机床主传动设计第八讲

1、金属切削与机床Metal Cutting & Machine ToolsMetal Cutting & Machine Tools 第八讲第八讲 切削机床主传动设计切削机床主传动设计 l切削机床主传动设计切削机床主传动设计l机床主传动方案选择机床主传动方案选择l机床主运动变速设计机床主运动变速设计l计算转速确定计算转速确定l扩大变速范围的方法扩大变速范围的方法l主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置l主轴箱结构设计主轴箱结构设计Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案设计切削机床主传动方案设计Metal Cutting & Machine Tools 切

2、削机床主传动方案设计切削机床主传动方案设计液压泵XVXVIXIIIXIVXVIIXIIXIXIXVIIIXIIXIIVIVIVVIIIXXVXXIVXXIXXIIXXVIIIXXXXIXVIIIXXVII.25XXVIMetal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案设计切削机床主传动方案设计Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动参数拟定切削机床主传动参数拟定通用机床是为适应多种零件加工而设计制造通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需要变速。因此需确定它的变速范围的，主轴需要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最高转速

3、。，即最低与最高转速。 1) 主轴最高和最低转速的确定主轴最高和最低转速的确定根据公式有：根据公式有： nmax和和nmin的比值是变速范围的比值是变速范围Rn:maxminmin1000dvnminmaxmax1000dvnm axm innnRnMetal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动参数拟定切削机床主传动参数拟定 2) 主轴转速数列主轴转速数列目前，在机床中应用最广泛的还是有级变速，极限转速目前，在机床中应用最广泛的还是有级变速，极限转速确定后，还需确定中间转速。确定后，还需确定中间转速。如某机床的分级变速机构共有如某机床的分级变速机构共有Z Z 级级，

4、其中其中n n1 1=n=nminmin，n nz z=n=nmaxmax，Z Z 级转速分别为：级转速分别为：n n1 1,n,n2 2,n,n3 3, , nj j, nj+1j+1,n,nz z. . 如果加工某一工件所需要的最有利的切削速度为如果加工某一工件所需要的最有利的切削速度为v ,则相则相应的转速位应的转速位n。通常，分级变速机构不能恰好得到这个转速，。通常，分级变速机构不能恰好得到这个转速，而是处于某两极转速而是处于某两极转速 nj与与nj+1之间：之间： 转速的损失为转速的损失为A=(n-nA=(n-nj j)/n)/n对于普通机床，认为每个转速的使用机会都相等，那么对于普

5、通机床，认为每个转速的使用机会都相等，那么应使应使 A Amaxmax为一定值，即为一定值，即1jjnnMetal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动参数拟定切削机床主传动参数拟定 3) 公比的标准值和标准转速数列公比的标准值和标准转速数列机床转速是从小到大递增的，因此机床转速是从小到大递增的，因此 。为使最大相对。为使最大相对转速损失率不超过转速损失率不超过50%，即，即 由此得出：由此得出： 为便于设计和使用机床，规定了七个标准公比。为便于设计和使用机床，规定了七个标准公比。当采用标准公比后，转速数列可从表中直接查出，表中当采用标准公比后，转速数列可从表中直接查

6、出，表中给出了以给出了以1.06为公比的从为公比的从110000的数值。的数值。11100%50%12Metal Cutting & Machine Tools 标准数列表标准数列表 Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动参数拟定切削机床主传动参数拟定 4) 选用标准公比的一般原则和经验数据选用标准公比的一般原则和经验数据（1）对于）对于通用机床通用机床，为使转速损失不大，机床结构又不，为使转速损失不大，机床结构又不过于复杂，过于复杂，一般取一般取=1.26或或1.41。（2）对于）对于大批、大量生产的专用机床、自动化机床大批、大量生产的专用机床、自动化机床

7、，公，公比应取小一些。因这些机床的生产率较高，转速损失的影响比应取小一些。因这些机床的生产率较高，转速损失的影响较显著。较显著。一般取一般取=1.12或或1.26。 （3）对于）对于大型机床，公比应取小一些大型机床，公比应取小一些。因在大型机床上。因在大型机床上的切削加工时间较长，转速损失的影响较显著。的切削加工时间较长，转速损失的影响较显著。一般取一般取=1.26或或1.12及及1.06。（4）对于）对于非自动化小型机床，公比应取大一些非自动化小型机床，公比应取大一些。因在这。因在这些机床上，辅助时间较多，而切削加工时间所占的比例不大些机床上，辅助时间较多，而切削加工时间所占的比例不大，转速

