裝備課程設(shè)計課件

變速系統(tǒng)運動設(shè)計要點：

一個規(guī)律—級比規(guī)律。兩個限制—齒輪傳動比限制齒輪變速組的變速范圍限制

三項原則—傳動副要“前多后少”，傳動線要“前緊后松”，降速要“前慢后快”。四項注意—傳動鏈要短，轉(zhuǎn)速和要小，齒輪線速度要低，空轉(zhuǎn)件要少。傳動副數(shù)=每個轉(zhuǎn)速點的傳動線數(shù)=傳動比數(shù)（六）結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬訂

設(shè)車床的已知主軸轉(zhuǎn)速n=35.5～1600r/min，級數(shù)Z=12，公比=1.41；采用集中傳動式布局、直齒滑移齒輪變速，采用電動機開停、換向及制動方式。（1）確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù)?？捎?個變速組：一個三聯(lián)和兩個雙聯(lián)滑移齒輪變速組(12=31×23×26)。當(dāng)較小時，還可采用兩個變速組，即四聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪變速組，但需注意采用四聯(lián)滑移齒輪的可能性以及要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施。例如某臥式車床nmin=25r/min，Z=12，=1.41，則相應(yīng)轉(zhuǎn)速數(shù)列可由25查起，按相隔6級取值，即25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120。（2）確定傳動順序方案。變速組的傳動順序:是指各變速組在傳動鏈中由先到后的排列順序。12=6×2，12=2×6，

12=4×3，12=3×4，12=3×2×2，12=2×3×2，12=2×2×3

由于機床的傳動系統(tǒng)通常是采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪進行變速，所以每個變速組的傳動副數(shù)最好取為p=2或3。這樣可使傳動副數(shù)量最少。

若變速組的傳動副數(shù)p=6時，不僅變速箱的軸向尺寸增加，而且使操縱機構(gòu)較為復(fù)雜。如果采用p=2或3時，達到同樣的變速級數(shù)，變速組的數(shù)量相應(yīng)增加，這樣，可利用變速組的傳動副兼起降速作用，以減少專門用于降速的定比傳動副。如無特殊要求，根據(jù)傳動副“前多后少”的原則，應(yīng)優(yōu)先選用12=4×3和12=3×2×2兩個方案。因結(jié)構(gòu)或使用上的特殊要求，采用其他傳動順序方案時，應(yīng)進行分析比較。（3）確定擴大順序方案。

變速組的擴大順序是指各變速組的級比指數(shù)由小到大的排列順序。如無特殊要求，根據(jù)傳動線“前緊后松”的原則，應(yīng)使變速組的擴大順序與傳動順序一致，故可選用12=41×34和12=31×23×26。采用其他擴大順序方案時，應(yīng)進行分析比較。綜上所述，擬訂結(jié)構(gòu)式時，要“前多后少”地安排變速組的傳動順序；要“前緊后松”地安排其擴大順序，使擴大順序與傳動順序一致，這在一般情況下可得到最佳結(jié)構(gòu)式方案。（4）檢驗最后擴大組的變速范圍。由可知，結(jié)構(gòu)式12=41×34,最后擴大組的變速范圍為

結(jié)構(gòu)式12=31×23×26

,最后擴大組的變速范圍為

因此，結(jié)構(gòu)式方案確定為12=31×23×26。（5）畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)。根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)式方案畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)。（七）轉(zhuǎn)速圖擬訂

A確定V帶傳動考慮軸轉(zhuǎn)速不宜過低（結(jié)構(gòu)尺寸增大），也不宜過高（帶輪轉(zhuǎn)動不平衡引起振動，噪聲），初定n1=800r/min，帶傳動比為B畫轉(zhuǎn)速圖的格線該變速系統(tǒng)具有定比傳動和三個變速組，畫傳動軸和轉(zhuǎn)速格線，標(biāo)定各軸號、主軸各轉(zhuǎn)速點及電動機轉(zhuǎn)速點的轉(zhuǎn)速值。C分配傳動比分配各變速組的傳動比，通常是“由后向前”地進行，先分配最后變速組的傳動比，再順次向前分配或“由前向后”交叉進行。

分配傳動比應(yīng)注意照顧有特殊要求的傳動副、重要傳動副以及最后擴大組傳動副。（1）分配第三變速組（Ⅲ-Ⅳ軸間）的傳動比。

由結(jié)構(gòu)式12=31×23×26,可知，第三變速組即第二擴大組的p=2,x=6。因此，先在Ⅳ軸上找到相距6格的兩個轉(zhuǎn)速點E和E1。根據(jù)傳動比1/4≤ｕ≤2，=1.41，P=2，傳動比只有2則Ⅲ軸上相應(yīng)最低轉(zhuǎn)速點D只能為惟一位置(因只能升2格，降4格)，在軸Ⅲ上可選擇6個點（140、200、280、400、560、800）。（2）分配第二變速組（Ⅱ—Ⅲ軸間）的傳動比。

