机械制造装备设计

“十一五”国家级规划教材主编：李庆余孟广耀副主编：张佳董锋机械制造装备设计当前1页，总共231页。绪论一、机械制造业在国民经济中的地位机械制造业是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床。而金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。当前2页，总共231页。绪论

一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。

二、机械制造装备的状况及发展前景1、五十年代为“规模效益”模式，少品种大批量生产模式；

当前3页，总共231页。2、七十年代为“精益生产”模式，以提高质量，降低成本为标志；3、八十年代，较多的采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集成机械制造装备；4、九十年代，机械制造装备普遍具有“柔性化”、“自动化”和“精密化”的特点，适应多品种小批量和经常更新产品的需要。绪论当前4页，总共231页。绪论三、机械制造装备的组成机械制造装备包括加工设备、工艺装备、工件输送装备和辅助装备。1、加工设备，主要指金属切削机床，特种加工机床。

当前5页，总共231页。2、工艺装备，是机械加工中所使用的刀具、模具、机床夹具、量具、工具的总称。3、工件输送装备，主要指坯料、半成品或成品在车间内工作地点间的转移输送装置，以及机床的上下料装置。4、辅助装备，包括清洗剂、排屑装置和计量装置等。绪论当前6页，总共231页。绪论四、本课程主要研究内容

1、金属切削机床设计

2、刀具设计3、机床夹具设计当前7页，总共231页。第一章金属切削机床的总体设计机床的总体设计是机床设计的关键环节,对机床的技术性能和经济性指标起着决定性作用。机床的总体设计是根据设计要求，通过调查研究，检索资料，掌握机床设计的依据；然后进行工艺分析，拟定出性能先进，经济性好的工艺方案，必要时画出加工示意图；在此基础上确定机床总布局，画出机床联系尺寸图；确定所设计机床的主要技术参数。当前8页，总共231页。1.1机床的基本要求一、机床应具有的性能指标1、工艺范围指机床适应不同生产要求的能力。包括可加工的零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。第一节机床的基本要求当前9页，总共231页。2、加工精度指被加工工件表面的形状位置、尺寸的准确度，表面的粗糙程度。机床的精度分为三级：普通精度机床；精密机床；高精度机床。3、生产率和自动化指机床在单位时间内所能加工的工件数量。4、可靠性机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力。1.1机床的基本要求当前10页，总共231页。1.1机床的基本要求二、人机关系

机床除具有一定的计术性能指标外，还应有良好的人机关系。即使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。当前11页，总共231页。1.1机床的基本要求

机床的信号指示系统的显示方式、显示器位置等都能使人易于无误的接受；机床的操纵应灵活方便，符合人的动作习惯，使操作者从接收信号到产生动作不用经过思考，提高正确操作的速度，不易产生误操作或故障。

机床造型应美观大方，色彩协调，提高作业舒适度。另外，应降低噪声，减少噪音污染。

当前12页，总共231页。1.2金属切削机床的设计步骤第二节金属切削机床的设计步骤机床设计大致包括四个阶段：第一、总体设计第二、技术设计第三、零件设计第四、样机试制和鉴定当前13页，总共231页。1.2金属切削机床的设计步骤一、总体设计1．掌握机床的设计依据，包括技术信息、实验研究成果、新技术的应用成果。2．工艺分析，优化加工方案。必要时画出加工示意图。

3．总体布局,确定机床刀具和工件的相对运动，确定各部件的相互位置。当前14页，总共231页。画出传动原理图，主要部件的结构草图，液压系统原理图，电气控制电路图，操纵控制系统原理图。画出机床联系尺寸图——机床原始总图。总体设计阶段应采用可靠性设计原理，进行预防故障设计。利用概率设计，将所设计零件的失效概率限制在允许的很小范围内，以满足可靠性定量的要求。4．确定主要的技术参数，主要参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。1.2金属切削机床的设计步骤当前15页，总共231页。可靠性设计的六条原则：①采用成熟的经验或经分析试验验证了的方案；②结构简单，零部件数量少；③多用标准化、通用化零部件；④重视维修性，便于检修、调整、拆换；⑤重视关键零件的可靠性和材料选择；⑥充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。1.2金属切削机床的设计步骤当前16页，总共231页。1.2金属切削机床的设计步骤二、技术设计画出传动系统图，绘制部件装配图，绘制电气系统安装接线图，液压系统和控制操作系统装配图，绘制总装配图及部件装配图三、零件设计及资料编写四、样机试制和鉴定样机试制；空车试运转；随后进行工业性试验，在额定载荷下进行试工作，并写出工业性试验报告。

当前17页，总共231页。1.3机床的总体布局一、分配机床的运动机床运动的分配应掌握三个原则：1、将运动分配给质量小的零部件。运动件质量小，惯性小，需要的驱动力就小，传动机构体积小；制造成本低。

2、运动分配应有利于提高工件的加工精度。3、运动分配应有利于提高运动部件的刚度。4、运动的分配应视工件形状而定。当前18页，总共231页。1.3机床的总体布局二、选择传动形式和支承型式机床的主传动按驱动电动机类型分为，交流电动机驱动和直流电动机驱动；交流电动机驱动又分为单速电动机、双速电动机及变频调速电动机驱动。

机床传动的形式有机械传动，液压传动等。机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于30级，它传递功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中。当前19页，总共231页。支承型式是指支承件的形状，支承件高度方向尺寸小于长度方向尺寸时称为卧式支承；支承件高度方向尺寸大于长度方向尺寸时称为立式支承。卧式支承的机床，重心低，刚度大，是中小型机床的首选支承形式。立式支承又称为柱式支承，简称为立柱。这种支承占地面积小，刚度较卧式差，机床的操作位置比较灵活。龙门框架支承，是单臂支承的改进形式,又称为双柱式支承，适用于立式大型机床。1.3机床的总体布局当前20页，总共231页。1.3机床的总体布局三、安排操作部位机床总体设计,在考虑达到技术性能指标的同时，必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人和机床的各自特点，达到人机最佳综合功效。