8、损失的影响不很显著。，转速损失的影响不很显著。一般取一般取=1.58、1.78或或2。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择一、主传动布局选择一、主传动布局选择主传动的布局形式取决于机床的用途、类型和尺寸等因主传动的布局形式取决于机床的用途、类型和尺寸等因素。素。1、集中传动式、集中传动式优点：优点：结构紧凑，便于实现集中操纵，箱体数少。结构紧凑，便于实现集中操纵，箱体数少。缺点：缺点：传动机构运转中的振动和发热会直接影响主轴的传动机构运转中的振动和发热会直接影响主轴的工作精度工作精度。适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大适

9、用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。型机床。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择一、主传动布局选择一、主传动布局选择2、分离传动式、分离传动式优点：优点：变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴，从而减少了主轴的振动和热变形；，从而减少了主轴的振动和热变形；高速时高速时不用齿轮传动不用齿轮传动，而，而由皮带直接传动主轴由皮带直接传动主轴，运转平稳，加工光洁度高，运转平稳，加工光洁度高，适适应精密加工应精密加工的要求；当的要求；当采用背轮机构采用背轮机构时，高速传动链短，时，

10、高速传动链短，传动效率较高，转动惯量小，便于启动和制动；传动效率较高，转动惯量小，便于启动和制动；低速时低速时经经背轮机构传动，扭矩大，背轮机构传动，扭矩大，适应粗加工适应粗加工的要求。的要求。缺点：缺点：有两个箱体，箱体加工成本较高；低速时皮带负有两个箱体，箱体加工成本较高；低速时皮带负荷大，皮带根数多，容易打滑；当皮带安装在主轴中段时荷大，皮带根数多，容易打滑；当皮带安装在主轴中段时，调整、检修都不方便。，调整、检修都不方便。 适用于中、小型高速精密机床。适用于中、小型高速精密机床。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择二、

11、变速方式选择二、变速方式选择 1. 交换齿轮变速机构 变速机构的构造简单，结构紧凑，主要用于大批大量生变速机构的构造简单，结构紧凑，主要用于大批大量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等上。产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等上。 2. 滑移齿轮变速机构优点：变速范围大，变速级数也较多；在较大的变速范优点：变速范围大，变速级数也较多；在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩；因而空载功率损失较小等。围内可传递较大的功率和扭矩；因而空载功率损失较小等。缺点：变速箱的构造复杂，不能在运转中变速，为使滑缺点：变速箱的构造复杂，不能在运转中变速，为使滑移齿轮容易进入啮合，多用直齿圆柱齿

12、轮传动，传动平稳性移齿轮容易进入啮合，多用直齿圆柱齿轮传动，传动平稳性不如斜齿轮传动等。不如斜齿轮传动等。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择二、变速方式选择二、变速方式选择 3. 离合器变速机构 在离合器变速机构中，应用较多的在离合器变速机构中，应用较多的牙嵌式离合器牙嵌式离合器、齿轮齿轮式离合器式离合器以及以及摩擦片式离合器摩擦片式离合器。摩擦片离合器摩擦片离合器变速：变速：多用于自动或半自动机床中，这类机床往往须在运转过多用于自动或半自动机床中，这类机床往往须在运转过程中变换主轴转速，而机床主轴转速又较高，故宜采用摩擦程

13、中变换主轴转速，而机床主轴转速又较高，故宜采用摩擦离合器变速机构、多速电动机或无级变速器等。离合器变速机构、多速电动机或无级变速器等。 Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择二、变速方式选择二、变速方式选择 3. 离合器变速机构 安排离合器的位置应注意以下几个方面：安排离合器的位置应注意以下几个方面： 1）尽量减小离合器的尺寸；）尽量减小离合器的尺寸； 2）避免出现超速现象；）避免出现超速现象； 3）要考虑到结构上的因素；）要考虑到结构上的因素； 4）各种变速机构的组合；）各种变速机构的组合； Metal Cutting & M

