機(jī)床的傳動設(shè)計-計算轉(zhuǎn)速

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計1第二章 機(jī)床的傳動設(shè)計 本章主要教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計 第二節(jié) 擴(kuò)大變速范圍的傳動系統(tǒng)設(shè)計 第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 第四節(jié) 無級變速系統(tǒng)設(shè)計 第五節(jié) 進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計 第六節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計2第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 傳動零件設(shè)計的主要依據(jù)是所能承受的載荷大小。載荷取決于所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速。當(dāng)外載一定，轉(zhuǎn)速越高，傳遞的轉(zhuǎn)矩越小。 對于轉(zhuǎn)速恒定的傳動件，可算出傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計。對于有幾種轉(zhuǎn)速的傳動件，必須確定一個經(jīng)濟(jì)合理的轉(zhuǎn)速nj，進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計。 一、研究計算轉(zhuǎn)速的意義 研究計算轉(zhuǎn)速的意義根據(jù)傳動件需要傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，可確定所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，作為強(qiáng)度計算和校

2、核依據(jù)。3第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 由切削原理知道，切削力主要取決于切削面積(切削深度和寬度的乘積)的大小；切削面積一定時不論切削速度多大，所承受的切削力是相同的。 二、機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 機(jī)床的最大切削力存在于所有可能的切削速度中，因此，驅(qū)動直線運(yùn)動的傳動件，忽略摩擦力因素時，在所有轉(zhuǎn)速下承受的最大轉(zhuǎn)矩相等。即主傳動屬于恒轉(zhuǎn)矩傳動 。 1.主運(yùn)動為直線運(yùn)動的機(jī)床4第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 傳動件傳遞的轉(zhuǎn)矩與切削力、工件和刀具的半徑有關(guān)。 粗加工時采用大吃刀深度、大走刀量，即較大的切削力矩，較低轉(zhuǎn)速；精加工時則相反，轉(zhuǎn)速高，切削力矩??； 當(dāng)工件或刀具尺寸較小時，同樣的切削面積，切削力矩小，主軸轉(zhuǎn)速高；當(dāng)工件或

3、刀具尺寸較大時則相反，即切削力矩相對較大，主軸轉(zhuǎn)速則低。 2.主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床 因功率是轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積，故機(jī)床主傳動屬于恒功率傳動。 二、機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 5 nj nmin（恒轉(zhuǎn)矩變速范圍）主軸每級轉(zhuǎn)速都能傳遞計算轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩，輸出功率隨轉(zhuǎn)速線性下降。第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 3. 計算轉(zhuǎn)速nj 計算轉(zhuǎn)速 指主軸或傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。 nj nmax（恒功率變速范圍）主軸每級轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的增高而降低。 通用機(jī)床工藝范圍廣，變速范圍大，有些典型工藝只需采用小進(jìn)給量，消耗的功率小，主傳動不需要傳遞電動機(jī)的全部功率。 傳動件設(shè)計必須找出需要傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)

4、速，依此確定傳動件所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。6第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 3. 計算轉(zhuǎn)速nj 各類機(jī)床主軸的nj可查表計算確定。7 第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 步驟：先確定主軸計算轉(zhuǎn)速；再按傳動順序由后往前依次確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速；最后確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 例 已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試確定變速系中傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 1. 主軸的計算轉(zhuǎn)速 三、機(jī)床變速系統(tǒng)傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定8第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 2.各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 變速組c 有兩個傳動副，nj主= 90 是軸通過18/72 獲得，軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為355。軸的最低轉(zhuǎn)速為125，通過60/30使主軸獲得轉(zhuǎn)速為250 nj主，且能傳遞全部功率。 故 nj=125 r/m

