第三章機(jī)床變速箱的設(shè)計(jì)

1、第三章 機(jī)床變速箱的設(shè)計(jì)第一節(jié) 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理第二節(jié) 機(jī)床主要參數(shù)的計(jì)算第三節(jié) 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第四節(jié) 主軸組件的設(shè)計(jì)第五節(jié) 機(jī)床傳動(dòng)件的布置第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理 通過刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由刀具切除工件表面多余的金屬材料，形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達(dá)到其精度要求。 一、工件表面的形成原理一、工件表面的形成原理1. 幾何表面的形成2. 發(fā)生線的形成 及機(jī)床運(yùn)動(dòng)3. 加工表面的形成3. 3. 加工表面的形成加工表面的形成（1）軌跡法（2）成形法 （仿形法）（3）相切法（4）展成法 （范成法）二、機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)三、機(jī)床運(yùn)動(dòng)分類三、機(jī)床運(yùn)動(dòng)分類1. 按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分類 （1）

2、直線運(yùn)動(dòng) （2）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 2. 按運(yùn)動(dòng)的功能分類（1）成形運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)、形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)（2）非成形運(yùn)動(dòng)：切入運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)、 輔助運(yùn)動(dòng)、控制運(yùn)動(dòng)3. 按運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系分類（1）獨(dú)立運(yùn)動(dòng)（2）復(fù)合運(yùn)動(dòng)四、機(jī)床的工作原理四、機(jī)床的工作原理1. 車床的工作原理車床的工作原理2. 滾齒機(jī)的工作原理滾齒機(jī)的工作原理機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)原理圖機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)原理圖一、主參數(shù)及尺寸參數(shù)二、運(yùn)動(dòng)參數(shù) （一）主運(yùn)動(dòng)參數(shù) （二）進(jìn)給量的確定 （三）變速形式與 驅(qū)動(dòng)方式選擇三、動(dòng)力參數(shù)（一）主運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1. 最低和最高轉(zhuǎn)速的確定 2. 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列 3. 標(biāo)準(zhǔn)公比及標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列 4. 公比

3、的選用 5. 變速范圍Rn、公比 與級(jí)數(shù)Z 三者之間的關(guān)系第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)床主要參數(shù)的計(jì)算機(jī)床主要參數(shù)的計(jì)算一、主參數(shù)及尺寸參數(shù)一、主參數(shù)及尺寸參數(shù) 主參數(shù)指代表機(jī)床規(guī)格大小及反映機(jī)床最大工作能力的一種參數(shù)，一些機(jī)床還規(guī)定有第二主參數(shù)。尺寸參數(shù)指機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，常包括與被加工零件有關(guān)的尺寸和標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具的安裝面尺寸。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)床主要參數(shù)的計(jì)算機(jī)床主要參數(shù)的計(jì)算（一）主運(yùn)動(dòng)參數(shù)（一）主運(yùn)動(dòng)參數(shù)l主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)： 主軸轉(zhuǎn)速用 =1000v/d r/min=1000v/d r/min 表示。l 主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)： 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)用刀具或工件的每分鐘 往復(fù)次數(shù)次min 表示。二、運(yùn)

4、動(dòng)參數(shù)二、運(yùn)動(dòng)參數(shù) dmin 、 dmax為最大最小經(jīng)濟(jì)加工直徑 dmax=K1D dmin=K2dmax 臥式車床K1=0.5 搖臂轉(zhuǎn)床K1=1.0 K2=0.2-0.25 maxminmin1000dvnminmaxmax1000dVn1. n1. nminmin和和n nmaxmax的確定的確定例題:確定臥式車床主軸的轉(zhuǎn)速范圍。 硬質(zhì)合金車刀半精車小直徑鋼材外圓時(shí)達(dá)最高轉(zhuǎn)速， 取Vmax=200m/min； 機(jī)床能加工的最大直徑為400mm。 則：dmax=K1D=0.5 400=200mmdmin=K2dmax=0.25200=50mmmin/1273502001000minmax10

