第5章機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)講訴

1、第五章機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。技術(shù)參數(shù)的確定，一般采用統(tǒng) 計(jì)類比法。尺寸參數(shù)包括與工件主要尺寸有關(guān)的參數(shù)，與工、夾、量具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的參數(shù)，與機(jī)床 結(jié)構(gòu) 有關(guān)的參數(shù)。尺寸參數(shù)按其對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能的影響程度不同，又分為主參數(shù)、第二主參數(shù)和其 他尺寸參數(shù)。1 .主參數(shù)主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)。主參數(shù)對(duì)機(jī)床的性能、布局、傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)有顯著 的決定作用。所以，確定尺寸參數(shù)時(shí)，首先確定主參數(shù)。通用機(jī)床和專門(mén)化機(jī)床的主參數(shù)及其 折算系數(shù)見(jiàn)JB1838 85金屈切削機(jī)床型號(hào)編制方法（附表4常用機(jī)床組、系代號(hào)及主參數(shù)）。通用

2、機(jī)床的主參數(shù)，除極少數(shù)機(jī)床外（如拉床），一般均為尺寸參數(shù)。2 .第二主參數(shù)和其他尺寸參數(shù)第二主參數(shù)一般指主軸數(shù)、 最大跨距、工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度、最大加工工件長(zhǎng)度、最大模 數(shù) 等。第二主參數(shù)是直接反映機(jī)床加工范圍的重要參數(shù)之一。對(duì)機(jī)床的輪膨尺寸、重量等影響很 大，其重要程度，僅次于主參數(shù)。主參數(shù)和第二主參數(shù)確定后，還要確定一些其他尺寸參數(shù)。如臥式車床刀架上的最大工 件 回轉(zhuǎn)直徑、通過(guò)主軸孔的最大棒料直徑、主軸孔前端錐度等與工件大小和刀具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的 尺寸。二、運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu) （如主軸、刀架、工作臺(tái)等）的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)床常用的運(yùn)動(dòng) 參 數(shù)見(jiàn)表5 1。表以1機(jī)床常用的運(yùn)前條數(shù)運(yùn)動(dòng)差則

3、運(yùn)通案數(shù)主運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主軸特速（r/nain）直戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)（帶枕）雙行程數(shù)【基行程分）班給運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)CR架）進(jìn)第款H作臺(tái)（刀架，強(qiáng)給垃（mm/min）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)（頭娘）班第量輔助運(yùn)動(dòng)宜統(tǒng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)（刀里）快速格電速度（TD/min）在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)串是確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)的基本原則。主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定：主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主袖轉(zhuǎn)速n。1 .極限轉(zhuǎn)速調(diào)查和分析所設(shè)計(jì)的機(jī)床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最低、最高轉(zhuǎn)速的典型工序，按照典型工序的切削速度和刀具或工件直徑計(jì)算主抽的最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速川max和 mmin ° 計(jì)算公式如下：(r/mi

4、n(r/min_ lOOg,出_ lOOOmg ak一記鶴式中nmax、mmin 分別為最低、最高切削速度；dmax、dmin分別為最小、最大計(jì)算直徑。而是常用的經(jīng)濟(jì)加工最小、最(一股，搖臂鉆床取是=i,上述dmax和dmin不是機(jī)床上可能加工的最小、最大直徑,大直徑。對(duì)于通用機(jī)床，一般取，,d KD (mm)丹=& (mm)式中D可能加工的最大直徑；尺一一根據(jù)對(duì)現(xiàn)有同類型機(jī)床的使用情況調(diào)查后確定的系數(shù) 臥式車床及=0. 5)。Rd一一計(jì)算直徑范圍(Rd=0. 200. 25)。國(guó)內(nèi)、外同類型、同規(guī)格的臥式車床主軸極限轉(zhuǎn)速見(jiàn)表表5寸同森格臥式車床主軸極限轉(zhuǎn)速$效_ 機(jī)床型號(hào)M2001K

5、6220DHNLD52410DL24OQ5L65中國(guó)中國(guó)美國(guó)前蘇聯(lián)法國(guó)原西德糜?xùn)|強(qiáng)瑞士量大加工直徑(mm)4。4004004004叩45400400主軸量嬴轉(zhuǎn)述'( r/min)1200L40C22001SP0IQg14001430主軸梁借轉(zhuǎn)速 (r/min)】匕1Q1812. 532%24212 .主軸轉(zhuǎn)速的合理排列方式當(dāng)采用機(jī)械的分級(jí)變速方式時(shí)，極限轉(zhuǎn)速nmax、mmin確定后，還需確定該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)合理的 級(jí)數(shù)和中間各級(jí)轉(zhuǎn)速值。C336回輪轉(zhuǎn)塔車床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為；nmin= 48r/min , nmax= 480r/min , Z = 6 級(jí)若主軸轉(zhuǎn)速分別按等差級(jí)數(shù)相等比級(jí)數(shù)排列時(shí)

