第八章传动设计-机床2013下半学期

1、单击此处编辑母版标题样式1黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床第八章第八章 传动设计传动设计本章知识重点本章知识重点 本章主要介绍主运动的传动设计（包括本章主要介绍主运动的传动设计（包括有级变速有级变速和无级变和无级变速）、速）、计算转速的确定计算转速的确定和主轴箱的设计。和主轴箱的设计。单击此处编辑母版标题样式2黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床 设计设计外联传动链外联传动链时主要时主要考虑考虑保证要求的保证要求的速度速度(或转速或转速)和传和传递的递的功率功率； 设计设计内联传动链内联传动链时主要时主要考虑考虑保证保证传动精度传动精度。外联传动链外联传

2、动链分级变速分级变速无级变速无级变速单击此处编辑母版标题样式3黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床例：图中主轴转速共例：图中主轴转速共12级：级：=1.41。 传动系统内共五根轴：传动系统内共五根轴：电动机轴、轴电动机轴、轴至至。 轴轴-之间为传动组之间为传动组a； -之间为传动组之间为传动组b； -之间为传动组之间为传动组c。 单击此处编辑母版标题样式4黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床第第1节节 分级变速传动链设计分级变速传动链设计一、分级变速机构的转速图、结构网与结构式一、分级变速机构的转速图、结构网与结构式1、转速图的组成及作用、转速图的组成及作用

3、.单击此处编辑母版标题样式5黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（1）转速图的组成（三线一点）转速图的组成（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单击此处编辑母版标题样式6黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（2）转速图的作用）转速图的作用 表示主轴上表示主轴上各级转速的传动路线各级转速的传动路线。 表示表示变速组的个数，传动副数及传动比的大小变速组的个数，传动副数及传动比的大小。 表示各传动轴上所具有的表示各传动轴上所具有的转速级数及转速大小转速级数及转速大小。单击此处编辑母版标题样式7黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属

4、切削机床金属切削机床例：图中主轴转速共例：图中主轴转速共12级：级：=1.41。 传动系统内共五根轴：电动机传动系统内共五根轴：电动机轴、轴轴、轴至至。 轴轴-之间为传动组之间为传动组a； -之间为传动组之间为传动组b； -之间为传动组之间为传动组c。 单击此处编辑母版标题样式8黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床2、变速组的变速规律（级比规律）、变速组的变速规律（级比规律）（1）基本形式（常规）变速系统基本形式（常规）变速系统应满足的条件应满足的条件 a、级数：、级数：Z=P0P1P2 （传动副数传动副数乘积）乘积） b、主轴转速数列只有一个公比、主轴转速数列只有一个公比单

5、击此处编辑母版标题样式9黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（2）级比指数）级比指数 级比级比x：某个变速组中相邻传动比的比值叫做级比。：某个变速组中相邻传动比的比值叫做级比。 级比指数级比指数x：如：如：xa=1,x xb b=3,xc=6中变速组须遵守的变速规律，即级比指数规中变速组须遵守的变速规律，即级比指数规律（简称律（简称级比规律级比规律）是：）是： a、基本组的级比指数、基本组的级比指数等于等于1。 b、任一扩大组的级比指数、任一扩大组的级比指数必大于必大于1，并等于，并等于前一传动组的前一传动组的级比指数级比指数与与传动副数之积传动副数之积： nn 1n 112

6、i 10 xp.xpppp-=鬃鬃单击此处编辑母版标题样式10黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床12=312326单击此处编辑母版标题样式11黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（3）变速组的变速范围）变速组的变速范围r定义定义: 变速组的变速范围变速组的变速范围r： 如：如： 00(1)0 xprj-=0111p (1)(1)1pxprjj -=i01i 1i(1)p p .p(p1)ixpirjj-鬃=例：若主轴的转速级数例：若主轴的转速级数Z=P0P1P2=322 ，x0=1，=1.41，则各变速组变速范围和主轴变速范围。则各变速组变速范围和主轴变速

7、范围。单击此处编辑母版标题样式12黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床3、结构网和结构式、结构网和结构式 结构式：结构式：18=333129 结结构构网网单击此处编辑母版标题样式13黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床二、转速图的拟定二、转速图的拟定1、设计要点、设计要点（1）一个规律一个规律：符合级比规律：符合级比规律（2）两个限制两个限制（变速组中传动比的限制变速组中传动比的限制和和变速范围的限制变速范围的限制） （斜齿轮）：避免由于齿轮嵌合不上及引起振（斜齿轮）：避免由于齿轮嵌合不上及引起振动和噪声，扩大传动误差动和噪声，扩大传动误差 ：避免被动齿轮过

8、大：避免被动齿轮过大 因此，变速组的最大变速范围为：因此，变速组的最大变速范围为：max22.5i或min1/4imaxmaxmin8 10iRi= 单击此处编辑母版标题样式14黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（3）三条原则三条原则 传动副的设计，按传动顺序：传动副的设计，按传动顺序：“前多后少前多后少” 当功率当功率P一定时：转速增加则转矩减少。一定时：转速增加则转矩减少。 传动路线的设计：传动路线的设计：“前密后疏前密后疏” 降速比的设计：降速比的设计：“前缓后急前缓后急”69.55 10()PTN mmn=醋单击此处编辑母版标题样式15黑龙江科技学院黑龙江科技学院

9、金属切削机床金属切削机床（4）四项注意（改善传动性能的注意事项）四项注意（改善传动性能的注意事项） 现代机床设计追求的目标现代机床设计追求的目标是改善是改善机床性能，降低空载功率，机床性能，降低空载功率，振动、发热和噪声振动、发热和噪声。为此，设计时要注意以下事项：。为此，设计时要注意以下事项： （a）传动链要短）传动链要短 （b）转速和要小）转速和要小 （c）齿轮线速度要小）齿轮线速度要小 （d）空转件要少）空转件要少单击此处编辑母版标题样式16黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式17黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床传动系统变速