14、achine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择三、开停方式选择三、开停方式选择直接开停电动机优点：优点：操作方便，可简化机床的机械结构，得到广泛应操作方便，可简化机床的机械结构，得到广泛应用用缺点：缺点：电动机功率大、开停频繁的情况下，将导致电动电动机功率大、开停频繁的情况下，将导致电动机发热、烧坏，甚至因启动电流大而影响车间电网正常供电机发热、烧坏，甚至因启动电流大而影响车间电网正常供电。2.采用离合器开停在不停止电动机运转的情况下，可用离合器实现主运动在不停止电动机运转的情况下，可用离合器实现主运动执行件的启动或停止。执行件的启动或停止。 Metal Cutting

15、 & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择四、制动方式选择四、制动方式选择 某些机床在装卸工件、测量被加工面尺寸、更换刀具某些机床在装卸工件、测量被加工面尺寸、更换刀具及调整机床时，要求机床的主运动执行件尽快地停止运动。及调整机床时，要求机床的主运动执行件尽快地停止运动。 电动机制动 制动时，电动机的转矩方向与电动机的实际旋转方制动时，电动机的转矩方向与电动机的实际旋转方向相反，使其减速而迅速停转。常见的是反接制动，制动时向相反，使其减速而迅速停转。常见的是反接制动，制动时间短，操纵方便、结构简单。间短，操纵方便、结构简单。 适适用于直接开停电动机，制动频率

16、低电机功率不大的用于直接开停电动机，制动频率低电机功率不大的机床。机床。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择四、制动方式选择四、制动方式选择2. 机械制动 1）闸带式制动器）闸带式制动器 结构简单，轴向尺寸小，操纵杠杆应作用于闸带的结构简单，轴向尺寸小，操纵杠杆应作用于闸带的松边，使操纵力小且制动平稳。但制动时闸轮受到较大的单松边，使操纵力小且制动平稳。但制动时闸轮受到较大的单侧压力，对所在传动轴有不良影响，故用于中小型机床。侧压力，对所在传动轴有不良影响，故用于中小型机床。Metal Cutting & Machine To

17、ols 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择四、制动方式选择四、制动方式选择2. 机械制动 2）闸瓦式制动器）闸瓦式制动器 单块闸瓦式制动器的结构较简单，操纵较方便，制单块闸瓦式制动器的结构较简单，操纵较方便，制动时间短，但制动时闸轮也受到较大的单侧压力，单块闸瓦动时间短，但制动时闸轮也受到较大的单侧压力，单块闸瓦式制动器可采用机械、液压或电磁等方式操纵。式制动器可采用机械、液压或电磁等方式操纵。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择四、制动方式选择四、制动方式选择2. 机械制动 3）制动器的位置要求）制动器的位置要求

18、设置于高速轴上，制动力矩较小，结构紧凑，制动设置于高速轴上，制动力矩较小，结构紧凑，制动平稳，制动器与开停装置中必须有连锁关系。平稳，制动器与开停装置中必须有连锁关系。设置情况分为两种：设置情况分为两种：不停电机时，不停电机时，必须放在切开动源以后的主动链的传动必须放在切开动源以后的主动链的传动件上。件上。电机停止制动，电机停止制动，可装在任意位置上。可装在任意位置上。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主传动方案选择切削机床主传动方案选择五、换向方式选择五、换向方式选择主运动执行件的换向，除了某些直线运动机床是由传动主运动执行件的换向，除了某些直线运动机床是由

19、传动机构本身实现外，多数机床须设置专门的换向装置。机构本身实现外，多数机床须设置专门的换向装置。 1. 电动机换向 变换电动机的转向，使主运动执行件的运动方向改变，变换电动机的转向，使主运动执行件的运动方向改变，这种换向方式可简化机床的机械结构、操作简单省力且容易这种换向方式可简化机床的机械结构、操作简单省力且容易实现自动化，在可能的条件下应采用这种方式。实现自动化，在可能的条件下应采用这种方式。 2. 机械换向 目前，在主传动系统中主要采用圆柱齿轮目前，在主传动系统中主要采用圆柱齿轮-多片摩擦离多片摩擦离合器式换向机构，它可以在高速运转中平稳地换向，但结构合器式换向机构，它可以在高速运转中平

