機械系統(tǒng)設計5章

1第5章傳動系統(tǒng)設計本章要點傳動系統(tǒng)的類型及應用傳動系統(tǒng)的組成傳動系統(tǒng)運動設計第5章傳動系統(tǒng)設計傳動的概念機械系統(tǒng)的傳動是將動力源或某個執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行件）的速度、力矩傳遞給執(zhí)行件（或另一執(zhí)行件），使該執(zhí)行件具有某種運動和出力的功能。傳動環(huán)節(jié)又稱傳動鏈或傳動系統(tǒng)，有兩類：

內(nèi)聯(lián)傳動：主要考慮兩執(zhí)行件間的傳動精度；

外聯(lián)傳動：主要考慮執(zhí)行件的速度（或轉(zhuǎn)速）和傳遞動力的要求。運動和動力的傳遞運動和動力的變換傳動系統(tǒng)的作用第5章傳動系統(tǒng)設計4.1傳動系統(tǒng)分類（一）有級變速和無級變速傳動系統(tǒng)1無級變速傳動系統(tǒng)無級變速是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速（或速度）在一定的范圍內(nèi)連續(xù)地變化，這樣可以使執(zhí)行件獲得最有利的速度，能在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中變速，也便于實現(xiàn)自動化等。第5章傳動系統(tǒng)設計（1）機械無級調(diào)速器（2）液壓無級變速裝置（3）電氣無級變速裝置機械系統(tǒng)中常用的無級變速裝置（1）機械無級調(diào)速

第5章傳動系統(tǒng)設計機械無級調(diào)速依靠摩擦傳動，改變主動件和從動件的輸出半徑，實現(xiàn)傳動比的無變化。調(diào)速原理1）滾輪----平板式變速器2）鋼球無級變速器3）菱錐無級變速器4）寬V帶無級變速器

分類摩擦傳動帶來的問題：效率問題，磨損問題，可靠性問題1)滾輪----平板式變速器工作原理：

調(diào)整主動輪的位置，就改變了r2的大小，從而實現(xiàn)無級變速接觸點的速度：v=ω2r2=r1ω1傳動比：

i12=ω1/ω2=r2/r1

特點：1）結構簡單、制造方便；

2）因為存在較大相對滑動，故磨損嚴重，傳遞功率不大組成：

主動輪從動盤彈簧

主動軸I

從動軸II潘存云教授研制主動輪III從動平盤彈簧III主動輪從動平盤彈簧r1r2機械式無級調(diào)速彈簧作用？2)鋼球無級變速器傳動比：

i12=R2r1/R1r2=r1/r2因為R1=R2

組成：錐輪鋼球(通常為6個)支承軸主動軸I從動軸II工作原理調(diào)整支承軸的傾角，可改變鋼球的傳動半徑r1和r2，從而實現(xiàn)無級變速。特點：1）結構簡單、傳動平穩(wěn)，相對滑動小，結構緊湊；

2）要求鋼球加工精度高。鋼球支承軸從動錐輪主動錐輪機械式無級調(diào)速潘存云教授研制IIIIIIr1R1

r2R2支承架從動輪菱錐3)菱錐無級變速器組成：主動輪從動輪錐菱支承架

主動軸I

從動軸II

從動輪主動輪III菱錐支承架r1r2R1R2機械式無級調(diào)速工作原理：調(diào)整支架的水平位置，可改變菱錐的傳動半徑r1和r2，從而實現(xiàn)無級變速。傳動比：

