机床设计-传动系统综述

1、机床传动设计机床传动设计机床的主传动系统实现机床的主运动，其末机床的主传动系统实现机床的主运动，其末端执行件直接参与切削加工，形成所需的表面和端执行件直接参与切削加工，形成所需的表面和加工精度，而且变速范围宽、传递功率大，是机加工精度，而且变速范围宽、传递功率大，是机床中最重要的传动链，它对机床的使用性能、结床中最重要的传动链，它对机床的使用性能、结构等都有明显的影响，主传动系统分为构等都有明显的影响，主传动系统分为分级分级变速变速和和无级无级变速两种。变速两种。交换齿轮变速机构交换齿轮变速机构机床的主传动系统的基本要求机床的主传动系统的基本要求满足机床的满足机床的使用要求使用要求，有足够的变

2、速范围和转速级数。，有足够的变速范围和转速级数。直线运动机床，应有足够的双行程数范围和变速级数；合理地满足机直线运动机床，应有足够的双行程数范围和变速级数；合理地满足机床的自动化和生产率的要求；有良好的人机关系。床的自动化和生产率的要求；有良好的人机关系。机床的主传动系统应满足的基本要求：机床的主传动系统应满足的基本要求：*满足机床满足机床传递动力的要求传递动力的要求，传动系统应能传递足够的功率和转矩。，传动系统应能传递足够的功率和转矩。满足机床满足机床工作性能要求工作性能要求，传动系统应能传递足够的刚度、精度、抗振，传动系统应能传递足够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形。性能和较小的热变形

3、。满足满足维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配等方面的要求维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配等方面的要求。满足满足经济性要求经济性要求。主传动系统的组成及分类主传动系统的组成及分类主传动系一般由主传动系一般由动力源动力源（如电动机）、（如电动机）、变速装置变速装置及及执行件执行件（如主轴、（如主轴、刀架、工作台），以及刀架、工作台），以及开停、换向开停、换向和和制动机构制动机构等部分组成。等部分组成。（一）主传动系分类（一）主传动系分类（1 1）按驱动主传动的电机类型：）按驱动主传动的电机类型： 交流电动机驱动、直流电动机驱动交流电动机驱动、直流电动机驱动（2 2）按传动装置

4、类型：）按传动装置类型： 机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合（3 3）按变速的连续性：）按变速的连续性： 分级变速分级变速传动、传动、无级变速无级变速传动传动主传动系统的布局主传动系统的布局（二）主传动系的传动布局（二）主传动系的传动布局集中传动式布局：集中传动式布局：分离传动式布局：分离传动式布局：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个箱主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个箱体内。称为体内。称为主轴变速箱主轴变速箱。主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独

5、变速箱中。的单独变速箱中。主传动系统的布局主传动系统的布局集中集中传动传动式布局：式布局：优点：优点：结构集中，便于实现集中操纵，结构集中，便于实现集中操纵，箱体数量少，安装、调整方便箱体数量少，安装、调整方便缺点：缺点：传动件的振动和发热会直接影响传动件的振动和发热会直接影响主轴的工作精度，降低加工精度主轴的工作精度，降低加工精度应用：应用：适用于普通精度的大中型机床适用于普通精度的大中型机床优点：优点：变速箱的振动和热量不易传给主轴，变速箱的振动和热量不易传给主轴，主轴箱可通过带传动直接得到高速，运动主轴箱可通过带传动直接得到高速，运动平稳，加工质量高。平稳，加工质量高。缺点：缺点：箱体的

6、数量多，加工装配工作量大，成本高箱体的数量多，加工装配工作量大，成本高带传动在低速传动时转矩大，易打滑，更换带传动在低速传动时转矩大，易打滑，更换传动带不方便。传动带不方便。应用：应用：适用于中小型高速或精密机床适用于中小型高速或精密机床把主轴组件和主传动的大部分变速机把主轴组件和主传动的大部分变速机构分离装于两个箱体内，分别称为构分离装于两个箱体内，分别称为主轴箱主轴箱和和变速箱变速箱。中间一般采用。中间一般采用带传动带传动主传动系统的布局主传动系统的布局分离传动式布局：分离传动式布局：变速方式的选择变速方式的选择主传动系统的变速方式分为主传动系统的变速方式分为无级无级变速和变速和有级有级变

7、速两种。变速两种。（1）无级）无级变速变速无级无级变速是指在一定速度（或转速）范围内能连续、任意地变速，变速是指在一定速度（或转速）范围内能连续、任意地变速，并获得任意转速（连续的任意速度）。并获得任意转速（连续的任意速度）。特点特点：可选最为合理的切削速度，没有速度损失，生产率高。可选最为合理的切削速度，没有速度损失，生产率高。可在运转中变速，辅助时间少，操纵方便，运转平稳。可在运转中变速，辅助时间少，操纵方便，运转平稳。便于实现变速自动化。便于实现变速自动化。种类种类：机械无级变速器机械无级变速器液压无级变速器液压无级变速器电气无级变速器电气无级变速器变速方式的选择变速方式的选择主传动系统

