機(jī)床設(shè)計(jì)主傳動系設(shè)計(jì)

機(jī)床設(shè)計(jì)主傳動系設(shè)計(jì)第1頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.1主傳動系統(tǒng)功用、組成及設(shè)計(jì)要求2.3.2主傳動系分類和傳動方式2.3.3有級變速主傳動系的設(shè)計(jì)2.3.4無級變速主傳動系的設(shè)計(jì)2.3機(jī)床主傳動系設(shè)計(jì)第2頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.1主傳動系統(tǒng)功用、組成及設(shè)計(jì)要求

（一）功用

實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動，屬于外聯(lián)系傳動鏈。

1．動力源→執(zhí)行件（主軸、工作臺）；

2．保證執(zhí)行件具有一定的轉(zhuǎn)速或速度和足夠的轉(zhuǎn)速范圍；

3．實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動的開停、變速、換向和制動。第3頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）組成定比傳動機(jī)構(gòu)

變速裝置

主軸部件

開停裝置

制動裝置

換向裝置

操縱機(jī)構(gòu)

潤滑和密封裝置

箱體

多速電動機(jī)變速、離合器變速齒輪變速機(jī)構(gòu)液壓無極變速機(jī)械無極變速滑移齒輪交換齒輪

多速電動機(jī)變速、離合器變速齒輪變速機(jī)構(gòu)動力源第4頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（三）主傳動系設(shè)計(jì)的基本要求

1．使用性能要求

2．傳遞動力要求

3．工作性能要求

4．經(jīng)濟(jì)性的要求

5．調(diào)整維修方便；結(jié)構(gòu)簡單緊湊；便于加工和裝配。第5頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2.3.2主傳動系分類和傳動方式（一）主傳動系分類：可按不同特征分類

1．按驅(qū)動主運(yùn)動的電動機(jī)類型：交流電動機(jī)、直流電動機(jī)；

2．按傳動裝置類型：機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置及其組合；

3．按變速的連續(xù)性：★無級變速傳動、有級（分級）變速傳動第6頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）無級變速傳動：在一定速度(或轉(zhuǎn)速)范圍內(nèi)能連續(xù)、任意改變速度(或轉(zhuǎn)速)。

①能獲得最合適的切削速度→無速度損失；易于

實(shí)現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高；②可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，↓輔助時間；③操縱方便；④傳動平穩(wěn)。第7頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

實(shí)現(xiàn)無級變速的裝置或機(jī)構(gòu)：◆①機(jī)械摩擦無級變速器：靠摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩，通過摩擦傳動副工作半徑的變化實(shí)現(xiàn)無級變速。工作半徑變化靠改變摩擦錐的軸向位置實(shí)現(xiàn)。第8頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②液壓無級變速器通過改變單位時間內(nèi)輸入液壓缸或液動機(jī)中的液體量來實(shí)現(xiàn)無級變速。變速范圍大，傳動平穩(wěn)，運(yùn)動換向時沖擊小，變速方便。③電氣無級變速器采用直流或交流調(diào)速電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)變速。主要用于數(shù)控機(jī)床、精密和大型機(jī)床?？梢耘c機(jī)械分級變速裝置串聯(lián)使用。第9頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆直流調(diào)速電動機(jī)——采用調(diào)壓和調(diào)磁方式來得到主軸所需要的轉(zhuǎn)速：

恒功率調(diào)速段——額定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速之間是用調(diào)節(jié)磁場的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速；

恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速段——最低轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速之間是用調(diào)節(jié)電樞電壓的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速?！艚涣髡{(diào)速電動機(jī)——通常采用變頻調(diào)速方式進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速性能好、效率高，調(diào)速范圍寬，結(jié)構(gòu)上無電刷和換向器。第10頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）有級變速傳動----通用機(jī)床在若干固定速度(或轉(zhuǎn)速)級內(nèi)不連續(xù)變速。①傳遞功率大；②變速范圍大；③傳動比準(zhǔn)確，工作可靠；④有速度損失，傳動平穩(wěn)性↓。

第11頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆實(shí)現(xiàn)有級變速的裝置或機(jī)構(gòu)①滑移齒輪變速：多采用雙聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪。

特點(diǎn)：◆變速范圍大，變速級數(shù)多；◆變速方便又節(jié)省時間；◆在較大的變速范圍內(nèi)可傳遞較大功率和轉(zhuǎn)矩；◆不工作的齒輪不嚙合，空載功率損失較??；◆變速結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；◆采用直齒圓柱齒輪，承載能力、傳動平穩(wěn)性差；◆不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。第12頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②交換齒輪變速

