第八章傳動設計

第八章傳動設計本章基本要求與重點：1、理解轉速圖，根據(jù)轉速圖和公比求出各傳動比的數(shù)值；2、能根據(jù)給定條件，畫出結構網(wǎng)及轉速圖；3、掌握主傳動運動設計要點；4、掌握計算轉速的概念及計算轉速的確定方法；5、了解無級變速系統(tǒng)和進給傳動系統(tǒng)的設計特點，以及齒輪的布置方法。本章難點：計算轉速的確定。圖8-1

X6132萬能升降臺銑床主傳動系統(tǒng)裝配圖功用組成動力傳遞；速度傳遞；滿足運動的需要。定比傳動機構變速機構開停裝置制動裝置換向裝置潤滑裝置密封裝置操縱機構主軸組件箱體第一節(jié)主傳動有級變速傳動設計一、轉速圖圖8-2臥式車床主運動的傳動系統(tǒng)圖與轉速圖1.轉速圖的概念組成：（1）傳動軸線（2）轉速線（3）轉速點（4）傳動線轉速線傳動軸線轉速點傳動線2．轉速圖的基本原理—級比規(guī)律(1)變速組a(第一變速組)基本組的級比指數(shù)x0，基本組的級比Φx0=Φ1，級比指數(shù)x0=1(2)變速組b(第二變速組)若基本組傳動副數(shù)為po，則第一擴大組級比指數(shù)xl＝po

(3)變速組c(第二擴大組)若基本組的傳動副數(shù)為P0，第一擴大組的傳動副數(shù)為P1，則第二擴大組級比指數(shù)X2=PoP1第二擴大組c級比：6x2＝6，r2＝6第一擴大組b級比：

3x1＝3，r1＝3基本組a，級比：x0＝1，r0＝2基本概念：

變速組的級比和級比指數(shù)級比xi:變速組中兩相鄰傳動比的比值；級比指數(shù)xi:轉速圖上兩相鄰傳動線相距的格數(shù)?；窘M的級比指數(shù)用X0表示；基本組的級比xi

=1，級比指數(shù)0=1。擴大順序:

變速組按xi值由小到大依次排列的順序。即基本組、第一、第二擴大組。傳動順序：在結構上，由電動機到主軸傳動的先后排列順序稱為傳動順序，即第一、第二、第三變速組。遵守級比規(guī)律，歸納如下式：基本組級比第一擴大組級比第二擴大組級比第j擴大組級比

各變速組的級比指數(shù)與傳動副數(shù)之間的關系：基本組級比指數(shù)第一擴大組級比指數(shù)第二擴大組級比指數(shù)第j擴大組級比指數(shù)

3．變速組的變速范圍

變速組中最大與最小傳動比的比值，稱為該變速組的變速范圍。即

基本組的變速范圍：第一擴大組的變速范圍：第二擴大組的變速范圍：主軸的變速范圍：

abc1400100071050035525018012590634531.5電動機ⅠⅡⅢⅣ內(nèi)容：1）主軸各級轉速的傳動路線；2）傳動順序；3）變速組數(shù)目；4）變速組傳動副數(shù)、變速范圍；5）基本組和擴大組；6）傳動軸數(shù)目、轉速級數(shù)、轉速大小；7）各傳動副級比關系、傳動比的數(shù)值；126∶25624∶4822∶6218∶721.結構網(wǎng)與轉速圖的區(qū)別1）結構網(wǎng)只表示各變速組內(nèi)傳動比的相對關系；2）結構網(wǎng)上代表傳動比的射線常畫成對稱形式；3）結構網(wǎng)是轉速圖的通式；4）結構網(wǎng)也可用結構式來表示,即：12＝31×23×26二、結構網(wǎng)和結構式1）傳動系統(tǒng)的組成情況變速組數(shù)目、各變速組的傳動副數(shù)和各變速組的級比指數(shù)；2）傳動順序和擴大順序；3）各變速組的傳動副數(shù)；4）各變速組的變速范圍；5）各變速組中相鄰傳動比的關系（級比）。

2.結構網(wǎng)(式)表達的內(nèi)容12＝31×23×26三、主傳動設計要點1.變速組中極限傳動比及變速范圍的限制最小傳動比umin≥1/4；最大傳動比umax≤2，斜齒圓柱齒輪，可取umax≤2.5。進給傳動系統(tǒng)，umin≥1/5，umax≤2.8。變速組的最大變速范圍為：進給傳動變速組的最大變速范圍為:例如18=31·33·29，Φ=1.26，最后擴大組的變速范圍：合乎要求。又如，18=31·36·23，Φ=1.26，其最后擴大組的變速范圍：則超出允許值。最后擴大組的傳動副一般取Pj=2較適宜。2．減少傳動件尺寸的原則應遵守的原則。(1)變速組的傳動副要“前多后少”

18=3×3×2，18=3×2×3，18=2×3×3(3)變速組的降速要“前慢后快”