5、00maxrdVnmin/ 9 .23200151000minrn 高速鋼車刀粗車鑄鐵件表面時(shí)可能達(dá)最低轉(zhuǎn)速，高速鋼車刀粗車鑄鐵件表面時(shí)可能達(dá)最低轉(zhuǎn)速， 取取V Vminmin= =m/minm/min； 機(jī)床能加工的最大直徑為機(jī)床能加工的最大直徑為400mm400mm。則則d dmaxmax=K=K1 1D=0.5 D=0.5 400=200mm 400=200mm d dminmin=K=K1 1d dmamax=0.25x=0.25200=50mm200=50mm 高速鋼刀具精車合金鋼材料的梯形螺紋時(shí)達(dá)最低轉(zhuǎn)速 取Vmin=1.5m/min； 機(jī)床能加工絲杠最大直徑在4050mm左右。m

6、in/ 55. 9505 . 110001000maxminminrdvn綜上所述綜上所述, ,再考慮留有技術(shù)儲(chǔ)備再考慮留有技術(shù)儲(chǔ)備, ,最后確定：最后確定： n nmaxmax=1600 r/min=1600 r/min n nminmin= 10 r/min= 10 r/min目前，多數(shù)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速是按等比級(jí)數(shù)排列，其公比為。若某一工序要求的最佳速度為n滿足 njnnj+1實(shí)際加工時(shí)用nj，則其轉(zhuǎn)速損失為nnj相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率為:max111111limjjjjjjnnjnnnnAnn maxjnnAAn2. 2. 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列主軸轉(zhuǎn)速的合理排列標(biāo)準(zhǔn)公比值有1.06、1.12、1.26

7、、1.41、1.58、1.78、2。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速系列可由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列查取。3. 3. 標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速系列標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速系列 A 結(jié)構(gòu)中型機(jī)床 不能太大 不能很復(fù)雜取1.26, 1.41大型機(jī)床 不能大(要小) 可以復(fù)雜點(diǎn) 取1.12,1.26小型機(jī)床 可以大一些 結(jié)構(gòu)簡單 取1.58,1.78半自動(dòng)車床 要小 工藝范圍小結(jié)構(gòu)不復(fù)雜 取1.12,1.26專門化機(jī)床 要小 工藝范圍小結(jié)構(gòu)不復(fù)雜 取1.06,1.12,1.26. . 公比的選用公比的選用Z取整 齒輪數(shù) 18181 18 對(duì) 1892 11 對(duì) 1863 9 對(duì) 軸向尺寸太大 18332 8 對(duì) 宜采用雙聯(lián)三聯(lián)滑移齒輪變速 Z 取

8、 6 8 9 12 16 18 24 5. 5. 變速范圍變速范圍R Rn n、公比、公比和級(jí)數(shù)和級(jí)數(shù)Z Z的關(guān)系的關(guān)系z(mì)-1111maxminznnnRnn1lglglg) 1(lgnnRZZR 采用有級(jí)變速方式驅(qū)動(dòng)時(shí)： 進(jìn)給量一般為等比級(jí)數(shù)。 各種螺紋加工機(jī)床： 進(jìn)給量一般為等差級(jí)數(shù)。 （二）（二） 進(jìn)給量的確定進(jìn)給量的確定 有級(jí)變速無級(jí)變速1. 機(jī)械傳動(dòng)形式2. 機(jī)電結(jié)合傳動(dòng)形式3. 零傳動(dòng)形式（三）（三） 變速形式與驅(qū)動(dòng)方式變速形式與驅(qū)動(dòng)方式三、動(dòng)力參數(shù)三、動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力參數(shù)包括機(jī)床驅(qū)動(dòng)的各種電動(dòng)機(jī)的功率或扭矩主電機(jī)功率的確定：主電機(jī)功率的確定：P P主主P P切切+P+P空空+P+P輔