10、范围Rn传动组变速范围ri级比x级比指数x12=312326常规传动系统设计：一个规律；两个限制；三条原则；四个注意。结构网单击此处编辑母版标题样式18黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床举例说明拟定转速图的方法和步骤举例说明拟定转速图的方法和步骤 例：级数例：级数12级，公比级，公比1.41，最低转速为，最低转速为 31.5r/min，电机转，电机转速为速为1440r/min。 要求要求：采用集中传动式布局，直齿滑移齿轮变速，电机开停：采用集中传动式布局，直齿滑移齿轮变速，电机开停换向及制动。换向及制动。（1）确定变速组的个数和传动副数）确定变速组的个数和传动副数（2）选择

11、结构网和结构式，选）选择结构网和结构式，选（3）确定是否增加降速定比传动）确定是否增加降速定比传动12322=创13612322=创单击此处编辑母版标题样式19黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式20黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床（4）合理分配传动比，画转速图）合理分配传动比，画转速图a、按转速图的组成，画出所有、按转速图的组成，画出所有的格线的格线 轴数为：轴数为： 电机轴电机轴+变速组数变速组数+主轴主轴=5 b、在主轴上标出、在主轴上标出12级标准转速级标准转速单击此处编辑母版标题样式21黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属

12、切削机床金属切削机床 传动组传动组c的变速范围的变速范围 为为R2= =1.416=8=Rmax，可知两个传动副的传动可知两个传动副的传动比必然是极限值：比必然是极限值：()j-621211cij=241cij=c、由后向前确定、由后向前确定D、C、B的位置的位置241cij=211cij=13612322=创单击此处编辑母版标题样式22黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床 传动组传动组b的级比指数为的级比指数为3，为了避免升速，又，为了避免升速，又不使传动比太小，可不使传动比太小，可取取 23112.8bij=111bi =111bi =23112.8bij=单击此处编辑母

13、版标题样式23黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床 传动组传动组a的级比指数的级比指数为为1，可取，可取 21111.41aij=111ai =32112aij=111ai =21111.41aij=32112aij=最后，补足各连线，得到最后，补足各连线，得到转速图。转速图。单击此处编辑母版标题样式24黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床设计方案是很多的，各有利弊。设计时应权衡得失，根据具设计方案是很多的，各有利弊。设计时应权衡得失，根据具体情况，进行选择。体情况，进行选择。特点：最高转速总和小 但被动轮要大些特点：最高转速总和介于二者间，但a组被动轮要大

14、些单击此处编辑母版标题样式25黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床三、扩大变速范围的方法三、扩大变速范围的方法（自学）（自学）问题问题1、为什么要扩大变速范围？、为什么要扩大变速范围？问题问题2、为什么最后扩大组的传动副数总是为、为什么最后扩大组的传动副数总是为2？方法方法1、增加一个变速组，及其特点。、增加一个变速组，及其特点。方法方法2、采用背轮机构，及其特点。、采用背轮机构，及其特点。 单击此处编辑母版标题样式26黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床四、齿轮齿数的确定四、齿轮齿数的确定查表法：（a）转速图上各齿轮付的传动比应是标准公比的整数次方，）转速

15、图上各齿轮付的传动比应是标准公比的整数次方，且同一变速组内模数应相等且同一变速组内模数应相等 （b）按各传动比分母的数值查表，）按各传动比分母的数值查表，如：如：1/1.41，应查，应查1.41这这一行一行（c）根据最小传动比确定）根据最小传动比确定Zmin、Szmin 如如u1=1/2，u2=1/1.41，u3=1，应按，应按u1=1/2确定确定Zmin单击此处编辑母版标题样式27黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床第二节第二节 计算转速计算转速 什么是计算转速什么是计算转速？为什么要引入计算转速的概念为什么要引入计算转速的概念？ 根据根据： 随着转速的增加随着转速的增加

16、，转矩，转矩T逐渐减少逐渐减少 。9550(:PETPnEnhh=电机额定功率， 效率，转速）：。 单击此处编辑母版标题样式28黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床一、机床的功率及转矩特性一、机床的功率及转矩特性主轴的主轴的功率及转矩特性功率及转矩特性：主轴所传递的功率及转矩与转速之间关主轴所传递的功率及转矩与转速之间关系。系。恒功率工作范围（恒功率工作范围（）恒转矩工作范围（恒转矩工作范围（）单击此处编辑母版标题样式29黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床二、机床主要传动件计算转速的确定二、机床主要传动件计算转速的确定1、各类机床的主轴、各类机床的主轴单击

17、此处编辑母版标题样式30黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床121133131.5 1.4190 /minjnnrj-=Z单击此处编辑母版标题样式31黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式32黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式33黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床中型机床及大型机床的中型机床及大型机床的 nj 为何较高？为何较高？单击此处编辑母版标题样式34黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式35黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切

18、削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式36黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床181133minmin695 /minZjnnnnrjj-=单击此处编辑母版标题样式37黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式38黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式39黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床 单击此处编辑母版标题样式40黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床单击此处编辑母版标题样式41黑龙江科技学院黑龙江科技学院 金属切削机床金属切削机床思考题思考题普通车床普通车床=1.41，z=12，当计算转速当计算转速nj=n4 ，主轴的，主轴的输出的扭矩为输出的扭矩为Mn，输出功率为，输出功率为PE