8、的变速方式分为主传动系统的变速方式分为无级无级变速和变速和有级有级变速两种。变速两种。（1）有级）有级变速变速有级（或分级）有级（或分级）变速是指在若干固定速度（或转速）内不连续地变速是指在若干固定速度（或转速）内不连续地变速，并且只能从机床传动系统中所能提供的速度中进行选择。变速，并且只能从机床传动系统中所能提供的速度中进行选择。在一定的变速范围内只能得到某些转速，变速级数一般不超过在一定的变速范围内只能得到某些转速，变速级数一般不超过2030级。级。特点：特点：传递功率较大，变速范围宽，传动比准确，工作可靠；传递功率较大，变速范围宽，传动比准确，工作可靠；但是速度不能连续变化，有速度损失，

9、不能在运转中进行变速但是速度不能连续变化，有速度损失，不能在运转中进行变速应用：应用：普通机床应用最为广泛的一种变速方式。普通机床应用最为广泛的一种变速方式。变速方式的选择变速方式的选择主传动系统的变速方式分为主传动系统的变速方式分为无级无级变速和变速和有级有级变速两种。变速两种。（1）有级）有级变速变速变速机构变速机构是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不同转速的传动装置。同转速的传动装置。滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构交换齿轮变速机构交换齿轮变速机构多速电动机多速电动机离合器变速机构离合器变速机构摆移变速机构摆移变速机构有级（或分级）有级

10、（或分级）变速机构变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构II-I31Z ZZ Z滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构II-I42Z ZZ Z离合器变速机构离合器变速机构II-I31Z ZZ Z离合器变速机构离合器变速机构II-I42Z ZZ Z交换齿轮变速机构交换齿轮变速机构开停方式及选择开停方式及选择控制主轴控制主轴启动和停止的方式启动和停止的方式有两种：有两种：电动机开停电动机开停铣床、磨床、中小型卧式车床铣床、磨床、中小型卧式车床机械开停机械开停齿轮或牙嵌式离合器齿轮或牙嵌式离合器锥式或片式摩擦

11、离合器锥式或片式摩擦离合器卧式车床、摇臂钻床卧式车床、摇臂钻床选择开停方式选择开停方式：（1）优先选用电动机开停方式）优先选用电动机开停方式（2）当开停频繁，电动机功率较大或有其他要求时可采用机械开停。）当开停频繁，电动机功率较大或有其他要求时可采用机械开停。另外尽可能将开停装置安排在另外尽可能将开停装置安排在传动链前面传动链前面，而且，而且转速较高的传动轴转速较高的传动轴上上。传递扭矩小，结构紧凑，停车后大部分传动件停转，减少空载功传递扭矩小，结构紧凑，停车后大部分传动件停转，减少空载功率。率。制动方式及选择制动方式及选择有些机床主传动不需要制动，如磨床和一般组合机床。有些机床主传动不需要制

12、动，如磨床和一般组合机床。但是大多数机床需要制动，如卧式车床、摇臂钻床和镗床。但是大多数机床需要制动，如卧式车床、摇臂钻床和镗床。装卸及测量工件，更换刀具和调整机床时，要求主轴尽快停止装卸及测量工件，更换刀具和调整机床时，要求主轴尽快停止转动；机床发生故障和事故时，能及时刹车可避免更大损失。转动；机床发生故障和事故时，能及时刹车可避免更大损失。电动机制动电动机制动机械制动机械制动主传动的制动方式：主传动的制动方式：制动方式及选择制动方式及选择（1）电机制动）电机制动主传动的制动方式：主传动的制动方式：制动时，让电机的制动时，让电机的转矩方向转矩方向与其与其实际转向实际转向相反相反，使之，使之减

13、速减速而迅速而迅速停转停转。多采用多采用反接制动反接制动和和能耗制动能耗制动特点：特点：操纵方便省力操纵方便省力，简化机械结构简化机械结构但是频繁制动时，但是频繁制动时，电机发热甚至烧损电机发热甚至烧损应用：应用：反接制动适用于直接开停的中小功率电机，以及制动不频繁、制动平反接制动适用于直接开停的中小功率电机，以及制动不频繁、制动平稳性要求不高及具有反转的主传动。稳性要求不高及具有反转的主传动。制动方式及选择制动方式及选择（2）机械制动）机械制动主传动的制动方式：主传动的制动方式：刚带式制动刚带式制动闸瓦式制动闸瓦式制动片式摩擦制动片式摩擦制动当电机不停转的情况下需要制动时，可采用机械制动方式