9、輔P P主主 主電機(jī)功率主電機(jī)功率P P切切 切削功率切削功率P P空空 空載功率空載功率P P輔輔 隨載荷增加的機(jī)械隨載荷增加的機(jī)械 摩擦損耗功率摩擦損耗功率60000VFPZ切床切主PP床=0.70.85第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、主傳動(dòng)系分類主傳動(dòng)系分類二、主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式二、主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式三、分級(jí)變速主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)三、分級(jí)變速主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)一、主傳動(dòng)系分類一、主傳動(dòng)系分類 . . 按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類型按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類型 直流電機(jī)直流電機(jī) 交流電機(jī)：交流電機(jī)： 單速交流電機(jī)單速交流電機(jī) 調(diào)速交流電機(jī)：多速交流電機(jī)調(diào)速交流電機(jī)：多速交流電機(jī) 無

10、級(jí)調(diào)速交流電機(jī)無級(jí)調(diào)速交流電機(jī) . . 按傳動(dòng)裝置類型按傳動(dòng)裝置類型 機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)械傳動(dòng)裝置 液壓傳動(dòng)裝置液壓傳動(dòng)裝置 電氣傳動(dòng)裝置電氣傳動(dòng)裝置 組合式組合式 有級(jí)變速：滑移齒輪變速有級(jí)變速：滑移齒輪變速 交換齒輪變速交換齒輪變速離合器變速：摩擦式、牙嵌式、齒輪式離合器變速：摩擦式、牙嵌式、齒輪式 無級(jí)變速：機(jī)械摩擦無級(jí)變速無級(jí)變速：機(jī)械摩擦無級(jí)變速 液壓無級(jí)變速液壓無級(jí)變速 電氣無級(jí)變速電氣無級(jí)變速 . . 按變速的連續(xù)性按變速的連續(xù)性 二、主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式二、主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式 1、集中傳動(dòng)方式、集中傳動(dòng)方式 2、分離傳動(dòng)方式、分離傳動(dòng)方式 三三 、分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分級(jí)變速主傳

11、動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一）擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式 （二）各變速組的變速范圍Rj及極限傳動(dòng)比 （三）主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般規(guī)則 （四）主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì) （五）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法 （六）齒輪齒數(shù)的確定 （七）計(jì)算轉(zhuǎn)速 （八）變速箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置與計(jì)算機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)（一）擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式（一）擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式1. 1. 轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖 轉(zhuǎn)速圖是設(shè)計(jì)和分析變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的工具。在轉(zhuǎn)速圖中可以表示出：（1）傳動(dòng)軸的數(shù)目；（2）軸之間的傳動(dòng)關(guān)系；（3）主軸轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線；（4）所有轉(zhuǎn)速值；（5）各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。并且根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可以計(jì)算齒輪齒數(shù)及帶輪直徑，為以后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)

12、。級(jí)比指數(shù)的概念級(jí)比指數(shù)的概念變速組的級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往被動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線的比值，用 xi表示，其中xi稱為級(jí)比指數(shù)級(jí)比指數(shù)，在圖中由相鄰兩傳動(dòng)線的間隔格數(shù)表示。事實(shí)上，在有級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了使主軸得到的轉(zhuǎn)速為連續(xù)連續(xù)的等比列必須有一個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)為級(jí)比指數(shù)為1 1，此變速組稱為基本組基本組。除基本組之外的各個(gè)變速組均稱為擴(kuò)大組擴(kuò)大組。 2. 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式是轉(zhuǎn)速圖的通式。等式左邊為該傳動(dòng)系統(tǒng)具有的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；等式右邊的乘式中各乘數(shù)表示按傳動(dòng)順序排列的各變速組的傳動(dòng)副數(shù)傳動(dòng)副數(shù)，各乘數(shù)下標(biāo)表示各變速組的級(jí)比指數(shù)級(jí)比指數(shù)。如前例的結(jié)構(gòu)式為: 12=312326，12表示該車床主