6、，各轉(zhuǎn)速值印相對(duì)速度損失如表表5-3等整題冽與等比數(shù)列的大相對(duì)速度損失數(shù)列類費(fèi) 掩蚪r / miu等差數(shù)列等國(guó)鞅列胃1.網(wǎng)Bin4848134汴220120帆360J»0（2）標(biāo)準(zhǔn)公比值確定的依據(jù)當(dāng)轉(zhuǎn)速數(shù)列采用人們所熟悉的十進(jìn)制時(shí)，數(shù)列中有一轉(zhuǎn)速為n,那么，與它相隔一定級(jí)數(shù)后，必有一級(jí)轉(zhuǎn)速為10n?？杀硎緸椋簄或 10界=辭,1*（£一" 正整數(shù)）在機(jī)床分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)中，往往來(lái)用雙速電動(dòng)機(jī)或多速電動(dòng)機(jī)強(qiáng)動(dòng)，雙速或多速電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速之比值一般為 2,如3000/1500/750 r/min、1420/710 r/min等.因此，采 用雙速（或多速）電機(jī)后的主軸轉(zhuǎn)

7、速數(shù)列中有一級(jí)轉(zhuǎn)速為n時(shí)，與之相隔E2級(jí)必有一級(jí)轉(zhuǎn)速為 2n。即:小n*2" 或 2咫=盧:. 片WT（&正整數(shù)）為方便設(shè)計(jì)、計(jì)算，取最小公比值 %in=1. 06,并使其他公比片網(wǎng)下=1.06%E3正整數(shù)在1 2之間滿足上述三項(xiàng)條件中兩項(xiàng)以上的值共有7個(gè)，見(jiàn)表55。表乳$標(biāo)碓公比L06K121.26Mll.M1.78溝<10痂崛yryr-g2K0B1L 061.帽L 06s1. 06ir采用標(biāo)準(zhǔn)公比時(shí)名公比 肉口極限轉(zhuǎn)速確定后，轉(zhuǎn)速效列的各級(jí)轉(zhuǎn)速值可從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中查出，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算。表5-6為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。4,變速范圍Ra、公比中和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z之間的關(guān)系傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范

8、圍各級(jí)轉(zhuǎn)速值間存在下列關(guān)系:舞min各級(jí)轉(zhuǎn)速值為n1,n2,n3,n4,nz-1,nz,當(dāng)公比中確定后打1=外面11，孫=也出11Pm 3=物片制面物黃， nz=nBfc» = nz-iP= 1由上可列出極限轉(zhuǎn)速、變速范圍、公比和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)之間的關(guān)系式上兩式表示：變速范圍 Ra 一定時(shí).公比 物直越小，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z越多，相對(duì)速度損失、6曾大，級(jí)數(shù)Z越少，最大相對(duì)速度生產(chǎn)率損失也就越小，但傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，反之，公比損失Amax增大，但傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單。通用機(jī)床為減小相對(duì)速度損失，又要使機(jī)床的結(jié)構(gòu)不致太復(fù)雜，一般，公比取中等值。 常用通用機(jī)床的公比見(jiàn)表 57。表S-6機(jī)床制造用的標(biāo)值

9、數(shù)列公比中的敗值公比中的數(shù)值公比伊的效值1.061. )2 1.26 1.411.58 1.78 21.06 1. 12 1.26 1.41 1.58 1.78 21.06 1. 12 126 1.41 158 1. 78 21I 111 1 110.6112 1121.061L2 1LZ11-21181.12LJ21L3125 125 12S 1251251. 1812.5 12.5 12.5132L25L25】2513.2140 1401.3214141501.4141415160 160 1601601.516 16 16 16 1616170L61.6 161.617180 18018

10、01801.7181818190L81.81-819200 200 200).920 R 2021Z2Z 2 Z221. Z224 2242. 1222.4 22.422 42362. 24t. 2423 . 6250 250 250 250 250250備3625 25 2525265?52.5 2.52.526.52M 2802. 6528 283002.82.82.830315 315 315315331.5 31.5 31.5 31- 5315 31.53353.153.15 3.153.1533.5355 355355工3535. 5 35. 53753.553.5537.5400

