3機(jī)床總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

11第三章機(jī)床總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)22教學(xué)目的和要求了解機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求；了解機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟；熟悉機(jī)床總體布局要求；掌握機(jī)床主要技術(shù)性能參數(shù)的內(nèi)容；掌握轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、結(jié)構(gòu)式的各自含義；掌握主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定與結(jié)構(gòu)網(wǎng)的繪制；掌握等比結(jié)構(gòu)串聯(lián)系統(tǒng)的級(jí)比規(guī)律；了解擴(kuò)大變速范圍的方法；熟悉齒輪齒數(shù)的確定；熟悉主軸箱的溫升與熱變形對機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的影響。33教學(xué)內(nèi)容機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求；機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟；機(jī)床的總布局；機(jī)床主要參數(shù)；分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)；主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定與結(jié)構(gòu)網(wǎng)的繪制；等比結(jié)構(gòu)串聯(lián)系統(tǒng)的級(jí)比規(guī)律；擴(kuò)大變速范圍的方法；齒輪齒數(shù)的確定；主軸箱的溫升與熱變形對機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的影響。。44本章重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：機(jī)床主要技術(shù)性能參數(shù)；轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、結(jié)構(gòu)式的各自含義；主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定與結(jié)構(gòu)網(wǎng)的繪制；等比結(jié)構(gòu)串聯(lián)系統(tǒng)的級(jí)比規(guī)律。難點(diǎn)：主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定。5第一節(jié)總體設(shè)計(jì)

一、機(jī)床設(shè)計(jì)的基本要求（物美價(jià)廉）1．工藝范圍機(jī)床的工藝范圍是機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。

主要有：機(jī)床可以完成的工序種類，被加工零件的類型、材料、尺寸范圍、毛坯種類、加工精度和表面粗糙度。工藝范圍寬，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。使各部件的功能不能得到更大的發(fā)揮工藝范圍窄，結(jié)構(gòu)簡單。易于實(shí)施自動(dòng)化、提高生產(chǎn)效率，過窄也使機(jī)床的使用范圍收到限制。一般情況傳統(tǒng)的通用機(jī)床具有較寬的工藝范圍，數(shù)控機(jī)床具有更寬的工藝范圍，同時(shí)具有很好的柔性；專用機(jī)床和專門化機(jī)床的工藝較窄，主要是簡化機(jī)床的結(jié)構(gòu)、保證質(zhì)量、降低成本、提高效率。

62．加工精度和表面粗糙度加工精度是零件的形位公差和尺寸公差。主要是受到機(jī)床的機(jī)床的精度和剛度的影響。機(jī)床的精度包含幾何精度、傳動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度和定位精度?？蛰d時(shí)測得的精度是靜態(tài)精度；機(jī)床在重力、夾緊力、切削力、各種激振力和溫升在主要零部件的形位公差稱為動(dòng)態(tài)精度。被加工零件表面粗糙度與工件和刀具材料、進(jìn)給量、刀具的幾何角度及切削力，機(jī)床的振動(dòng)與機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度、阻尼特性、主要零部件的固有頻率有關(guān)。

73．生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度機(jī)床的效率是在單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床加工合格產(chǎn)品的數(shù)量。使用高效率的機(jī)床可以降低生產(chǎn)成本，提高自動(dòng)化程度、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定加工精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化加工所采用的方法與生產(chǎn)批量有關(guān)。4．可靠性

機(jī)床的可靠性是其在額定壽命期內(nèi)，在正常工作條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的概率。由于故障會(huì)造成加工中的部分廢品，因此可靠性常用廢品率衡量。

85．機(jī)床的壽命和效率機(jī)床的效率是消耗于切削的有效功率和電動(dòng)機(jī)輸出功率之比，該損失轉(zhuǎn)化為熱量，損失過大將使機(jī)床產(chǎn)生較大的熱變形，影響加工精度。機(jī)床的壽命是機(jī)床保持其應(yīng)有加工精度的使用期限。提高機(jī)床壽命主要有提高機(jī)床關(guān)鍵零部件的耐磨性，使主要傳動(dòng)的疲勞壽命和其一致。6．系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度目的是便于機(jī)床的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)7．人機(jī)關(guān)系9二、機(jī)床設(shè)計(jì)方法和步驟機(jī)床設(shè)計(jì)方法理論分析、計(jì)算和試驗(yàn)研究相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法是機(jī)床設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)床設(shè)計(jì)的理論和方法也不斷進(jìn)步。計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)的迅速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)等技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，由定性設(shè)計(jì)向定量設(shè)計(jì)、有靜態(tài)和線性分析向動(dòng)態(tài)和非線性分析、由可靠性設(shè)計(jì)向最佳設(shè)計(jì)過渡，提高了機(jī)床設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。機(jī)床設(shè)計(jì)步驟1、研究設(shè)計(jì)要求，檢索資料2、擬訂方案3、技術(shù)設(shè)計(jì)4、工作圖設(shè)計(jì)5、編制技術(shù)文件6、對圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查7、整機(jī)綜合評價(jià)1011擬定機(jī)床總體方案，包括以下三方面的內(nèi)容： 調(diào)查分析、工藝分析、機(jī)床總體布局。