13、傳動(dòng)系有12級(jí)轉(zhuǎn)速； 322表示a、b、c變速組傳動(dòng)副數(shù)依次為3、2、2；下標(biāo)1、3、6表示a、b、c變速組級(jí)比指數(shù)依次為1、3、6。變速組的概念變速組的概念分析前例：變速組a級(jí)比指數(shù)為1，稱為基本組基本組，用x x0 0=1=1表示；變速組b級(jí)比指數(shù)為3， 其作用為把基本組的轉(zhuǎn)速第一次擴(kuò)大，稱為第一擴(kuò)大組第一擴(kuò)大組，用x x1 1=3=3表示，p0=x1；變速組C級(jí)比指數(shù)為6，其作用為把第一擴(kuò) 大組的轉(zhuǎn)速再一次擴(kuò)大，稱為第二擴(kuò)大組第二擴(kuò)大組，用x x2 2=6=6表示，X2=p0p16=32。 綜上所述，結(jié)構(gòu)式若按傳動(dòng)順序排列可用下列通式表示：Z ZP Pa a (x (xa a) )P P

14、b b( x( xb b) )P Pc c( x( xc c) ) P Pj j( x( xj j) ) P Pn n( x( xn n) ) 其中Pj表示第j個(gè)變速組有Pj個(gè)傳動(dòng)副；Xj表示第j個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)為xj。而從擴(kuò)大順序可以得出：xn= P0P一擴(kuò) P二擴(kuò) Pn-1 其中n表示第n個(gè)擴(kuò)大組。 注意注意: : 一個(gè)結(jié)構(gòu)式可以對(duì)映一些不同的不同的轉(zhuǎn)速圖，而一個(gè) 轉(zhuǎn)速圖只能對(duì)映一個(gè)一個(gè)結(jié)構(gòu)式。 分析不同的結(jié)構(gòu)式時(shí)也可用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 來畫圖分析。 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)（二）各變速組的變速范圍（二）各變速組的變速范圍R Rj j及極限傳動(dòng)比及極限傳動(dòng)比1. 機(jī)床變速范圍 Rn=

15、nmax/nmin= z-1 Rn=RaRbRc Rj Ri 其中Rj為第j個(gè)變速組的變速范圍。即機(jī)床的變速范圍Rn等于各變速組的變速范圍的乘積。Rj為該變速組中最大最小的傳動(dòng)比的比值:R Rj j(u (umaxmax) )j j/(u/(uminmin) )j j= = x xj j（P Pj j-1 -1）= = P P0 0P P1 1 P Pj- j-1 1（P Pj j-1 -1） 其中xj為第j個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)， Pj為第j 個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)， 即第j個(gè)變速組的變速范圍Rj等于該變速組 的級(jí)比指數(shù)與該變速組的傳動(dòng)副數(shù)減一后 的乘積乘積。2. 2. 變速組的變速范圍變速組的變速

16、范圍變速組中最大的傳動(dòng)比的比值：u umaxmax2 如果是斜齒輪：u umaxmax2.5變速組中最小的傳動(dòng)比的比值：u uminmin1/41/4直齒齒輪傳動(dòng)：Rmaxmax=2/0.25=8斜齒齒輪傳動(dòng)：Rmaxmax=2.5/0.25=103. 3. 極限傳動(dòng)比極限傳動(dòng)比分析基本組分析基本組分析前例：變速組a是基本組：ua1=24/48=1/2= 1/ 2 ua2=30/42=1/1.41= 1/ ua3=36/36=1= 1/ 故: R0=ua3/ua1= 2 R0= X0(P0-1)= 1(3-1)= 2 變速組b是第一擴(kuò)大組： ub1=22/62=1/2.82= 1/ 3 ub2