11、400 4004003754040 404042544444442.5450 4504. 254545454754.5。,547.5500 500 500 5005004. 75SO S0 5053055553560 560560S. 356 56566005.65.65.65.660630 630 63C630663 63 63 63 63636706,36 3 6.36.367710 7407106.771717507.175800 800 8007.5*80 80 8085088 8g885900 900&590909095099959.5100 100 100100 10010

12、00 1000 1000 1000 1300 1000 10001010101010106*5-7常用機(jī)床的就速知進(jìn)培的公比機(jī)床類型公比值運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)船運(yùn)動(dòng)儀表車床L 41 j 58根據(jù)爆墳導(dǎo)程數(shù)列自動(dòng)與半自幼車球1.12-b車床六角車床L跖1.411 £67.41.26-1. 41立式車床L 26-1* 41中型普通車床L26T.41根據(jù)舞技導(dǎo)程敬列大型普通車床無(wú)級(jí)變速根據(jù)紋導(dǎo)槿數(shù)列鉆床據(jù)骨鉆床1.261,41L26-L41立式鉆床1,21, 411. 41-1. 58掠床坐標(biāo)短床L 26或無(wú)緣1.41或無(wú)皴中笈臥式短床1. 26灌位機(jī)i1，12-L 261.36T 41火輪加工機(jī)

13、球插齒機(jī) L 26軟床龍門(mén)鐵床L26升降白就床1.221.411.241龍門(mén)倒床五級(jí)變速等整數(shù)列支無(wú)鼠刨床及插床插床1. 41等整威列牛頭fM床1 41£ 58等差依列大批量生產(chǎn)的專用機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)床，其主要持點(diǎn)是要求高的生產(chǎn)率，因此，公比應(yīng)取小 值，如 1 . 12、1 . 26 等。對(duì)于大型機(jī)床，因切削加工時(shí)間較長(zhǎng)，相對(duì)速度損失對(duì)生產(chǎn)率影響顯著，一般公比取為1. 06、1. 12、1. 26 等。非自動(dòng)化的小型機(jī)床， 因加工時(shí)的輔助時(shí)間長(zhǎng)， 切削時(shí)間所占的比例較小，相對(duì)速度損失 的影響不顯著，公比可取較大值，如 1 . 58、1.78甚至2。三、動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)功率、液

14、壓缸牽引力、液壓馬達(dá)成步進(jìn)電機(jī)的額定扭矩等。動(dòng)力參數(shù)定得越大， 會(huì)使機(jī)床傳動(dòng)件的尺寸增大，機(jī)床的外形、重量增大，浪費(fèi)材料和 電 力，而動(dòng)力參數(shù)取得過(guò)小時(shí)測(cè)會(huì)影響機(jī)床的使用性能。動(dòng)力參數(shù)一般采用統(tǒng)計(jì)類比法或計(jì)算法、實(shí)測(cè)法確定。大多數(shù)通用機(jī)床的動(dòng)力源為三相交流異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率可按下式確定：N產(chǎn)中+N型（kW）式中 Nd電動(dòng)機(jī)功率（kw）;N切一一用于切削加工的總有效功率 （kw）n一一傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率；N空空載功率（kW）。M =威而&W)M;黑(kW)N空=備5&» + c逞 '主)(kW)式中：N v消耗于主運(yùn)動(dòng)的有效功率；Na消耗子進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有效

15、功串Pz一切削力的切向分力 （N）;v切削速度（m/min）'Q進(jìn)給牽引力（N）;“1、7、飛組成傳動(dòng)系統(tǒng)各串聯(lián)傳動(dòng)副的機(jī)械效率；dn主傳動(dòng)鏈中，除主軸外所有傳動(dòng)軸的軸頸平均值。若傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確定，則可根據(jù)估計(jì)的電動(dòng)機(jī)功率范圍取值。當(dāng)1.5VNV2. 8時(shí)da= 30mm； 2. 8vNW7. 5 時(shí)，取 da= 35mm； 7. 5<NW14 時(shí)，da=40mm。d主一一主軸前后軸頸的平均值。E ni當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 n主時(shí)，傳動(dòng)鏈中所有其他各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和，單位r/min。n主 王軸轉(zhuǎn)速，一'般取 n主=nmax。c系數(shù)。主軸支承（滾動(dòng)支承）為雙支承時(shí)c= 8.