第二變速組即第一擴大組有兩個傳動副，三個級比級數(shù)，在Ⅲ軸上已定6個點。因級比指數(shù)為3，上升及下降之和不能超過3個格，可是為避免升速，又不使傳動比太小，軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速只能確定為C（400）、C1（560）、C2（800）。其傳動比有2個（因有兩個傳動副）（3）分配第一變速組（Ⅰ—Ⅱ軸間）的傳動比。

第一變速組即基本組有三個傳動副，級比指數(shù)為1，于Ⅱ軸上自C點向上已選取相鄰三點C、C1、C2點。Ⅰ軸某一點出發(fā)的傳動線必須有3條，每傳動線相距格數(shù)必須為1，故滿足此要求的轉(zhuǎn)速點只能是B（800）點。

（4）畫全傳動線，可得到圖2-6所示的轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖的擬定往往需要多次修改，在以后的傳動副參數(shù)確定甚至結(jié)構(gòu)設(shè)計時仍有可能更改。因此應(yīng)全面考慮，兼顧各個變速組，特別要注意結(jié)構(gòu)尺寸和傳動性能的影響，擬定出更加完善合理的轉(zhuǎn)速圖方案。（八）齒輪齒數(shù)確定確定齒輪齒數(shù)時，需先初定變速組齒輪副模數(shù)和傳動軸直徑，以便根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸判斷其齒輪齒數(shù)或齒數(shù)和是否適宜。主傳動齒輪要傳遞足夠動力，齒輪模數(shù)一般取m≧2。在強度允許的條件下盡可能取較小模數(shù)，可方便加工、減少齒輪副的滑動率，增大重合度、降低噪聲都有好處。

為了便于設(shè)計與制造，主傳動所用齒輪模數(shù)的種類應(yīng)盡可能少。在同一變速組內(nèi)，通常選用相同的模數(shù)，這是因為各齒輪副的速度和受力情況相差不大的緣故。而在某些場合，如最后擴大組或折回傳動組中，由于各齒輪副的速度和受力情況相差懸殊，在同一個變速組內(nèi)可選用不同的模數(shù)，但一般不多于兩種。A齒輪齒數(shù)確定的原則和要求原則是齒輪結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，主軸轉(zhuǎn)速誤差小。其具體要求是：（1）齒數(shù)和不應(yīng)過大，推薦齒數(shù)和S≤100120。（2）齒數(shù)和不應(yīng)過小，但需從以下限制條件中選取較大值；其一，受傳動性能限制的最小齒數(shù)，為了保證最小齒輪不產(chǎn)生根切以及主傳動具有較好的運動平穩(wěn)性等，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，一般取最小齒輪齒數(shù)Zmin=1820，主軸上的小齒輪Zmin=20，高速齒輪取Zmin=25。其二，受齒輪結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)，齒輪（尤其是最小齒輪）應(yīng)能可靠地安裝到軸上或進行套裝，特別要注意齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽處的壁厚不能過小，以防齒輪熱處理時產(chǎn)生過大的變形或傳動中造成斷裂現(xiàn)象。如圖2-7所式，應(yīng)保證齒輪的最小壁厚b≧2m，因此，Dfmin/2–t≧2m。對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其齒輪齒根圓的最小直徑Dfmin=（Zmin-2.5）m，帶入上式可得

Zmin≧6.5+2t/m=6.5+D/m式中Zmin—齒輪的最小齒數(shù)；M—齒輪模數(shù)（mm）；t—齒輪鍵槽至軸心線的距離（mm）；D—齒輪花鍵孔的大徑，D=2t（mm）其三，受兩軸組件結(jié)構(gòu)限制的最小中心距，若齒數(shù)和太小，則過小的中心距將導(dǎo)致兩軸上的軸承或其他元件之間的距離過近或相碰。（3）傳動比要求。

實際傳動比（齒輪齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖給定）之間允許有誤差，但不能過大。分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過允許值[n]=10（-1）%，即式中—主軸轉(zhuǎn)速的相對誤差；—主軸的實際轉(zhuǎn)速、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速圖標(biāo)定）—實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的實際傳動比、理論傳動比；

—公比。B查表法確定齒輪齒數(shù)

①變速組內(nèi)模數(shù)相同時齒輪齒數(shù)的確定在同一變速組內(nèi)，各對齒輪的齒數(shù)之比，必須滿足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動比；當(dāng)各對齒輪的模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時，則各對齒輪的齒數(shù)和也必然相等。若齒輪副傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比（或1.06）的整數(shù)次方，變速組內(nèi)的齒輪模數(shù)相等時，可按表2-5直接查出齒輪齒數(shù)。查表方法：（1）找出各齒輪副齒數(shù)的傳動比u。u1=1/2可查表中u=2.0一行；u2=1/1.41可查u=1.41一行，u3=1即查u=1.00一行。第一變速組a中三對齒輪傳動比為：u1=1/2，u2=1/1.41，u3=1。（2）確定Zmin和Smin。該變速組內(nèi)的最小齒輪必在u1=1/2的齒輪副中，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件假設(shè)Zmin=22，則在u=2.00一行中找到Zmin=22，順豎列向上查得其最小齒數(shù)和Smin=66。（3）找出可能采用的齒數(shù)S諸數(shù)值。自Smin=66開始向右查表，找出同時能滿足三個傳動比u1、u2和u3要求的齒輪齒數(shù)，其齒數(shù)和為S=72，84，90，92，96，┅（4）確定適用的齒數(shù)和S。