i12=r1R2/R1r2

利用接觸點線速度相等計算4)寬V帶無級變速器傳動比：

i12=r2/r1

組成：固定錐輪活動錐輪寬V帶工作原理：同步調(diào)整活動錐輪的軸向位置，可改變錐輪的傳動半徑r1和r2，從而實現(xiàn)無級變速。潘存云教授研制寬V帶固定錐輪III活動錐輪IIIr2r1機械式無級調(diào)速錐輪怎么動？機械無級變速器的優(yōu)點：▲結構簡單；▲過載時可利用摩擦傳動元件間的打滑而避免損壞機器；▲運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲，可用于較高轉(zhuǎn)速的傳動；▲易于平緩連續(xù)的變速。機械式無級變速缺點：▲不能保證精確的傳動比；▲承受過載和沖擊能力差，傳遞大功率時結構尺寸過大；▲軸和軸承上的載荷較大。造成機械式無級變速缺點的根本原因就是其依靠摩擦傳遞動力的工作原理(2)液壓無級變速裝置第5章傳動系統(tǒng)設計液壓無級變速裝置動力傳輸：利用油液為介質(zhì)來傳遞動力無級變速原理：通過連續(xù)地改變輸入液動機(或油缸)的油液流量來實現(xiàn)無級變速特點：傳動平穩(wěn)運動換向沖擊小易于實現(xiàn)直線運動常用裝置：常用于執(zhí)行件要求直線運動的機械系統(tǒng)中。如刨床、拉床的主傳動以及組合機床的動力滑臺等(3)電氣無級變速裝置電氣無級變速裝置是以直流并激電動機、交流變頻電動機或交、直流伺服電動機、步進電動機等為動力源，通過連續(xù)地變換這些電動機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)無級調(diào)速。第5章傳動系統(tǒng)設計2有級變速傳動系統(tǒng)

第5章傳動系統(tǒng)設計有級變速較廣泛地應用于通用機床，尤其是中小型通用機床中有級變速特點傳遞的功率大變速范圍寬傳動比準確工作可靠有轉(zhuǎn)速損失由滑移齒輪、交換齒輪、交換皮帶輪等變速傳動副組成的傳動系統(tǒng)可使執(zhí)行件得到若干個所需要的轉(zhuǎn)速，這種變速在變速范圍內(nèi)不能連續(xù)地變換，屬于有級變速。轉(zhuǎn)速不連續(xù)，得不到最理想的轉(zhuǎn)速第5章傳動系統(tǒng)設計如果加工某一工件所需要的合理切削速度為v，則相應的轉(zhuǎn)速為n。通常，有級變速機構不能恰好得到這個轉(zhuǎn)速，而是n處于某兩級轉(zhuǎn)速nj與nj+1之間：nj＜n＜nj+1

如果采用較高的轉(zhuǎn)速nj+1，則必將提高切削速度，刀具的耐用度將要降低。為了不降低刀具耐用度，以采用較低的轉(zhuǎn)速nj為宜。這時轉(zhuǎn)速的損失為n-nj，相對轉(zhuǎn)速損失率為：A=（n-nj）/n

最大相對轉(zhuǎn)速損失率是當所需的轉(zhuǎn)速n趨近于nj+1而實際卻選用了nj時。轉(zhuǎn)速損失反映了生產(chǎn)率的損失。轉(zhuǎn)速損失的概念CA7620型液壓多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速圖第5章傳動系統(tǒng)設計交換齒輪變速（29/4646/29）滑移齒輪變速（38/5328/63）交換齒輪位置？滑移齒輪位置？Why？3固定傳動比的傳動系統(tǒng)如果機械系統(tǒng)的執(zhí)行件要求以某一固定的轉(zhuǎn)速(速度)工作，則連接動力源與執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)屬于固定傳動比的傳動系統(tǒng)，即該系統(tǒng)是由若干個固定傳動比串聯(lián)組成。起重機傳動系統(tǒng)簡圖注意制動器2的安裝位置，位于高速軸上，制動器的制動力矩小，體積小第5章傳動系統(tǒng)設計（二）獨立和聯(lián)合傳動系統(tǒng)1獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)獨立驅(qū)動系統(tǒng)指各執(zhí)行件分別由各自的動力源單獨進行驅(qū)動。獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)一般有以下三種情況：（1）機械系統(tǒng)只有一個執(zhí)行件（2）機械系統(tǒng)有多個運動不相關的執(zhí)行件（3）數(shù)控機械系統(tǒng)

數(shù)控機械系統(tǒng)：一般都有多個執(zhí)行件，各執(zhí)行件的運動彼此有嚴格的速比和位置要求，以實現(xiàn)復雜的運動組合或加工復雜的表面。由于采用數(shù)字指令進行控制，故每個執(zhí)行件都有各自的動力源單獨驅(qū)動。第5章傳動系統(tǒng)設計獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)——（1）機械系統(tǒng)只有一個執(zhí)行件舉例第5章傳動系統(tǒng)設計獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)——（1）機械系統(tǒng)只有一個執(zhí)行件舉例曲柄壓力機只有一個執(zhí)行件，即曲柄滑塊機構

1-操縱桿;2-滑塊;3-連桿;4-曲柄5-制動器;6-離合器;7,8-齒輪副9-電動機;10-立柱注意：1）制動、離合動作的協(xié)調(diào)