当前21页，总共231页。1.3机床的总体布局机床各部件相对位置的安排，应保证：①操作者和工件有适当的相对位置，有足够的活动空间，以便于工件的装卸、刀具的安装调试、加工情况的观察和工件检验；②操作者与操作手柄等控制元件的适当位置，有足够的操作空间，达到操作准确、省力、方便；③操作件应按GB4141选用，操作件之间有合理的距离；④功能不同的按钮应有不同的颜色，且这些颜色应和人的视觉习惯一致、符合人的心理生理特征。防止误操作。当前22页，总共231页。1.3机床的总体布局四、提高动刚度的措施1、抗振性能的提高机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷下抵抗变形的能力，包括抵抗受迫振动和自激振动的能力。习惯上称前者为抗振性，后者为切削稳定性。自激振动，可通过增大工作部件的阻尼比外、调整切削用量来避免，使切削稳定。机床外部的振源，最可靠有效的方法就是隔离振源。当前23页，总共231页。1.3机床的总体布局

无法隔离的振源，应采用下列措施：①选择合理的传动形式，尽量减短传动链，减少传动件个数。既减少振动源的数量；②提高传动链各传动轴组件，尤其是主轴组件的刚度，提高其固有角频率；③大传动件应作动平衡或设置阻尼机构；④箱体外表面涂刷高阻尼涂层，增加阻尼比；⑤提高各部件结合面的表面精度，增强局部刚度。当前24页，总共231页。1.3机床的总体布局2、减小热变形减少热变形最简单最有效的方法是隔离热源。不能分离的热源，应采用以下措施：①产生热量较大的热源，进行强制冷却。②热源相对结构对称，热变形后中心位置不变。③改善排屑状态。数控车床将床身倾斜与主轴后上方，使切屑在自重作用下落入下面小车中或切屑输送机上，切屑不与床身和导轨副接触，避免了切屑携带的切削热传给导轨床身，减少了热变形。

当前25页，总共231页。1.3机床的总体布局3、降低噪声机床主要的噪声源是齿轮振动，减少齿轮噪音的措施有：①缩短传动链，减少传动件的个数；②采用小模数、硬齿面齿轮，降低传动件的线速度。③提高齿轮的第Ⅱ组精度；④采用增加齿数、减小压力角或圆柱螺旋齿轮，增加齿轮啮合的重合度，机床齿轮的重合度应不小于1.3；⑤提高传动件的阻尼比；增加支承组件的刚度。当前26页，总共231页。1.3机床的总体布局五、造型设计机床的造型必须与功能相适应，功能决定造型，造型表现功能。机床的造型设计是在保证人机关系的基础上，应用艺术规律和造型美学法则加以精炼和塑造，得到恰到好处的造型。机床造型总的原则是经济实用，美观大方。尽管人的审美观不尽相同，但还是有规律可循，良好的外观造型应从机床造型设计和色彩两方面去评价。当前27页，总共231页。1.3机床的总体布局外观造型应使机床整体统一，均衡稳定，比例协调。部件的形体目前多流行小圆角过渡的棱柱体造型,长、宽（或高）的比率要适当，常用的比值为：黄金分割比率、均方根比率、整数比率等；各部件的形体比率相互协调,做到衔接紧密、转换自然，组合而成的外形轮廓的几何线型要大体一致，达到线型风格的协调统一；整体造型应使人感到稳定而不笨重，轻巧且安定。

当前28页，总共231页。1.3机床的总体布局

色彩可配合造型使机床达到人的审美要求。机床的主色调是绿色。实践证明，绿色有助于提高劳动生产率，蓝色和紫色则降低劳动生产率。国内外各种机床多采用绿色，它给人以贴近自然，适宜、舒畅的感觉，同时也是一种耐油污的隐蔽色。

机床色彩应适应不同的使用环境，热带地区使用的机床宜采用冷色，如乳白色、奶黄色，使人产生清凉、心情平静的感觉；寒冷地区应采用暖色，如桔黄色、桔红色等，以增强人们的温暖感。当前29页，总共231页。1.4主要技术参数的确定一、尺寸参数

机床的尺寸参数是指影响机床加工性能的一些尺寸。主参数代表机床的规格的大小，是最重要的尺寸参数。另外，机床尺寸参数还包括第二主参数和一些重要的尺寸。机床的主参数已规定在“GB/T15375—1994金属切削机床型号编制方法”中，每种机床的主参数按等比数列排列。当前30页，总共231页。1.4主要技术参数的确定

二、运动参数主运动为旋转运动的机床，主运动的运动参数为主轴转速。转速与切削速度的关系为：——工件或刀具直径（mm）。当前31页，总共231页。1.4主要技术参数的确定1．最低转速和最高转速的确定

按照典型工序的切削速度和刀具（或工件）直径，由主轴转速公式计算出最低转速、最高转速、变速范围，其中D是机床加工的最大直径（主参数），k是系数。当前32页，总共231页。1.4主要技术参数的确定当前33页，总共231页。1.4主轴转速2．主轴转速的合理排列机床的主轴转速绝大多数是按照等比数列排列的。原因是：设计简单；使用方便，最大相对转速损失率相等。(1)设计方便如果机床的主轴转速数列是等比的，公比为，且转速级数Z为非质数。则这个数列可分解成几个等比数列的乘积，使传动设计简化。当前34页，总共231页。1.4主轴转速当前35页，总共231页。1.4主轴转速(2)使用方便最大相对转速损失率相等等比数列转速的转速通式为则机床的切削速度与工件（或刀具）直径的关系为

当前36页，总共231页。1.4主轴转速的对数值是对数值的一次函数，斜率为1，函数图像是与切削速度对数坐标轴成45o的斜线，取j=1~Z，可得到Z条平行间距相等的斜线。当前37页，总共231页。1.4转速选择图当前38页，总共231页。1.4主轴转速如果加工某一工件需要的最佳切削速度为，相应的转速为。一般情况下，不可能正好在某一转速线上，而是在两转速线与之间为保证刀具的使用寿命，应选择较低的转速，这时转速的损失为，相对转速损失率为当前39页，总共231页。1.4主轴转速最大相对转速损失率为趋近于时的A值，即最大相对转速损失率Amax只与公比有关，是恒定值；它影响机床的劳动生产率，特别是加工时间长的大型重型机床。因此是机床设计的重要指标之一。当前40页，总共231页。1.4标准公比原则公比大，最大相对转速损失率就大，对机床劳动生产率影响就大；我们规定：最大相对转速损失率Amax≤50%。