17、=42/42=1=1/ 故: R1=ub2/ub1= 3 R1= X1(P1-1)= 3(2-1)= 3 分析第一擴(kuò)大組分析第一擴(kuò)大組變速組c是第二擴(kuò)大組： uc1=18/72=1/4= 1/ 4， uc2=60/30=2/1= 2/1，故: R2=uc2/uc1= 6， R2= X2(P2-1)= 6(2-1)= 6可歸納出: R Rj j = = x xj j（P Pj j-1 -1） = = P P0 0P P1 1 P Pj- j-1 1（P Pj j-1 -1）分析第二擴(kuò)大組分析第二擴(kuò)大組（三）主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般規(guī)則（三）主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般規(guī)則 1. 確定變速組及其傳動(dòng)副數(shù)

18、的原則 前多后少前多后少: P: P取取2 2或或3 3原因：結(jié)構(gòu)上常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪 轉(zhuǎn)速高扭矩小重量輕 12=312=32 22 2=232 =22318=318=33 32 2=233=323盡量保持傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致 前密后疏前密后疏原因：使各傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)緊湊，便于制造 2. 確定基本組和擴(kuò)大組排列順序的原則12=312=31 12 23 32 26 6分析前例 12=312=31 12 23 32 26 6 12=312623 12=322126 12=342122 12=322621 12=342221又例 18=318=31 13 33 32 29 9 18=31362

19、3 18=333129 18=363123 18=323621 18=363221傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序的比較傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序的比較降速時(shí)，Umin1/4 升速時(shí)，Umax2（斜齒輪Umax 2.5）各變速組變速范圍Rimax 8（斜齒輪Rimax10）原因: 降速時(shí)，應(yīng)避免被動(dòng)輪尺寸過大從而導(dǎo)致 變速箱徑向尺寸過大; 升速時(shí),應(yīng)避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差,應(yīng)降低振動(dòng) 和噪音。3. 3. 確定變速組中極限傳動(dòng)比和變速范圍的原則確定變速組中極限傳動(dòng)比和變速范圍的原則總體是降速比應(yīng)： 前緩后急前緩后急各中間傳遞軸的最低轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)高些 UaminUbmin Ucmin 原因：傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)緊湊4. 4. 分配傳動(dòng)比

20、的原則分配傳動(dòng)比的原則 綜上所述，以上四項(xiàng)原則為進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的一般原則，在一些特殊情況下允許偏離其中的某些原則。 前多后少 前緊后松 最大傳動(dòng)比2 最小傳動(dòng)比4 前緩后急四項(xiàng)原則四項(xiàng)原則解題步驟解題步驟1、Vmax 、 Vmin 、Rn 的確定2、確定3、計(jì)算Z4、選擇傳動(dòng)方案5、確定擴(kuò)大順序6、驗(yàn)算變速范圍是否合理7、確定各變速組Ujmin（四）主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì)（四）主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì) 1. 具有多速電動(dòng)機(jī)的主變速傳動(dòng)系雙速電機(jī) 750/1500 r/min 或1500/3000 r/min三速電機(jī) 750/1500/3000 r/min 雙速電機(jī)： 相當(dāng)于一

21、個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪。 三速電機(jī)： 相當(dāng)于一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪。 通常采用多速異步電動(dòng)機(jī)和其他變速方式串聯(lián)來構(gòu)成某些主傳動(dòng)系統(tǒng)。 該多速異步電動(dòng)機(jī)也稱為電變速組電變速組，它位于傳動(dòng)順序的第一組，可以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。 電變速組的級(jí)比指數(shù)根據(jù)公比來確定。 根據(jù)x電的值確定電機(jī)在擴(kuò)大順序中的位置。 確定其它滑移齒輪變速組的位置。 對(duì)于成批生產(chǎn)用的機(jī)床，為簡化結(jié)構(gòu)，這時(shí)常采用交換齒輪替代交換齒輪替代滑移齒輪，串聯(lián)來構(gòu)成主傳動(dòng)系統(tǒng)。 這里的交換齒輪用于每批工件加工前加工前的變速，其他變速方式用于同批工件加工時(shí)的變速。2. 2. 具有交換齒輪的主變速傳動(dòng)系具有交換齒輪的主變速傳動(dòng)系 為了減少交換齒輪的數(shù)量，相嚙合的兩