2）離合器的作用

3）離合器和制動器的安裝位置第5章傳動系統(tǒng)設計問題：如果讓你設計，你選擇7、8齒輪傳動？帶傳動？實習時，注意一下！獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)—（2）機械系統(tǒng)有多個運動不相關的執(zhí)行件龍門起重機運動簡圖第5章傳動系統(tǒng)設計舉例獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)—（3）數(shù)控機械系統(tǒng)舉例A4010裝配機器人傳動原理圖第5章傳動系統(tǒng)設計（二）獨立和聯(lián)合傳動系統(tǒng)2集中驅(qū)動傳動系統(tǒng)集中驅(qū)動系統(tǒng)指機械系統(tǒng)的多個執(zhí)行件均由一個動力源驅(qū)動集中驅(qū)動傳動系統(tǒng)特點：

(1)執(zhí)行件間有嚴格的傳動比要求

(2)各執(zhí)行件間運動有順序或協(xié)調(diào)的要求

(3)各執(zhí)行件的運動相互獨立第5章傳動系統(tǒng)設計集中驅(qū)動系統(tǒng)——執(zhí)行件間有嚴格的傳動比要求SG8630型高精度絲杠車床傳動系統(tǒng)圖主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具的移動距離S為工件的螺紋導程第5章傳動系統(tǒng)設計轉(zhuǎn)動和平動有嚴格的要求，主軸轉(zhuǎn)動一周，刀具橫向移動一個導程的距離刀具橫向移動絲杠的導程（二）獨立和聯(lián)合傳動系統(tǒng)

聯(lián)合驅(qū)動系統(tǒng)：由兩個或多個動力源經(jīng)各自的傳動鏈聯(lián)合驅(qū)動一個執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)，主要用于低速、重載、大功率、執(zhí)行件少而慣性大的機械。第5章傳動系統(tǒng)設計4.2傳動系統(tǒng)組成第5章傳動系統(tǒng)設計（一）變速裝置作用：變速裝置的作用是改變動力源的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以適應執(zhí)行件的需要。若執(zhí)行件不需要變速，可采用固定傳動比的傳動系統(tǒng)或采用標準的減速器、增速器實現(xiàn)降速傳動或升速傳動。第5章傳動系統(tǒng)設計（一）變速裝置

1交換齒輪變速

A、B和C、D為兩對交換齒輪，改變齒輪A、B和C、D的齒數(shù),就可得到不同的傳動比。（俗稱掛輪）第5章傳動系統(tǒng)設計改變的是絲杠的轉(zhuǎn)速掛輪位置（一）變速裝置

2滑移齒輪變速特點：能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩和較高的轉(zhuǎn)速；變速方便，通過串聯(lián)變速組的辦法便可實現(xiàn)增多變速級數(shù)的目的；沒有常嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪，因而空載功率損失較小?；讫X輪不能在運轉(zhuǎn)中變速，為便于滑移嚙合，多用直齒圓柱齒輪傳動，因而傳動的平穩(wěn)性不如斜齒圓柱輪傳動。第5章傳動系統(tǒng)設計交換齒輪滑移齒輪（一）變速裝置

2滑移齒輪變速設計滑移齒輪時應該考慮的兩個問題1）滑移的靈活性（不能自鎖）2）三聯(lián)滑移齒輪中大小齒輪的外徑差（齒數(shù)差）——小齒輪的齒頂圓直徑小于大齒輪的齒根圓直徑第5章傳動系統(tǒng)設計交換齒輪滑移齒輪（一）變速裝置

3離合器變速第5章傳動系統(tǒng)設計

注意：離合器本身不能變速，它是靠齒輪來變速，類似滑移齒輪變速原理，靠離合器來改變嚙合的齒輪齒輪A、C空套在軸上;且固定在離合器的定子上離合器的轉(zhuǎn)子固定在軸上哪個離合器吸合，就把與之相連的齒輪固定在軸上（一）變速裝置

3離合器變速第5章傳動系統(tǒng)設計在離合器變速方式中，應用較多的有牙嵌式離合器、齒輪式離合器和摩擦片式離合器等。

應用場合：當變速機構為斜齒或人字齒圓柱齒輪傳動時，不便用滑移齒輪變速，則需用牙嵌式或齒輪式離合器變速。（一）變速裝置

3離合器變速

牙嵌式或齒輪式離合器變速機構的優(yōu)點是：軸向尺寸小，可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，傳動比準確，變速時操縱省力等。