14、当电机不停转的情况下需要制动时，可采用机械制动方式制动方式的选择制动方式的选择：（1）优先选用电机制动方式）优先选用电机制动方式（2）对于制动频繁，传动链较长，惯量较大的主传动可采用机械制动。）对于制动频繁，传动链较长，惯量较大的主传动可采用机械制动。应将制动器放在应将制动器放在接近主轴且转速较高的传动件上接近主轴且转速较高的传动件上制动力制动力矩小，结构紧凑，制动平稳。矩小，结构紧凑，制动平稳。换向方式及选择换向方式及选择换向的目的换向的目的：有些机床主轴不需要换向，如磨床、多刀半自动车床、一般组合机床有些机床主轴不需要换向，如磨床、多刀半自动车床、一般组合机床（1）正反向都用于切削，工作时

15、不需要变化转向（如铣床），正反向）正反向都用于切削，工作时不需要变化转向（如铣床），正反向的转速及传递动力应相同。的转速及传递动力应相同。（2）正转用于切削，而反转主要用于空行程，并且在工作过程中需要）正转用于切削，而反转主要用于空行程，并且在工作过程中需要经常变换转向（如卧式车床、钻床）经常变换转向（如卧式车床、钻床）为了提高生产率，反向应比正向转速高，转速级数少，传递动力小为了提高生产率，反向应比正向转速高，转速级数少，传递动力小电机换向电机换向机械换向机械换向换向方式换向方式：圆柱齿轮圆柱齿轮多片式摩擦离合器多片式摩擦离合器第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计分级变

16、速主传动系统的设计内容和步骤是：分级变速主传动系统的设计内容和步骤是：在已确定传动形式、主变速传动系统的运动参数的基础上，在已确定传动形式、主变速传动系统的运动参数的基础上，拟定结构式、转速图拟定结构式、转速图合理分配各传动副的传动比合理分配各传动副的传动比确定齿轮齿数和带轮直径等确定齿轮齿数和带轮直径等绘制主传动的传动系统图绘制主传动的传动系统图第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计一、转速图一、转速图1.1.转速图的概念转速图的概念转速图是表示主轴各转速的传动路线和转速值、各传动轴的转速转速图是表示主轴各转速的传动路线和转速值、各传动轴的转速数列及转速大小、各传动副的传

17、动比的线图。数列及转速大小、各传动副的传动比的线图。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计一、转速图一、转速图1.1.转速图的概念转速图的概念转速图包括转速图包括“三线三线一点一点”转速点转速点转速线转速线传动轴线传动轴线传动线传动线在转速图中可以表示出在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。各传动副的传动比等。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计一、转速图一、转速图

18、1.1.转速图的概念转速图的概念1)距离相等的竖直线代表传动系统的各轴。从左到右依次标注。水平线代表距离相等的竖直线代表传动系统的各轴。从左到右依次标注。水平线代表转速线。用其实际转速值标出。转速线。用其实际转速值标出。2)距离相等的水平线与竖直线相交点，代表各级转速。距离相等的水平线与竖直线相交点，代表各级转速。3)坐标取对数坐标，在相交点直接写出转速的数值。坐标取对数坐标，在相交点直接写出转速的数值。4)相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比，从相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比，从左向上斜左向上斜是是升升速传动速传动，从，从左向下斜左向下斜是是降速传动降速传动。第

19、一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计一、转速图一、转速图1.1.转速图的概念转速图的概念IIIIIIIIIIrpmrpmI I 50202743432750203535630转速图一点三线一点三线某机床的主传动系统图某机床的主传动系统图转速图一点三线一点三线转速线转速线间距相同的水平格线，间距相同的水平格线，采用的是对数坐标。采用的是对数坐标。由于主轴的转速是等比数列，则相由于主轴的转速是等比数列，则相邻两转速的有：邻两转速的有： n nj+1j+1/n/nj j= = lgnj+1-lgnj=lg表明相邻两转速的对数差均为公比表明相邻两转速的对数差均为公比的对数值。的对数

20、值。将转速坐标值取对数坐标时，则任将转速坐标值取对数坐标时，则任意两相邻转速都相距一格。意两相邻转速都相距一格。为了方便，转速图上不写出为了方便，转速图上不写出lglg符号，符号，直接标出转速值直接标出转速值 。注意：注意：转速格线间距大小并不代表公比转速格线间距大小并不代表公比的的数值大小。数值大小。传动轴线间距相同的竖直线，表示各个传动轴，从左向右依次标注：0（电），（主轴），与传动系统的各轴对应。转速图一点三线一点三线转速点传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。如轴（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。传动线传动线相邻两轴的相关两个相邻两轴的相关两个转速点之间的连线。转速点之间的连线

21、。传动线的倾斜方式和程度代表了传动线的倾斜方式和程度代表了该传动副的传动比的大小。该传动副的传动比的大小。传动比大于传动比大于1 1其对数值为正，传其对数值为正，传动线向右上倾斜；动线向右上倾斜；传动比小于传动比小于1 1其对数值为负，传其对数值为负，传动线向右下倾斜；动线向右下倾斜；倾斜程度表示了升降速度的大小。倾斜程度表示了升降速度的大小。一个转速点引出的传动线的数目，一个转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数。代表该变速组的传动副数。转速图的绘制转速图的绘制图示某机床的主传动系统图。图示某机床的主传动系统图。主轴转速级数为主轴转速级数为Z=12Z=12级，公比为级，公比为=1.