3.标准公比原则1）机床为满足不同工艺需求，需具有一系列等比数列转速,转速从到依次递增，即

当前41页，总共231页。1.4标准公比原则2）为方便记忆，要求转速nj经E1级变速后，转速值呈10倍的关系，即当前42页，总共231页。1.4标准公比原则3）为方便记忆，为适应双速电机驱动的需要，要求转速nj经E2级变速后，转速值呈2倍的关系，即当前43页，总共231页。1.4公比选用原则4．公比选用原则中型机床，公比一般选取1.26或1.41；大型重型机床，加工时间长，公比应小一些，一般选取1.26、1.12或1.06；非自动化小型机床，加工时间小于辅助时间，转速损失对机床劳动效率影响不大，为使机床结构简单，公比可选大一些，可选择1.58、1.78,甚至2。专用机床原则上不变速，但为适应技术进步，可作适当性能储备，公比可选择1.12、1.26。

当前44页，总共231页。1.4动力参数三、动力参数

动力参数包括驱动机床的各种电动机功率或扭矩，液压马达和油缸的牵引力等。各传动件的结构参数都是根据动力参数设计的。1、主电动机功率的确定机床主运动的功率为

当前45页，总共231页。1.4动力参数切削功率与刀具材料、工件材料和所选用的切削用量有关。专用机床的刀具、工件材料与切削用量都是不变的，计算较准确；通用机床，刀具与工件材料和切削用量变化大，可根据机床检验标准中规定的切削条件进行计算。当前46页，总共231页。1.4动力参数机床主运动的空转功率损失，与传动件的预紧程度及装配质量有关，是传动件摩擦、搅油等因素引起的，其大小随传动件转速的增大而增大。中型机床主传动空转功率损失可用下列经验公式进行计算：机床主轴转速，估算时，按主轴计算转速确。

当前47页，总共231页。1.4动力参数主传动链的结构尺寸未确定时，按主运动电动机的功率估算主运动链中除主轴以外的所有传动轴的平均直径

当前48页，总共231页。1.4动力参数当主轴转速为时，传动链内除主轴以外各传动轴的相应转速之和为；润滑油粘度影响系数,润滑油为N46时，润滑油为N32时，；

主轴轴承系数，两支承主轴；三支承主轴。

当前49页，总共231页。1.4动力参数机床切削工件时，齿轮、轴承等零件上的接触压力增大，无用功耗损增大。比多出的那部分功率，称为附加机械摩擦损失功率，切削功率越大，附加机械摩擦损失功率越大。主传动链机械效率，是主传动链中各传动副的机械效率的乘积。

当前50页，总共231页。1.4进给运动电动机功率的确定2.进给运动电动机功率的确定1)进给运动与主运动合用一台电动机时，可不单独计算进给功率，而是在确定主电动机功率时引入一个系数K，机床主电动机功率为普通车床；自动车床；铣床、卧式镗床；齿轮机床；当前51页，总共231页。2）进给运动中工作进给与快速移动合用一台电动机时，快速电动机满载起动，且加速度大，所消耗的功率远大于工作进给功率，且工作进给与快速移动不同时进行。所以该电动机功率按快速移动功率选取。数控机床属于这类情况。1.4进给运动电动机功率的确定当前52页，总共231页。1.4进给运动电动机功率的确定3）进给运动单独使用一台电动机时，进给运动电动机功率按下式计算最大进给牵引力(N）；最大进给速度；进给传动系统机械效率。当前53页，总共231页。1.4进给运动电动机功率的确定进给牵引力Q等于进给方向上切削分力与摩擦力之和，进给牵引力Q的估算公式见下表:当前54页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定3.快速移动电动机功率的确定⑴交流异步快速移动电动机功率的确定快速移动电动机满载起动，起动时间短、移动部件加速度大。在较短的时间内（0.5~1秒），使重力较大的移动部件达到所需的移动速度，即要克服移动部件和传动系统的惯性力，使其起动并迅速加速；又需克服移动部件因移动而产生的摩擦力。故起动时消耗的功率最大。

当前55页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定克服摩擦力所需的功率是变化的，随移动速度的增大而增大，移动部件在起动过程中，是匀加速运动，平均速度是，但由于起动时间短，计算电动机起动功率时可按最大移动速度计算。当移动部件达到所需的移动速度后，移动部件变为恒速运动，电动机仅需克服移动部件的摩擦力就能维持其运动，即快速移动时所消耗的功率为克服摩擦力所需的功率。当前56页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定克服惯性力所需功率，快速移动电机的功率应按起动时所需功率选取，即

快速移动传动链的机械效率；

电动机起动转矩与额定转矩之比为，异步电动机

当前57页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定克服惯性力所需电动机轴上的转矩

为电动机转子自身转动惯量；为传动件、负载折算到电动机轴上的转动惯量；为电动机起动时转速加速过程的时间；异步电动机当前58页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定根据动能守恒定律

分别是各旋转件转动惯量（）、角速度（

）；各移动部件的质量()、移动速度（）；

当前59页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定空心圆柱形零件的转动惯量旋转零件的质量为（），零件的内径、外径、长度分别为。钢材密度

当前60页，总共231页。1.4快速移动电动机功率的确定如果快速移动部件垂直升降运动，则电动机要同时克服部件重力和摩擦力。

如果移动部件是水平运动

移动部件重心与升降丝杠不同轴而引起，产生在导轨上的挤压力

；当量摩擦系数为

。当前61页，总共231页。1.4伺服电动机选择

⑵伺服电动机选择

1）最大切削负载转矩不得超过伺服电动机的额定转矩

丝杠上的最大轴向载荷（最大轴向进给力与导轨摩擦力之和）；丝杠导程。当前62页，总共231页。1.4伺服电动机选择

2）电动机的转动惯量负载惯量匹配丝杠螺母预加载荷引起的附加摩擦转矩、丝杠轴承的摩擦转矩当前63页，总共231页。1.4伺服电动机选择

3)起动转矩和加速特性直流伺服电动机和步进电动机起动时转速加速过程的时间为机械时间常数的4倍；交流伺服电动机为伺服系统时间常数的一半。交流伺服电动机也可根据电动机的最大转矩计算工作台的加速时间和加速度当前64页，总共231页。1.4伺服电动机选择

根据伺服系统的增益，计算所需工作台的最大加速度，并使略小于。伺服系统增益，数控钻床取小值，数控车床、镗铣加工中心取大值。伺服系统的时间常数，伺服系统要求的最大加速度是在系统常数内，工作台的速度从变为，因此，系统需要的加速度为。当前65页，总共231页。1.4伺服电动机选择