(2)變速組的傳動線要“前密后疏”3.改善傳動性能措施零件尺寸和材料↓提高傳動件轉速空載功率、噪聲、振動和發(fā)熱↑1）傳動鏈要短依據(jù)：縮短傳動鏈→減少傳動件→提高傳動效率，減少振動和噪聲。措施：合理選擇電動機轉速，使其盡量接近主軸最高轉速；采用背輪傳動或分支傳動；減少變速組數(shù)量。2）轉速和要小依據(jù)：在主軸轉速一定時，減少各傳動軸轉速之和，可減少空載功率，同時對降低噪聲也有顯著作用。3）齒輪線速度要小依據(jù)：齒輪線速度是影響噪聲的重要因素。措施：應兼顧縮小結構尺寸和減少空載功率及噪聲的要求，適當選擇中間傳動軸的轉速。措施：在擬定轉速圖時，除適當降低傳動軸的轉速外，還應減少齒輪的節(jié)圓直徑。4）空轉件要少依據(jù)：空轉件是產(chǎn)生空載功率和噪聲的因素之一。措施：尤其是在高速傳動鏈工作時，應避免不起傳動作用的齒輪出現(xiàn)超速空轉現(xiàn)象。主軸上盡量不安裝空套齒輪，或者將空套齒輪安裝在滾動軸承上。

一個規(guī)律級比規(guī)律傳動比限制imax＝2～2.5，imin＝1/4

兩個限制變速組的變速范圍限制rmax＝8～10

傳動副→“前多后少”三項原則傳動比線→“前密后疏”降速→“前慢后快”傳動鏈要短轉速和要小齒輪線速度要小空轉件要少四項措施1、原始依據(jù)機床類型；主軸最高、最低轉速nmax、nmin

；主軸轉速級數(shù)Z；公比；電動機轉速n電。四、轉速圖的擬定2、具體步驟變速組的數(shù)目及其傳動副數(shù)結構網(wǎng)(式)變速組傳動比齒數(shù)或皮帶輪直徑繪制轉速圖傳動線齒數(shù)或皮帶輪直徑轉速圖傳動軸線轉速線x、rm中型車床，主軸轉速級數(shù)Z＝12級，＝1.41，nmin＝31.5rpm、nmax＝1400rpm，n電＝1440rpm。3、示例⑴確定變速組的數(shù)目及其傳動副數(shù)1）確定變速組的數(shù)目

根據(jù)轉速圖的基本規(guī)律一，可能的方案：

12＝4×312＝3×412＝3×2×212＝2×3×212＝2×2×3

原始依據(jù)：主軸最低轉速通常要比電動機轉速低得多，通過增加了一個變速組來承擔降速比，可減少各變速組中的最大齒輪的徑向尺寸和專門用于降速的定比傳動副數(shù)量。確定依據(jù)：四聯(lián)滑移齒輪變速，箱體軸向尺寸太大；兩個雙聯(lián)滑移齒輪變速，操縱機構需有互鎖裝置，增加了操縱機構的復雜性。確定結果：

12＝3×2×212＝2×3×212＝2×2×32）確定變速組的傳動副數(shù)確定原則：“前多后少”原則：pa≥pb

≥pc≥…≥Pm?？蛇x方案：12＝3×2×212＝2×3×212＝2×2×3

確定結果：變速組的數(shù)目及其傳動副數(shù)：12＝3×2×2(2)確定擴大順序方案選用12=31·23·26結構式方案(3)擬定轉速圖1）定比傳動2)分配降速比①在主軸Ⅳ上標出12級轉速②決定Ⅲ、Ⅳ軸之間的最小降速傳動比③決定其余變速組的最小傳動比：3)畫出各變速組其他傳動線五、擴大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法

常規(guī)傳動系統(tǒng)由于極限變速范圍的限制，其最后擴大組通常是由兩個傳動副組成，變速范圍不太大（當＝1.26或＝1.41時，Rn＝45～50），往往不能滿足現(xiàn)代通用機床發(fā)展的要求。例如，有些新型車床和鏜床的主軸變速范圍甚至達到或超過200，因此，需采用相應的措施來擴大機床傳動系統(tǒng)的變速范圍。

1.增加變速組的傳動系統(tǒng)依據(jù)：

Rn＝Ra·Rb

·Rc

·……·Rm。

特點：轉速重疊，傳動副不能得到充分利用。原因：變速組的變速范圍受到極限變速范圍的限制。

例：公比＝1.41的常規(guī)傳動系統(tǒng)最后擴大組的極限變速范圍r2＝z/2＝1.416＝8主軸轉速的最大變速范圍：Rmax＝z-1＝1.4111=45主軸轉速的最大變速級數(shù)：Zmax＝12相應的結構式：12＝31×23×26現(xiàn)增加一個變速組，設其傳動副數(shù)為2，則按轉速圖的基本規(guī)律，該傳動系統(tǒng)的結構式變?yōu)椋?4＝31×23×26×212該傳動系統(tǒng)最后擴大組的變速范圍為：措施：將新增加的變速組的變速范圍縮小到極限值，即Rn‘＝6＝8。這時，有6級轉速出現(xiàn)重復，主軸轉速只有18級（即24－6）。

