第八章传动设计

1、传动设计传动设计 本章本章基本要求与重点基本要求与重点： 1 1、理解转速图，根据转速图和公比求出各传动比、理解转速图，根据转速图和公比求出各传动比 的数值；的数值； 2 2、能根据给定条件，画出结构网及转速图；、能根据给定条件，画出结构网及转速图； 3 3、掌握主传动运动设计要点；、掌握主传动运动设计要点； 4 4、掌握计算转速的概念及计算转速的确定方法；、掌握计算转速的概念及计算转速的确定方法； 5 5、了解无级变速系统和进给传动系统的设计特点，、了解无级变速系统和进给传动系统的设计特点， 以及齿轮的布置方法。以及齿轮的布置方法。 本章本章难点难点：计算转速的确定。：计算转速的确定。 传动

2、设计传动设计 图图8-1 X61328-1 X6132万能升降台铣床主传动系统装配图万能升降台铣床主传动系统装配图 传动设计传动设计 功功 用用 组组 成成 动力传递；动力传递； 速度传递；速度传递； 满足运动的需要。满足运动的需要。 定比传动机构定比传动机构 变速机构变速机构 开停装置开停装置 制动装置制动装置 换向装置换向装置 润滑装置润滑装置 密封装置密封装置 操纵机构操纵机构 主轴组件主轴组件 箱体箱体 传动设计传动设计 传动设计传动设计 转速线 传动轴线 转速点 传动线 传动设计传动设计 第二扩大组第二扩大组c c 级比：级比： 6 6 x x2 26 6，r r2 2 6 6 第一

3、扩大组第一扩大组b b 级比：级比： 3 3 x x1 13 3，r r1 1 3 3 基本组基本组a a，级比：级比： x x0 01 1，r r0 0 2 2 传动设计传动设计 传动设计传动设计 0 x 基本组级比指数基本组级比指数 第一扩大组级比指数第一扩大组级比指数 第二扩大组级比指数第二扩大组级比指数 第第j j扩大组级比指数扩大组级比指数 01 Px 102 PPx 1210 jj PPPPx 1 0 x 01 Px 102 PPx 1210 jj PPPPx 传动设计传动设计 00 ) 1( 0 xP r min max i i r 基本组的变速范围：基本组的变速范围： 第一扩大

4、组的变速范围：第一扩大组的变速范围： 第二扩大组的变速范围：第二扩大组的变速范围： 主轴的变速范围：主轴的变速范围： 11 ) 1( 1 xP r 22 )1( 2 xP r in rrrrr 210 传动设计传动设计 126 25624 48 22 62 18 72 传动设计传动设计 二、结构网和结构式二、结构网和结构式 传动设计传动设计 2.2.结构网结构网( (式式) )表达的内容表达的内容 12312326 传动设计传动设计 108 25. 0 5 . 22 min max max u u r 进给传动变速组的最大变速范围为进给传动变速组的最大变速范围为: : 14 2 . 0 8 .

5、 2 min max max u u r 传动设计传动设计 826. 126. 1 9)12(33)1( 2 210 ppp r 81626. 126. 1 12)13(23)1( 2 210 ppp r 合乎要求。合乎要求。又如，又如，18=318=31 1336 6223 3， =1.26=1.26， 其最后扩大组的变速范围：其最后扩大组的变速范围： 则则超出允许值超出允许值。 最后扩大组的传动副一般取最后扩大组的传动副一般取P Pj j=2=2较适宜。较适宜。 传动设计传动设计 minminmincba uuu mcba xxxx 应遵守的原则。应遵守的原则。 (1)(1)变速组的传动副

6、要变速组的传动副要“前多后少前多后少” 18=318=33 32 2，18=318=32 23 3，18=218=23 33 3 (3)(3)变速组的降速要变速组的降速要“前慢后快前慢后快” )(9550mN n P T c (2)(2)变速组的传动线要变速组的传动线要“前密后疏前密后疏” 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 四项措施四项措施 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 3 3、示例、示例 原始依据：原始依据： 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 常规传动系统由于极限变速范围的限