系统需要的加速度为

如果结构尚未确定,不能计算部件质量和转动部件惯性时，可根据现有机床，在统计分析的基础上，类比确定。普通机床的快速移动电动机功率及移动速度参见下表

当前66页，总共231页。1.4主要技术参数的确定当前67页，总共231页。第一章习题与思考题1-1机床应满足那些基本要求？什么是人机关系？1-2机床设计的内容和步骤是什么？1-3机床的总体方案拟定包括什么内容？机床总布局的内容和步骤是什么？1-4机床分配运动的原则是什么？驱动型式如何选择？1-5机床的尺寸参数包括的哪些参数？如何确定？1-6怎样减少机床的振动，减小齿轮的噪声值？当前68页，总共231页。1-7机床的运动参数如何确定？等比传动有何优点？通用机床公比选用原则是什么？1-8标准公比有哪些，是根据什么确定的？数控机床分级传动的公比是否为标准值？1-9机床的动力参数如何选择？数控机床与普通机床的动力参数确定方法有什么不同？第一章习题与思考题当前69页，总共231页。第二章机床的传动设计机床的主传动系统实现机床的主运动，其末端件直接参与切削加工，形成所需的表面和加工精度。且变速范围宽，传递功率大，是机床中最重要的传动链。设计时应满足下述基本要求：第二章机床的传动设计当前70页，总共231页。第二章机床的传动设计1）满足机床的使用要求，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；合理地满足机床的自动化和生产率的要求；有良好的人机关系。2）满足机床传递动力的要求，传动系统应能传递足够的功率和扭矩。3）满足机床的工作性能要求，传动系统应有足够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形。4）满足经济性要求。当前71页，总共231页。第二章机床的传动设计

第一节分级变速主传动系统设计一、转速图1、转速图概念转速图是表示主轴各转速的传递路线和转速值，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。转速图包括一点三线：转速点，转速线，传动轴线，传动线。当前72页，总共231页。2.1分级变速主传动系统设计⑵主轴转速线由于主轴的转速数列是等比数列，所以主轴转速线是间距相等的水平线，相邻转速线间距为。⑴转速点主轴和各传动轴的转速值，用小圆圈或黑点表示，转速图中的转速值是对数值。⑶传动轴线距离相等的铅垂线。从左到右按传动的先后顺序排列，轴号写在上面。铅垂线之间距离相等是为了图示清楚，不表示传动轴间距离。当前73页，总共231页。2.1分级变速主传动系统设计⑷传动线两转速点之间的连线。传动线的倾斜方式代表传动比的大小，传动比大于1，其对数值为正，传动线向上倾斜。传动比小于1，其对数值为负，传动线向下倾斜。倾斜程度表示了升降速度的大小。一个主动转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数；平行的传动线是一条传动线，只是主动转速点不同。当前74页，总共231页。2.1转速图原理2、转速图原理通常，我们按照动力传递的顺序（从电动机到执行件的先后顺序）即传动顺序分析机床的转速图。按传动顺序，变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组…，分别用a、b、c…表示。当前75页，总共231页。2.1转速图原理当前76页，总共231页。2.1转速图原理第一变速组（轴Ⅰ—Ⅱ之间的变速），；传动比分别是:当前77页，总共231页。2.1转速图原理变速组的级比指数当前78页，总共231页。2.1转速图原理变速范围：

级比指数：当前79页，总共231页。2.1转速图原理级比等于公比或级比指数等于1的变速组称为基本组。基本组的传动副数，用表示，级比指数用表示，变速范围表示。当前80页，总共231页。2.1转速图原理第二变速组b（轴Ⅱ—Ⅲ间的变速组），Pb=2,传动比分别是:当前81页，总共231页。2.1转速图原理经第一扩大组后，机床得到P0P1级连续而不重复的等比数列转速。

级比指数等于基本组传动副数的变速组称为第一扩大组，其传动副数、级比指数、变速范围分别用表示。当前82页，总共231页。2.1转速图原理第三变速组（轴Ⅲ—Ⅳ之间的变速组），传动比分别是当前83页，总共231页。2.1转速图原理级比指数等于的变速组称为第二扩大组。第二扩大组的传动副数、级比指数、变速范围分别用表示。当前84页，总共231页。2.1转速图原理经第二扩大组的进一步扩大，使主轴（轴Ⅳ）得到级连续等比的转速。总变速范围是当前85页，总共231页。2.1分级变速主传动系统规律总变速范围为：第扩大组的级比指数为第传动组的变速范围为：当前86页，总共231页。2.1结构式和结构网3.结构式和结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动轴（主轴除外）转速值大小的线图称为结构网。由于不表示转速值，结构网画成对称的形式。

各变速组的传动副数的乘积等于主轴转速级数Z，将这一关系按传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角，就形成结构式。当前87页，总共231页。2.1结构式和结构网当前88页，总共231页。2.1结构式和结构网要点：⑴传动线相对于主轴的转速数列是对称的。⑵定比传动线不画，左边第一传动轴线为Ⅰ轴，轴号写在相应传动轴上方；⑶Ⅰ、Ⅱ轴；Ⅱ、Ⅲ轴；Ⅲ、Ⅳ轴；……轴间为第一、二、三、四变速组。在两轴中间下方位置写上该变速组的组成（传动副数和级比指数），传动副数为阿拉伯数字，级比指数作为传动副数的下角标；电变速组电动机轴为0，变速组组成写在0轴下方。⑷转速点用圆点标出。当前89页，总共231页。2.1结构式和结构网当前90页，总共231页。2.1结构式和结构网当前91页，总共231页。2.1结构式和结构网当前92页，总共231页。2.1结构式和结构网当前93页，总共231页。2.1结构式和结构网当前94页，总共231页。2.1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

根据已确定尺寸参数、运动动参数和动力参数后，拟定出机床主传动的转速图。设计步骤是：根据转速图的拟定原则，确定结构式，画出结构网，然后分配各传动组的最小传动比，拟定出转速图。当前95页，总共231页。2.1主传动链转速图的拟定原则1.极限传动比、极限变速范围原则

最小传动比1/4，最大传动比2，极限变速范围8。

2.传动顺序及传动副数确定：

传动副数为3、2；前多后少当前96页，总共231页。2.1主传动链转速图的拟定原则4.最小传动比原则：前缓后急3.扩大顺序原则：前密后疏当前97页，总共231页。2.1主传动链转速图的拟定原则三、转速图的绘制