Rn＝12＝64＞8～106級轉速重復的結構網(wǎng)6級轉速重復3123262(12-6)2.采用背輪機構(單回曲機構)

離合器MⅠ軸Ⅲ軸

整個背輪機構一個變速組，則該變速組的極限變速范圍為:注意點:

1）如果采用分離式傳動，主軸箱和變速箱之間用皮帶傳動，高速時可以直接傳動主軸減少主軸振動，提高傳動平穩(wěn)性；并可縮短高速傳動鏈，提高傳動效率。同時應盡可能提高皮帶傳遞的最低轉速，以避免皮帶輪尺寸太大。

2）合上離合器后，應使背輪脫開，也就是Z3/Z4傳動副脫開，否則在主軸高速旋轉時，通過Z3/Z4傳動副將使Ⅱ軸以高于主軸的轉速空轉，增加機床空載功率損失，同時又增加齒輪噪聲并加劇磨損。六、齒輪齒數(shù)的確定

1．確定齒輪齒數(shù)應注意的問題

(1)齒輪齒數(shù)應符合轉速圖上傳動比的要求；

(2)齒輪的齒數(shù)和不應過大，Sz≤100～120；(3)齒輪的齒數(shù)和不應過??；

1)最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，一般取最小齒數(shù)Zmin≥18—20。

2)受結構限制的各齒輪(尤其是最小齒輪)。3)兩軸間最小中心距應取得適宜

2．變速組內(nèi)模數(shù)相同時齒輪齒數(shù)的確定

(1)計算法Zmin=Zl，取Z1=24，則:例:(2)查表法

1)u1=1/2可查表中u=2的一行;u2=1/1.41可查u=1.41的一行;u3＝1即查u=1的一行。

2)確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin及最小齒數(shù)和Szmin：假設最小齒數(shù)為Zmin=22，Szmin＝66。

3)找出可能采用的齒數(shù)和Sz諸數(shù)值；

Sz=72，84，90，92，96，99，…4)確定合理的齒數(shù)和Sz：本例確定Sz=72。

5)確定各齒輪副的齒數(shù)：

Zl=24，則Z1’=Sz-Zl=72-24=48；

Z2=30，則Z2’=Sz-Z2=72-30=42；

Z3=36，則Z3’=Sz-Z3=72-36=363．變速組內(nèi)模數(shù)不同時齒輪齒數(shù)的確定例:XA6132A銑床主傳動中Ⅳ一V軸間(第二擴大組)的兩對齒輪，其傳動比為u1≈l／4和u2≈2，考慮實際受力情況相差較大，齒輪副的模數(shù)分別選擇為m1=-4和m2=3。選取K=30，則根據(jù)齒輪副的傳動比齒數(shù)分配如下：

4．三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)

第二節(jié)

計算轉速的確定T－傳動件所傳遞的最大轉矩

目的：確定傳動件的結構尺寸并核算其強度。計算依據(jù)：P－傳動件所傳遞的功率；n－傳動件的轉速。一、機床的功率和轉矩特性定義：功率或轉矩與轉速之間的關系。計算轉速:將傳遞全部功率時的最低轉速，稱為該傳動件的計算轉速.機床主軸在整個變速范圍內(nèi)，以計算轉速為界，可分為圖示兩個區(qū)域：

nmin～nc為恒轉矩區(qū)

nc～nmax為恒功率區(qū)計算轉速

—傳遞全功率的最低轉速。機床類型計算轉速nc等公比傳動混合公比或無級調(diào)速中型通用機床、半自動機床車床、升降臺銑床、方形車床、多刀車床、單軸自動、多軸自動車床、立式多軸半自動車床、臥式鏜銑床（Φ63-90）立式鉆床、搖臂鉆床、滾齒機大型車床臥式車床（Φ1250-4000）、單柱、雙柱立式車床、臥式銑鏜床（Φ110-160）、落地銑鏜床（Φ125-160）二、主軸計算轉速的確定主軸計算轉速根據(jù)經(jīng)驗公式：nj＝nmin·(Z/3-1)確定順序：1.確定出位于傳動鏈末端(接近主軸)的傳動件的計算轉速；2.順次由傳動鏈后端→前端定出各傳動件的計算轉速。三、其他傳動件計算轉速確定方法：可根據(jù)主軸的計算轉速和轉速圖來確定。(1)傳動軸的計算轉速1)Ⅳ軸的計算轉速2)Ⅲ軸的計算轉速(2)齒輪的計算轉速例：確定12級轉速普通車床主傳動系統(tǒng)的主軸、各傳動軸和齒輪的計算轉速。2）各傳動軸計算轉速1）主軸計算轉速根據(jù)經(jīng)驗公式：nj＝nmin·(Z/3-1)得nj=31.5×1.41(4－1)=90r.p.m

傳動軸計算轉速Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸125355710注意：各齒輪的計算轉速與所在軸計算轉速的數(shù)值可能不同。傳動組cba傳動副60/3018/7222/6224/48齒輪齒數(shù)301