◆結(jié)構(gòu)簡單，不用操縱機(jī)構(gòu)；

◆軸向尺寸小，變速箱結(jié)構(gòu)緊湊；

◆主動、被動齒輪對調(diào)使用，齒輪數(shù)量少；

◆更換齒輪費(fèi)時費(fèi)力；

◆裝于懸臂軸端、箱體外，剛性差，潤滑困難。第13頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五③多速電動機(jī)變速：雙速或三速交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變速。

◆能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速；

◆變速箱結(jié)構(gòu)簡單；

◆在高、低速時輸出功率不同，按低速小功率選用電動機(jī)，高速大功率不能完全發(fā)揮能力；

◆體積大，價格高。第14頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

④離合器變速：

◆牙嵌式離合器或齒輪式離合器

變速機(jī)構(gòu)為斜齒、人字型圓柱齒輪或重型機(jī)床的傳動齒輪大而重用。

結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小；

不打滑，傳動比準(zhǔn)確；

能傳遞較大轉(zhuǎn)矩；

不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速?！羝侥Σ岭x合器：用于自動或半自動機(jī)床。

可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，接合平穩(wěn)，沖擊??；

結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，摩擦片間有相對滑動，發(fā)熱較大。第15頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）主傳動系的傳動方式

1．集中傳動方式

主傳動系的全部傳動和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)?！胀ň鹊耐ㄓ脵C(jī)床

☆結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操作；

☆箱體數(shù)量少，安裝、調(diào)整方便；

☆傳動件的振動和發(fā)熱直接影響主軸的工作精度，↓加工質(zhì)量。第16頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五銑床主變速傳動系統(tǒng)圖

第17頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．分離傳動方式

主傳動系中的大部分的傳動和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱內(nèi)，然后通過帶傳動傳到主軸箱的傳動方式。→中小型高速或精密機(jī)床

☆主軸的振動和熱變形↓，機(jī)床工作精度高；

☆主軸通過帶傳動直接得到高速，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；

☆箱體數(shù)量多，加工、裝配工作量↑，成本↑；

☆帶傳動低速時，傳遞轉(zhuǎn)矩小，易打滑；

☆更換傳動帶麻煩。第18頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五分離傳動主變速傳動系統(tǒng)圖第19頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2.3.3有級（分級）變速主傳動系的設(shè)計(jì)

擬定結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖確定各傳動副的傳動比確定帶輪直徑、齒輪齒數(shù)布置、排列齒輪——繪制傳動系統(tǒng)圖第20頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（一）擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式1．轉(zhuǎn)速圖（三線一點(diǎn)圖）

分析和設(shè)計(jì)分級主傳動系統(tǒng)的工具?！糇饔茫簜鲃虞S數(shù)目及傳動軸之間的傳遞關(guān)系；主軸的各級轉(zhuǎn)速值及其傳動路線；各傳動軸的轉(zhuǎn)速分級和轉(zhuǎn)速值；各傳動副的傳動比。第21頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆臥式車床主傳系統(tǒng)圖第22頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆臥式車床轉(zhuǎn)速圖第23頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆組成“三線一點(diǎn)圖”

傳動軸格線、轉(zhuǎn)速格線、傳動線、轉(zhuǎn)速點(diǎn)

★傳動軸格線：間距相等的一組豎直格線，表示各傳動軸，從左→右分別用“電”或0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、……表示，與傳動系統(tǒng)圖中各軸對應(yīng)。

第24頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五★轉(zhuǎn)速格線：

間距相等的水平格線，表示轉(zhuǎn)速相同的對數(shù)坐標(biāo)。

由，，…

…

任意兩相鄰轉(zhuǎn)速的對數(shù)之差均為，轉(zhuǎn)速坐標(biāo)換成對數(shù)坐標(biāo),則各轉(zhuǎn)速構(gòu)成等差數(shù)列。第25頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五★轉(zhuǎn)速點(diǎn)：

傳動軸格線上的圓點(diǎn)（圓圈），表示該軸的轉(zhuǎn)速。

------傳動軸格線與轉(zhuǎn)速格線的交點(diǎn)。★傳動線：

傳動軸格線間的轉(zhuǎn)速點(diǎn)連線，表示兩軸間一對傳動副的傳動比。第26頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

①傳動線的高差表明傳動比的數(shù)值。

■傳動線的傾斜程度反映傳動比的大小：

水平傳動線─等速傳動，u=1；向下方傾斜的傳動線─降速傳動，u<1；向上方傾斜的傳動線─升速傳動，u>1。第27頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

■傳動比數(shù)值用傳動線的高差來表示（從動轉(zhuǎn)速點(diǎn)與主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)相差格數(shù)）：

