大的差值，恰好是結(jié)構(gòu)網(wǎng)的空缺格數(shù)。但增加后的基本組的級比指數(shù)不能為基本組傳動副數(shù)的整數(shù)倍。如p0=2，則p0=3,5,7，而空缺級數(shù)分別為2,4,6。圖2－22為CM6132車床的主傳動系統(tǒng)也是采用混合公比。有三公比，其結(jié)構(gòu)式為：18=33×31,4×29

8.3幾種特殊變速的主傳動系統(tǒng)一．多速電動機(jī)變速系統(tǒng)雙速電機(jī)和三速電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500/3000r/min或750/1500r/min，750/1500/30000r/min，即同步轉(zhuǎn)速比φ電2，由于電動機(jī)本身能得到二級或三級轉(zhuǎn)速，因此在傳動系統(tǒng)中多速電動機(jī)相當(dāng)于具有二或三個(gè)假想傳動副的變速組，可以稱為“電變速組”。應(yīng)用多速電動機(jī)時(shí)，要使變速系統(tǒng)仍然連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速數(shù)列，則要求電變速組在擴(kuò)大順序中的特性仍然要遵守級比規(guī)律。即電變速組的級比為：φxi=2這樣傳動系統(tǒng)的公比只能采用φ=1.06,1.12,1.26,1.41,2,同時(shí)相應(yīng)的級比指數(shù)xi=12,6,3,2,1當(dāng)φ=1.26時(shí)，x