缺點是：不能在運轉(zhuǎn)中變速，各對齒輪經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，磨損較大，傳動效率低。第5章傳動系統(tǒng)設計（一）變速裝置

3離合器變速

摩擦片式離合器變速特點是：可在運轉(zhuǎn)過程中變速接合平穩(wěn)，沖擊小便于實現(xiàn)自動化軸向尺寸較長，結構復雜第5章傳動系統(tǒng)設計（一）變速裝置

3離合器變速采用摩擦片式離合器變速時，離合器位置的安排應注意以下幾個方面的問題。

①減小離合器尺寸。在沒有特殊要求的情況下，應盡可能將離合器安排在轉(zhuǎn)速較高的軸上，以減小傳遞的轉(zhuǎn)矩，縮小離合器的尺寸。②避免出現(xiàn)超速現(xiàn)象。超速現(xiàn)象是指當一條傳動路線工作時，在另一條不工作的傳動路線上出現(xiàn)傳動件高速空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在兩對齒輪傳動比懸殊時更為嚴重。

③要考慮結構因素第5章傳動系統(tǒng)設計（一）變速裝置

3離合器變速ZA=80ZB=40ZC=24ZD=96圖1圖2圖3圖4圖1M1吸合，ZC超速（I軸主動，II軸被動）圖4ZC超速（I軸主動，II軸被動）（離合器外片與小齒輪一起轉(zhuǎn)）第5章傳動系統(tǒng)設計超速問題M2M1M2M1M1M2（一）變速裝置

4嚙合器變速同步嚙合器的工作原理：在變速過程中先使將要進入嚙合的一對齒輪的圓周速度相等，然后才使它們進入嚙合，即先同步后變速。這可避免齒輪在變速過程中產(chǎn)生沖擊，使變速過程平穩(wěn)。目的是：4與1嚙合方法：首先使4和1的轉(zhuǎn)速相同，即先同步，后嚙合第5章傳動系統(tǒng)設計（二）起停和換向裝置作用：用來控制執(zhí)行件的起動、停止以及改變運動方向第5章傳動系統(tǒng)設計（二）起停和換向裝置選擇起停、換向裝置時應該考慮的因素第5章傳動系統(tǒng)設計（二）起停和換向裝置起停和換向裝置的結構——齒輪—摩擦離合器換向機構第5章傳動系統(tǒng)設計齒輪Z1、Z3均空套在軸Ⅰ上摩擦離合器向左接合時，通過Z2傳動軸Ⅱ，軸II與軸I反向旋轉(zhuǎn)；摩擦離合器向右接合時，通過Z0、Z4傳動軸Ⅱ與主動軸同向轉(zhuǎn)動；摩擦離合器處于中間位置時，軸Ⅱ不轉(zhuǎn)。（二）起停和換向裝置起停和換向裝置的結構——齒輪換向機構（原理——惰輪機構）運動從軸Ⅰ傳入，軸Ⅲ傳出。當軸Ⅲ上的滑移齒輪向右移動時，運動由軸Ⅰ經(jīng)齒輪1(Z30)的右半部和齒輪2(Z56)傳出帶動軸Ⅲ轉(zhuǎn)動。當滑移齒輪在圖示位置時，運動由軸Ⅰ經(jīng)齒輪1(Z30)的左半部及其常嚙合的惰輪3(Z30)傳動軸Ⅲ上的齒輪2(Z56)從而帶動軸Ⅲ轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一惰輪3，使軸Ⅲ反向運轉(zhuǎn)。由于齒輪1與惰輪3的齒數(shù)相等，故輸出的轉(zhuǎn)速正反向相等。第5章傳動系統(tǒng)設計惰輪軸位置布置影響惰輪軸的受力（b）方案較好（三）制動裝置——常用的制動方式第5章傳動系統(tǒng)設計（三）制動裝置——常用的制動方式對制動裝置的基本要求：工作可靠，操縱方便，制動迅速平穩(wěn)，結構簡單，尺寸小，磨損小，散熱好。第5章傳動系統(tǒng)設計制動器的設計與安裝應考慮如下問題：①制動器與離合器必需互鎖。（例：曲柄壓力機）②合理確定制動器的安裝位置。若要求制動扭矩較小，則制動器應安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上。這樣制動平穩(wěn)，制動器體積也小。若要求制動時間短、制動靈活，則制動器可直接安裝在執(zhí)行件上。通常，制動器安裝在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍較小的軸上。③閘帶式制動器的操縱力應作用在制動帶的松邊。（三）制動裝置——常用的制動方式第5章傳動系統(tǒng)設計（三）制動裝置——閘帶式制動器操縱桿杠桿制動帶制動輪調(diào)節(jié)螺釘?shù)?章傳動系統(tǒng)設計（四）安全保護裝置機械系統(tǒng)在工作中若載荷變化頻繁、變化幅度較大、可能過載而本身又無保護作用時，應在傳動鏈中設置安全保護裝置，以避免損壞傳動機構。如果傳動鏈中有帶傳動、摩擦離合器等摩擦副傳動件，則具有過載保護作用，否則應在傳動鏈中設置安全離合器或安全銷等過載保護裝置。當傳動鏈所傳遞的轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值時，靠安全保護裝置中連接件的折斷、分離或打滑來停止或限制轉(zhuǎn)矩的傳遞。第5章傳動系統(tǒng)設計（四）安全保護裝置常用的安全保護裝置：