第28頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

②一個主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)引出的傳動線數(shù)目表示該變速組不同傳動比的傳動副數(shù)。③兩條傳動軸格線間相互平行的傳動線表示同一傳動副的傳動比。第29頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

◆變速規(guī)律（級比指數(shù)規(guī)律）

☆基型變速系統(tǒng)（常規(guī)變速傳動系統(tǒng)）：

以單速電動機(jī)驅(qū)動，由若干個變速組串聯(lián)起來的、使主軸得到既不重復(fù)又排列均勻的等比數(shù)列的變速系統(tǒng)。

☆變速組的級比：

變速組中相鄰兩傳動比比值（大于1）；☆級比指數(shù)：

級比值的指數(shù)，即組內(nèi)相鄰兩傳動線拉開格數(shù)。第30頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

如圖所示：將傳動系統(tǒng)中的三個變速組，按運(yùn)動順序分別稱為變速組a、b、c：

①基本組變速特性

變速組a：三個傳動比是公比為的等比數(shù)列，即

第31頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

使Ⅱ軸得到三級轉(zhuǎn)速（355、500、710）均相差一格，在其它變速組不改變傳動比的條件下，使主軸得到三級公比為的轉(zhuǎn)速。

——基本變速組實(shí)現(xiàn)等比轉(zhuǎn)速數(shù)列的基本的、必不可缺的變速組。

基本組的級比，級比指數(shù)∶

□基本變速組變速特性：基型變速系統(tǒng)必有一個基本組，級比指數(shù)第32頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②第一擴(kuò)大組的變速特性變速組b

：

級比：

級比指數(shù)：

第33頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第一擴(kuò)大組：

在基本組基礎(chǔ)上，該變速組起到第一次擴(kuò)大變速作用?！醯谝粩U(kuò)大變速特性：

級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)，相鄰兩條傳動線拉開的格數(shù)，等于基本組的傳動副數(shù)。第34頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

③第二擴(kuò)大組的變速特性

變速組c級比

級比指數(shù)

第35頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第二擴(kuò)大組：使主軸得到12級轉(zhuǎn)速，起到第二次擴(kuò)大變速的作用?！醯诙U(kuò)大組變速特性：級比指數(shù)等于基本組傳動副數(shù)與第一擴(kuò)大組傳動副數(shù)的乘積；

相鄰兩條傳動線拉開的格數(shù)等于基本組的傳動副數(shù)和第一擴(kuò)大傳動副數(shù)乘積。第三、第四擴(kuò)…

…依次類推得到：

第36頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

※級比指數(shù)規(guī)律：→基型變速系統(tǒng)變速規(guī)律

基本組的級比指數(shù)（且必須為1）；

任一擴(kuò)大組的級比指數(shù)，，且

第37頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．結(jié)構(gòu)式

用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示傳動系統(tǒng)的傳動關(guān)系?！?/p>

作用:

主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)；各變速組的傳動副數(shù)；各變速組級比指數(shù)；傳動順序。◆

一般表達(dá)式:

第38頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)構(gòu)式與轉(zhuǎn)速圖的區(qū)別：①轉(zhuǎn)速圖表達(dá)變速特性更具體、完整，轉(zhuǎn)速和傳動比是絕對值；②結(jié)構(gòu)式表達(dá)變速特性較簡單、直觀，轉(zhuǎn)速和傳動比是相對數(shù)值；第39頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（二）變速組變速范圍和極限傳動比

1．變速組的變速范圍：

變速組中最大傳動比與最小傳動比的比值，

主軸的變速范圍：各變速組變速范圍的乘積，

主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)：第40頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五圖3-13所示：

第41頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

第42頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．齒輪變速組傳動比和變速范圍限制

對傳動比限制

☆降速傳動：

→避免從動齒輪過大，增加箱體徑向尺寸；

☆升速傳動：直齒輪→避免擴(kuò)大傳動誤差，減少振動和噪聲；

斜齒輪→避免擴(kuò)大傳動誤差，減少振動和噪聲。第43頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對變速組變速范圍限制→最后擴(kuò)大組的變速范圍

第44頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（三）主變速傳動系設(shè)計(jì)的一般原則

→減小傳動件結(jié)構(gòu)尺寸

主傳動系屬于恒功率傳動。

傳遞功率一定時，↑傳動件轉(zhuǎn)速，↓傳遞轉(zhuǎn)矩，↓結(jié)構(gòu)件尺寸。第45頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