5、in nj 是經(jīng)軸的最低轉(zhuǎn)速355獲得，故 nj=355 r/min 同理 nj=710 r/min9第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 3.各傳動副的計算轉(zhuǎn)速 變速組c 傳動副 z18/z72產(chǎn)生 nj主，軸的相應(yīng)轉(zhuǎn)速355就是主動齒輪z18 的計算轉(zhuǎn)速，即 njcz18=355r/min。 z60/z30 產(chǎn)生的最低主軸轉(zhuǎn)速 250 nj主，所對應(yīng)的軸最低轉(zhuǎn)速125 為主動齒輪 z60 的計算轉(zhuǎn)速， 即 njcz60=125r/min。 變速組b 主動齒輪 z22，z42的計算轉(zhuǎn)速為 njbz22,42 = 355r/min 變速組a 主動齒輪 z24，z30，z36 的計算轉(zhuǎn)速為 njaz24,30,36

6、 = 710r/min10第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速刀具：硬質(zhì)合金機(jī)床：高速發(fā)展主電機(jī)功率：較大提高切削轉(zhuǎn)矩：受刀具、夾具、零件剛度限制，提高幅度不大結(jié)論：較高轉(zhuǎn)速才能達(dá)到機(jī)床的全部功率中型機(jī)床及大型機(jī)床的 nj 為何較高11第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速鉆床一般在低速下鉆、攻大直徑孔、螺紋刀具：多刃轉(zhuǎn)矩較大，所需功率較大鉆頭：大多為高速鋼鉆床的 nj 為何較低12第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速所需切削功率較小主電機(jī)功率：較小常用較低的切削速度進(jìn)行重載荷切削，以減少切削熱所引起的機(jī)床和工件的熱變形，保證加工精度。精密機(jī)床的 nj 為何較低13 例 X62W銑床，主軸轉(zhuǎn)速范圍為301500r/min ，轉(zhuǎn)速級數(shù)為18級，公比為1.2

7、6，電機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min。確定銑床主軸、各傳動軸和齒輪的計算轉(zhuǎn)速。第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速(1)主軸的計算轉(zhuǎn)速14 01500118095075060047537530023519015011895756047.537.530n /( r/min )145019:7118:4726:5416:39第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速39:2682:3828:3722:3319:3615第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速(2)各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 III軸共有9級轉(zhuǎn)速，主軸的計算轉(zhuǎn)速是軸III經(jīng)過1：6傳動副獲得，此時軸III的轉(zhuǎn)速為375。 軸III的最低轉(zhuǎn)速為118，通過雙聯(lián)滑移齒輪使得主軸IV獲得兩級轉(zhuǎn)速（30和235）。235比

8、主軸的計算轉(zhuǎn)速95高，能傳遞全部功率，故III軸的最低轉(zhuǎn)速能實(shí)現(xiàn)傳遞功率的需要，為III的計算轉(zhuǎn)速，即118r/min。 同理，軸II共有3級轉(zhuǎn)速，其最低轉(zhuǎn)速300通過三聯(lián)滑移齒輪是軸III獲得9級轉(zhuǎn)速，其軸II的計算轉(zhuǎn)速為300；軸I的計算轉(zhuǎn)速為695。電機(jī)軸的計算轉(zhuǎn)速為1450。16 01500118095075060047537530023519015011895756047.537.530n /( r/min )145019:7118:4726:5416:39第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速39:2682:3828:3722:3319:3617第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速(3)各齒輪副的計算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計算組內(nèi)最小，也是強(qiáng)度最薄弱的齒輪，故只需確定最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速。 III軸和IV軸（第二擴(kuò)大組）間最小齒輪為19，主軸IV獲得30-190共9級轉(zhuǎn)速，主軸IV的計算轉(zhuǎn)速為95，故齒輪19的計算轉(zhuǎn)速為375。 II軸和III軸（第一擴(kuò)大組）最小齒輪為18，III軸獲得118-190共3級轉(zhuǎn)速，III軸的計算轉(zhuǎn)速為118，故齒輪18的計算轉(zhuǎn)速為300。 同理，可知I軸和II軸（基本組）最小齒輪16的計算轉(zhuǎn)速695；定比傳動組的齒輪為26的最小齒輪計