22、齒輪常交換位置交換位置，互為主、被動(dòng)齒輪。 這時(shí)在轉(zhuǎn)速圖上體現(xiàn)為變速組對(duì)稱分布，存在 降降升升 交換齒輪變速可以用少量齒輪得到多級(jí)轉(zhuǎn)速，且不需要操縱機(jī)構(gòu)，可使變速箱結(jié)構(gòu)大大簡化。 . . 采用公用齒輪的主變速傳動(dòng)系采用公用齒輪的主變速傳動(dòng)系在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中，若一齒輪即是前一變速組的被動(dòng)輪，同時(shí)又是后一變速組的主動(dòng)輪，則稱這一齒輪為公用齒輪公用齒輪。采用公用齒輪公用齒輪可以簡化結(jié)構(gòu)，使空間緊湊。按相鄰變速組內(nèi)公用齒輪的數(shù)目常分為單公用齒輪和雙公用齒輪。采用公用齒輪時(shí)，兩個(gè)變速組的模數(shù)必須相同模數(shù)必須相同，且應(yīng)盡量選擇變速組內(nèi)較大的齒輪較大的齒輪作為公用齒輪。采用公用齒輪的主變速傳動(dòng)系動(dòng)系4. 4

23、. 采用雙公比的主傳動(dòng)系采用雙公比的主傳動(dòng)系 在通用機(jī)床的使用中，每級(jí)轉(zhuǎn)速使用的頻率不太相同，一般中段轉(zhuǎn)速使用較多，而高速和低速段使用比較少。因此可在中段轉(zhuǎn)速使用較小公比較小公比，而在高速和低速段使用較大公比較大公比，這就是采用雙公比雙公比的主傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 這里僅討論對(duì)稱型混合公比對(duì)稱型混合公比。雙公比的變速傳動(dòng)系是在常規(guī)變速傳動(dòng)系基礎(chǔ)上，通過改變基本組的級(jí)比指數(shù)改變基本組的級(jí)比指數(shù)演變來的。4. 4. 采用分支傳動(dòng)采用分支傳動(dòng)分支傳動(dòng)是指在串聯(lián)型式變速傳動(dòng)系的基礎(chǔ)上，分支傳動(dòng)是指在串聯(lián)型式變速傳動(dòng)系的基礎(chǔ)上，增加并聯(lián)分支以擴(kuò)大變速范圍。常用增加并聯(lián)分支以擴(kuò)大變速范圍。常用“”表示串聯(lián)表示串聯(lián)、

24、“”表示并聯(lián)表示并聯(lián) 、“”表示轉(zhuǎn)速重復(fù)。表示轉(zhuǎn)速重復(fù)。CA6140CA6140：24=224=21 13 32 2(2 (26 62 26 6+1)+1) （五）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法（五）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法 結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：18=318=31 13 33 32 29 9故當(dāng)公比取1.26時(shí)：R2=1.269=8 符合要求 R1=1.2632=1.266故當(dāng)公比取1.41時(shí)：R2=1.419=1.4181.41=161.41=22.56 R1=1.4132=1.416=8 符合要求結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：18=318=31 13 33 32 29 9 18=3 18=31 12 23 32