22、41=1.41，主轴转速，主轴转速n=31.5-1400r/minn=31.5-1400r/min。 主轴转速主轴转速: :因为因为606. 141. 1根据公比为根据公比为1.06的标准数列可以的标准数列可以写出公比为写出公比为1.41的转速数列。的转速数列。是从是从31.5开始向后开始向后每每6项项取一数取一数值，（共抽取值，（共抽取12个数）：个数）：标准公比为标准公比为1.06的标准数列表的标准数列表(115000)1.001.002.02.04.04.08.08.0161631.531.5636312512525025050050010001000200020004000400080

23、0080001.061.062.122.124.254.258.58.5171733.533.56767132132265265530530106010602120212042504250850085001.121.122.212.214.54.59.09.0181835.535.57171140140280280560560112011202240224045004500900090001.181.182.292.294.754.759.59.5191937.537.57575150150300300600600118011802360236047504750950095001.251.25

24、2.52.55.05.0101020204040808016016031531563063012501250250025005000500010000100001.321.322.582.585.35.310.610.621.221.242.542.5858517017033533567067013201320265026505300530010600106001.41.42.82.85.65.611.211.222.422.44545909018018035535571071014001400280028005600560011200112001.51.53.03.06.06.011.811

25、.823.623.647.547.5959519019037537575075015001500300030006000600011800118001.61.63.153.156.36.312.512.52525505010010020020040040080080016001600315031506300630012500125001.71.73.353.356.76.713.213.226.526.5535310610621221242542585085017001700335033506700670013200132001.81.83.553.557.17.114142828565611

26、211222422445045090090018001800355035507100710014100141001.91.93.753.757.57.51515303060601181182362364754759509501900190037503750750075001500015000主轴转速级数为主轴转速级数为Z=12Z=12级，公比为级，公比为=1.41=1.41，主轴转速，主轴转速n=31.5-1400r/minn=31.5-1400r/min。转速图的绘制转速图的绘制图示某机床的主传动系统图。图示某机床的主传动系统图。主轴转速级数为主轴转速级数为Z=12Z=12级，公比为级，公比

27、为=1.41=1.41，主轴转速，主轴转速n=31.5-1400r/minn=31.5-1400r/min。 31.5 45 63 90 125 180250 355 500 710 1000 1400主轴转速主轴转速: :因为因为根据公比为根据公比为1.06的标准数列可以的标准数列可以写出公比为写出公比为1.41的转速数列。的转速数列。是从是从31.5开始向后开始向后每每6项项取一数取一数值，（共抽取值，（共抽取12个数）如下：个数）如下：455 .311400minmax n nn nR R总变速范围总变速范围R：606. 141. 1转速图的绘制转速图的绘制1440r/min电电 （主轴

28、）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.5转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r a ab bC CIV-IIIIII-IIII- I256126=u uu uu un nn n电机电机主轴主轴主轴的转速计算：主轴的转速计算：maxIV-IIImaxIII-IImaxII- Imax256126=u uu uu un nn n电机电机主轴主轴minIV-II

29、IminIII-IIminII- Imin256126=u uu uu un nn n电机电机主轴主轴转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r a ab bC CIV-IIIIII-IIII- I256126=u uu uu un nn n电机电机主轴主轴主轴的转速计算：主轴的转速计算：rpmnn1417306042423636256126max电机主轴rpmnn44.31721862224824256126

30、min电机主轴转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r c cb ba aP PP PP PZ Z 22312 因子数列：因子数列： a b c各因子数列项数：各因子数列项数：Pa Pb Pc =3 =2 = 2各变速组的传动副数量各变速组的传动副数量: 3 2 2 各变速组的传动副数量就是各个因子数列的项数。各变速组的传动副数量就是各个因子数列的项数。变速级数变速级数Z Z：转速图的绘制转速图的绘制)(72