1．變速組傳動副“前多后少”原則

主變速系統(tǒng)從電機(jī)→主軸總趨勢為降速傳動，傳動鏈前面的轉(zhuǎn)速較高，當(dāng)傳遞功率一定時，↑傳動件轉(zhuǎn)速，↓傳遞轉(zhuǎn)矩，↓結(jié)構(gòu)件尺寸。第46頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．傳動順序與擴(kuò)大順序相一致原則

→變速組傳動線“前緊后松”或“前密后疏”傳動順序依次為基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組、……，↑中間軸轉(zhuǎn)速。

例如:圖（a）圖（b）傳遞同轉(zhuǎn)矩，（b）結(jié)構(gòu)尺寸大。第47頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五二種12級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速圖第48頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

3．變速組的降速要“前慢后快”的原則

保證中間軸有適當(dāng)高的轉(zhuǎn)速，當(dāng)傳遞功率一定，T↓，↓傳動件的尺寸；

中間軸最高轉(zhuǎn)速≤電機(jī)轉(zhuǎn)速，

→振動、發(fā)熱、噪聲。第49頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（四）結(jié)構(gòu)式與轉(zhuǎn)速圖擬定

1．結(jié)構(gòu)式擬定（1）確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù)可采用雙聯(lián)、三聯(lián)、或四聯(lián)滑移齒輪變速組。（2）確定傳動順序方案：各變速組在傳動鏈中先后順序。一般根據(jù)傳動副“前多后少”原則;結(jié)構(gòu)或使用上特殊要求可采用其它傳動順序方案。第50頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）確定擴(kuò)大順序方案：

各變速組的級比指數(shù)由小到大的排列順序。一般根據(jù)變速組的“擴(kuò)大順序與傳動順序相一致”

原則；采用其它擴(kuò)大順序方案，應(yīng)進(jìn)行分析比較。（4）檢驗(yàn)最后擴(kuò)大組的變速范圍（5）寫出結(jié)構(gòu)式第51頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

2．轉(zhuǎn)速圖擬定

確定V帶傳動∶Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不能過低（結(jié)構(gòu)尺寸）；Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不能過高（振動、噪聲）。

畫轉(zhuǎn)速圖格線∶傳動軸格線、轉(zhuǎn)速格線、轉(zhuǎn)速點(diǎn)。

分配傳動比∶

第三變速組→第二變速組→第一變速組→畫全傳動線?！啻涡薷牡?2頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（五）主傳動系統(tǒng)的幾種特殊設(shè)計(jì)1．采用多速電動機(jī)的變速傳動系雙速或三速交流異步電動機(jī)變速：

同步轉(zhuǎn)速為750/1500r/min、1500/3000r/min、

750/1500/3000r/min：同步轉(zhuǎn)速之比2；

同步轉(zhuǎn)速為1000/1500r/min、

750/1000/1500r/min：同步轉(zhuǎn)速之比為1.5，主軸轉(zhuǎn)速不能得到標(biāo)準(zhǔn)公比的等比數(shù)列。第53頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

“電變速組”多速電動機(jī)的變速，相當(dāng)于兩對或三對傳動副

→總是放在變速傳動系前面。第54頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）擴(kuò)大順序(以雙速電動機(jī)為例)同步轉(zhuǎn)速之比為2（變速范圍2）：

根據(jù)確定它的擴(kuò)大順序：

①→

→第一擴(kuò)大組

第55頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

②

→

③

→

結(jié)論:“電變速組”為第一擴(kuò)大組時，基本組的傳動副是既定的。（2）傳動順序：

“電變速組”為第一變速組，通常擴(kuò)大順序與傳動順序不一致，不符合傳動線“前緊后松”原則。

第56頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五多刀半自動車床的傳動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速圖第57頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五①采用雙速電動機(jī)和滑移齒輪組合變速②結(jié)構(gòu)式：

“電變速組”為第一擴(kuò)大組，

第58頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）Z與XE的關(guān)系多速電動機(jī)與變速箱串聯(lián)使用時，

PE—多速電動機(jī)轉(zhuǎn)速級數(shù)；

Z—主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)；

Z1—變速箱的轉(zhuǎn)速級數(shù)。第59頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

“電變速組”為擴(kuò)大組，級比指數(shù)等于一個變速組的傳動副數(shù)或若干個傳動副數(shù)的乘積

當(dāng)、Z設(shè)定，為使主軸轉(zhuǎn)速得到標(biāo)準(zhǔn)公比的等比數(shù)列，則多速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速級數(shù)并非任意選定。第60頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

應(yīng)用舉例：已知主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=12，，采用多速電動機(jī)（同步轉(zhuǎn)速之比為2）。試擬定結(jié)構(gòu)式？