1.調(diào)查分析 （1）對加工對象的了解； （2）對使用要求與制造條件的了解； （3）對同類及類同設(shè)備的了解。122.工藝分析（1）工藝方法的選定。同一種工件的加工可以有眾多的工藝方案。以齒輪加工為例，根據(jù)生產(chǎn)率、精度的不同要求，選擇不同的方法。13工藝方法對機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能的影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)效果等方面的一系列變化。專用機(jī)床：多種工藝方案比較、選擇。14151臺(tái)組合機(jī)床加工4組平面。161臺(tái)四軸專用銑床17刀桿長、剛度差、易振動(dòng)，切削的線速度不一致，另外還需要一臺(tái)機(jī)床加工剩下的一組表面。分析的結(jié)果：采用第二方案。通用機(jī)床：按照類似的機(jī)床，適當(dāng)擴(kuò)大加工范圍。選定了工藝方案后，即可進(jìn)行機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配。18（2）機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定和分配工藝方法不同，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)也截然不同。19確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在滿足工作要求的前提下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)數(shù)目，特別是減少要求高的運(yùn)動(dòng)數(shù)目（例如分度運(yùn)動(dòng)等）。盡可能簡化運(yùn)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，減少運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的數(shù)目，用一個(gè)執(zhí)行件完成多個(gè)運(yùn)動(dòng)。如圖所示，所有的運(yùn)動(dòng)由主軸、縱向拖板、橫向拖板三個(gè)執(zhí)行件完成。20（3）夾具方案的擬定 其是專用機(jī)床設(shè)計(jì)的組成部分。 通用機(jī)床： 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的通用夾具。 通用機(jī)床采用的專用夾具，由用戶自行設(shè)計(jì)。21三、機(jī)床總布局包括運(yùn)動(dòng)分配，傳動(dòng)和支承形式的選擇，布置手柄等操作位置，擬訂出機(jī)床控制系統(tǒng)，對組合機(jī)床尚須選擇通用部件，最后繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要技術(shù)參數(shù)。結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：立式、臥式、斜置式1．構(gòu)成1）動(dòng)力源2）執(zhí)行元件3）傳動(dòng)部件4）支承部件5）操縱與控制部件6）輔助部件222．影響機(jī)床總體設(shè)計(jì)布局的因素1）表面成形方法不同形狀的加工表面往往采用不同的刀具、不同的表面成形方法和不同的成形運(yùn)動(dòng)完成，導(dǎo)致機(jī)床整體布局產(chǎn)生差異。對相同形狀的加工表面也可以使用不同的刀具、表面成形方法和加工方法實(shí)現(xiàn)，形成不同的機(jī)床布局。2）機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配工件表面成形方法和運(yùn)動(dòng)相同而運(yùn)動(dòng)分配不同，機(jī)床的布局也可能不相同。

3）工件的尺寸、質(zhì)量和形狀工件的表面成形運(yùn)動(dòng)和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配基本相同，但工件的尺寸、質(zhì)量和形狀不同機(jī)床布局也會(huì)不相同。23244）工件的技術(shù)要求工件的技術(shù)要求包括加工表面的尺寸精度、幾何精度、和表面粗糙度等。技術(shù)要求高的工件，機(jī)床總體布局中應(yīng)保證具有足夠的剛度和精度。5）生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)率生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)率的要求不同，必定匯兌機(jī)床布局提出不同的要求。主要對主軸數(shù)目、刀架形式、自動(dòng)化程度、排屑和裝卸等方面予以考慮。

6）人機(jī)關(guān)系需要考慮人的因素，機(jī)床部件的相對位置安排、操縱部位和安裝部位便于觀察和操作，符合人因工程的相關(guān)要求，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