在結(jié)構(gòu)允許的條件下可選用較小的齒數(shù)和，本例中確定S=72為宜。（5）確定各齒輪副的齒數(shù)。由表中u=2.00一行查得Z1=24，則Z`1=S-Z1=72-24=48；由u=1.41一行查得Z2=30，則Z`2=S-Z2=72-30=42；由u=1.00一行查得Z3=36，則Z`2=S–Z2=72-36=36。②變速組內(nèi)模數(shù)不同時齒輪齒數(shù)的確定：設(shè)一個變速組內(nèi)有兩對齒輪副Z1/Z`1和Z2/Z`2，

分別采用兩種不同模數(shù)m1和m2，其齒數(shù)和為Sz1和Sz2，如果不采用變位齒輪，因各齒輪副的中心距a必須相等，可寫出

所以設(shè)

可得式中e1、e2—無公因數(shù)的整數(shù)；K—整數(shù)。按式（2）計算不同模數(shù)的齒輪齒數(shù)，往往需要幾次試算才能確定。首先定出變速組內(nèi)不同的模數(shù)值m1和m2；根據(jù)式（1）計算出e1和e2；選擇K值，由式（2）計算各齒輪副的齒數(shù)和Sz1和Sz2（應(yīng)考慮齒數(shù)和不至過大或過?。话锤鼾X輪副的傳動比分配齒數(shù)。如果不能滿足轉(zhuǎn)速圖上的傳動比要求，須調(diào)整齒數(shù)和重新分配齒數(shù)，因此經(jīng)常采用變位齒輪的方法，改變兩對齒輪副的齒數(shù)和，以獲得所要求的傳動比。例如，X62W銑床主傳動中Ⅳ-Ⅴ軸間（第二擴大組）的兩對齒輪，其傳動比為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。由式（1）可得；為了使齒數(shù)和較小并滿足最小齒輪齒數(shù)的要求，

選取K=30，則根據(jù)齒輪副的傳動比齒數(shù)分配如下：C三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)關(guān)系若變速組采用三聯(lián)滑移齒輪時，確定其齒數(shù)之后，還應(yīng)檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關(guān)系。如圖2-11所示三聯(lián)滑移齒輪，從中間位置向左移動時，次大齒輪Z2要從固定齒輪Z`3上方越過，為避免Z2與Z`3齒頂相碰，對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪且模數(shù)相同時，必須保證其中帶入上式可得Z3-Z2

4。即三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4。當(dāng)公比較?。ā?.26），且三聯(lián)滑移齒輪變速組為基本組時，容易發(fā)生齒數(shù)差小于4的情況?？刹扇∠率龃胧?）適當(dāng)增加齒輪副的齒數(shù)和；采用變位齒輪；2）改變齒輪排列方式，避免Z2越過Z3`。（九）齒輪布置與排列

A滑移齒輪布置變速組中滑移齒輪應(yīng)布置在主動軸上，由于主傳動多為降速傳動，主動軸轉(zhuǎn)速高，可使滑移齒輪的齒輪小、重量輕、滑動省力。若主動軸無法布置滑移齒輪或因操縱方便性需要，可將滑移齒輪布置在從動軸上，如圖2-6中第一變速組。變速組內(nèi)滑移齒輪必須有“空擋”位置，即只有當(dāng)一對齒輪完全脫開嚙合之后，才允許另一對齒輪開始進入嚙合，如圖2-12。

否則，一對齒輪未脫開嚙合，另一對齒輪往往因頂齒而無法進入；即使進入嚙合，因變速組內(nèi)兩對不同齒數(shù)的齒輪同時參與嚙合，一旦起動將造成重大設(shè)備事故，因此滑移齒輪具有空擋位置是一項重要的安全措施。其軸向間隙量通常為Δ=12mm。兩個固定齒輪的間距應(yīng)大于滑移齒輪的總寬度。B一個變速組內(nèi)齒輪軸向排列齒輪的軸向排列，應(yīng)盡量縮短軸向長度。（1）窄排列與寬排列。

滑移齒輪一般采用窄排列，如圖2-12（a）、2-13（a）。

若滑移齒輪采用寬排列，如圖2-12（b）、2-13（b），軸向尺寸較大。（2）小齒數(shù)差排列。當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪相鄰齒數(shù)差小于4時，可采用圖2-13（c）的小