25、26 62 2（12-612-6） 18=318=31 12 23 32 26 62 26 6 R1=1.4161=1.416=8 符合要求2 26 6中的中的6=126=126 6，6 6是重復(fù)級(jí)數(shù)是重復(fù)級(jí)數(shù)1. 1. 增加變速組增加變速組2. 采用背輪機(jī)構(gòu)采用背輪機(jī)構(gòu)采用背輪結(jié)構(gòu)采用背輪結(jié)構(gòu)當(dāng)運(yùn)動(dòng)由高速直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)： 當(dāng)運(yùn)動(dòng)由低速降比傳動(dòng)時(shí)：1/16由此可見：背輪機(jī)構(gòu)能擴(kuò)大變速范圍，其背168 遠(yuǎn)大于普通雙聯(lián)齒輪變速組的最大變速范圍。 應(yīng)當(dāng)注意的是設(shè)計(jì)背輪機(jī)構(gòu)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)由高速直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使背輪脫開，從而減少空載功率損失、噪音和發(fā)熱，并避免超速現(xiàn)象。（六）齒輪齒數(shù)的確定（六）齒輪齒數(shù)的確定轉(zhuǎn)

26、速圖上各變速組的傳動(dòng)比確定之后，就可以確定帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的帶輪直徑和齒輪齒數(shù)，可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的計(jì)算方法確定；對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪副的齒數(shù)和z和小齒輪的齒數(shù)可從表2-8中選取。（1） Sz100120 （2）兩軸之間的中心距a（3）最小齒數(shù)選擇 保證不發(fā)生相切 Zmin17 一般在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，取Zmin18 20。（4） a2m1. 1. 齒輪選擇時(shí)應(yīng)注意的問題齒輪選擇時(shí)應(yīng)注意的問題 采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)保證滑移時(shí)齒輪外圓不相碰。 2. 2. 三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)確定三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)確定)(2121ZZma)2(*

27、11aahZmd)2(*33aahZmd正常齒取1*ah結(jié)論結(jié)論因此三聯(lián)滑移齒輪的因此三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)4 4。實(shí)際傳動(dòng)比和理論傳動(dòng)比之間的轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)滿足： = 10(-1)%= 10(-1)% 其中：n實(shí)為由最終選定齒數(shù)算出的轉(zhuǎn)速； n理為由轉(zhuǎn)速圖上查出的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速； 為標(biāo)準(zhǔn)公比。理理實(shí)nnn3. 3. 控制實(shí)際傳動(dòng)比和理論傳動(dòng)比之間的控制實(shí)際傳動(dòng)比和理論傳動(dòng)比之間的 轉(zhuǎn)速誤差轉(zhuǎn)速誤差4. 4. 查表法查表法: :選用同模數(shù)、不變位的齒輪副選用同模數(shù)、不變位的齒輪副ua1=1 ua2=1/1.41 ua3=1/2 Sz待定 Z小 Z小 Z小

28、Z小 ua1=1 24 30 36 36 42ua2=1/1.41 20 25 30 30 35ua3= 1/2 16 20 2424 28 Sz 48 60 72 72 84則選定齒數(shù)和為72，各對(duì)齒輪副齒數(shù)如下：Ua1=36/36 Ua2=30/42 Ua3= 24/48 選用同模數(shù)、不變位的齒輪副變速組中每對(duì)齒輪副均滿足下列兩式： Z Z主主i i+Z+Z被被i i=S=Sz z (1) (1) Z Z主主i i/Z/Z被被i i=U=Ui i (2) (2) 故有故有: Z: Z主主i i=S=Sz z U Ui i / /（1+U1+Ui i） Z Z被被i i=S=Sz z/ /（