16、 5,三支承時(shí)c= 10。k 一一潤(rùn)滑油粘度影響系數(shù)。30號(hào)機(jī)油，k=1.20號(hào)機(jī)油R=0. 95, 10號(hào)機(jī)油，k=0. 75。一些常用的機(jī)床主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)見(jiàn)表58。表5-8國(guó)產(chǎn)常用機(jī)味的主要運(yùn)動(dòng)事微舞動(dòng)力微機(jī)陳類國(guó)生埔轉(zhuǎn)逑或工作自速度進(jìn)給量主電視功率 (k'W)w式車床CW6L63CW61LOOlD-U00(r/mm)3.15»5 刀架裂向正常進(jìn)給配。8fL 汕(mm/r) 仇】$?0.1-ES7.51022搖臂祐廉Z3 040X16Z3OB0X25252000(1 Anin)20111001672500.2 (mm/r)0,04*3.2機(jī) 01T 235. 57

17、. 5開(kāi)降白ft床 IX62 ,K62W >X52 JK63 X63wlX53 j3。z 5。Ci/min)30-1500(r/minJ工作臺(tái)縱，橫向23* 5118023.5-31807.510續(xù)表5-8機(jī)床堆1主融轉(zhuǎn)速或工作自密度Cr /ntin)(fa/min )進(jìn)給置主胞機(jī)功率 (kW)龍門(mén)刨床B2010AB2012A" B2Oi5A;H瞿口即B2025j高 990fm/min) 保4* 545375375立刀能水平逆蛤 0.2黑切，次：g能556060X2萬(wàn)能外圓房床MHaSAXlOW砂輪主粕-7?！芭?(砂輪直隹磨損變小后用)"mini工件頭架 30270

18、 O/min)工作臺(tái) 55TMQ Cmtn/miii)砂輪架電機(jī)45. 2分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的基本持性通用機(jī)床的分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)通常由定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滑移齒輪(或離合器)變速機(jī)構(gòu)串聯(lián) 擴(kuò)展，得到一定變速范圍內(nèi)的若干級(jí)轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量。設(shè)從電動(dòng)機(jī)至主軸按傳動(dòng)順序依次排列的變速組為a、b、c- j,每一變速組相應(yīng)的傳動(dòng)別數(shù)分另I為Pa、Pb、Pc - Pj,則主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z =Pa、Pb、Pc - Pjo如圖5 1所示的傳動(dòng)系統(tǒng)，共有三個(gè)變速組a、b、c,其傳動(dòng)副uu3分別為義=3、Pb= 3、尸c=2,則主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 2= 3X3X2= 18級(jí)。從圖中還可看出：a變速組中三對(duì)傳動(dòng)副的三條傳動(dòng)比連線在

19、轉(zhuǎn)速圖上相距一格，軸 II上的相鄰轉(zhuǎn)速相差 5倍， 三種轉(zhuǎn)速呈公比為卿等比數(shù)列。通過(guò) b、c兩變通 組將軸III的三級(jí)轉(zhuǎn)速傳至主軸(v),使主軸獲得n1 n3、n4n6、n7、nion12、ni3n15、ni6ni8 的六小段兩大段公比為陰勺轉(zhuǎn)速效列。由此可見(jiàn)，a變速 組是實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速為公比嚴(yán)的等比數(shù)列的必不可少 的員基本的變速組。因此，稱這種變速組為基本組。變速組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)副傳動(dòng)比的比值稱為級(jí)比，用電表示，野=弁；其哥指數(shù)Xi稱為級(jí)比指數(shù)?；窘M的傳動(dòng)副數(shù)為 P。、級(jí)比為中1,級(jí)比指數(shù)X0=1o5T 18級(jí)轉(zhuǎn)速主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速b變速組中的三對(duì)傳動(dòng)副， 將軸III的三級(jí)轉(zhuǎn)速第一次擴(kuò)大， 使軸I

20、V得到呈等比數(shù)列的9級(jí)轉(zhuǎn)速。因此，把 b變速組稱為第一擴(kuò)大組。第一擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)為Pi,級(jí)比指數(shù)為xi。從圖51中可看出：第一擴(kuò)大組的三條傳動(dòng)比連線，相鄰兩條在轉(zhuǎn)速圖中相距 3格，恰好等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)。即P 。= 3、Xi=Po=3o從以上分析可知名基本組的傳動(dòng)副數(shù)為P。時(shí)，經(jīng)第擴(kuò)大組變速后要得到一連續(xù)且無(wú)重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，必須使第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)Xi等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)P。第三變速組為c變速組，將軸IV的9級(jí)轉(zhuǎn)速再一次擴(kuò)大，使軸 v得到公比為中的18級(jí) 轉(zhuǎn)速。把這個(gè)在基本組和第一擴(kuò)大組基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的變速組稱為第二擴(kuò)大組。其傳動(dòng)副數(shù)為P2、級(jí)比指數(shù)為X2。從圖51的轉(zhuǎn)速圖中可