31、18306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 电动电动机机到轴到轴 是经过皮带传动带动的是经过皮带传动带动的：其传动比其传动比u u电电- -表明电动机轴与轴表明电动机轴与轴之间的传动线是向下倾斜的。之间的传动线是向下倾斜的。下降下降2.042.04格。使得轴格。使得轴的转速正好位于转速线上。的转速正好位于转速线上。04. 204. 204. 2I141. 1103. 21256126 电电u umin/71075.7082561261440Ir rn n 电动机轴与轴电动机轴与轴之间的传动线用直线

32、将电机转速之间的传动线用直线将电机转速1440r/min1440r/min和轴和轴的的710r/min710r/min的转速点连接而成。的转速点连接而成。转速图的绘制转速图的绘制126/2561440r/min电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.5转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：。主传动系统的传动路线表达式：。)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 变速组变速组a a的传动副的齿数比（传动比的传动副的

33、齿数比（传动比u u）构成的数列：构成的数列：化为主轴转速数列的公比化为主轴转速数列的公比=1.41=1.41的表达式的表达式：变速组变速组a a的传动比的传动比u u构成的数列是一个等比数列：构成的数列是一个等比数列：其公比为其公比为 ：即为主轴转速数列的公比：即为主轴转速数列的公比1:75:213636:4230:4824:321 a aa aa au uu uu u1:1:1:11:1410:211:75:2112012因子数列：因子数列： a b ca b c转速图的绘制转速图的绘制)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主

34、电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 变速组变速组a a的传动比的传动比u u构成的数列是一个等比数列：构成的数列是一个等比数列：传动比传动比u ua3a3=1=1=0 0表明轴表明轴到轴到轴，经过该传动副，经过该传动副36/3636/36时，速度不变。时，速度不变。 传动线是水平的。传动线是水平的。传动比传动比u ua2a2= =-1-1表明轴表明轴到轴到轴，经过该传动副，经过该传动副30/4230/42时，速度降低。时，速度降低。 传动线是下降的。下降传动线是下降的。下降1 1格格传动比传动比u ua1a1= =-2-2表明轴表明轴到轴到轴，经过该传动副，经过该传动副24/4824

35、/48时，速度降低。时，速度降低。 传动线是下降的。下降传动线是下降的。下降2 2格格1:1:75:213636:4230:4824:12321aaauuu211转速图的绘制转速图的绘制126/2561440r/min电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.536/3630/4224/48转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：。主传动系统的传动路线表达式：。)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 变速组变速组b

36、 b的传动副的齿数比（传动比的传动副的齿数比（传动比u u）构成的数列：）构成的数列：转化为主轴转速数列的公比转化为主轴转速数列的公比=1.41=1.41的表达式的表达式 ：变速组变速组b b的传动比的传动比u u构成的数列也是一个等比数列：构成的数列也是一个等比数列：其公比为其公比为3 31:41. 111:82. 214242:6222:321 b bb bu uu u1:1:11:41. 11:303321bbuu因子数列：因子数列： a b ca b c转速图的绘制转速图的绘制)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机I

37、VIVIIIIIIIIIII Ir r 变速组变速组b b的传动比的传动比u u构成的数列是一个等比数列：构成的数列是一个等比数列：传动比传动比u ub2b2=1=1= 0 0表明轴表明轴到轴到轴，经过该传动副，经过该传动副42/4242/42时，速度不变。时，速度不变。 传动线是水平的。传动线是水平的。传动比传动比u ub1b1= =-3-3表明轴表明轴到轴到轴 ，经过该传动副，经过该传动副22/6222/62时，速度降低。时，速度降低。 传动线是下降的。下降传动线是下降的。下降3 3格格1:1:11:41. 11:303321bbuu31转速图的绘制转速图的绘制126/2561440r/m

38、in电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.536/3630/4224/4842/4222/62转速图的绘制转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：。主传动系统的传动路线表达式：。)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 因子数列：因子数列： a b ca b c变速组变速组c c的传动副的齿数比（传动比的传动副的齿数比（传动比u u）构成的数列：）构成的数列：转化为主轴转速数列的公比转化为主轴转速数列的公比=1.41=1.4

39、1的表达式的表达式 ：变速组变速组c c的传动比的传动比u u构成的数列也是一个等比数列：构成的数列也是一个等比数列：其公比为其公比为6 62:413060:7218:21 c cc cu uu u24242421:141. 1:41. 112:41:ccuu转速图的绘制转速图的绘制)(7218306062224242482442303636256126min/1440主轴主轴主电机主电机IVIVIIIIIIIIIII Ir r 变速组变速组c c的传动比的传动比u u构成的数列是一个等比数列：构成的数列是一个等比数列：传动比传动比u uc2c2= =2 2表明轴表明轴到轴到轴，经过该传动副，