①確定電變速組的級比指數(shù)XE：②確定多速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速級數(shù)PE：若K=3，PE

=2；若K=2，PE

=3

③擬定結(jié)構(gòu)式：

雙速電動機(jī)：三速電動機(jī)：第61頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五④檢驗(yàn)最后擴(kuò)大組的變速范圍R2：

雙速電動機(jī)：

三速電動機(jī)：

故允許選用三速電動機(jī)，根據(jù)“前緊后松”原則，結(jié)構(gòu)式應(yīng)為第62頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．采用交換齒輪的變速傳動系

主傳動系的交換齒輪，通常安裝在軸心距固定的兩根傳動軸的軸端。（1）傳動線對稱分布：

主動齒輪與被動齒輪倒換位置→得到兩種不同的傳動比，且互為倒數(shù)關(guān)系，在轉(zhuǎn)速圖上傳動線是對稱分布的。第63頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）傳動順序與擴(kuò)大順序（一般為擴(kuò)大組）①單獨(dú)采用交換齒輪變速∶用于每批工件加工前的變速調(diào)整；②與其它變速方式組合使用（滑移齒輪、多速電機(jī)）交換齒輪可為基本組或擴(kuò)大組；與滑移齒輪組合，通常放在傳動鏈的前面，即傳動順序多為第一變速組?；讫X輪用于加工中變速調(diào)整。第64頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

CA7620型液壓多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)：

①采用了交換齒輪②結(jié)構(gòu)式為

雙聯(lián)滑移齒輪變速組為基本組，用于加工中變速調(diào)整；交換齒輪變速組為擴(kuò)大組，用于每批工件加工前的變速調(diào)整。第65頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五CA7620型液壓多刀半自動車床主傳動系第66頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）用少量齒輪，得到多級轉(zhuǎn)速，不需要操縱機(jī)構(gòu)，變速箱結(jié)構(gòu)簡單；更換齒輪費(fèi)時費(fèi)力，裝在箱體外，潤滑困難，裝在箱體內(nèi)，更換麻煩。

應(yīng)用：

成批生產(chǎn)用機(jī)床，如自動或半自動機(jī)床，專用機(jī)床，齒輪加工機(jī)床。第67頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．采用公用齒輪的變速傳動系

在傳動系統(tǒng)中的某個齒輪，既是前一變速組的被動齒輪，又是后一變速組的主動齒輪。

公用齒輪∶同時可與前后傳動軸上的兩個齒輪相嚙合的齒輪。→單公用或雙公用齒輪

特點(diǎn)：↓齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。第68頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五四級雙公用齒輪第69頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

注意：

降速傳動：前一個變速組為擴(kuò)大組，后一個變速組作為基本組；

升速傳動：前一個變速組為基本組，后一個變速組為擴(kuò)大組；變速組的模數(shù)必須相等；

選用變速組內(nèi)較大的齒輪作為公用齒輪。

第70頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（六）擴(kuò)大變速范圍的傳動系統(tǒng)1．轉(zhuǎn)速重復(fù)的變速系統(tǒng)

——增加變速組，擴(kuò)大變速范圍◆轉(zhuǎn)速重復(fù)現(xiàn)象基型變速系統(tǒng)使主軸得到均勻不重復(fù)、公比為的等比轉(zhuǎn)速數(shù)列，各變速組必須遵守級比規(guī)律；如果減小擴(kuò)大組的級比指數(shù)，必然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù)現(xiàn)象。如結(jié)構(gòu)式若，則該

變速組變速范圍減小，主軸轉(zhuǎn)速重復(fù)一級第71頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)速重復(fù)現(xiàn)象第72頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆擴(kuò)大主軸變速范圍→通過增加變速組實(shí)現(xiàn)

如

可增加一個變速組作為最后擴(kuò)大組，進(jìn)一步擴(kuò)大主軸的變速范圍，增加主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)，如

第73頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

增加變速組擴(kuò)大變速范圍

第74頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)構(gòu)式為或

增加變速組，能擴(kuò)大主軸變速范圍，增加主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)，但有部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。第75頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．采用混合公比的變速系統(tǒng)

→雙公比或三公比在通用機(jī)床的使用中，經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)速一般是在轉(zhuǎn)速范圍中段（密集），高速和低速（疏散）段使用較少，雙公比就是針對這一情況設(shè)計(jì)的。

Z3040搖臂鉆床的主傳動系統(tǒng)：主軸轉(zhuǎn)速范圍中段∶63～800r/min兩端轉(zhuǎn)速∶25～63r/min、800～2000r/mi第76頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

