第二章機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)(2)

Thursday,March2,2023機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)其次章機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)其次章機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì)其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)r最終=8，φ=1.41時(shí)，則x最終=6，結(jié)構(gòu)式12=31×23×26,變速范圍R=φz-1=1.4112-1=1.4111=45；當(dāng)r最終=8，φ=1.26，則x最終=9，結(jié)構(gòu)式18=31×33×29，變速范圍R=φz-1=1.2618-1=1.2617=50；一般常用機(jī)床的總變速范圍都在R=80以上。為了滿足通用機(jī)床的工藝需求，須要擴(kuò)大主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范圍。依據(jù)傳動(dòng)依次及傳動(dòng)副前多后少原則，最終擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)總是P=2。一、擴(kuò)大變速范圍的意義其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二、擴(kuò)大變速范圍的方法?當(dāng)增加公比φ，或增加傳動(dòng)副數(shù)P和傳動(dòng)組時(shí)，都可以增大R，但φ增大，導(dǎo)致Amax增大，影響機(jī)床的生產(chǎn)率。?當(dāng)機(jī)床類型確定時(shí)，φ為確定值。為便于傳動(dòng)系統(tǒng)的操作和限制，增加變速組時(shí)，常取傳動(dòng)副數(shù)P≤3。1.增加變速組傳動(dòng)系總變速范圍為：

最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率為：擴(kuò)大變速范圍的機(jī)理：增加擴(kuò)大組及轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)增加變速范圍。

結(jié)論：每增加一個(gè)變速組能使變速范圍R擴(kuò)大8倍，主軸轉(zhuǎn)速增加6級(jí)。其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

例

已知φ

=1.41，結(jié)構(gòu)式

12=31×23×26，x2=6，r2=8?當(dāng)增加第三擴(kuò)大組時(shí)，理論級(jí)數(shù)為24=31×23×26×212，最終擴(kuò)大組的變速范圍為r3=φ12×(2-1)=64>8，不符合要求。?必須減小x3，使

，即x3=6。此時(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)速只為24-6=18

級(jí)，重復(fù)

6

級(jí)?？傋兯俜秶鸀椋浩浯喂?jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.單回曲機(jī)構(gòu)當(dāng)離合器M與z1結(jié)合時(shí)，輸入軸的運(yùn)動(dòng)干脆由軸Ⅰ輸出，傳動(dòng)比為i2=1。

當(dāng)離合器M與z4結(jié)合時(shí)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)z1、z2、z3、z4傳遞。

即傳動(dòng)比為極限變速范圍擴(kuò)大為

r’=i2/i1=16

擴(kuò)大變速范圍的機(jī)理

擴(kuò)大極限變速范圍來(lái)擴(kuò)大總變速范圍。結(jié)論接受單回曲機(jī)構(gòu)，R可擴(kuò)大4倍；若增加的變速組為單回曲機(jī)構(gòu)，φ=1.26，結(jié)構(gòu)式為30=31×33×29×212，R可擴(kuò)大16倍。其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)例如接受單回曲機(jī)構(gòu)φ=1.41，結(jié)構(gòu)式16=21×22×24×28原結(jié)構(gòu)式:

12=31×23×26變速范圍

R=φ

z-1=1.4112-1=1.4111=45；其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.對(duì)稱混合公比傳動(dòng)系統(tǒng)

保持主軸轉(zhuǎn)速中段φ不變，增大不常用的轉(zhuǎn)速公比。實(shí)行大公比為1.58=1.262，且高速端大公比的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與低速端相等，形成兩端對(duì)稱的大公比與小公比混合的傳動(dòng)系統(tǒng)。

如

結(jié)構(gòu)式

12=31×23×26

變成混合公比得：12=32×26×27

擴(kuò)大變速范圍的機(jī)理不增加主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，增大不常用的φ

來(lái)擴(kuò)大總變速范圍R。其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

?

因大公比格數(shù)是偶數(shù)，而變形基本組的

r0≤1.269

=8，故取

x’≤8。

?

若變形基本組是單回曲機(jī)構(gòu)，則r0≤1.2612

=16，故取

x’≤10?；旌瞎葌鲃?dòng)系的設(shè)計(jì)原則

?

傳動(dòng)系的大公比是小公比的平方，考慮相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率，取小公比φ

=1.26。

?