21、看出：X2=9=P0Pi。即第二擴(kuò)大組 的級(jí)比指數(shù)均應(yīng)等于基本組與第一擴(kuò)大組傳動(dòng)副數(shù)的乘積。綜上所述，為使主軸得到公比為 中的連續(xù)且不重復(fù)的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速值，傳動(dòng)系統(tǒng)中各變 速組的傳動(dòng)比應(yīng)滿足以下條件：1 .每一變速紀(jì)的幾個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)為一等比數(shù)列2 .各變速組的級(jí)比指數(shù)與傳動(dòng)副數(shù)之間有如下關(guān)系：工 i = P 0% = P qP】I . . « .1尸尸出各變速組的級(jí)比有下列關(guān)系：基本組的級(jí)比夕第一擴(kuò)大組的級(jí)比口Q 一第二擴(kuò)大組的級(jí)比我= -= f/- 第j擴(kuò)大組的級(jí)比,干 卡 變速組的變速范圍為基本組小二爐。一口第一擴(kuò)大組尸1 =滬丐-1)=5/。-"第二擴(kuò)大組門(mén)=廣

22、5一”=，儲(chǔ)仁7 * . 第，擴(kuò)大組門(mén)=仍%>=，/心iWi-n2.上述規(guī)律與基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)順序無(wú)關(guān)。二、結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)在擬定機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)，把傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系畫(huà)成對(duì)稱形式的線圖，用以表示分組變 速傳動(dòng)系統(tǒng)的變速特性和傳動(dòng)比規(guī)律，以供設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行方案的分析比較和選擇，稱這種圖叫結(jié)構(gòu)網(wǎng)。圖52為12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)可表示出分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的變速組數(shù)，各變速組的傳動(dòng)副數(shù)和傳動(dòng)順序；各變速 組的級(jí)比和擴(kuò)大順序；各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和變速范圍等。結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可以寫(xiě)成結(jié)構(gòu)式表示。圖52(a)可寫(xiě)成12=3i X 2 3 X 26。式中12表示轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，3、2

23、、2分別表示按傳動(dòng)順序的各變速組的傳動(dòng)副數(shù)。下標(biāo)的 1、3、6分別表示各變速組相 鄰兩傳動(dòng)副連線的空格數(shù)，即各變速組的級(jí)比指數(shù)。圖51 12級(jí)傳劫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)一個(gè)結(jié)構(gòu)式對(duì)應(yīng)于一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng) (見(jiàn)圖52),而一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)可畫(huà)出若干個(gè)轉(zhuǎn)速圖，但一個(gè)轉(zhuǎn)速圖只能寫(xiě)出一個(gè)結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式可以表示出傳動(dòng)系統(tǒng)的組成情況，并具有轉(zhuǎn)速圖一樣的變速特性，但只能表示出各傳動(dòng)副間的相對(duì)關(guān)系而不是具體數(shù)值。5 . 3分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、擬定轉(zhuǎn)速圖的一般原則在主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)一定時(shí)， 可以列出許多種不同的傳動(dòng)方案，寫(xiě)出許多不同的結(jié)構(gòu)式，而每一個(gè)結(jié)構(gòu)式又可畫(huà)出若干個(gè)轉(zhuǎn)速圖。因此，擬定轉(zhuǎn)速圖是分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

24、轉(zhuǎn)速圖擬定是否合理，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)緊湊程度、尺寸的大小，效率的高低、使用與維護(hù)的方便性等都有較大的影響，通常應(yīng)遵循以下原則。1 .變速組數(shù)和各變速組的傳動(dòng)副數(shù)的確定實(shí)現(xiàn)一定級(jí)數(shù)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，可由不同的變速組組成。如主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=12級(jí)的傳動(dòng) 系統(tǒng)，可有以下幾種傳動(dòng)方(1)12 = 3X2X2(2)U = 2X3X 2(3)12=2X2X3(4)12 = 3X 4(5)12=4X3(6)12 = 2X612 = 6X 2當(dāng)變速組的傳動(dòng)副數(shù)過(guò)多時(shí)，使傳動(dòng)軸的軸向尺寸增大，操縱機(jī)構(gòu)笨重、復(fù)雜。因此，機(jī)床一般采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。所以，每一變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目一般取為2或3。即采用前三種方案