7、制，其最常规传动系统由于极限变速范围的限制，其最 后扩大组通常是由两个传动副组成，变速范围不太后扩大组通常是由两个传动副组成，变速范围不太 大（当大（当 1.26或或 1.41时，时，Rn4550），往往），往往 不能满足现代通用机床发展的要求。例如，有些新不能满足现代通用机床发展的要求。例如，有些新 型车床和镗床的主轴变速范围甚至达到或超过型车床和镗床的主轴变速范围甚至达到或超过200， 因此，需采用相应的措施来扩大机床传动系统的变因此，需采用相应的措施来扩大机床传动系统的变 速范围。速范围。 传动设计传动设计 1.1.增加变速组的传动系统增加变速组的传动系统 依据：依据： RnRa Rb

8、Rc Rm。 特点：特点：转速重叠，传动副不能得到充分利用。转速重叠，传动副不能得到充分利用。 原因：原因：变速组的变速范围受到极限变速范围的限制。变速组的变速范围受到极限变速范围的限制。 例：例：公比公比 1.41的常规传动系统的常规传动系统 最后扩大组的极限变速范围最后扩大组的极限变速范围r2 z/2 1.416 8 主轴转速的最大变速范围：主轴转速的最大变速范围：Rmax z-11.4111= 45 主轴转速的最大变速级数：主轴转速的最大变速级数：Zmax12 相应的结构式：相应的结构式： 12312326 传动设计传动设计 现增加一个变速组，设其传动副数为现增加一个变速组，设其传动副数

9、为2 2，则按转速，则按转速 图的基本规律，该传动系统的结构式变为：图的基本规律，该传动系统的结构式变为： 24312326212 该传动系统最后扩大组的变速范围为：该传动系统最后扩大组的变速范围为： 措施：将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值，措施：将新增加的变速组的变速范围缩小到极限值， 即即R Rn n 6 68 8。这时，有。这时，有6 6级转速出现重复，主轴级转速出现重复，主轴 转速只有转速只有1818级（即级（即24246 6）。）。 Rn 1264810 传动设计传动设计 6 6级转速重复的结构网级转速重复的结构网 6 6级转速重复级转速重复 31 23 26 2(12-6)

10、传动设计传动设计 2.2.采用背轮机构采用背轮机构( (单回曲机构单回曲机构) ) 离合器离合器M 轴轴 轴轴 4 3 2 1 Z Z Z Z 整个背轮机构整个背轮机构 一个变速组，则一个变速组，则 该该变速组变速组的极限变速范围为的极限变速范围为: 16 11 4 1 4 1 max 4 3 2 1 Z Z Z Z r 传动设计传动设计 注意点注意点: 1）如果采用分离式传动，主轴箱和变速箱之间）如果采用分离式传动，主轴箱和变速箱之间 用皮带传动，高速时可以直接传动主轴减少主轴振动，用皮带传动，高速时可以直接传动主轴减少主轴振动， 提高传动平稳性；并可缩短高速传动链，提高传动效提高传动平稳性

11、；并可缩短高速传动链，提高传动效 率。同时应尽可能提高皮带传递的最低转速，以避免率。同时应尽可能提高皮带传递的最低转速，以避免 皮带轮尺寸太大。皮带轮尺寸太大。 2）合上离合器后，应使背轮脱开，也就是）合上离合器后，应使背轮脱开，也就是Z3/Z4 传动副脱开，否则在主轴高速旋转时，通过传动副脱开，否则在主轴高速旋转时，通过Z3/Z4传动传动 副将使副将使轴以高于主轴的转速空转，增加机床空载功轴以高于主轴的转速空转，增加机床空载功 率损失，同时又增加齿轮噪声并加剧磨损。率损失，同时又增加齿轮噪声并加剧磨损。 传动设计传动设计 )%1( n nn (2)(2)齿轮的齿数和不应过大，齿轮的齿数和不应

12、过大，Sz100Sz100120120； (3)(3)齿轮的齿数和不应过小；齿轮的齿数和不应过小； 1)1)最小齿轮不产生根切现象，一般取最小最小齿轮不产生根切现象，一般取最小 齿数齿数Z Zminmin18201820。 2)2)受结构限制的各齿轮受结构限制的各齿轮( (尤其是最小齿轮尤其是最小齿轮) )。 传动设计传动设计 mTDi2 2 1 min )5 . 2( minmin ZmDi m T Z 2 5 . 6 min 传动设计传动设计 jjj uZZ / Z j j j S u u Z 1 Zjj SZZ Z j j S u Z 1 1 传动设计传动设计 2 1 41. 1 11