20、稳地换向，但结构较复杂。较复杂。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 1. 结构式与结构网结构式和结构网是设计转速图的一种结构式和结构网是设计转速图的一种过渡形式过渡形式，用作分，用作分析比较方案之用。析比较方案之用。结构网用结构网用对称对称的形式，只表示各的形式，只表示各变速组传动比的相对关变速组传动比的相对关系系和各和各传动轴的转速级数传动轴的转速级数，而不表示传动比和各传动轴的转，而不表示传动比和各传动轴的转速绝对值。速绝对值。结构式与结构网表达的内容基本相同，

21、包括结构式与结构网表达的内容基本相同，包括主轴转速级主轴转速级数数Z、各变速组传动副数各变速组传动副数P和和级比指数级比指数xi。 Z=Px0Px1Px2.Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 1. 结构式与结构网从结构网和结构式中说明下列从结构网和结构式中说明下列问题：问题： 1）传动链的组成和传动顺序）传动链的组成和传动顺序 12=3 2 2 2）各传动组的级比指数，即相）各传动组的级比指数，即相邻变速线间的格数；邻变速线间的格数； 3）扩大顺序：基本组、一扩组、

22、）扩大顺序：基本组、一扩组、二扩组；从级比指数看二扩组；从级比指数看出。出。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 2. 转速图以表格和连线的方式绘制而成的，表达每一级转速是通以表格和连线的方式绘制而成的，表达每一级转速是通过哪些传动副得到的，这些传动副之间的关系如何，各传动过哪些传动副得到的，这些传动副之间的关系如何，各传动轴的转速等。轴的转速等。功能：功能：用转速图对现有的机床传动链进行分析和比较；用转速图对现有的机床传动链进行分析和比较；设计新的机床的传动链。设计

23、新的机床的传动链。结构组成结构组成: (三线一点三线一点) 传动轴格线传动轴格线 转速格线转速格线 转速点转速点 传动线传动线Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 3. 级比规律级比定义：变速组中相邻两传动比的比值叫级比；变速组中相邻两传动比的比值叫级比； 级比指数：级比级比xi中的指数中的指数Xi称为级比指数；称为级比指数； 级比规律： a、基本组的级比指数为、基

24、本组的级比指数为1； b、传动系统中必有一个变速组为基本组；、传动系统中必有一个变速组为基本组； c、任一扩大组的级比指数必大于、任一扩大组的级比指数必大于1，并等于基本组的传，并等于基本组的传 动付数与该扩大组之前（按扩大顺序）的所有扩大组的动付数与该扩大组之前（按扩大顺序）的所有扩大组的传动付数之积。传动付数之积。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 3. 级比规律Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速

25、设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 4. 转速图的拟定原则（以12级变速为例）传动组与传动副的确定方案：12=43；12=34；12=322；12=232；基本组与扩大组的排列顺序 在在12=322中，基本组和扩大组排列顺序的不同而有中，基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案，采取基本组在前，一扩组，二扩组不同的方案，采取基本组在前，一扩组，二扩组 。基本组和扩大组的关系：基本组和扩大组的关系：X为级比指数，为级比指数，P为传动付数为传动付数 则：基本组中则：基本组中 X0=1 一扩组中一扩组中 X1=X0P0=P0 二扩组中二扩组中 X2=X1P1=X0P0

26、P1=P0P1Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 4. 转速图的拟定原则（以12级变速为例）传动组变速范围与极限传动比 变速组的变速范围是变速组内最大与最小传动比的比变速组的变速范围是变速组内最大与最小传动比的比值值 即：即：ri=(Pi1)Xi (1).在主运动传动时在主运动传动时,为防止被动齿轮直径过大为防止被动齿轮直径过大,影响机构的影响机构的径向径向 尺寸。尺寸。 降速时降速时 Umin 1/4 升速时为传动平稳，减少噪声升速时为传动平稳，减少噪声Umax2

27、 斜齿传动斜齿传动Umax2.5最大传动组的变速范围：最大传动组的变速范围：Rmax= Umax/ Umin=8-10 Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 4. 转速图的拟定原则（以12级变速为例）传动组变速范围与极限传动比(2).进给运动传动时，由于传动功率小，转速低，尺寸较进给运动传动时，由于传动功率小，转速低，尺寸较小，传动比限制可以放宽小，传动比限制可以放宽至：至： 1/5U2.8 Rmax= Umax/ Umin=14 检查传动组的变速范围时，检查传动组的