25、，每一方案均有氣個(gè)變速組，各變速組的傳動(dòng)副數(shù)為3或2。2 .變速組的傳動(dòng)順序當(dāng)變速組數(shù)和各變速組的傳動(dòng)副數(shù)一定時(shí)，傳動(dòng)順序不同，也會(huì)產(chǎn)生多種不同的方案。(1)(3)三種方案。當(dāng)三種方案所選用的電動(dòng)機(jī)功率相等時(shí)， 應(yīng)減小。傳動(dòng)件的扭矩按下式計(jì)算：Mb=9550 (N m)用式中N傳動(dòng)件傳遞的功率 (kw);n傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速(r/min)。從電動(dòng)機(jī)到主軸之間的總趨勢(shì)為降速傳動(dòng),若傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速愈高， 扭矩愈小，其尺寸也相(515)即從電動(dòng)機(jī)開(kāi)始，越靠近主軸的傳動(dòng)軸， 轉(zhuǎn)越低，扭矩越大。為使小尺寸的零件數(shù)目盡可能多一些，就必須將傳動(dòng)副多的變速組放在前面，傳動(dòng)副少的變速組放在后面。這樣?？晒?jié)省材料，減輕機(jī)

26、床重量相減小變速箱的尺寸。因此,在傳動(dòng)順序上，變速組的傳動(dòng)副效應(yīng)符合 “前多后少”的原則，即各變速組的傳動(dòng)副數(shù)應(yīng)滿足如下關(guān)系式尸舄(1)(3)的三種方案中，12 = 3X2X2為最佳傳動(dòng)方案。3 .基本組與擴(kuò)大組的排列順序當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)的變速組數(shù)、各變速組的傳動(dòng)副數(shù)和傳動(dòng)順序確定以后，基本組與擴(kuò) 列順序(又稱擴(kuò)大順序)不同，也會(huì)有多種方案。如12=3X2X2的傳動(dòng)方案，可寫(xiě)出 6個(gè)擴(kuò)大順序不同的結(jié)構(gòu)式。(1)12 = 31* 23* 26(2)12= 31*26X23(3)12 = 32* 21X 26（4）12 = 32* 26* 2i（5）12 = 34* 21X 22（6）12=34 * 2

27、公 2i在無(wú)特殊要求的情況下，一般選用擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致的方案，即 12=31*23X26如圖53（a）轉(zhuǎn)速圖所示的方案。圖53（b）為第一擴(kuò)大組一基本組一第二擴(kuò)大組的傳動(dòng)方案。0 5-3兩種轉(zhuǎn)速留方案比較兩種方案，兩圖中軸II最高轉(zhuǎn)速相同（710r/min）,最低轉(zhuǎn)速分別為 nmax=355r/min , nmin= 180r/min ,顯然，方案（b）軸I及其上的傳動(dòng)件傳遞的扭短較方案（a）大，使傳動(dòng)件的尺寸增大。所以，方案 （a）較方案（b）為佳。方案（a）在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為前面的變速組的傳 動(dòng)比連線相隔較密，后面的變速組的傳動(dòng)比連線較疏，稱為“前密后疏”的原則。為此，各變 速組的級(jí)比

28、指效應(yīng)滿足下式要求：(517)4 .合理分配降速比從以上分析可知，適當(dāng)提高中間軸的轉(zhuǎn)速， 可使傳動(dòng)系統(tǒng)中多數(shù)傳動(dòng)件的尺寸減小。 因 此從電動(dòng)機(jī)到主軸的降速過(guò)程宜采用“前緩后急”的降速比分配原則，即前面的變速組降速慢些，后面的變速組降速快一些。為此，各變速組的最小傳動(dòng)比應(yīng)滿足下述關(guān)系:uuq* *jmim(518)5 .變速組的極限傳動(dòng)比及變速范圍為保證傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)平穩(wěn)，變速機(jī)構(gòu)中的齒輪劇傳動(dòng)比應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。降速傳動(dòng)時(shí)，為避免被動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而使變速箱的徑向尺寸增大，一般限制降速傳動(dòng)比的最小值4 升速傳動(dòng)時(shí)應(yīng)避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差和減少振動(dòng)，使傳動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)和降 低噪聲，一般宜齒圓柱齒

29、輪升速比的最大值就mxW 2 ,余斜齒圓柱齒輪因傳動(dòng)平穩(wěn)，可取【"皿工425 E因2 a"a. = - = 丁 = 8，：此，主傳動(dòng)系統(tǒng)變速組的最大朔范圍采用直齒圓柱齒輪時(shí)，4,采用斜齒圓核齒輪時(shí)，2* 5 d r，廣a = = 1C"uni口-1彳。一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)變速組的變速范圍都應(yīng)滿足上述要求，但傳動(dòng)系統(tǒng)中最后一個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍最大，所以，驗(yàn)算時(shí)，首先檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組，當(dāng)其變 速范圍符合要求時(shí)，其他變速組的變速范圍一定不會(huì)超過(guò)允許但。如：Z= 12=3iX23><26 9=1.41 時(shí)，萬(wàn)=/<。一】> =N儲(chǔ)華1' 二