25人機(jī)關(guān)系267）其它（1）保證刀具和工件間的相對位置和相對運(yùn)動(dòng)。（2）足夠的剛性，抗振性。（3）便于操作、維修、排屑等。（4）材料消耗低，占地面積小。（5）造型美觀。27四、機(jī)床主要參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)包括：

a、主參數(shù)：機(jī)床的主要規(guī)格，表示機(jī)床的加工范圍。 如CA6140的主參數(shù)：最大加工工件直徑400毫米。

b、基本參數(shù)： （1）尺寸參數(shù)～與工件有關(guān)的尺寸；標(biāo)準(zhǔn)刀具、夾具安裝的尺寸，主要結(jié)構(gòu)尺寸。 （2）運(yùn)動(dòng)參數(shù)～執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度。 （3）動(dòng)力參數(shù)～一般指機(jī)床電機(jī)功率。例：普通車床尺寸參數(shù)主參數(shù)：床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑第二主參數(shù)：最大工件長度其他尺寸參數(shù)：刀架上工件的最大回轉(zhuǎn)直徑，主軸所允許通過的最大棒料直徑。28主參數(shù)大多數(shù)情況下用折算值表示，其折算值等于主參數(shù)乘以折算系數(shù)

機(jī)床名稱主參數(shù)名稱主參數(shù)的折算系數(shù)第二主參數(shù)單軸自動(dòng)車床最大棒料直徑1

轉(zhuǎn)塔車床最大車削直徑1/10

立式車床最大車削直徑1/100最大工件高度臥式車床床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑1/10最大車削長度搖臂鉆床最大鉆孔直徑1最大跨距立式鉆床最大鉆孔直徑1軸數(shù)臥式銑鏜床鏜軸直徑1/10

坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)面寬度1/10工作臺(tái)面長度外圓磨床最大磨削直徑1/10最大磨削長度內(nèi)圓磨床最大磨削孔徑1/10

平面磨床工作臺(tái)面寬度1/10

282929端面磨床最大砂輪直徑1/10

齒輪加工機(jī)床(大多數(shù)是)最大工件直徑1/10(大多數(shù)是)最大模數(shù)龍門銑床工作臺(tái)面寬度1/100工作臺(tái)面長度臥式升降臺(tái)銑床工作臺(tái)面寬度1/10工作臺(tái)面長度龍門刨床最大刨削寬度1/10最大刨削長度牛頭刨床最大刨削長度1/10

插床最大插削長度1/10

拉床額定拉力1

機(jī)床名稱主參數(shù)名稱主參數(shù)的折算系數(shù)第二主參數(shù)301、運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度，如主軸工作臺(tái)，刀架等的運(yùn)動(dòng)速度。（1）主運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速

式中：n－轉(zhuǎn)速（r/min）

v－切削速度（m/min）d－工件（刀具）直徑（mm）31說明：

主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，如插床和刨床，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是插、刨刀每分鐘往復(fù)次數(shù)（次/分）。專用機(jī)床和組合機(jī)床是為某一特定工序設(shè)計(jì)制造的，每根主軸一般只有一個(gè)轉(zhuǎn)速。通用機(jī)床：主軸需進(jìn)行變速，故需確定通用機(jī)床的變速范圍，最低最高轉(zhuǎn)速若采用分級(jí)變速還需要確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)。反映生產(chǎn)率損失。因此，要保證機(jī)床的使用性能，就應(yīng)使機(jī)床整個(gè)轉(zhuǎn)速數(shù)列中任意兩相鄰轉(zhuǎn)速間的最大相對轉(zhuǎn)速損失相等。32(2)主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速式中dmax、dmin:常用的經(jīng)濟(jì)加工的最大、最小直徑。

dmax=kDD～可能加工的最大直徑。k～系數(shù)。按機(jī)床不同有所不同， 例如搖臂鉆床k=1

普通車床k=0.5

dmin=Rddmax

Rd－計(jì)算直徑范圍（Rd=0.20－0.25)vmax、vmin可通過手冊確定33（3）主軸轉(zhuǎn)速的合理排列主軸最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，兩者之間的轉(zhuǎn)速排列有兩種情況。a)無級(jí)變速～機(jī)械的無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變速范圍較小，直流電機(jī)和可控硅無級(jí)調(diào)速的應(yīng)用日益廣泛。b)有級(jí)變速～世界各國的機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速均采用等比級(jí)數(shù)排列。如果公比用表示，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為z的搭配：34主軸轉(zhuǎn)速采用等比數(shù)列排列的優(yōu)點(diǎn)：排列均勻主軸轉(zhuǎn)速相對損失的最大值為常數(shù)。使傳動(dòng)設(shè)計(jì)簡化，只要變速組內(nèi)傳動(dòng)比成等比數(shù)列，主軸轉(zhuǎn)速就按等比數(shù)列排列。35（4）公比