Z3040搖臂鉆床的轉(zhuǎn)速圖第77頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對稱型雙公比傳動系統(tǒng)由所組成“中間密、兩端疏”的雙公比數(shù)列，兩端“空掉”的轉(zhuǎn)速級數(shù)相等，呈現(xiàn)對稱性。常用的雙公比

雙公比變速系統(tǒng)演變

在常規(guī)變速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過改變基本組的級比指數(shù)演變來的第78頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

示例：設(shè)常規(guī)變速系統(tǒng)

演變?yōu)殡p公比變速系統(tǒng)：

主軸轉(zhuǎn)速范圍的高、低段各出現(xiàn)了n=2個轉(zhuǎn)速空擋第79頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

Z3040搖臂鉆床的轉(zhuǎn)速圖第80頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．采用并聯(lián)分支傳動的變速系統(tǒng)由若干變速組串聯(lián)、再增加并聯(lián)分支的傳動形式。CA6140車床的主傳動系統(tǒng)：

高速分支：Ⅲ→63/50→Ⅵ，450～1400r/min(6級)，

低速分支：Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ，10～500r/min共18級低轉(zhuǎn)速(六級重復(fù))

總轉(zhuǎn)速級數(shù)：

第81頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五CA6140車床的主傳動系統(tǒng)第82頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五特點(diǎn)：擴(kuò)大主軸的變速范圍；縮短高速傳動鏈，提高傳動效率，降低噪聲。第83頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五4．采用背輪機(jī)構(gòu)的變速系統(tǒng)主動軸Ⅰ和被動軸Ⅲ同軸線。

當(dāng)滑移齒輪Z1處于最右位置：離合器M接合，

Z1與Z2脫離，運(yùn)動由Ⅰ傳入，u1=1。

當(dāng)滑移齒輪Z1處于最左位置：離合器M脫開，

Z1與Z2嚙合，運(yùn)動經(jīng)背輪Z1/Z2→Z3/Z4

→Ⅲ傳入。如為降速傳動比取極限值

背輪機(jī)構(gòu)

第84頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)論:

用背輪機(jī)構(gòu)作為最后擴(kuò)大組→擴(kuò)大主軸的變速范圍。注意:高速直聯(lián)傳動時，應(yīng)使背輪脫開→↓空載損失、噪聲、發(fā)熱，避免“超速”現(xiàn)象，圖中Z3→滑移齒輪，可以滿足要求。第85頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（七）齒輪齒數(shù)的確定擬定轉(zhuǎn)速圖后，傳動副傳動比→齒輪齒數(shù)、皮帶輪直徑等。

定比傳動帶輪直徑或齒輪齒數(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算方法確定；

變速組內(nèi)齒輪齒數(shù)的確定■第86頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五1．齒輪齒數(shù)的確定◆原則（1）齒輪齒數(shù)和不應(yīng)過大，S≤100～120

：避免中心距大；（2）齒輪齒數(shù)和不應(yīng)過小，但應(yīng)盡量?。?/p>

①最小齒數(shù)限制：不產(chǎn)生根切——受傳動性能限制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪主軸上齒輪高速齒輪第87頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②結(jié)構(gòu)限制∶應(yīng)能可靠地裝到軸上或進(jìn)行套裝.齒輪齒根圓到鍵槽底部的厚度：——強(qiáng)度要求→對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪：兩軸中心矩限制∶齒數(shù)和太小，中心矩過小將導(dǎo)致兩軸上軸承或傳動元件之間距離過近或相碰。第88頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五齒輪壁厚第89頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）傳動比要求—傳動誤差要求機(jī)床的主運(yùn)動屬于外聯(lián)系傳動鏈，實(shí)際傳動比與理論傳動比之間允許有誤差，但不能過大，允許值則主軸轉(zhuǎn)速的相對誤差：

式中、——主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速、實(shí)際傳動比。第90頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆齒輪齒數(shù)確定

變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同→查表法：若轉(zhuǎn)速圖上的齒輪傳動副傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比（或1.06）的整數(shù)次方、變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時，按表3—9直接查出齒輪齒數(shù)：相應(yīng)小齒輪齒數(shù)。第91頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（1）找出各齒輪副的傳動比值u。

變速組a：（2）確定最小齒輪齒數(shù)及最小齒數(shù)和該變速組內(nèi)的最小齒輪必在一行第92頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第93頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）找出可能采用的齒數(shù)和S諸數(shù)值滿足該變速組三個傳動比要求的齒輪齒數(shù)（4）確定合理的齒數(shù)和

