第三章第四節(jié)主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)4

1、第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 3、主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則、主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則 傳動(dòng)副前多后少的原則 傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則 變速組的變速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn) 速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 4、主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì)、主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì) 具有多速電動(dòng)機(jī)的主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)采用多速異 步電動(dòng)機(jī)和其他方式聯(lián)合使用，可以簡(jiǎn)化機(jī)床的 機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用方便。 多刀半自

2、動(dòng)車(chē)床的主變速傳動(dòng)系圖和轉(zhuǎn)速圖多刀半自動(dòng)車(chē)床的主變速傳動(dòng)系圖和轉(zhuǎn)速圖16 具有交換齒輪的變速傳動(dòng)系交換齒輪的變速組應(yīng) 設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)分布的。交換齒輪可用較少的齒輪， 以得到多級(jí)轉(zhuǎn)速，并使變速箱結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。 液壓多刀半自動(dòng)車(chē)床主變速傳動(dòng)系圖液壓多刀半自動(dòng)車(chē)床主變速傳動(dòng)系圖17 采用公用齒輪的變速傳動(dòng)系采用公用齒輪可以減 少齒輪的數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。 銑床主變速傳動(dòng)系圖銑床主變速傳動(dòng)系圖11第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 5、擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法 增加比變速組 采用背輪機(jī)

3、構(gòu) 采用雙公比的傳動(dòng)系 采用分支傳動(dòng) 第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 6、齒輪齒數(shù)的確定、齒輪齒數(shù)的確定 對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可 依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，選取合理的齒數(shù)和是很 關(guān)鍵的。各對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。 齒輪的中心距取決于傳遞的轉(zhuǎn)矩。扭矩越大， 中心矩越大。 在主傳動(dòng)中，一般取最小齒輪齒數(shù) 三聯(lián)滑移齒輪的最大于此大齒數(shù)之間的齒 數(shù)差應(yīng)大于或等于4。 齒輪齒數(shù)確定后，還應(yīng)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差： 式中：n-主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速 n-主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 -公比 2018min

4、Z)%1(10/ )(nnn第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 7、計(jì)算轉(zhuǎn)速、計(jì)算轉(zhuǎn)速 機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性 驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)的這類(lèi)機(jī)床的主運(yùn) 動(dòng)屬恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。如刨床的工作臺(tái)。 主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床基本上是恒 功率傳動(dòng)。如車(chē)床、銑床的主軸。 主軸或各傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低 轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速 變速傳動(dòng)系中傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定變速傳動(dòng)系中傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 變速傳動(dòng)系中的傳動(dòng)件包括軸和齒輪，它 們的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖 確定。確定的順序是先定出主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速， 再順次

5、由后往前，定出各傳動(dòng)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ，然后再確定齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。jn第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.3 分級(jí)變速主傳動(dòng)系分級(jí)變速主傳動(dòng)系 8、變速箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置與計(jì)算、變速箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置與計(jì)算 變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置 各傳動(dòng)軸是空間布置（臥式車(chē)床主軸箱橫截面圖臥式車(chē)床主軸箱橫截面圖23，展開(kāi)圖展開(kāi)圖24） 各傳動(dòng)軸在一個(gè)鉛直平面內(nèi) （臥式銑床變速箱圖臥式銑床變速箱圖25） 變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的軸向固定變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的軸向固定 軸向固定的方法有： 一端固定圖一端固定圖26、兩端固定圖兩端固定圖27。

6、各傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算各傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.4 無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系 1、無(wú)級(jí)變速裝置的分類(lèi)、無(wú)級(jí)變速裝置的分類(lèi) 機(jī)床主傳動(dòng)中常采用的無(wú)級(jí)變速裝置 有三大類(lèi)：變速電動(dòng)機(jī)、機(jī)械無(wú)級(jí)變速 裝置、液壓無(wú)級(jí)變速裝置 2、無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則、無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則 盡量選擇功率和轉(zhuǎn)矩特性符合傳動(dòng)系要求 的無(wú)級(jí)變速裝置。 無(wú)極變速系統(tǒng)裝置單獨(dú)使用時(shí)，其調(diào)速范 圍較小，滿(mǎn)足不了要求，尤其是恒功率調(diào) 速范圍往往遠(yuǎn)小于機(jī)床實(shí)際需要的恒功率 變速范圍。第三章 金屬切