的標(biāo)準(zhǔn)值與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列制定公比

標(biāo)準(zhǔn)值的原則保證轉(zhuǎn)速為遞增的，故>1

要求Amax≤50％故≤2

所以1<≤2便于設(shè)計(jì)與使用機(jī)床，希望轉(zhuǎn)速數(shù)列是十進(jìn)位的。即要求 所以便于采用雙速或三速電機(jī)，希望轉(zhuǎn)速數(shù)列是二進(jìn)位的，即要求 所以36

標(biāo)準(zhǔn)值與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列(p153，表3-2） 選用公比的原則要點(diǎn)：

越小，Amax越小。 在已定的nmax和nmin之間，越小，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)越多，傳動(dòng)系統(tǒng)越復(fù)雜。對于一般生產(chǎn)要求較高的機(jī)床，=1.26或=1.41對于自動(dòng)化機(jī)床，=1.12或=1.26對于非自動(dòng)化小型機(jī)床=1.58，1.78或237主軸轉(zhuǎn)速按等比數(shù)列排列的優(yōu)點(diǎn)：1）生產(chǎn)率損失只與φ值有關(guān)，與主軸轉(zhuǎn)速范圍的始末無關(guān)。2）很容易決定轉(zhuǎn)速數(shù)列中的中間轉(zhuǎn)速.3）應(yīng)用等比數(shù)列，能用較少的齒輪實(shí)現(xiàn)較多的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)使結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)簡化，如X62w型機(jī)床。其三個(gè)傳動(dòng)組只用了3+3+2=8對齒輪便得到18級(jí)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速。說明：等比數(shù)列同樣適用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（刨，插床）的往復(fù)次數(shù)數(shù)列，進(jìn)給數(shù)列。382、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)

1）車、鉆、鏜、滾齒機(jī)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)用工件或主軸每轉(zhuǎn)刀具或工件位移量S（mm/r）表示。

2）刨、插床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)則以每一雙行程的位移量S（mm/雙行程）表示。3）銑、磨床（多刃刀具機(jī)床）進(jìn)給量以每分鐘的位移量S（mm/min）表示。39當(dāng)采用有級(jí)變速時(shí)，進(jìn)給量的數(shù)列可按以下幾種情況定。（a）當(dāng)進(jìn)給量變化要影響生產(chǎn)率時(shí)，為使最大相對損失為一個(gè)定值，進(jìn)給量的數(shù)列也要按等比數(shù)列排列。（b）對利用棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的機(jī)床，如刨，插床進(jìn)給量由每次往復(fù)行程轉(zhuǎn)過的齒數(shù)來決定，故為等差數(shù)列。（c）各種加工螺紋的機(jī)床，進(jìn)給量數(shù)列應(yīng)適合于螺距分段等差數(shù)列要求，故為分?jǐn)?shù)等差數(shù)列。（d）對于用交換齒輪調(diào)整進(jìn)給量的自動(dòng)和半自動(dòng)車床，進(jìn)給量數(shù)列沒有一定的規(guī)律，此時(shí)只須利用交換齒輪的變化使進(jìn)給量得到最有利的數(shù)值。40五．動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力參數(shù):包括電機(jī)的功率，液壓馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)的額定扭距等。各種傳動(dòng)件的參數(shù)都是據(jù)動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算的，若動(dòng)力參數(shù)定得很大，將使機(jī)床過于笨重，如確定得過小，將影響機(jī)床的性能。目前的計(jì)算方法只能作參考。（一）主運(yùn)動(dòng)功率的確定（主運(yùn)動(dòng)電機(jī)功率）P主電機(jī)=P切+P機(jī)+P空

P切切削功率它與刀具材料，工件材料和所選用的切削用量大小有關(guān)。P機(jī)各個(gè)傳動(dòng)副中機(jī)械摩擦損失所消耗功率。P空機(jī)床主運(yùn)動(dòng)空轉(zhuǎn)時(shí)，要消耗電機(jī)的一部分功率，稱為空轉(zhuǎn)功率損失。41