28、变速范围时，只检查最后一个扩大组就可只检查最后一个扩大组就可以了以了Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 4. 转速图的拟定原则（以12级变速为例）分配传动比的原则 (1)各传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比各传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比Umin和和Umax. (2) 各中间传动轴的最低转速适当高些。各中间传动轴的最低转速适当高些。 即：即： Uamin UbminUcmin Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速

29、设计切削机床主运动变速设计一、结构式、结构网与转速图分析一、结构式、结构网与转速图分析 5. 转速图设计步骤（以12级变速为例）（1）选定公比）选定公比，计算转速级数，计算转速级数Z，选择各级转，选择各级转速速（2）根据）根据“前多后少前多后少”，“前密后疏前密后疏”的原则的原则拟拟 订结构式订结构式 （3）根据）根据“前慢后快前慢后快”的原则与传动比限制拟的原则与传动比限制拟订订 转速图。转速图。 （4）确定带轮直径和齿轮齿数。）确定带轮直径和齿轮齿数。 （5）拟订传动系统图。）拟订传动系统图。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变

30、速设计二、计算转速二、计算转速定义：定义：能够传递能够传递全部功率全部功率时的时的最低转速最低转速称为计算称为计算转速。转速。作用：作用：对传动件进行计算和强度校核。对传动件进行计算和强度校核。 在计算时要按传递全部功率时最低转速进行计算，才能在计算时要按传递全部功率时最低转速进行计算，才能得出传动件所承受的最大转矩得出传动件所承受的最大转矩 1. 主轴计算转速的确定主轴计算转速：主轴传递全部功率时的最低转速。主轴计算转速：主轴传递全部功率时的最低转速。 2. 其他传动件计算转速的确定 主轴的计算转速确定之后，按主轴的计算转速来确定其主轴的计算转速确定之后，按主轴的计算转速来确定其他传动件的计

31、算转速。他传动件的计算转速。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计二、计算转速二、计算转速主轴所传递的功率及转矩与转速之间关系主轴所传递的功率及转矩与转速之间关系称为主轴的称为主轴的功率及转矩特性功率及转矩特性Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计三、主传动系统的特殊设计三、主传动系统的特殊设计1、采用多速电机、采用多速电机多速电动机相当于具有两个或三个传动副的电变多速电动机相当于具有两个或三个传动副的电变速组。常用的双速、三速电动机的同步转速为速组。常用的双速、

32、三速电动机的同步转速为1500/3000、750/1500、750/1500/3000转转/分，变分，变速范围速范围r电电=2；常用常用1.26、1.41。r电电=2=1.263=1.412，故，故电变速组为第一扩大组。电变速组为第一扩大组。它不能保证传动顺序与扩大顺序一致。它不能保证传动顺序与扩大顺序一致。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计三、主传动系统的特殊设计三、主传动系统的特殊设计2、采用交换齿轮、采用交换齿轮轴间的双联滑移齿轮变速组是基本组，用于加工轴间的双联滑移齿轮变速组是基本组，用于加工过程中的变速，过程中的变

33、速，轴间的一对交换齿轮变速组是第一扩轴间的一对交换齿轮变速组是第一扩大组，用于每批工件在加工前的变速调整。大组，用于每批工件在加工前的变速调整。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计三、主传动系统的特殊设计三、主传动系统的特殊设计3、采用公用齿轮、采用公用齿轮公用齿轮：公用齿轮：既是前一个变速组的被动齿轮，又是后一个既是前一个变速组的被动齿轮，又是后一个变速组的主动齿轮的齿轮变速组的主动齿轮的齿轮 。公用齿轮应在前一个变速组传动比较小，后一个变速组公用齿轮应在前一个变速组传动比较小，后一个变速组传动比较大的传动付中。传动比较大的

34、传动付中。Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计三、主传动系统的特殊设计三、主传动系统的特殊设计4、扩大变速组范围、扩大变速组范围 增加变速组增加变速组 由于机床传动系统的变速范围等于各变速组变速范围的由于机床传动系统的变速范围等于各变速组变速范围的乘积，增加变速组即扩大机床的变速范围。乘积，增加变速组即扩大机床的变速范围。 如：公比如：公比=1.41=1.41的常规传动系统，受极限传动比的限制的常规传动系统，受极限传动比的限制，其最大变，其最大变 速范围速范围Rmax=45Rmax=45，最大变速级数，最大变速级数Z=12Z=