1銷釘安全聯(lián)軸器

2鋼珠安全離合器

3摩擦安全離合器剪斷銷結構圖鋼珠安全離合器單圓錐摩擦安全離合器第5章傳動系統(tǒng)設計注意α角度傳動系統(tǒng)設計補充內(nèi)容——行星齒輪傳動基本組成:1太陽輪;2行星輪;3內(nèi)齒輪;4行星架

行星傳動:一個或一個以上齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪傳動

。

行星輪:既繞自身的軸線回轉(zhuǎn)﹐又隨行星架繞固定軸線回轉(zhuǎn)。太陽輪﹑行星架和內(nèi)齒輪都可繞共同的固定軸線回轉(zhuǎn)﹐并可與其他構件聯(lián)結承受外加力矩﹐它們是這種輪系的三個基本件。行星傳動的兩種形式：差動輪系，行星輪系

差動輪系：太陽輪﹑行星架和內(nèi)齒輪三者如果都不固定﹐確定機構運動時需要給出兩個構件的角速度﹐這種傳動稱差動輪系﹔

差動輪系可以把兩個給定運動合成起來﹐也可把一個給定運動按照要求分解成兩個基本件的運動。汽車差速器就是分解運動的例子。行星輪系：如果固定內(nèi)齒輪或太陽輪﹐則稱行星輪系。傳動系統(tǒng)設計補充內(nèi)容——行星齒輪傳動(1)齒圈固定，太陽輪主動，行星架被動

動畫演示從演示中可以看出，此種組合為降速傳動，通常傳動比為2.5～5，且轉(zhuǎn)向相同。

行星輪系的幾種形式(2)齒圈固定，行星架主動，太陽輪被動

動畫演示可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比為0.2～0.4，且轉(zhuǎn)向相同。行星輪系的幾種形式行星輪系的幾種形式(3)太陽輪固定，齒圈主動，行星架被動動畫演示可以看出，此種組合為降速傳動，傳動比為1.25～1.67，且轉(zhuǎn)向相同。行星輪系的幾種形式(4)太陽輪固定，行星架主動，齒圈被動

動畫演示可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比為0.6～0.8，且轉(zhuǎn)向相同行星輪系的幾種形式(5)行星架固定，太陽輪主動，齒圈被動

動畫演示可以看，出此種組合為降速傳動，傳動比為1.5～4，且轉(zhuǎn)向相反行星輪系的幾種形式(6)行星架固定，齒圈主動，太陽輪被動動畫演示可以看，出此種組合為升速傳動，傳動比為0.25～0.67，且轉(zhuǎn)向相反行星輪系的幾種形式(7)把三元件中任意兩元件接合為一體的情況從演示中可以看出，行星齒輪間沒有相對運動，作為一個整體運轉(zhuǎn)，傳動比為1，且轉(zhuǎn)向相同。動畫演示諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動具有以下優(yōu)點：