30、.”2乂 I =武=L 40=8最后一個(gè)擴(kuò)大組變速范圍符合要求。Z= 12=21X 22 X 3*-1* 41 時(shí)，.，>力/=蘆，八門(mén)-】）=核=1, 4? = 16>8最后一擴(kuò)大組的變速范圍超過(guò)允許值。從上兩例說(shuō)明，為使最后一擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)允許值，大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一擴(kuò) 大組的傳動(dòng)副數(shù)取為 2。在擬定轉(zhuǎn)速圖時(shí)，應(yīng)盡可能遵循上述原則。但由于實(shí)際情況往往較為復(fù)雜，因此、應(yīng)根據(jù)具 體情況，靈活應(yīng)用，使設(shè)計(jì)方案更為合理。二、齒輪齒數(shù)的確定轉(zhuǎn)速固擬定好以后，可根據(jù)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比確定皮帶輪直徑、齒輪齒數(shù)等。定比傳動(dòng)副的帶輪宣徑、齒輪齒數(shù)的確定方法在機(jī)械基礎(chǔ)課程中已闡述。變速組內(nèi)齒

31、輪齒致的確定方 祛介 紹如下。（一）確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題1 .為保證變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)將一對(duì)齒輪的齒數(shù)和控制在一定的范圍內(nèi)。一般，齒數(shù) 和SZ<（100 120）。2 .保證最小齒數(shù)齒輪不發(fā)生根切。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)Zmin=17。變位齒輪Zmin=14。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般取 Zmin=1820。3 .為保證齒輪具有足夠的強(qiáng)度，不因熱處理變形和受力而斷裂，齒輪的齒槽到孔壁間或a= 1/2鍵槽間白壁厚a不宜太小，一般取 a>2m(m 齒輪的模數(shù))。如圖54所示，可知Di 一T>2mo標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的最小根圓直徑Dmin = m(Z min 2.5)將

32、Dmin值代入上式得Zgn>6, 5+紅m式中 Zmin 齒輪的最小齒效；m齒輪模數(shù)；T鍵槽至齒輪軸線的高度。5-4齒輪的壁厚圖5-5三聯(lián)滑移齒輪的 齒數(shù)關(guān)系4 .保證三聯(lián)滑移齒輪滑移時(shí)不發(fā)生碰撞，如圖5 5所示，三聯(lián)滑移齒輪的三個(gè)齒數(shù)關(guān)系為“當(dāng)齒輪塊向左滑移 Z；與Z1相嚙合時(shí)，齒輪Z，2必須從23下通過(guò)而 不發(fā)生碰撞。因此，應(yīng)使 Z :與Z3的齒頂圓半徑之和小于中心距 A。即：；e（Z3 + 2） +加（Z；+2） VA公另（4+Z；）ZZ44上式說(shuō)明，為保證三聯(lián)滑移齒輪滑移時(shí)不發(fā)生碰撞，應(yīng)使三聯(lián)滑移齒輪中的最大 大齒數(shù)之差大于4。5.分配齒輪齒數(shù)時(shí)所造成的轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)

33、“理論式中 n轉(zhuǎn)速誤差n實(shí)際一一根據(jù)實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算出的轉(zhuǎn)速；n理論按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列確定的主軸轉(zhuǎn)速。（二）變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定在同一變速內(nèi)，當(dāng)各齒輪副的速度相差不大，受力情況相似，為便于制造、維修，一般 采用相同模數(shù)。此時(shí)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)可采用計(jì)算法和查友法確定。1 .計(jì)算法同一變速組內(nèi)的齒輪，因其中心距A必須相等名模數(shù)相同且采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，其齒數(shù)和也必須相等，且各對(duì)齒輪的齒數(shù)比應(yīng)等于轉(zhuǎn)速圖上確定的傳動(dòng)比。即：L式中 Uj 變速組內(nèi)任一齒輪副的傳動(dòng)比；Zj、Z j傳動(dòng)比為Uj的齒輪副主動(dòng)輪與從動(dòng)輪齒數(shù)Sz同一變速組內(nèi)各對(duì)齒輪的齒數(shù)和。由式（5 22）、式（523）可得;研普網(wǎng)當(dāng)齒數(shù)和確