根据转速图的拟定原则，确定结构式和结构网后，确定是否需要有定比传动，若需要定比传动，首先确定定比传动比的大小，应尽量保证轴Ⅰ为主轴转速线上的一个转速点。然后分配各传动组的传动比，并确定其它中间轴的转速。这样就可画转速图了。当前98页，总共231页。2.1转速图绘制步骤②在传动轴线Ⅰ上用圆圈标出转速点，计算电动机额定转速点在传动轴线0上的位置。

③画出各变速组最小传动线。

转速图绘制步骤：①画出转速线、传动轴线，标出转速点、标注转速值，在传动轴上方注明传动轴号，电动机轴用0标注；当前99页，总共231页。⑥作扩大组传动线的平行线。④画出基本组其它传动线，三条传动线在轴Ⅱ上相距一格；画出第一扩大组第二条传动线，两传动线在轴Ⅲ上相距3格；作第二扩大组第二条传动线，与第一条传动线相距6格；

2.1转速图绘制步骤⑤在各传动线上标出传动比或齿数比（直径之比）的大小，如图所示；当前100页，总共231页。2.1转速图绘制实例表中型车床主轴的转速数列31.545639012518025035550071010001400例：中型车床。当前101页，总共231页。2.1转速图绘制实例当前102页，总共231页。2.1转速图绘制实例若该车床与CA6140一样在轴Ⅰ上安装双向摩擦离合器，可采取如下方案当前103页，总共231页。2.1转速图绘制实例变速组a的齿轮齿数比55/55，65/46，模数2.5，中心距137.5mm。当前104页，总共231页。2.1转速图绘制实例轴Ⅰ、Ⅱ改为定比：齿轮齿数比46/46，模数2.5，中心距115mm当前105页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定实际转速与标准转速的相对转速误差δn为：

＜±

四、齿轮齿数的确定1.齿轮齿数的确定原则齿轮齿数在保证输出转速准确的前提下，尽量减少齿数，使齿轮结构尺寸紧凑。当前106页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定≥

齿轮副的齿数和≤120；受啮合重合度的限制，直齿圆柱齿轮最小齿数≥17；采用正变位，保证不根切的情况下，直齿圆柱齿轮最小齿数≥14；若齿轮和轴为键联接，则应保证齿根圆至键槽顶面的距离大于两个模数：当前107页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定如果齿轮和轴为花键联接，内花键大径为，则最小齿数按下式计算≥

另外，当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。当前108页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定2.确定齿轮的齿数在一个变速组中，主动齿轮的齿数用表示，被动齿轮的齿数用表示，则传动比

当前109页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定为互质数必然为整数，必定能被

所整除。当前110页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定如果各传动副的齿数和皆为，则能被整除，是的最小公倍数

确定齿轮齿数时，在允许的误差范围内，确定合理的，进而求得；尽量使最小公倍数为最小，最小公倍数用表示，则必然为的整倍数。当前111页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定例2-1：当前112页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定则：当前113页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定当前114页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定例2-2：由于要使:的最小公倍数为最小，为3的倍数。

必须使取：当前115页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定则所以：当前116页，总共231页。2.1齿轮齿数的确定

采用正变位齿轮，总变位系数为1。当前117页，总共231页。2.1最后变速组齿轮齿数的确定3.最后变速组齿轮齿数的确定当前118页，总共231页。2.1最后变速组齿轮齿数的确定模数为4.5、3.5是的最小公倍数。负变位正变位当前119页，总共231页。2.2扩大变速范围的传动系统设计例如：，，第二扩大组的级比指数为6，变速范围已达到极限值8；增加第三扩大组后，

比理论值小6，产生6级转速重复。一般来说，常规传动的变速范围是不能满足机床的要求，因此，必须扩大传动系统的变速范围，满足机床的工艺需求。一、增加变速组的传动系统当前120页，总共231页。2.2扩大变速范围的传动系统设计总变速范围：总变速范围扩大八倍；主轴转速级数增加6级。若再增加第四扩大组，则变速范围将再扩大八倍，主轴变速级数再增加六级。

当前121页，总共231页。2.2扩大变速范围的传动系统设计

每增加一个变速范围扩大八倍，主轴转速级数增加九级。

二、单回曲机构当前122页，总共231页。2.2扩大变速范围的传动系统设计

单回曲机构又称为背轮机构，图中轴Ⅰ是输出轴，z1、z4空套于轴Ⅰ上，M是双向离合器，与轴Ⅰ花键配合。M向右滑移与z4结合，运动和转矩经z1、z2、z3、z4传动，传动比

M向左滑移与z1结合，轴Ⅰ的运动不经过z1、z2、z3、z4传动，直接由轴Ⅰ输出，。

当前123页，总共231页。2.2扩大变速范围的传动系统设计变速范围为：

常规传动的4倍变速范围为：

常规传动的16倍当前124页，总共231页。2.2对称双公比传动系统三、对称双公比传动系统在机床主轴的转速数列中，使用最频繁、使用时间最长的是转速数列的中段，转速数列中较高或较低的几级转速是为特殊工艺设计的，使用几率较少。如果保持常用的主轴转速数列中段的公比不变，增大不常用转速的公比，就可在不增加主轴转速级数的前提下扩大变速范围。

当前125页，总共231页。2.2对称双公比传动系统由等比传动的原理可知：基本组时，主轴转速数列（为自然数）是由基本组的产生的、是由基本组的产生的，两转速数列、的级比为当前126页，总共231页。2.2对称双公比传动系统如果将转速乘以，即乘以，产生的主轴转速数列通式变为；为奇数，没有重复转速；高速端有一级大公比转速低速端也出现一级大公比转速，该转速数列的高低速两端各出现二、三级大公比转速，

如果将转速除以，即除以，产生的主轴转速数列通式变为；当前127页，总共231页。2.2对称双公比传动系统当前128页，总共231页。2.2对称双公比传动系统当前129页，总共231页。当前130页，总共231页。2.2对称双公比传动系统设计原则混合公比传动系统的设计原则是：1）由于大公比是小公比的平方，考虑到相对转速损失率的影响，公比。2）基本组的传动副数为2；级比指数为。3）大公比格数必须是偶数，由于变型基本组的变速范围，所以，；若变型基本组是背轮机构，则：，。当前131页，总共231页。2.2对称双公比传动系统当前132页，总共231页。2.2对称双公比传动系统当前133页，总共231页。2.2非对称混合公比传动系统非对称混合公比传动系统变速组a齿轮齿数比17/42；26/32，36/22，变速组b22/45，38/30，42/26；当前134页，总共231页。2.2非对称混合公比传动系统当前135页，总共231页。2.2非对称混合公比传动系统电动机经V带传动至轴Ⅰ，带轮直径比90/150；变速箱动力经V带传动至主轴箱，带轮直径比178/180；主轴箱为单回曲机构，背轮齿数比27/63，17/58。