40、经过该传动副60/3060/30时，速度增大。时，速度增大。 传动线是上升的，上升传动线是上升的，上升2 2格。格。传动比传动比u uc1c1= =-4-4表明轴表明轴到轴到轴 ，经过该传动副，经过该传动副18/7218/72时，速度降低。时，速度降低。 传动线是下降的。下降传动线是下降的。下降4 4格格24242421:141. 1:41. 112:41:ccuu42转速图的绘制转速图的绘制126/2561440r/min电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.536/3630/4224/4842/4222/6260/3018/7

41、2126/256电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.536/3630/4224/4842/4222/6260/3018/72转速图的定义转速图的定义转速图转速图是表示是表示主轴各转速的传动主轴各转速的传动路线和转速值，各路线和转速值，各传动轴的转速数列传动轴的转速数列及转速大小，各传及转速大小，各传动副的传动比的线动副的传动比的线图。图。1440r/min126/2561440r/min电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.536/3630/4224/4842/42

42、22/6260/3018/72传动线传动线两转速点之间的连线，两转速点之间的连线，传动线的倾斜方式代表传动线的倾斜方式代表传动比传动比u u的大小。的大小。u1u1，传动线向上倾斜，传动线向上倾斜u1u1，传动线向下倾斜，传动线向下倾斜u=1u=1，传动线水平，传动线水平倾斜程度表示升降速度倾斜程度表示升降速度的大小的大小一个主动轴转速点引出一个主动轴转速点引出的传动线的数目，代表的传动线的数目，代表该变速组的传动副数该变速组的传动副数1440r/min电电 （主轴）（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.5传动线传动线变速组中各传动副的传动变速

43、组中各传动副的传动比比u u转化为转化为 的指数形式，的指数形式，并且尽量将其指数设计成并且尽量将其指数设计成整数指数整数指数。0 -1 -2.04 20 -3 -4 -2方次数为方次数为0 0，传动线水平，既不上升也不下降；，传动线水平，既不上升也不下降；方次数为正，传动线向上倾斜，上升指数格数；方次数为正，传动线向上倾斜，上升指数格数；方次数为负，传动线向下倾斜，下降方次数为负，传动线向下倾斜，下降指数指数格数；格数；第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计一、转速图一、转速图1.1.转速图的概念转速图的概念转速图是表示主轴各转速的传动路线和转速值、各传动轴的转速转速图是

44、表示主轴各转速的传动路线和转速值、各传动轴的转速数列及转速大小、各传动副的传动比的线图。数列及转速大小、各传动副的传动比的线图。转速图包括转速图包括“一点三线一点三线”转速点转速点转速线转速线传动轴线传动轴线传动线传动线在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。动副的传动比等。转速图三线一点三线一点转速线转速线间距相同的水平格间距相同的水平格线，采用的是对数坐标。线，采用的是对数坐标。由

45、于主轴的转速是等比数列，由于主轴的转速是等比数列，则相邻两转速的有：则相邻两转速的有：Lgnj+1-lgnj=lg表明相邻两转速的对数差均为表明相邻两转速的对数差均为公比的对数值。公比的对数值。将转速坐标值取对数坐标时，将转速坐标值取对数坐标时，则任意两相邻转速都相距一格。则任意两相邻转速都相距一格。为了方便转速图上不写出为了方便转速图上不写出lg符符号，直接标出转速值号，直接标出转速值 。注意：注意：转速格线间距大小并不代表公转速格线间距大小并不代表公比比的数值大小。的数值大小。传动轴线间距相同的竖直格线，表示各个传动轴，从左向右依次标注：0（电），（主轴），与传动系统的各轴对应。转速图三线

46、一点三线一点转速点传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。如轴（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。传动线传动线两个转速点之间的连线，传两个转速点之间的连线，传动线的倾斜方式和程度代表了该传动副的变动线的倾斜方式和程度代表了该传动副的变速比的大小。速比的大小。变速比大于变速比大于1 1其对数值为正，传动线向右其对数值为正，传动线向右上倾斜；上倾斜；变速比小于变速比小于1 1其对数值为负，传动线向右其对数值为负，传动线向右下倾斜；下倾斜；变速比等于变速比等于1其对数值为其对数值为0，传动线水平；，传动线水平；倾斜程度表示了升、降速度的大小。倾斜程度表示了升、降速度的大小。一个转速点引出的传动线

47、的数目，代表一个转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数。该变速组的传动副数。结构网和结构式结构网和结构式结构网结构网是只表示传动比相是只表示传动比相对关系，而不表示传动轴（主对关系，而不表示传动轴（主轴除外）转速值大小的线图。轴除外）转速值大小的线图。结构网画成结构网画成对称对称形式形式电电 3 2 2 2 2 结构式结构式将将“主轴转速级数等于各变主轴转速级数等于各变速组的传动副数的乘积速组的传动副数的乘积”的这一的这一关系按照传动顺序写出数学式，关系按照传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组的传动副级比指数写在该变速组的传动副数的右下角，就形成了结构式。数的右下角，就形成了结构