功率關(guān)系開動(dòng)機(jī)床，尚未切削時(shí)，P切=0，但消耗部分功率P空，切削時(shí)P切↑，P機(jī)↑，P空不變。機(jī)床滿載時(shí)P主max=P空+P切max+P機(jī)max=P切max/η總

式中：η總

——主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的總效率。

η總

=0.65-0.80（機(jī)構(gòu)簡單取大值，反之取小值）在主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)未確定前，無法估算P空和P機(jī)，可根據(jù)P切max和η總來確定主運(yùn)動(dòng)的電機(jī)功率。42傳動(dòng)類型傳動(dòng)效率單級(jí)傳動(dòng)比圓周速度m/s外廓尺寸相對成本主要性能特點(diǎn)嚙合傳動(dòng)直接接觸齒輪傳動(dòng)0.92～0.96(開式)0.96～0.99(閉式)≤3～5(開式)≤7～10(閉式)≤5≤200中小中瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，功率和速度適應(yīng)范圍廣，效率高，壽命長蝸桿傳動(dòng)0.4～0.45(自鎖)0.7～0.92(不自鎖)8～8015～50小高傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)自鎖，但效率低螺旋傳動(dòng)0.3～0.6(滑動(dòng)螺旋)≥0.9(滾動(dòng)螺旋)高、中低小中傳動(dòng)平穩(wěn)，能自鎖，增力效果好有中間件鏈傳動(dòng)0.9～0.93(開式)0.95～0.97(閉式)≤5（8）5～25大中平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可在高溫下工作，傳動(dòng)距離大，高速時(shí)有沖擊和振動(dòng)齒形帶傳動(dòng)0.95～0.98≤1050(80)中低傳動(dòng)平穩(wěn)，能保證恒定傳動(dòng)比摩擦傳動(dòng)直接接觸摩擦輪傳動(dòng)0.85～0.95≤5～7≤15～25大低過載打滑，傳動(dòng)平穩(wěn)，可在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)傳動(dòng)比有中間件帶傳動(dòng)0.94～0.96(平帶)0.92～0.97(V帶)≤5～75～25（30）大低過載打滑，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，傳動(dòng)距離大，不能保證定傳動(dòng)比推壓傳動(dòng)直接接觸凸輪機(jī)構(gòu)低中、低小高從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)，高副接觸磨損較大有中間件連桿機(jī)構(gòu)高中小低結(jié)構(gòu)簡單，易制造，耐沖擊，能傳遞較大的載荷，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)43（二）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)功率的確定1．下列情況可忽略進(jìn)給所需的功率1）進(jìn)給傳動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)的通用機(jī)床。2）進(jìn)給傳動(dòng)與空行程傳動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)的機(jī)床2．下列情況需確定進(jìn)給傳動(dòng)所需功率，通常用參考同類機(jī)床和計(jì)算相結(jié)合的辦法確定。1）對于進(jìn)給傳動(dòng)采用單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床，如龍門刨床。