,基本组与重合，相距四格；这样产生的转速是的，变速组a有三个传动比，填补两个空转速，形成中间15级连续等比转速。

当前136页，总共231页。2.2非对称混合公比传动系统当前137页，总共231页。2.2双速电动机传动系统四、双速电动机传动系统YD系列异步电动机，通过改变定子绕组接线方法和改变绕组磁极数，低速时定子绕组接成三角形，高速时定子绕组接成双星形，并改变绕组的通电相序，实现变速。双速电动机是动力源，必须为第一变速组（电变速组）；但级比是2，可为对称双公比传动系统的变型基本组、常规传动系统的第一扩大组。当前138页，总共231页。2.2双速电动机传动系统

时，由于，电变速组的传动副数必须为2，级比指数必须为3，故可为高低速端各有一级大公比的对称双公比系统的变型基本组，也可为第一扩大组，此时要求基本组传动副数为3；例:在保证结构式性质不变的情况下，若想缩短传动，可将变型基本组作为第一变速组：

当前139页，总共231页。2.2双速电动机传动系统例:若想缩短传动链，在输出转速级数不变的前提下，可将结构式改变为：

基本组改为3对传动副，为第二变速组；第一扩大组级比指数改为3，为第一变速组；第二扩大组级比指数为4，重合两级转速；第三扩大组重合4级转速。

当前140页，总共231页。2.2双速电动机传动系统例:若想缩短传动链，在保持传动特性不变的前提下，可将第一扩大组作为第一变速组：

当前141页，总共231页。2.2双速电动机传动系统该传动系统不能通过变速电动机缩短传动链，这是因为最后扩大组传动副数为三，其变速范围超过极限范围；第一变速组改为第一扩大组，级比指数为2，传动副数为3；第一变速组用三速电动机代替，型号YD160L—8/4/2，2.8/7/9kW，720/1440/2910r/min，相邻转速功率差别很大。结构式只能为：

例:减少一对齿轮；传动轴的长度减少。当前142页，总共231页。2.3计算转速一、机床功率转矩特性由切削原理得知，切削力主要取决于切削面积的大小；切削面积一定，不论切削速度多大，所承受的切削力是相同的。因此，主运动为直线运动的机床，可认为在任何能实现的切削速度中，都能进行最大切削面积的切削，即最大切削力存在于一切可能的切削速度中；驱动直线运动的传动件，不考虑摩擦力等因素时，在所有转速下承受的最大转矩是相等的。这类机床的主传动属于恒转矩传动。当前143页，总共231页。2.3计算转速机床主轴（旋转运动）的计算转速是传递全部功率的最低转速。主轴从计算转速到最高转速之间的每级转速都能传递全部功率，而输出的转矩则随转速的增高而降低，故称之为恒功率变速范围；从计算转速到最低转速之间的每级转速都能传递计算转速时的转矩（由结构强度决定的转矩），输出的功率则随转速线性下降，故称之为恒转矩变速范围。当前144页，总共231页。2.3计算转速当前145页，总共231页。2.3计算转速二、机床变速系统中传动件的计算转速

变速传动中传动件的计算转速，可根据主轴的计算转速和转速图确定。确定传动轴计算转速时，先确定主轴计算转速，再按传动顺序由后往前依次确定；最后确定各传动件的计算转速。当前146页，总共231页。中型车床，升降台铣床，转塔车床，液压仿型半自动车床，多刀半自动车床，单轴、多轴自动车床，立式多轴半自动车床卧式镗铣床（φ63—φ90）等比数列传动

系统双公比、无级传动系统

2.3计算转速当前147页，总共231页。2.3计算转速中型立式钻床，摇臂钻床，滚齿机

等比数列传动

系统双公比、无级传动系统

当前148页，总共231页。2.3计算转速主轴的计算转速Ⅳ轴计算转速其它传动轴的计算转速178；353；865；1440r/min。当前149页，总共231页。2.3计算转速各传动副主动件的计算转速当前150页，总共231页。2.4无级变速系统的设计一、无级变速的特点无级变速能使机床获得最佳切削速度，无相对转速损失；且能够在加工过程中变速，保持恒速切削；无级变速器通常是电变速组，恒功率变速范围为2—4，恒转矩变速范围大于100，这样，缩短了传动链长度，简化了结构设计；无级变速系统容易实现自动化操作。因而是数控机床的主要变速形式。

当前151页，总共231页。2.4无级变速系统的设计交流电动机定子电动势与磁通量和定子电流频率的乘积成正比，忽略定子绕组电阻和漏感抗时，定子电动势数值等于定子绕组相电压；三相假想转子电动势为定子电动势与转差率的乘积；在额定相电压、额定载荷下工作时转差率不变（1~9%），转子电流亦为恒定值；当频率高于额定频率时，定子电动势不变，磁通量随定子电流频率的增高而降低，转速随定子电流频率的增大而线性增大，假想转子的电磁转矩与磁通量成正比而线性下降，输出功率维持额定条件下的大小不变，故定子电流频率高于额定频率的调速为恒功率调速。

当前152页，总共231页。普通感应电动机的恒功率变速范围为1.5

电动机在额定条件下工作时，磁场已达到近似饱和的程度，故频率低于额定频率时，磁通量近似不变，转子的电磁转矩为恒定值，定子电动势随电流频率的降低而线性降低，假想转子的输出功率随定子电流频率的降低而线性降低，故称定子频率低于额定频率的调速为恒转矩调速。恒转矩变速范围超过二百，最低转速可达6r/min。

交流变频电动机额定转速为1500r/min或2000r/min，恒功率变速范围为3、4；2.4无级变速系统的设计当前153页，总共231页。

二、直线运动无级变速伺服电动机和步进电动机是恒转矩变速，功率不大。只能用于直线进给运动和辅助运动。如果调速电动机驱动载荷特性是恒转矩负载，如龙门刨的工作台等，可直接利用电动机的恒转矩转速拖动直线运动部件，使电动机的恒转矩变速范围等于直线运动部件的恒转矩变速范围，电动机额定转速产生直线运动部件的最高速度。2.4直线运动无级变速当前154页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速三、主运动为旋转运动的无级变速主轴要求的恒功率变速范围远大于调速电动机的恒功率变速范围，必须串联分级变速系统来扩大电动机的恒功率变速范围，以满足机床需求。