7、削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1、主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速、主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，一般直流電動(dòng)機(jī) 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍較大，達(dá)30，甚至更大； 而恒功率調(diào)速范圍較小，僅能達(dá)到23。 交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，一般交流電動(dòng)機(jī) 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；采 用全封閉結(jié)構(gòu)，具有空氣強(qiáng)冷，保證高 轉(zhuǎn)速和較強(qiáng)的超載能力，具有很寬的調(diào) 速范圍。第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)

8、系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì)匹配設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)，必須考慮 電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問(wèn)題。由 于主軸要求的恒功率變速范圍 遠(yuǎn)大于 電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍 ，所以在電動(dòng) 機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，以 擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿(mǎn)足低速大功率 切削對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出功率的要求。 設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱時(shí)，考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)的 復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變速 箱公比的選取有下列三種情況：dpRnpR第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳

9、動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì)匹配設(shè)計(jì) 取變速箱的公比 等于電動(dòng)機(jī)的恒功率 調(diào)速范圍 ，即 = ，功率特性圖 是連續(xù)的，無(wú)缺口和無(wú)重合。 若要簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)少些， 變速箱公比 可取達(dá)于電動(dòng)機(jī)的恒功率 調(diào)速范圍 ，即 。 圖圖31、圖圖32 ffffdNRdNRdNRdNR第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì)匹配設(shè)計(jì) 如果數(shù)控機(jī)

10、床為了恒線(xiàn)速切削需在運(yùn) 轉(zhuǎn)中變速時(shí)，取變速公比 小于電動(dòng)機(jī)的 恒功率變速范圍，即 ，在主傳動(dòng) 系功率特性圖上有小段重合，這時(shí)變速箱 的變速級(jí)數(shù)將增多。圖圖33、圖圖34 ffdNR第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì)匹配設(shè)計(jì) 例題：例題： 某數(shù)控車(chē)床，主軸最高轉(zhuǎn)數(shù) 3000 r/min， 最低轉(zhuǎn)數(shù) =40 r/min，計(jì)算轉(zhuǎn)速 =160 r/min, 采用直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率P電15KW，電 動(dòng)機(jī)的額定

11、轉(zhuǎn)速為 =1500 r/min，最高轉(zhuǎn)速為 3500 r/min。試設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)， 畫(huà)出其轉(zhuǎn)速圖。maxnminndnjn第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的 匹配設(shè)計(jì)匹配設(shè)計(jì) 解：解：方案一方案一：取Z=4， =2，由于 小于 ， 所以轉(zhuǎn)速圖上有重復(fù)。方案二方案二：取Z=2， =2.84，由于 大于 ， 所以轉(zhuǎn)速圖上有缺口。 75.18160/3000RndZfnRR133. 21500/3500dR

12、fdRfffdR第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)未完待續(xù)未完待續(xù) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn) 3、數(shù)控機(jī)床高速主傳動(dòng)設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床高速主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 提高主傳動(dòng)系中主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度 最直接最有效的方法。對(duì)于高速和超高速 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)，一般采用兩種設(shè)計(jì)方式： 一種是采用聯(lián)軸節(jié)將機(jī)床主軸和電動(dòng)機(jī)軸 串接成一體；另一種是將電動(dòng)機(jī)與主軸聯(lián) 合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸（圖圖35）。 4、數(shù)控機(jī)床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 中小型數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)中，廣泛采 用模塊化的變速箱和主軸單元形式。 數(shù)控車(chē)床模塊部件構(gòu)成圖數(shù)控車(chē)床模塊部件構(gòu)成圖36第三章 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出退出返回本節(jié)返回本節(jié)返回主頁(yè)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)進(jìn)入下一節(jié) 3.4.5 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)控