34、定后，可按式（524）計(jì)算各齒輪齒數(shù).或計(jì)算出任一齒數(shù)后用式（5 23）算出另一齒輪齒數(shù)。（1）最小齒數(shù)法圖5 6為一三聯(lián)滑移齒輪變速組。該變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪副的傳動(dòng)比為：1 1 11 = 1三對(duì)齒輪中，最小齒數(shù)的齒輪一是在最大降速比U1的這對(duì)傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪。所以， z1=3m首先，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)要求取Zi = 24,7，Zj 24ux 1V則。齒數(shù)和Sz= Zi+Z1 = 24+48=72。然后，由式（524）確定其他齒輪副齒數(shù)。圖5r 6傳動(dòng)比為U2的傳動(dòng)副三聯(lián)滑移齒輪變速組117411+72X 72 = -77 = 30L* 41L41Z2 =Sz-Z( = 70-30= 42傳動(dòng)比為u

35、3的傳動(dòng)副最后驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差。若計(jì)算出的齒數(shù)和過(guò)大或傳動(dòng)比誤差過(guò)大時(shí)，可以采用變位齒輪湊配中心距以獲得要求的傳動(dòng)比值。(2)公倍數(shù)法 將變速組中的傳動(dòng)比化成分子、分母不可相約的簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)，再求出分子、分母之和及其最小公倍數(shù) K,取齒數(shù)和Sz= EK(E 正整數(shù))。圖56三聯(lián)滑移齒輪變速 組齒數(shù)和的計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 59。建5-9公信敷法計(jì)，齒輪齒微傳動(dòng)喳陣動(dòng)比分子分雄之翱,十中最小公信軟K£位教和母=E*K以11 T1+23=1X2X2 XS=1266X12=72Me1.4175+7-12=2X2X31Tl+l=21X2將的=9代入式23何得:z尸系Sz/j+9i當(dāng)用公倍數(shù)法確定出齒數(shù)和S

36、z后，則可根據(jù)式（525）計(jì)算傳動(dòng)副的齒數(shù)。SZ以及小齒輪齒2.查表法轉(zhuǎn)速圖上各齒輪副的傳動(dòng)比為標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，相應(yīng)的齒數(shù)和可從表5 10中查出。1如上例口星1,根據(jù)結(jié)構(gòu)條件取最小齒輪齒數(shù)Zmin =乙= 22。查表 510中傳動(dòng)比u=2、1. 41、1對(duì)應(yīng)的三行，首先查u=2、Zmin=22時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小齒效和SZmin =66,72、 84、 90、 92、Sz=72。再然后從Sz= 66開(kāi)始向右查出同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的共有齒數(shù)和數(shù)列：96。為保證結(jié)構(gòu)緊湊點(diǎn)可能取數(shù)列中同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的最小值。即取 從表中查出SZ= 72時(shí)各齒輪副的小齒輪齒數(shù)。得乙=24、Z2=30、Z3

37、=36。相應(yīng)的大齒輪齒數(shù)Z i= 72 24 = 48、Z2 = 42、Z3 = 36。（三）變速組內(nèi)模數(shù)不向時(shí)，齒輪齒數(shù)的確定在變速傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一擴(kuò)大組或背輪機(jī)構(gòu)中，各齒輪副的速度相差較大也相差較大。因此，在同一變速組內(nèi)采用不同模數(shù)的齒輪傳動(dòng)。設(shè)該變速組內(nèi)有兩對(duì)齒輪副Z2+ Z 2 = Sz2若不采用變位齒輪，兩齒輪副的中心距必須相等。用,模數(shù)分別為 m1和m2,且Z+Z1=Sz1,* $10各種常用傳動(dòng)比的適用因我575359606162636465666768697071727374757677787929303132333435363738391.002829303132333435

38、3637381.062728292930313233343536363737b 122627282929303132333434353536L 19262728292930313233S334351. 26252627282930313233341. 332425252728282930303132331-4123242627272829293031311-502223232425262728282930301.5822232425262627272829291.6821222324Z5252627281.78.2021212222232324252627L 88192021222324252

39、62. 0019202121222223232424252.11181919202122ZZ232324242. 241718192020212223232.37171819192020212122222.511616171819192020212. 6616171818191920202. 821516171718181919202991616171718193. 1616161718183. 35161617173. 5515IS16163.76X40414243444546474849505152535455561.002021222324252627281.062021222327b

40、121922232425261.192021222325L 26181920222324251-3317181920212223241.41171920212223_ 1.50161819202122L581617192021L681516181920211. 7815171819201881415161718192 0。U151617182- 2413141516172. 37N5113U151612131415162. 66121314152.822 991213143.163. 35355一3. 7S1X80818283848586878889909192939495%97LOO4041424344454674849lO63940404141424243434444454546464747112383839404142434344444545461-19373S393940404141424344441,26363637373839404041414243L3334353536373738383940404141L4133343535363737383839404。1.50323333343535363737383839158 _31323233333435353637371.G8303031323233333