35、12，结构式为，结构式为12=312=31 12 23 32 26 6。若须扩大变速范围和变速级数，可增加一个若须扩大变速范围和变速级数，可增加一个变速组，传动副为变速组，传动副为2 2，作为最后一个扩大组。，作为最后一个扩大组。 则则: 24=324=31 12 23 32 26 62 21212Metal Cutting & Machine Tools 切削机床主运动变速设计切削机床主运动变速设计三、主传动系统的特殊设计三、主传动系统的特殊设计4、扩大变速组范围、扩大变速组范围 采用背轮机构采用背轮机构 轴轴，同轴，传动可直同轴，传动可直接带动主轴接带动主轴，也可经，也可经两次降速一次极限

36、降两次降速一次极限降速为速为1/41/4，二次可扩大，二次可扩大1/41/4，即：即： U=1/4 U=1/4 1/4=1/16 1/4=1/16可达到扩大变速范围的目的。可达到扩大变速范围的目的。 注意注意“超速超速”现象现象。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置一、传动用齿轮齿数选择一、传动用齿轮齿数选择1、齿数选取原则：、齿数选取原则：a a 、一对齿轮副的齿数和、一对齿轮副的齿数和Sz100Sz100120120。若过大。若过大会加大两轴向的中心距，使机床结构庞大，并产生会加大两轴向的中心距，使机床结构庞大，并产生噪音。噪

37、音。b b、最小齿轮的齿数要尽可能小，在不产生根切、最小齿轮的齿数要尽可能小，在不产生根切情况下，一般取最小齿数情况下，一般取最小齿数Z Zminmin18-2018-20。为保证齿轮。为保证齿轮的强度，键槽到齿根圆的壁厚的强度，键槽到齿根圆的壁厚a2ma2m。c c、两轴最小中心距应取得适当，若、两轴最小中心距应取得适当，若SzSz太小，则太小，则中心距过小，将导致两轴上的轴承及其它结构之间中心距过小，将导致两轴上的轴承及其它结构之间的距离过近或相碰。的距离过近或相碰。 Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置一、传动用齿轮齿数选择

38、一、传动用齿轮齿数选择d d、同一变速组内齿轮的摸数要尽量相同，因为、同一变速组内齿轮的摸数要尽量相同，因为可以简化设计和制造，同一组内的齿轮副的受力和可以简化设计和制造，同一组内的齿轮副的受力和速度差异不大。速度差异不大。e e、实际传动比与转速图传动比可以有误差一般、实际传动比与转速图传动比可以有误差一般不超过不超过1010（-1-1）% %。f f、三联齿轮相临齿轮的齿数差必须大于、三联齿轮相临齿轮的齿数差必须大于4 4。避免。避免齿顶相碰。齿顶相碰。g g、联，联，联滑移齿轮必须有安放拨叉的位置联滑移齿轮必须有安放拨叉的位置，结构上有整体和组装式。，结构上有整体和组装式。 Metal

39、Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置一、传动用齿轮齿数选择一、传动用齿轮齿数选择2、同一变速组内模数相同时，齿数确定、同一变速组内模数相同时，齿数确定a、计算法；、计算法；b b、查表法、查表法；（传动比采用标准公比整数次方时应用）（传动比采用标准公比整数次方时应用）3、同一变速组内模数不同时，齿数确定、同一变速组内模数不同时，齿数确定在同一变速组内，由于传递的扭矩差别很大时，为了合在同一变速组内，由于传递的扭矩差别很大时，为了合理利用金属材料，可以采用不同模数，但只能有两种模数理利用金属材料，可以采用不同模数，但只能有两种模数m，根据两轴中