基本組的傳動(dòng)副數(shù)

P0=2，級(jí)比指數(shù)為

x0=x’+1。結(jié)論對(duì)稱混合公比傳動(dòng)系統(tǒng)，是變更傳動(dòng)副數(shù)為2的基本組而形成的，它能使總變速R擴(kuò)大4倍。其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

例

某搖臂鉆床的主軸轉(zhuǎn)數(shù)范圍為

n=25~2000r/min，公比

φ

=1.26，主軸轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)

Z=16，確定鉆床的結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng)。

解（1）鉆床要求的總變速范圍

（2）鉆床的理論轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)為

（3）鉆床的結(jié)構(gòu)式為即鉆床接受了混合公比傳動(dòng)系。其大公比格數(shù)為按前密后疏原則整理得其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)混合公比傳動(dòng)與單回曲機(jī)構(gòu)相結(jié)合產(chǎn)生極大的變速范圍結(jié)構(gòu)式中，第三變速組c為基本組，大公比格數(shù)為8，第四變速組d為單回曲機(jī)構(gòu)。總變速范圍為混合公比傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式結(jié)合后的結(jié)構(gòu)式結(jié)論應(yīng)用雙速電動(dòng)機(jī)，縮短了傳動(dòng)鏈，從而擴(kuò)大了變速范圍。其次節(jié)擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、雙速電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)接受雙速電動(dòng)機(jī)時(shí)，傳動(dòng)依次與擴(kuò)大依次不一樣。由于第一擴(kuò)大組的x1=P0，所以雙速電動(dòng)機(jī)對(duì)基本組傳動(dòng)副數(shù)P0的取值與φ要相匹配。

因

2≈1.263≈1.412，若取φ

=1.26，則P0=3；若取φ

=1.41，則P0=2。雙速電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力源，應(yīng)為第一變速組（電源變速組），但級(jí)比是2，只能作為變形基本組或第一擴(kuò)大組。采用雙速電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)式第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)件設(shè)計(jì)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)外載確定，轉(zhuǎn)速越高，傳遞的轉(zhuǎn)矩越小。對(duì)于轉(zhuǎn)速恒定的傳動(dòng)件，可干脆算出傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。對(duì)于有幾種轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)件，必需確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的轉(zhuǎn)速nj，進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。一、計(jì)算轉(zhuǎn)速的探討意義計(jì)算轉(zhuǎn)速的探討意義依據(jù)傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，來(lái)確定傳動(dòng)件能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，以此作為強(qiáng)度計(jì)算和校核的依據(jù)。第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速?gòu)慕饘偾邢髟碇锌芍?，切削速度?duì)切削力的影響是不大的。因此，機(jī)床作直線主運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，不論在什么速度下，都有可能承受最大切削力。1.主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床二、機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性

對(duì)于驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的傳動(dòng)件，在隨意轉(zhuǎn)速下都可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩。因此，被認(rèn)為是恒轉(zhuǎn)矩的。即主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床屬于恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速①粗加工時(shí)接受大吃刀深度、大走刀量，較低轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生較大的切削力矩。精加工時(shí)則相反。②當(dāng)工件或刀具尺寸較小時(shí)，切削力矩小，主軸轉(zhuǎn)速高；當(dāng)工件或刀具尺寸較大時(shí)則相反。由于功率是轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積，所以主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床屬于恒功率傳動(dòng)。2.主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床對(duì)于旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，主軸轉(zhuǎn)速不僅確定于切削速度，還確定于工件或刀具的直徑。第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速3.計(jì)算轉(zhuǎn)速（nj）概念

計(jì)算轉(zhuǎn)速

是指主軸或傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。一般通用機(jī)床的工藝范圍廣，變速范圍大。有些典型工藝只需接受小進(jìn)給量、低轉(zhuǎn)速，消耗的功率小，主傳動(dòng)不須要傳遞電動(dòng)機(jī)的全部功率。機(jī)床傳動(dòng)件設(shè)計(jì)必需找出須要傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，來(lái)確定所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。

恒轉(zhuǎn)矩變速范圍

nj~nmin主軸每級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩，而輸出功率隨轉(zhuǎn)速線性下降。第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速恒功率變速范圍

nj~

nmax主軸每級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，而輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增高而降低。各類機(jī)床主軸的nj可查表2-2計(jì)算確定。第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速步驟：①首先確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速；②再按傳動(dòng)依次由后往前依次確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；③最終確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。

已知某通用車床轉(zhuǎn)速圖，試確定變速系中傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。

1.主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速

三、主變速系統(tǒng)傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速2.各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速

變速組c有兩個(gè)傳動(dòng)副，nj主=90由軸Ⅲ通過(guò)18/72獲得。軸Ⅲ相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為355，其最低轉(zhuǎn)速為125，通過(guò)60/30使主軸獲得轉(zhuǎn)速為250>nj主，能傳遞全部功率。

故

njⅢ=125

r/min

因

njⅢ

是經(jīng)軸Ⅱ的最低轉(zhuǎn)速355獲得。

同理

njⅠ=710

r/min故njⅡ=355r/min第三節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)速3.各傳動(dòng)副的計(jì)算轉(zhuǎn)速

①變速組c

傳動(dòng)副

z18/z72產(chǎn)生nj主，則軸Ⅲ的相應(yīng)轉(zhuǎn)速355為主動(dòng)齒輪z18的計(jì)算轉(zhuǎn)速，即

njcz18=355r/min。

z60/z30產(chǎn)生的最低主軸轉(zhuǎn)速

250>nj主，對(duì)應(yīng)的軸Ⅲ最低轉(zhuǎn)速125為主動(dòng)齒輪z60的計(jì)算轉(zhuǎn)速。

即

njcz60=125r/min。

②變速組b

主動(dòng)齒輪