2）用液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)給的機(jī)床，如仿型車床，組合機(jī)床。44機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)是將動(dòng)力源或某個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行件）的速度、力矩傳遞給執(zhí)行件，使該執(zhí)行件具有某種運(yùn)動(dòng)和出力的功能。動(dòng)力系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)第二節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)45作用：傳遞和轉(zhuǎn)換速度與力矩。傳動(dòng)鏈外聯(lián)傳動(dòng)鏈：速度、動(dòng)力內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈：速度、動(dòng)力和精度傳動(dòng)系統(tǒng)分類與組成46機(jī)械傳動(dòng)裝置分類有級(jí)變速無級(jí)變速速度可變速度恒定機(jī)械無級(jí)變速液壓無級(jí)變速電氣無級(jí)變速滑移齒輪變換齒輪交換皮帶輪速度47機(jī)械傳動(dòng)裝置舉例48獨(dú)立驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)龍門起重機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)49集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)－－執(zhí)行件間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求50集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)－－各執(zhí)行件間運(yùn)動(dòng)有順序或協(xié)調(diào)要求電阻壓帽自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)51變速裝置起停和換向裝置傳動(dòng)系統(tǒng)組成制動(dòng)裝置安全保護(hù)裝置52變速裝置變換齒輪變速滑移齒輪變速離合器變速嚙合器變速其它變速方式53變換齒輪變速特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小。缺點(diǎn)：更換齒輪費(fèi)時(shí)費(fèi)力，剛性和潤滑條件差。54滑移齒輪變速特點(diǎn)：傳遞較大的轉(zhuǎn)矩和較高的轉(zhuǎn)速，變速方便，空載功率損失小。缺點(diǎn)：不能運(yùn)動(dòng)中變速，傳動(dòng)平穩(wěn)性差。55離合器變速牙嵌式離合器齒輪式離合器摩擦片式離合器56起停和換向裝置考慮因素工況：動(dòng)力源換向、起停的頻度內(nèi)燃機(jī)電動(dòng)機(jī)直接起停和換向采用離合器摩擦離合器液力偶合器基本要求：方便省力、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單，并能傳遞足夠的動(dòng)力。57鋼球壓緊式摩擦離合器齒輪－摩擦離合器換向機(jī)構(gòu)58齒輪換向機(jī)構(gòu)惰輪軸布置方案59制動(dòng)裝置電氣制動(dòng)：機(jī)械制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)。非摩擦式摩擦式閘帶式外抱塊式盤式內(nèi)張?zhí)闶酱艤u流式磁粉式水渦流式60閘帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小，操縱方便；單向力作用，制動(dòng)帶磨損不均勻。適用于中小型機(jī)械。61制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工作可靠、操縱方便、制動(dòng)迅速平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、磨損小、散熱好。制動(dòng)器與離合器必須互鎖；高速軸合理確定安裝位置：變速范圍小的軸靠近執(zhí)行件基本要求：62安全保護(hù)裝置銷釘安全聯(lián)軸器鋼珠安全離合器摩擦安全離合器依靠連接件的折斷、分離和打滑來停止或限制轉(zhuǎn)矩的傳遞。63銷釘安全聯(lián)軸器設(shè)置傳動(dòng)鏈的薄弱環(huán)節(jié)64鋼珠安全聯(lián)軸器過載打滑65摩擦安全聯(lián)軸器66傳動(dòng)系統(tǒng)常用機(jī)構(gòu)

齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)67傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇的基本原則1.小功率宜選用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的傳動(dòng)，以降低制造費(fèi)用；2.大功率宜優(yōu)先選用傳動(dòng)效率高的傳動(dòng)，以節(jié)約能源、降低生產(chǎn)費(fèi)用；3.速度低、傳動(dòng)比大時(shí)，可選用單級(jí)蝸桿傳動(dòng)、多級(jí)齒輪傳動(dòng)、帶-齒輪傳動(dòng)、帶-齒輪-鏈傳動(dòng)等多種方案，需要綜合分析比較，選出合適的傳動(dòng)方案；4.工作中可能出現(xiàn)過載的設(shè)備，宜在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置一級(jí)摩擦傳動(dòng)，以便起到過載保護(hù)作用。但摩擦有靜電發(fā)生，在易燃、易爆的場合，不能采用摩擦傳動(dòng)；5.工作環(huán)境惡劣、粉塵較多時(shí)，應(yīng)盡量采用閉式傳動(dòng)，以延長使用壽命，或采用鏈傳動(dòng)；686.生產(chǎn)批量較大時(shí)，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)裝置（如各種標(biāo)準(zhǔn)減速器），以降低成本，縮短制造周期；7.載荷經(jīng)常變化、頻繁換向的傳動(dòng)，宜在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置一級(jí)具有緩沖、吸振功能的傳動(dòng)（如帶傳動(dòng)）；8.傳動(dòng)的噪聲要求嚴(yán)格控制時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)或螺旋傳動(dòng)。如需要采用其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)從制造和裝配精度、結(jié)構(gòu)等方面采取措施，力求降低噪聲。69合理布置各機(jī)構(gòu)的順序考慮以下幾方面：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減小振動(dòng)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于加工制造承載能力大，使用壽命長有利于傳動(dòng)系統(tǒng)潤滑和密封無級(jí)變速的布置要合理70表面成形運(yùn)動(dòng)被加工表面通常是由母線按照一定的運(yùn)動(dòng)軌跡形成。表面成形運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)用于傳動(dòng)工件或刀具作母線和母線運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)用于傳動(dòng)切下切屑的運(yùn)動(dòng)，亦稱主傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)維持切削運(yùn)動(dòng)連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。切入運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)使工件表面逐步達(dá)到規(guī)定尺寸的運(yùn)動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)使加工過程能正常進(jìn)行的輔助運(yùn)動(dòng)。如快速趨近、快速退出，刀具和工件的自動(dòng)裝卸和夾緊等運(yùn)動(dòng)。其它運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、控制運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、校正運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)等。機(jī)床的運(yùn)動(dòng)：71機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)必須實(shí)現(xiàn)變化速度，滿足各種不同的工藝要求。實(shí)現(xiàn)機(jī)床變速的方法較多，可采用液壓傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。對于機(jī)械變速分為有級(jí)變速和無級(jí)變速，有級(jí)變速得到廣泛使用，主要采用齒輪傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：變速范圍較大，傳動(dòng)功率較大，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，齒輪傳動(dòng)不夠平穩(wěn)，變速機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不適宜使用在高速精加工機(jī)床中。72設(shè)計(jì)機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)需要滿足的要求：1、機(jī)床的末端執(zhí)行件應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和變速級(jí)數(shù)；2、機(jī)床的動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能夠輸出和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)速，并有較高的傳動(dòng)效率；3、機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，特別是末端執(zhí)行件必須有足夠的精度、剛度、抗振性能和較小的熱變形；4、應(yīng)合理的滿足機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率的要求；5、機(jī)床的操作和控制要靈活，安全可靠，噪聲要小，維修方便。機(jī)床的制造要方便，成本要低。73一．有級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)7475（一）轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖表達(dá)主軸每一級(jí)轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動(dòng)副得到的，這些傳動(dòng)副之間的關(guān)系如何，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。1．內(nèi)容：1）距離相等的一組豎線代表各軸，軸號(hào)寫在上面，豎線間距不代表中心距，按傳動(dòng)順序從左→右。2）距離相等的一組水平線代表各級(jí)轉(zhuǎn)速，與各級(jí)豎線的交點(diǎn)代表各軸的轉(zhuǎn)速。763）豎線之間的連線代表傳動(dòng)副，傳動(dòng)副的傳動(dòng)比的大小以其連線的傾斜方面和傾斜程度表示。上斜升速下斜降速