48、式。63122312)(2)(1)(0210 x xx xx xP PP PP PZ Z 结构网和结构式结构网和结构式结构网结构网是只表示传动比相是只表示传动比相对关系，而不表示传动轴（主对关系，而不表示传动轴（主轴除外）转速值大小的线图。轴除外）转速值大小的线图。结构网画成结构网画成对称对称形式形式电电 31 2 23 3 2 26 6结构式结构式将将“主轴转速级数等于各变主轴转速级数等于各变速组的传动副数的乘积速组的传动副数的乘积”的这一的这一关系按照关系按照传动顺序传动顺序写出数学式，写出数学式，级比指数写在该变速组的传动副级比指数写在该变速组的传动副数的右下角，就形成了结构式。数的右下

49、角，就形成了结构式。63122312)(2)(1)(0210 x xx xx xP PP PP PZ Z 传动系统的传动系统的转速重合转速重合及及空转速空转速等比传动系统要获得连续的等比传动系统要获得连续的等比转速，就必须符合级比规律。等比转速，就必须符合级比规律。电电 31 2 23 3 2 26 6产生什么结果产生什么结果?6522理论实际xx若某一变速组（最后一个扩大组）的若某一变速组（最后一个扩大组）的实际级比指数实际级比指数小于小于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速电电 31 2 23 3 2 25 5转速重合转速重合如果

50、该变速组为双速变速组，则如果该变速组为双速变速组，则级比指数级比指数理论值与实际值理论值与实际值的的差差就是就是重重复转速的级数复转速的级数，并且重复转速发生在，并且重复转速发生在主轴转速数列的主轴转速数列的中间位置中间位置。图示的第图示的第轴到第轴到第轴级比指数轴级比指数为为5，重复转速一种，位于中间位置。，重复转速一种，位于中间位置。等比传动系统要获得连续的等等比传动系统要获得连续的等比转速，就必须符合级比规律。比转速，就必须符合级比规律。若某一变速组（最后一个扩大组）的若某一变速组（最后一个扩大组）的实际级比指数实际级比指数小于小于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，6522理论

51、实际xx传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速电电 31 2 22 2 2 26 6等比传动系统要获得连续的等等比传动系统要获得连续的等比转速，就必须符合级比规律。比转速，就必须符合级比规律。若若中间扩大组中间扩大组的实际级比指的实际级比指数数小于小于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，主轴总转速级数减少主轴总转速级数减少3211 理论理论实际实际x xx x如果该变速组为双速变速组，则如果该变速组为双速变速组，则级比指数级比指数理论值理论值与与实际值实际值的的差差就是就是重重复转速的级数复转速的级数，并且重复转速发生在，并且重复转速发生在主轴转速数列的主轴转速数列的中间

52、位置中间位置。图示的第图示的第轴到第轴到第轴级比指数轴级比指数为为2，重复转速一种，位于中间位置。，重复转速一种，位于中间位置。传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速若某一变速组的实际级比指若某一变速组的实际级比指数数大于大于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，电电 31 2 23 3 2 26 6又会产生什么结果？又会产生什么结果？空转速空转速传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速若某一变速组最后一个扩大组的实若某一变速组最后一个扩大组的实际级比指数际级比指数大于大于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，电电 空转速空转速(得不到某些转速得不到某些转

53、速)如果最后一个扩大组的级比如果最后一个扩大组的级比指数大于级比指数规律要求的理指数大于级比指数规律要求的理论值，并且该变速组为双速变速论值，并且该变速组为双速变速组则空转速的级数就是级比指数组则空转速的级数就是级比指数实际值与理论值的差。实际值与理论值的差。空转速出现在中间位置。空转速出现在中间位置。 31 2 23 3 2 27 76722 理论理论实际实际x xx x传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速若中间扩大组的实际级比指若中间扩大组的实际级比指数数大于大于级比规律要求的理论值，级比规律要求的理论值，电电 空转速空转速(得不到某些转速得不到某些转速)如果中间扩大组的级

54、比指数如果中间扩大组的级比指数大于级比指数规律要求的理论值，大于级比指数规律要求的理论值，则空转速的级数就是级比指数实则空转速的级数就是级比指数实际值与理论值的差乘以下一个扩际值与理论值的差乘以下一个扩大组的传动副数量。大组的传动副数量。空转速出现在空转速出现在“中间中间”位置。位置。同时还产生了重复转速同时还产生了重复转速 31 2 24 4 2 26 63421理论实际xx课后作业课后作业* *分析某铣床传动系统图：分析某铣床传动系统图：（1）写出该主运动传动路线表）写出该主运动传动路线表达式，试确定主轴转速数列的公比。达式，试确定主轴转速数列的公比。确定该传动系统的主轴转速级数，写确定该