1）傳動比大、范圍寬（一級傳動比范圍為50-500，二級傳動可達2500-250000），且在傳動比很大的情況下，仍具有較高的效率；

2）結構簡單、體積小、重量輕（與一般齒輪減速器相比，零件可減少約50%，體積可減少20%-50%）；

3）由于同時嚙合的輪齒對數(shù)多，齒面相對滑動速度低，加上多齒嚙合的平均效應，承載能力強、傳動平穩(wěn)、運動精度高。

4）還能實現(xiàn)密封空間的運動傳遞。

諧波齒輪傳動的缺點是柔輪易發(fā)生疲勞損壞，起動力矩大。

動畫仿真諧波齒輪傳動當機械系統(tǒng)的執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速或速度需要在一定范圍內(nèi)變化，而又允許有一定的轉(zhuǎn)速損失時，基于經(jīng)濟性考慮，可采用有級變速系統(tǒng)，而機床有級變速系統(tǒng)的設計方法、原則比較系統(tǒng)而成熟。因此，以下介紹機床有級變速系統(tǒng)設計時應遵循的原則和規(guī)律，其他機械系統(tǒng)的傳動設計，可參照進行。4.2傳動系統(tǒng)的運動設計第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計有級變速傳動系統(tǒng)對于通用機床主運動的執(zhí)行件(如普通車床)，一般都有若干個按等比數(shù)列排列的轉(zhuǎn)速(為什么按等比數(shù)列排列？)，當采用普通交流異步電動機時，它只能提供一個(或二、三個)轉(zhuǎn)速。在該傳動設計中，要解決的主要問題是應遵循一些什么原則和規(guī)律，才能使執(zhí)行件(主軸組件)獲得按等比數(shù)列排列的若干級轉(zhuǎn)速。例如：如何得到12級轉(zhuǎn)速？31.5rpm、45rpm、63rpm、90rpm、125rpm、180rpm、250rpm、355rpm、500rpm、710rpm、1000rpm、1400rpm分布特點：低轉(zhuǎn)速分布較高轉(zhuǎn)速密集第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計如果加工某一工件所需要的合理切削速度為v，則相應的轉(zhuǎn)速為n。通常，有級變速機構不能恰好得到這個轉(zhuǎn)速，而是n處于某兩級轉(zhuǎn)速nj與nj+1之間（比如理論轉(zhuǎn)速為1200rpm，車床轉(zhuǎn)速有1000和1400rpm）：nj＜n＜nj+1

如果采用較高的轉(zhuǎn)速nj+1，則必將提高切削速度，刀具的耐用度將要降低。為了不降低刀具耐用度，以采用較低的轉(zhuǎn)速nj為宜。這時轉(zhuǎn)速的損失為n-nj，相對轉(zhuǎn)速損失率為：A=（n-nj）/n

最大相對轉(zhuǎn)速損失率是當所需的轉(zhuǎn)速n趨近于nj+1而實際卻選用了nj時:等比數(shù)列的比值——傳動公比：第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計31.5rpm、45rpm、63rpm、90rpm、125rpm、180rpm、250rpm、355rpm、500rpm、710rpm、1000rpm、1400rpm第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計指最高轉(zhuǎn)速是最低轉(zhuǎn)速的多少倍第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計第5章傳動系統(tǒng)設計一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計通過以上的介紹，我們了解了一下信息：機床的轉(zhuǎn)速是按等比數(shù)列排列的等比數(shù)列的比值就是傳動公比為了使最大轉(zhuǎn)速損失率不大于50%，傳動公比應該大于1，且小于等于2為了便于設計和使用機床，規(guī)定了7個傳動公比傳動公比的選用原則和經(jīng)驗數(shù)據(jù)第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖為什么要引入轉(zhuǎn)速圖？12級主傳動系統(tǒng)圖給出了明確的傳動關系從圖中可知：它有五根軸：電機軸和Ⅰ-Ⅳ軸，Ⅳ軸為主軸Ⅰ-Ⅱ軸之間有一傳動組a，它有三對傳動副Ⅱ-Ⅲ軸之間有傳動組b(二對傳動副)Ⅲ-Ⅳ軸之間分傳動組c(二對傳動副)電動機的轉(zhuǎn)速為1440r/minⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸分別有1、3、6、12個轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)圖雖然直觀地表達了該傳動系統(tǒng)的組成，但卻有許多關鍵的東西并沒有描述清楚，而且畫起來比較麻煩。在設計傳動系統(tǒng)時，用它來進行方案對比并不是最好的工具。于是出現(xiàn)了將上述內(nèi)容完全表示清楚的線圖，稱為轉(zhuǎn)速圖。但是，每根軸的轉(zhuǎn)速值、傳動組內(nèi)傳動比之間的關系以及公比φ值等均不知道。12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖給出了各軸的傳動關系、轉(zhuǎn)速及速比第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖普通車床主傳動系統(tǒng)有五根軸：電動機軸和Ⅰ~Ⅳ軸，其中Ⅳ為主軸，電機軸為輸入軸。12級主傳動系統(tǒng)圖給出了明確的傳動關系第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖是由“三線一點”組成：軸線、轉(zhuǎn)速線、傳動線和轉(zhuǎn)速點。轉(zhuǎn)速圖表示了軸的數(shù)目、主軸及傳動軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動路線、變速組組數(shù)及傳動順序、各變速組的傳動副數(shù)及傳動比值。還表示了傳動組內(nèi)各傳動比之間的關系以及傳動組之間的傳動比的關系等。