电动机的额定转速产生主轴的计算转速；电动机的最高转速产生主轴的最高转速。主轴的恒转矩变速范围则决定了电动机恒转矩变速范围的大小，。当前155页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速分级传动系统，液压缸控制滑移齿轮自动变速。靠电磁换向阀控制齿轮滑移方向，为使滑移齿轮定位精确，使液压缸结构及控制程序简单，串联的滑移齿轮变速组都是双速变速组（所有变速组都具有两对传动副），即采用双作用液压缸控制双联滑移齿轮的方案。当前156页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速当前157页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速调速电动机的恒功率变速范围为，在保证输出转速连续前提下，串联一个双速变速组，获得的最大变速范围为，此时:

串联两个双速变速组后，能得到的连续无级转速的最大变速范围是，这时:

当前158页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速调速电动机串联级双速变速组后，能获得的最大变速范围是：串联的分级传动系统的公比等于电动机恒功率变速范围时，输出的无级转速的变速范围最大。换言之，变速范围一定，当分级传动系统的公比时，需串联的变速组数最少。当前159页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速为自然数，且采用收尾法圆整，即：

取：取：当前160页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速分级传动系统的公比一般比电动机的恒功率变速范围小，分级传动系统的实际公比为:当前161页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速分级传动的最小传动比应采用前缓后急的原则；扩大顺序应采用前密后疏的原则；串联的分级传动系统应遵循极限传动比、极限变速范围的原则。

当前162页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例例2-6某数控机床，主运动由变频电动机驱动，电动机连续功率7.5kW，额定转速，最高、最低转速，机床主轴最高、最低转速：，，计算转速：。设计所串联的分级传动系统。当前163页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例解：①主轴要求的恒功率变速范围②电动机的恒功率变速范围是3，即③该系统至少需要的转速级数、变速组数

当前164页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例

取：④分级传动系统的实际公比为⑤结构式为

当前165页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例⑥分级传动系统的最小传动比

根据前缓后急的原则分配最小传动比：

⑦其它传动副的传动比

当前166页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例⑧调速电动机的最低工作转速⑨电动机最低工作转速时所传递的功率

当前167页，总共231页。2.4旋转主运动的无级变速实例当前168页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围五、增大恒功率无级变速范围的方法如果要求每段转速的无级变速范围，应增大电动机的功率，增大的比率为，即将电动机的功率扩大

倍，传递功率的最低转速为

，从而使电动机传递功率为的转速范围变为。

当前169页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围从另一角度考虑，电动机传递功率的最低转速（额定转速）仍为，主轴传递电动机额定功率的最低转速（计算转速）则为，对于增加功率后的电动机来讲，提高了主轴的计算转速，这样在某种程度上，简化了无级变速中串联的分级传动系统的设计。当前170页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围上述机床，若要求主轴每段的恒功率无级转速范围，确，确定其分级变速系统。解：①主轴要求的恒功率变速范围24；②电动机功率为

电动机传递7.5kW时的最低转速为

当前171页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围③至少需串联的双速变速组数和传动副数为

④分级传动的实际公比为

⑤结构式为

当前172页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围⑥分级传动系统的最小传动比

根据前缓后急的原则，取

⑦其它传动副的传动比

当前173页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围⑧调速电动机的最低工作转速⑨电动机最低工作转速时所传递的功率⑩主轴传递电动机额定功率（10kW）的最低转速为当前174页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围当前175页，总共231页。2.4增大恒功率无级变速范围当前176页，总共231页。2.4普通电动机无级变速六、无级变速拓展1.普通异步电动机恒功率变速范围1.5。最低转速可达6r/min。当前177页，总共231页。2.4双速电动机无级变速2.双速电动机

低速工作时，额定转速为n,产生的功率约为P，最高转速1.5n。

高速工作时，额定转速为2n，最高转速为3n，高速时产生的功率约为1.5P，电动机在高速状态下以2n/1.5转速工作时，产生的功率为1.5P/1.5=P。因而，可认为传递功率为P转速范围为3。

双速电动机可得到恒功率变速范围为3。当前178页，总共231页。2.5进给传动系统设计一、进给传动的载荷特点进给传动用来实现机床的进给运动和辅助运动。机床的进给运动大多数为直线运动。直线进给运动的载荷是切削力，与切削面积成正比。根据工艺规程，不同的机床，有其相应的最大切削面积，对应有最大切削力，最大切削力可能出现于任何进给速度中。因此，直线运动是恒扭矩载荷，传动件的计算转速（速度）是该传动件的最大转速（或速度）。当前179页，总共231页。2.5进给传动系统设计二、进给传动的分类及组成进给运动按运动性质分为外联系进给链和内联系进给链；进给链按控制方式及变速形式分为普通机床分级变速进给链和数控机床无级变速进给链。当前180页，总共231页。1、外联系进给传动链，一般包括变速机构、换向机构（如换向惰轮）、运动分配机构、过载保护机构、运动转换（将回转运动变换成直线运动）机构（齿轮齿条副、丝杠螺母副等）。2、内联系进给传动链只包括传动比准确的变速机构。2.5进给传动系统设计当前181页，总共231页。2.5进给传动系统设计三、进给传动的基本要求进给传动系统应满足一下要求：1.有较高的静刚度。2.具有良好的快速响应性；抗振性能好；噪声低；有良好的防爬行性能；切削稳定性好。进给系统有较高的传动精度和定位精度。当前182页，总共231页。3.能满足工艺需求，有足够的变速范围。4.结构简单，制造工艺性好，调整维修方便，操纵轻便灵活。5.制造成本低，有较好的经济性。四、分级进给传动设计的原则对于等差数列进给传动，设计时以满足工艺需求为目的；2.5进给传动系统设计当前183页，总共231页。随机数列进给传动系统，如齿轮加工机床的分齿运动链、车床的非标准螺纹进给传动链等，采用交换挂轮机构。

等比进给传动应遵循以下原则：⒈进给传动系统的极限传动比、极限变速范围2.5进给传动系统设计当前184页，总共231页。2.5进给传动系统设计⒉进给传动扩大顺序的原则、最小传动比原则转矩与传动比成反比，降速传动，传动比小于1，输出转矩增加。由于进给系统是恒转矩变速，末端旋转传动件的转矩一定，为减小进给传动中间传动轴及其传动件的结构尺寸，一般情况下扩大顺序应采用前疏后密的原则；最小传动比应尽量采用前急后缓的原则，以提高进给传动系统的传动精度。