55、传动系统的主轴转速级数，写出各级转速。出各级转速。（2）并指出基本组、第一扩大）并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组，并计算各个变速组组和第二扩大组，并计算各个变速组的变速范围及该传动的总变速范围。的变速范围及该传动的总变速范围。（3）并绘制转速图。）并绘制转速图。（4）写出结构式）写出结构式。l主轴转速范围为301500rmin，主轴18级转速，公比126。l共三个变速组。l主传动系统的总降速比为l48。l增加一对2654的降速传动齿轮副，使中间的两个变速组降速得以缓慢一些，齿轮的径向尺寸可小一些。第一节 分级变速主传动设计二、主传动链转速图的拟定原则二、主传动链转速图的拟定原则设计机床主传

56、动的步骤：根据转速图的拟定原则，确定结构式，画设计机床主传动的步骤：根据转速图的拟定原则，确定结构式，画出结构网，然后分配出结构网，然后分配各传动组的最小传动比各传动组的最小传动比。1. 1.极限传动比、极限变速范围的原则极限传动比、极限变速范围的原则2. 2.确定传动顺序及传动副数的原则确定传动顺序及传动副数的原则3 3.确定基本组与扩大组排列顺序的原则确定基本组与扩大组排列顺序的原则4 4.确定最小传动比的原则确定最小传动比的原则第一节 分级变速主传动设计二、主传动链转速图的拟定原则二、主传动链转速图的拟定原则1. 1.极限传动比、极限变速范围的原则极限传动比、极限变速范围的原则设计机床主

57、传动系统时要考虑两种情况：设计机床主传动系统时要考虑两种情况：（1 1）降速传动）降速传动时应避免传动比过小，造成从动齿轮过大而增加变速箱的时应避免传动比过小，造成从动齿轮过大而增加变速箱的径向尺寸，一般应限制最小传动比为径向尺寸，一般应限制最小传动比为imin1/4；（2 2）升速传动）升速传动时，应避免扩大传动误差及防止产生过大的振动和噪声，时，应避免扩大传动误差及防止产生过大的振动和噪声，一般应限制一般应限制imax22.5，直齿轮取，直齿轮取2，斜齿轮取，斜齿轮取2.5。主传动系统各变速组的变速范围限制在主传动系统各变速组的变速范围限制在1084/15 . 22minmax i ii

58、ir r直齿轮：直齿轮：r 8斜齿轮：斜齿轮：r 10设计时应检查设计时应检查各变速组的变速范围是否超过上述限制各变速组的变速范围是否超过上述限制。一般。一般只检查最后一只检查最后一个扩大组的变速范围是否超过限制个扩大组的变速范围是否超过限制。主传动系统各变速组的主传动系统各变速组的极限传动比极限传动比限制在限制在: 1/4 i22.5第一节 分级变速主传动设计二、主传动链转速图的拟定原则二、主传动链转速图的拟定原则2. 2.确定传动顺序及传动副数的原则确定传动顺序及传动副数的原则在变速级数在变速级数Z一定时，减少变速组个数势必增加各变速组的传动副数，并一定时，减少变速组个数势必增加各变速组的

59、传动副数，并会造成每个变速组降速比增大，降速过快而导致从动齿轮的径向尺寸增大，为会造成每个变速组降速比增大，降速过快而导致从动齿轮的径向尺寸增大，为使变速箱中齿轮个数最少，每个变速组的传动副数最好取使变速箱中齿轮个数最少，每个变速组的传动副数最好取23个个。当机床的传动当机床的传动功率为定值功率为定值时，时，转速转速n越高，转矩越高，转矩T就越小就越小，在其它条件相同，在其它条件相同的情况下，的情况下，传动件（齿轮、轴等）的尺寸就可以小一些传动件（齿轮、轴等）的尺寸就可以小一些，这对于节省材料、减，这对于节省材料、减小机床重量和尺寸都是有利的。小机床重量和尺寸都是有利的。在设计主传动系统时，应

60、该尽量选择在设计主传动系统时，应该尽量选择传动副数多传动副数多的变速组放在传动顺序的变速组放在传动顺序前前面面的高速范围，而把的高速范围，而把传动副数少传动副数少的变速组放在传动顺序的的变速组放在传动顺序的后面后面，即所谓，即所谓“前多前多后少后少”的原则。的原则。3 Pa Pb Pc 2总之，应采用总之，应采用三联三联或或双联滑移齿轮变速组双联滑移齿轮变速组，且，且三联滑移齿轮变速组在前三联滑移齿轮变速组在前。第一节 分级变速主传动设计二、主传动链转速图的拟定原则二、主传动链转速图的拟定原则在一般情况下，应尽量使在一般情况下，应尽量使基本组基本组安排在传动顺序安排在传动顺序最前面最前面，其次