Ⅰ-Ⅱ軸之間是第一變速組，由三對齒輪組成773）豎線之間的連線代表傳動(dòng)副，傳動(dòng)副的傳動(dòng)比的大小以其連線的傾斜方面和傾斜程度表示。上斜升速下斜降速

Ⅱ－Ⅲ軸之間是第二變速組，由二對齒輪組成782、傳動(dòng)系統(tǒng)變速的基本規(guī)律：

a、變速系統(tǒng)的變速級(jí)數(shù)是各個(gè)變速組傳動(dòng)副的乘積。如圖由一個(gè)三級(jí)變速和一個(gè)兩級(jí)變速構(gòu)成，主軸Ⅲ的變速級(jí)數(shù)是Z=3×2=6

如果用pa、pb、pc、…、pm表示各變速組的傳動(dòng)副數(shù)和相應(yīng)變速組的先后排列的傳動(dòng)順序（從運(yùn)動(dòng)源到最后軸），變速級(jí)數(shù)可以寫成：79b、機(jī)床的總的變速范圍Rn是各變速組變速范圍的乘積80c、變速組的傳動(dòng)比之間的關(guān)系第一變速組的三個(gè)傳動(dòng)比之間變速組內(nèi)相鄰傳動(dòng)比之間的比值稱為級(jí)比，稱為級(jí)比指數(shù)，級(jí)比指數(shù)在轉(zhuǎn)速圖中表現(xiàn)為相鄰傳動(dòng)比相間隔的格數(shù)。81c、變速組的傳動(dòng)比之間的關(guān)系第一變速組的三個(gè)傳動(dòng)比之間的關(guān)系，得到級(jí)比指數(shù)x0＝1，三個(gè)傳動(dòng)比相間隔一格。這種級(jí)比指數(shù)x0＝1的變速組稱為基本變速組或基本組。