可選用結(jié)構(gòu)允許較小的齒數(shù)和——反復(fù)多次。初選齒數(shù)和→確定主、被動齒輪齒數(shù)→計(jì)算齒輪模數(shù)→模數(shù)過大，增加齒數(shù)和→模數(shù)過小，減少齒數(shù)和；或按傳遞扭矩，初選中心距→設(shè)定齒輪模數(shù)→計(jì)算齒輪和。第94頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（5）確定各齒輪副的齒數(shù)

第95頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五變速組內(nèi)齒輪模數(shù)不同設(shè)一個變速組內(nèi)有兩對齒輪副∶

齒數(shù)和對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，則

設(shè)

—無公因數(shù)整數(shù)，K—整數(shù)。第96頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)關(guān)系

變速組采用三聯(lián)滑移齒輪時→檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關(guān)系，保證左右移動時能順利通過，齒輪外圓不相碰。第97頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

若，標(biāo)準(zhǔn)齒輪，模數(shù)相同時，則

三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪齒數(shù)Z3與次大齒輪齒數(shù)Z2的齒數(shù)差應(yīng)大于（或等于）4。第98頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（八）主傳動系統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)速

1．機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性：

①恒功率工作范圍：間所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。

→扭矩T則隨轉(zhuǎn)速的增加而減?。╪↑，T↓）。

②恒扭矩工作范圍：各級轉(zhuǎn)速所能傳遞的扭矩與主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速時的扭矩相等。

→功率隨轉(zhuǎn)速的降低而減?。╪↓，T↓）。第99頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五機(jī)床主軸的功率和轉(zhuǎn)矩特性

第100頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

對專用機(jī)床：工藝條件固定，各傳動件所傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩一定；

對通用機(jī)床：使用條件復(fù)雜，轉(zhuǎn)速范圍較大，各傳動件所傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩是變化的。若將傳動件的傳遞轉(zhuǎn)矩定的偏小或過大（不可靠、不經(jīng)濟(jì)的），這一類機(jī)床只是以某一轉(zhuǎn)速開始，才有可能用到電動機(jī)的全部功率。

★計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸或各傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。第101頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定

：主軸傳遞全部功率時最低轉(zhuǎn)速（電動機(jī)滿載）。（1）專用機(jī)床：主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是按特定工藝中所需要的主軸轉(zhuǎn)速來確定。（2）通用機(jī)床及專門化機(jī)床：

不同機(jī)床的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速不同→調(diào)查測定統(tǒng)計(jì)得出。第102頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五①中型通用機(jī)床和用途較廣的半自動機(jī)床等公比混合公比或無級變速

立式鉆床、搖臂鉆床、滾齒機(jī)等公比混合公比或無級變速

第103頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五②大型機(jī)床等公比混合公比或無級變速③高精度和精密機(jī)床等公比混合公比或無級變速第104頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五

落地式鏜銑床（）、主軸箱可移動的落地式鏜銑床（）

等公比

混合公比或無級變速第105頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．其它傳動件計(jì)算轉(zhuǎn)速確定傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速∶齒輪、傳動軸及其它傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速?！钜罁?jù)∶主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速圖?！铐樞颉茫ㄓ珊笙蚯埃鱾鲃虞S計(jì)算轉(zhuǎn)速→各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（變速組小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速）。☆步驟∶①該傳動件共有幾級實(shí)際工作轉(zhuǎn)速；②查找能夠傳遞全部功率的各級轉(zhuǎn)速；③能夠傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速→傳動件計(jì)算轉(zhuǎn)速。第106頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五示例車床的轉(zhuǎn)速圖，結(jié)構(gòu)式∶第107頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：

取主軸第一個（低的）三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最高一級轉(zhuǎn)速，或

在轉(zhuǎn)速圖用黑點(diǎn)表示。第108頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：Ⅲ軸：①6級實(shí)際工作轉(zhuǎn)速（125～710r/min）；②主軸（a）經(jīng)（b）經(jīng)

第109頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五③能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為，同樣方法：第110頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五☆齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：各變速組內(nèi)小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。Ⅲ→Ⅳ軸間變速組c的齒輪：變速組c的小齒輪

125～710r/min

:n5、n6、n7、n8、n9、n10

；

經(jīng)傳動，主軸得到31.5～180r/min:

n1、n2、n3、n4、n5、n6

對應(yīng)：n8、n9、n10

；

第111頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五Ⅱ→Ⅲ間變速組b的齒輪：變速組b的小齒輪

Ⅱ→355～710r/min，n8、n9、n10；

經(jīng)傳動，Ⅲ軸得到125～250r/min三級轉(zhuǎn)速，

n5、n6、n7（能傳遞全部功率）對應(yīng)：n8、n9、n10

；

第112頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（九）主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．變速箱內(nèi)各傳動軸的空間布置