40、心距根据两轴中心距A相等。相等。4、联滑移齿轮的齿数联滑移齿轮的齿数三联滑移齿轮中，最大和次大齿轮之间三联滑移齿轮中，最大和次大齿轮之间齿数差应大于齿数差应大于4。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置1、滑移齿轮在轴上的布置、滑移齿轮在轴上的布置a、变速组中的滑移齿轮最好布置在主动轴上，一般主动变速组中的滑移齿轮最好布置在主动轴上，一般主动为高速，可以减小齿轮的尺寸，重量，操纵有力。若结构上为高速，可以减小齿轮的尺寸，重量，操纵有力。若结构上有要求，有时须放在被动轴上。有要求，有时须放在被动轴上

41、。b、为便于操纵，可以将相临的两个变速组的滑移齿轮放为便于操纵，可以将相临的两个变速组的滑移齿轮放在一个轴上。在一个轴上。c、在一变速组中，必须当一对齿轮在一变速组中，必须当一对齿轮完全脱开啮合时，另一对齿轮才能完全脱开啮合时，另一对齿轮才能进入啮合，即两固定齿轮的间距大进入啮合，即两固定齿轮的间距大于移动齿轮的宽度于移动齿轮的宽度=（12）mmMetal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置2、一个变速组内齿轮轴向位置的排列、一个变速组内齿轮轴向位置的排列窄式：窄式：轴向尺寸小，多为应用。轴向尺寸小，多为

42、应用。宽式：宽式：根据结构要求进行应用。根据结构要求进行应用。 宽式齿轮使轴向长度大，传动轴的长度大，相同载荷下宽式齿轮使轴向长度大，传动轴的长度大，相同载荷下轴径大轴径大, 三联齿轮的排列；要求三联齿轮的排列；要求相邻的齿轮差大于相邻的齿轮差大于4。若相邻。若相邻齿数差小于齿数差小于4，则用宽齿轮方案。，则用宽齿轮方案。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置2、一个变速组内齿轮轴向位置的排列、一个变速组内齿轮轴向位置的排列Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计

43、与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置3、两个变速组内齿轮轴向位置的排列、两个变速组内齿轮轴向位置的排列两个变速组内的齿轮进行排列方式：总长度为两变速组两个变速组内的齿轮进行排列方式：总长度为两变速组长度之和。长度之和。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置3、两个变速组内齿轮轴向位置的排列、两个变速组内齿轮轴向位置的排列Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置4、缩小径向尺寸、

44、缩小径向尺寸不但要缩小轴向尺寸，还要缩小径向尺寸，但他们之间不但要缩小轴向尺寸，还要缩小径向尺寸，但他们之间要相互考虑，使结构尺寸最小。要相互考虑，使结构尺寸最小。（1） 缩小轴间距离；尽量用较小齿数和，降速缩小轴间距离；尽量用较小齿数和，降速u1/4。（2）采用轴线相互重合；）采用轴线相互重合；（3）合理安排变速箱内各轴位置，在不发生干涉的条件）合理安排变速箱内各轴位置，在不发生干涉的条件下，尽可能安排的紧凑些。下，尽可能安排的紧凑些。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置5、滑移齿轮的结构形式

45、、滑移齿轮的结构形式 1）整体式：一般为宽型多联齿轮。）整体式：一般为宽型多联齿轮。 装配式：多用于窄式多联齿轮；装配式：多用于窄式多联齿轮； 2）有良好的导向性，轮毂长度为轴的（）有良好的导向性，轮毂长度为轴的（1.21.5）d 3） 齿侧导成圆角，使滑移齿轮能顺利啮合。齿侧导成圆角，使滑移齿轮能顺利啮合。 4）保证有安装拨叉的位置。）保证有安装拨叉的位置。 5）主轴上不能放滑移齿轮，大齿轮靠近前支撑）主轴上不能放滑移齿轮，大齿轮靠近前支撑。Metal Cutting & Machine Tools 主传动齿轮设计与布置主传动齿轮设计与布置二、传动用齿轮布置二、传动用齿轮布置5、滑移齿轮的结构形式、滑移齿轮的结构形式 Metal Cutting & Machine Tools 主轴箱结构设计主轴箱结构设计一、主轴箱的构造一、主轴箱的构造1、主轴箱装配图、主轴箱装配图包括展开图，横向剖视图，外观图及必要的局部包括展开图，横向剖视图，外观图及必要的局部视图等。视图等。1）展开图）展开图用来表达各传动件的传动关系和各轴组件的装配用来表达各传动件的传动关系和各轴组件的装配关系。关系。多