13、22 1 1 1 Z Z u 41. 1 11 2 2 2 Z Z u 1 3 3 3 Z Z u 48 2/1 24 1 1 1 u Z Z 724824 11 ZZS Z 例例: : 传动设计传动设计 30 41. 1 72 72 41. 1/11 41. 1/1 1 2 2 2 Z S u u Z 423072 2 2 ZSZ Z 36 2 72 72 11 1 1 3 3 3 Z S u u Z 363672 3 3 ZSZ Z 传动设计传动设计 传动设计传动设计 传动设计传动设计 21 21ZZ SmSm 1 2 1 2 2 1 e e m m S S Z Z 1 1 111 2 1

14、 )( 2 1 Z SmZZmA 2 2 222 2 1 )( 2 1 Z SmZZmA K e S e S ZZ 1 2 21 2 1 KeSZ 1 2 KeS Z 传动设计传动设计 4 3 1 2 1 2 2 1 e e m m S S Z Z 选取选取K=30K=30，则，则 根据齿轮副的传动比齿数分配如下：根据齿轮副的传动比齿数分配如下： 90330 2 1 KeSZ 120430 1 2 KeSZ 71 19 4 11 6 1 u 38 82 2 3 2 u 传动设计传动设计 )( 2 1 33 ZZmA AZmZm)2( 2 1 )2( 2 1 32 4 23 ZZ 传动设计传动设

15、计 目的：确定传动件的结构尺寸并核算其强度。目的：确定传动件的结构尺寸并核算其强度。 计算依据：计算依据： n P T 9550 P P传动件所传递的功率；传动件所传递的功率； n n传动件的转速。传动件的转速。 传动设计传动设计 一、机床的功率和转矩特性一、机床的功率和转矩特性 定义：功率或转矩与转速之间的关系。定义：功率或转矩与转速之间的关系。 n P T 9550 传动设计传动设计 机床主轴在整个变速机床主轴在整个变速 范围内，以计算转速范围内，以计算转速 为界，可分为图示两为界，可分为图示两 个区域：个区域： n nmin min n nc c为恒转矩区为恒转矩区 n nc cn nm

16、ax max为恒功率区 为恒功率区 计算转速计算转速 传递全功率的最低转速。传递全功率的最低转速。 传动设计传动设计 )1 3 ( min Z c nn )1 4 ( min Z c nn 25. 0 )( min min max n n c nn 35. 0 )( min min max n n c nn ) 3 ( min Z c nn 3 . 0 )( min min max n n c nn 二、主轴计算转速的确定二、主轴计算转速的确定 传动设计传动设计 传动设计传动设计 三、其他传动件计算转速三、其他传动件计算转速 确定方法：确定方法：可根据主轴的计算转速和转速图来确定。可根据主轴的

17、计算转速和转速图来确定。 传动设计传动设计 (2)(2)齿轮的计算转速齿轮的计算转速 传动设计传动设计 2 2）各传动轴计算转速）各传动轴计算转速 1）主轴计算转速）主轴计算转速 根据经验公式：根据经验公式：njnmin (Z/3-1) 得得 nj=31.51.41(4 1) = 90 r.p.m 125 355 710 传动设计传动设计 传动组传动组 cba 传动副传动副60/3018/7222/6224/48 齿轮齿数齿轮齿数30182224 计算转速计算转速 3 3）传动齿轮计算转速的确定）传动齿轮计算转速的确定 当有转速重复时，应选用传动当有转速重复时，应选用传动 件计算转速较高的传动路线，件计算转速较高的传动路线， 并由操纵机构来保证。并由操纵机构来保证。 710355355250 传动设计传动设计 1 1、无级变速机构的类型、无级变速机构的类型 传动设计传动设计 2 2、无级变速系统的设计特点、无级变速系统的设计特点 （1 1）直线主运动机床）直线主运动机床 直接利用调速电动机的恒转矩调速范围，将电动机直接或直接利用调速电动机的恒转矩调速范围，将电动机直接或 通过定比减