原則：滿足機(jī)床總體布局對變速箱的形狀和尺寸的限制；考慮各軸受力情況、裝配調(diào)整和操縱維修的方便。（1）主軸位置的確定-----總體方案設(shè)計(jì)時給出受機(jī)床主參數(shù)和主要性能所限定。①臥式車床—車床中心高（主軸到床身導(dǎo)軌面間距離）；②立式鉆床、搖臂鉆床、龍門銑床及臥式銑鏜床

—主軸到導(dǎo)軌面距離第113頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）輸入軸位置的確定（電動機(jī)軸）①電動機(jī)直接與主軸箱連接（用聯(lián)軸器與第一軸連接）

布置電動機(jī)軸的位置時，應(yīng)考慮在箱體外面有足夠安裝空間→電動機(jī)與其它件不碰、接線方便、操作安全。②輸入軸不是電動機(jī)軸（用帶傳動與第一軸連接）

☆考慮運(yùn)動來源的方向和部位—運(yùn)動傳入方便；

☆裝有帶輪——位置要低，裝卸方便；

☆多片摩擦離合器（開、停、換向）多裝于第一軸，應(yīng)布置在上方，不受其它軸遮擋，以便于調(diào)整。

第114頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（3）傳動主軸的軸（末前軸）位置的確定

→與主軸有齒輪嚙合關(guān)系的軸末前軸的位置對主軸工作性能影響較大，主要考慮對主軸的傳動力（作用力）方位。（4）其它傳動軸位置的確定→縮小箱體徑向尺寸①各傳動軸常按三角布置；②使某些傳動軸的軸線重合。

※一般傳動軸高于油面→避免攪油發(fā)熱；避免集中于箱體上部或下部→平穩(wěn)性↓或攪油發(fā)熱。第115頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五2．變速箱內(nèi)各傳動件的軸向固定（1）零件軸向固定（齒輪、帶輪）

軸向位置必須固定的零件→用軸肩、圓錐面、軸套、檔圈、螺釘、螺母、銷子等軸向定位。

軸向滑移零件（滑移齒輪、撥叉、滑套）→應(yīng)有足夠的滑移空間，滑移到位也是一定的，用定位裝置控制各個停留位置。（2）傳動軸的軸向固定通過軸承在箱體內(nèi)的軸向固定方法有一端固定、兩端固定。

→靠箱體上臺階、擋圈、壓蓋、螺釘?shù)葘?shí)現(xiàn)。

※不允許在同一方向有兩處定位（超定位）。第116頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆傳動軸一端固定的方式第117頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五◆一端固定

單列向心球軸承，一端固定或兩端固定。特點(diǎn)→軸受熱后可以向另一端自由伸長，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，宜用于長軸。軸向調(diào)整→螺釘、螺母、端蓋?！魞啥斯潭?如圓錐滾子軸承→兩端固定；

軸向調(diào)整→螺釘、墊圈。

第118頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五第119頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五3．各傳動軸的估算和驗(yàn)算保證各傳動軸工作時具有足夠的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。

按扭轉(zhuǎn)剛度→估算傳動軸的直徑，定出軸的跨矩；

按彎曲剛度→進(jìn)行驗(yàn)算。（1）按扭轉(zhuǎn)剛度估算傳動軸的直徑

K—鍵槽系數(shù)；A—系數(shù)，按軸每米長允許的扭轉(zhuǎn)角（°/m）。

第120頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五（2）按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑①軸受力分析：注意滑移齒輪的位置變化對彎曲剛度的影響。②一般驗(yàn)算注意兩個方面：中間部位的撓度→齒輪處于軸中部；支承處的傾角及齒輪處傾角→齒輪處于兩端。③按材料力學(xué)公式計(jì)算軸的撓度和傾角，檢查是否超過允許值（表3—12）?！喕?jì)算，軸的中間撓度→最大撓度，誤差<3﹪；軸承傾角最大。第121頁，共135頁，2023年，2月20日，星期五4．繪制主軸變速系統(tǒng)裝配圖（主軸箱、變速箱）→展開圖、橫向剖視圖、外觀圖、局部視圖。（1）展開圖：按傳動軸傳遞順序，沿軸心線剖開，

表達(dá)內(nèi)容：各傳動軸上傳動件布置；支承情況；軸承、齒輪、帶輪與軸配合；軸與箱體的軸向尺寸；傳動件參數(shù)（齒輪齒數(shù)、模數(shù)、齒寬；帶輪的直徑、寬度）。（2）橫向剖視圖∶垂直傳動軸軸線方向的剖視圖（橫截面圖）表達(dá)內(nèi)