29、1+U1+Ui i）5. 5. 計(jì)算法計(jì)算法（七）計(jì)算轉(zhuǎn)速（七）計(jì)算轉(zhuǎn)速1. 1. 機(jī)床的功率扭矩特性機(jī)床的功率扭矩特性主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，其主傳動(dòng)屬恒功率恒功率傳動(dòng)。 主變速傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件究竟按多大的扭矩進(jìn)行計(jì)算，引入了計(jì)算轉(zhuǎn)速的概念。規(guī)定主軸或其余各傳動(dòng)件傳遞全主軸或其余各傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速，用部功率的最低轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速，用j j表示。表示。主軸的功率扭矩特性圖主軸的功率扭矩特性圖確定變速傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)確定變速傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)先定出主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，算轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)先定出主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，再按序由后往前，推算出各傳動(dòng)軸的再按序由后

30、往前，推算出各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，最后再確定各齒輪的計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)速，最后再確定各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。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)速的確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可由表2-9的相應(yīng)公式算出。一般的中型通用機(jī)床和使用較廣的半自動(dòng)機(jī)床常定主軸的第一個(gè)低的三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)第一個(gè)低的三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速為計(jì)算轉(zhuǎn)速的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速為計(jì)算轉(zhuǎn)速j j。 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 其它傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定傳遞滿載功率的最低轉(zhuǎn)速傳遞滿載功率的最低轉(zhuǎn)速第四節(jié)第四節(jié) 主軸組件的設(shè)計(jì)主軸組件的設(shè)計(jì)主軸部件包括:主軸、主軸軸承、傳動(dòng)件、及其它附件一 、主軸

31、組件應(yīng)滿足的基本要求二、 主軸組件的傳動(dòng)方式三、 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、 主軸軸承一一 、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求1. 旋轉(zhuǎn)精度 在無載荷、低速運(yùn)動(dòng)條件下，主軸前端定位面的徑向和軸向跳動(dòng)。它取決于主軸 、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。 2. 剛度 靜剛度：ki=Fi/Yi 動(dòng)剛度：kd=Fd/Yd 3. 3. 抗振性抗振性 它主要指主軸部件抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。4. 4. 溫升和熱變形溫升和熱變形5. 5. 精度保持性精度保持性二、主軸部件的傳動(dòng)方式二、主軸部件的傳動(dòng)方式1. 1. 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 扭矩大，線速度不能太高，V1215m/s；傳動(dòng)平穩(wěn)性差

32、， 齒輪平穩(wěn)性精度取56級(jí),采用斜齒輪B小于等于1520度；精密機(jī)床齒輪與主軸采用圓錐配合。2. 2. 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)3. 3. 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）主軸部件的支承數(shù)目（一）主軸部件的支承數(shù)目 （二）推動(dòng)軸承位置配制形式（二）推動(dòng)軸承位置配制形式 （三）主軸傳動(dòng)件位置的合理布局（三）主軸傳動(dòng)件位置的合理布局 （四）主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定（四）主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 （五）主軸（五）主軸三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）主軸部件的支承數(shù)目（一）主軸部件的支承數(shù)目 多數(shù)機(jī)床主軸采用前、后雙支承； 為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床主軸采用三支承， 且以前、

33、后支承為主要支承的較多。（二）推動(dòng)軸承位置配制形式（二）推動(dòng)軸承位置配制形式a）前端配置b）中間配置c）后端配置d） e）兩端配置 （三）主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定（三）主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1. 1. 主軸前軸頸直徑主軸前軸頸直徑D D1 1的選取的選取 D1一般按機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑 參考表3-1選取。車床和銑床后軸徑的直徑：D D2 2(0.7(0.7 0.85)D0.85)D1 1 2 2、主軸內(nèi)孔直徑、主軸內(nèi)孔直徑d d的確定的確定 主軸內(nèi)孔直徑d與用途有關(guān)。 由材料力學(xué)視抗彎強(qiáng)度要求確定。3 3、主軸前端懸伸量、主軸前端懸伸量a a的確定的確定盡可能小，受主軸端部結(jié)構(gòu)限制，已標(biāo)準(zhǔn)化4 4、主軸主要支承間跨距的確定、主軸主要支承間跨距的確定 0 0(23.5)a(23.5)a 存在一個(gè)最佳