当前185页，总共231页。2.5进给传动系统设计五、无级变速进给系统进给传动系统的无级变速系统，普通机床多采用液压无级调速；数控机床一般采用伺服电动机无级调速。伺服电动机分为直流伺服和交流伺服两类。直流伺服电动机主要由小惯量直流电动机和大惯量直流电动机。

当前186页，总共231页。伺服电动机组成的无级调速系统，按有无检测和反馈装置分为开环系统、闭环伺服系统。按照检测和反馈装置的位置不同闭环伺服系统分为全闭环伺服系统（习惯上仍称为闭环伺服系统）、半闭环伺服系统。2.5进给传动系统设计当前187页，总共231页。2.5进给传动系统设计1、开环系统伺服系统没有反馈装置，数控装置发出的脉冲，经环形分配器，功率放大器，驱动步进电动机旋转，运动经齿轮、滚珠丝杠螺母副，带动工作台移动。开环系统适用于精度要求不高的数控机床中。当前188页，总共231页。2.5进给传动系统设计2、闭环系统

它是将检测装置安装在工作台等执行件上的伺服系统。检测装置将工作台等执行件的实际位移量反馈给数控装置，与控制量相比较，比较结果对伺服电动机进行控制、或对伺服电动机的指令进行修正补偿，能完全消除工作台等执行件的移动误差。

当前189页，总共231页。2.5进给传动系统设计半闭环系统半闭环系统是检测装置不安装在工作台等执行件上的伺服系统。检测装置安装在进给传动中的旋转部件上，补偿环是伺服系统的一部分，不能检测工作台等执行件的运动误差，所以半闭环系统的精度比开环伺服系统高，低于闭环伺服系统。当前190页，总共231页。2.5进给传动系统设计当前191页，总共231页。2.5进给传动系统设计当前192页，总共231页。2.5进给传动系统设计六、直线伺服电动机进给传动系统

直线电动机是直接将电能转化为直线运动机械能的电力驱动装置，是适应高速加工或微量进给精加工技术发展的需要而出现的新型电动机；可直接驱动工作台或刀架直线运动。直线伺服电动机的工作原理与旋转伺服电动机相似，可看为旋转伺服电动机沿径向剖开，向两边拉伸展平后形成的。当前193页，总共231页。旋转电动机的定子演变为直线伺服电动机的初级，转子演变成次级。旋转磁场变为直线运动磁场。直线伺服电动机为获得较大的驱动力，在宽度方向上采用双初级、双次级的对称磁路结构；为使直线伺服电动机初级、次级能相对直线运动，其初级、次级有不同的长度，相对长的级一般固定不动（定子），相对短的级直线移动（动子）。2.5进给传动系统设计当前194页，总共231页。2.5进给传动系统设计当前195页，总共231页。2.6结构设计一、变速箱结构及传动轴组件的布置变速箱的主要功能是保证机床的运动，有较高的几何精度，传动精度和运动精度。有足够的强度、刚度。振动小，噪声低。操作应方便灵活。

当前196页，总共231页。变速箱内传动轴的布置应充分考虑安装、调整、维修、散热等因素，按空间三角形分布，并根据运动的性能、标准零部件尺寸及机床的型式合理确定各传动轴位置。2.6结构设计当前197页，总共231页。2.6结构设计当前198页，总共231页。2.6结构设计当前199页，总共231页。2.6结构设计当前200页，总共231页。2.6结构设计二、齿轮的轴向布置1．三联滑移齿轮顺利啮合的条件由图可看出，当三联滑移齿轮右移使齿轮z1与z4啮合时，次大齿轮z2越过了固定的小齿轮z6，为防止次大齿轮z2与固定的小齿轮z6齿顶相碰，应使次大齿轮z2与齿轮z6齿顶圆半径之和不大于中心距，即

当前201页，总共231页。2.6结构设计当前202页，总共231页。2.6结构设计由此可得三联滑移齿轮顺利啮合的条件为2．齿轮轴向布置原则滑移齿轮机构中,必须当一对齿轮副完全脱离啮合，另一对齿轮才能进入啮合。固定齿轮间的最小距离应为齿轮宽度的两倍，并留有△=1~2mm间隙，齿轮的齿宽为当前203页，总共231页。2.6结构设计为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相碰，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮齿数差应不小于4。否则，应采用变位齿轮使两者顶圆直径之差不小于4个模数；或让滑移的小齿轮越过固定的小齿轮，改变啮合变速条件，使最大和最小齿轮齿数差不小于4；或采用牙嵌式离合器变速，使齿轮不动。当前204页，总共231页。为减少轴向长度，应采用窄式排列。滑移齿轮应装在主动轴上，以减少滑移齿轮的重量，易于操纵。2.6结构设计当前205页，总共231页。2.6结构设计3.一个变速组中齿轮的轴向布置⑴窄式排列和宽式排列

窄式排列：滑移的齿轮紧靠在一起，大齿轮居中，固定的齿轮分离安装，相隔距离为2b+△，相邻变速位置的滑移行程也是2b+△。

当前206页，总共231页。宽式排列：固定的齿轮紧靠在一起，大齿轮居中；滑移的齿轮分离安装，两齿轮的内侧距离为2b+△，相邻变速位置的滑移行程仍是2b+△。2.6结构设计当前207页，总共231页。2.6结构设计⑵亚宽式排列三联滑移齿轮中的两齿轮紧靠在一起，另一齿轮与之分离，分隔距离为2b+△，这种排列的轴向总长度为B＞9b+3△，介于宽式、窄式排列之间，故称为亚宽式排列。当前208页，总共231页。2.6结构设计⑶滑移齿轮的分组排列四个传动副的变速组，滑移齿轮可分为两组，并联合控制，保证只有一组齿轮处于啮合状态，当前209页，总共231页。2.6结构设计4.相邻两个变速组齿轮的轴向排列

⑴并行排列：

相邻两个变速组的公共传动轴上，被动齿轮和主动齿轮分别安装，主动齿轮安装一端，被动齿轮安装一端；三条传动轴上的齿轮排列呈阶梯形，其轴向总长度为两变速组轴向长度之和。当前210页，总共231