第二變速組的兩個(gè)傳動(dòng)比82第二變速組的連個(gè)傳動(dòng)比之間的關(guān)系，得到級(jí)比指數(shù)x1＝3，兩個(gè)傳動(dòng)比相間隔三格。第二變速組的作用將基本組的變速范圍擴(kuò)大，基本組后首先擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的變速組稱為“第一擴(kuò)大組”。同樣依次得到第二、第三擴(kuò)大組……排列順序?yàn)榛窘M、第一、第二擴(kuò)大組……83變速的基本規(guī)律：變速系統(tǒng)是以基本組為基礎(chǔ)，再通過擴(kuò)大組將轉(zhuǎn)速范圍加以擴(kuò)大。如變速系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的等比數(shù)列，則基本組的級(jí)比等于，級(jí)比指數(shù)x0=1；擴(kuò)大組的級(jí)比，級(jí)比指數(shù)

xj

等于該擴(kuò)大組前面的基本組傳動(dòng)副和各擴(kuò)大組傳動(dòng)副的乘積。843．轉(zhuǎn)速圖表示1）主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線。2）表示了變速組數(shù)和每個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)。3）主軸、各轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，轉(zhuǎn)速值。85（二）結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式1．結(jié)構(gòu)網(wǎng)（1)定義：表示傳動(dòng)比的相對關(guān)系而不表示傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)速絕對值的線圖稱結(jié)構(gòu)網(wǎng)。（2)結(jié)構(gòu)網(wǎng)表示1）主軸得到Z=3×2×2=12種公比φ為的連續(xù)等比數(shù)列。2）表示各級(jí)變速組傳動(dòng)副數(shù)基本組P0=3，第一擴(kuò)大組P1=2，第二擴(kuò)大組P2=23）表示傳動(dòng)順序，擴(kuò)大順序。4）各變速組級(jí)指數(shù)即各變速組相鄰傳動(dòng)比連線圖。862.結(jié)構(gòu)式12=31×23×26

表示內(nèi)容：1)12為轉(zhuǎn)速級(jí)速，3，2，2表示各變速組傳動(dòng)副數(shù)和傳動(dòng)順序2）下標(biāo)1，3，6表示各個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)3)31表示基本組傳動(dòng)副數(shù)為3，級(jí)比指數(shù)為14）變速組的變速范圍分別為φ2，φ3，φ6

可見結(jié)構(gòu)網(wǎng)、結(jié)構(gòu)式表達(dá)內(nèi)容是相同的，但結(jié)構(gòu)網(wǎng)更直觀些。8788（三）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定已知機(jī)床類型:中型車床。Z=12，φ=1.41。n電機(jī)=1440r/min轉(zhuǎn)速范圍31.5-1400r/min1．變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定2．結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇(1)傳動(dòng)副數(shù)較多的變速組安排在前，（因在前轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小）傳動(dòng)副數(shù)較少的的變速組安排在后，即Z=Pa×Pb×Pc……Pm

則Pa>Pb>Pc>Pm

此原則為前多后少原則，故選12=3×2×2

(2)變速組的擴(kuò)大順序應(yīng)盡可能與傳動(dòng)順序一致。

即有傳動(dòng)順序中按基本組在前，然后依次是第一，第二，最后擴(kuò)大組的順序，故稱前密后疏原則或前緊后松原則。故選12=31×23×26

8990913．變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍(1)主傳動(dòng)鏈降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大使徑向尺寸大，常限制最小傳動(dòng)比imin≥1/4

升速時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪聲，常限制

imax≤2

如斜齒輪傳動(dòng)，則imax≤2.5

，故主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)鏈的最大變速范圍Rmax=imax/imin≤8-10

(2)檢查變速組的變速范圍，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組，其它變速范圍較小。

92(3)合理分配傳動(dòng)比的數(shù)值。

a、各變速組的最小、最大傳動(dòng)比盡可能不超過極限傳動(dòng)比。

b、各中間軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)安排高些，以減小傳動(dòng)件尺寸，故在傳動(dòng)順序上各變速組的最小傳動(dòng)比，應(yīng)采取逐漸降速原則，即（最后擴(kuò)大組一般取極限值）前慢后快原則，實(shí)際上也叫升早降晚原則：降速傳動(dòng)中，降速盡可能遲一些，升速盡可能早一些。在降速傳動(dòng)中，滑移齒輪一般宜布置在主動(dòng)軸上

c、選用標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比，傳動(dòng)比盡量取公比的整數(shù)次方?？珊喕?jì)算。934.擬定轉(zhuǎn)速圖(1)本例結(jié)構(gòu)式共3個(gè)變速組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，加電機(jī)軸共5軸，故需5條豎線，主軸共12速，故需12條橫線，注明軸號(hào)，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速也應(yīng)注上。(1)中間各軸轉(zhuǎn)速可從電機(jī)軸開始往后推，也可以從主軸開始往前推，通常往前較方便些，先決定軸Ⅲ轉(zhuǎn)速。(2)變速