轉(zhuǎn)速圖作用：1）對現(xiàn)有機床傳動鏈進行分析比較；2）設計新的傳動鏈第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖（1）轉(zhuǎn)速圖的概念①軸線軸線是用來表示軸的一組間距相等的豎線。從左向右依次畫出五條間距相等的豎線，并標上與傳動系統(tǒng)圖對應的軸號(電動機軸號為0)。豎線間的間距相等是為了使線圖清晰，并不表示軸的中心距相等。軸線第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖②轉(zhuǎn)速線轉(zhuǎn)速線是一組間距相等的水平線，用它來表示各級轉(zhuǎn)速，與各豎線的交點代表各軸轉(zhuǎn)速。12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速線注意：按等比數(shù)列排列的轉(zhuǎn)速,如果對轉(zhuǎn)速取對數(shù)，繪制其對數(shù)坐標，則相鄰兩條水平線間距離相等。12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速點第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖③轉(zhuǎn)速點

轉(zhuǎn)速點是指在軸線上畫的圓點(或圓圈)，用它來表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速值。在Ⅳ軸(主軸)上畫12個圓點(或圓圈)，它們都落在水平線與豎線的交點上，表示主軸的12級轉(zhuǎn)速值，并將數(shù)值寫在圓點(或圓圈)右邊。主軸轉(zhuǎn)速從31.5至1400r/min，相鄰轉(zhuǎn)速的比值是φ（傳動公比

φ

=1.41）有時，轉(zhuǎn)速點不落在水平線上，則應標出轉(zhuǎn)速值。如電動機軸(0軸)的轉(zhuǎn)速為1440r/min

12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖升速降速等速12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖④傳動線

傳動線是指軸線間轉(zhuǎn)速點的連線，它表示相應傳動副及其傳動比值傳動線(傳動比線)的傾斜方向和傾斜程度分別表示傳動比的升降和大小傳動比i按機床中的慣例來排比，即i=主動輪/被動輪（齒數(shù)）傳動比線是水平的，表示等速傳動，i=1傳動比線向右上方傾斜，表示升速傳動，i＞1傳動比線向右下方傾斜，表示降速傳動，i＜1第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖電機軸與I軸之間的帶傳動為固定傳動比傳動:i=125/254≈1/2≈1/1.412=1/φ2為降速傳動，在轉(zhuǎn)速圖上傳動線向右下方傾斜兩格I軸轉(zhuǎn)速710r/min④傳動線

傳動線是指軸線間轉(zhuǎn)速點的連線，它表示相應傳動副及其傳動比值第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖I軸與II軸之間有三個傳動副ia1=24/48≈1/2≈1/1.412=1/φ2ia2=30/42≈1/1.41≈1/1.41=1/φia3=36/36≈1/1≈1/1.410=1/φ0在轉(zhuǎn)速圖上I—II軸之間有三條傳動線，分別為：

水平、向右下方傾斜一格（降速）向右下方傾斜兩格（降速）第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖II軸與III軸之間有兩個傳動副ib1=22/62≈1/2.82≈1/1.413=1/φ3ib2=42/42≈1/1≈1/1.410=1/φ0在轉(zhuǎn)速圖上II—III軸之間有兩條傳動線，分別為：

水平、向右下方傾斜三格（降速）第5章傳動系統(tǒng)設計1轉(zhuǎn)速圖12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖III軸與IV軸之間有兩個傳動副ic1=21/84≈1/4≈1/1.414=1/φ4ic2=70/35=2/1≈1.412/1=φ2/1在轉(zhuǎn)速圖上III—IV軸之間有兩條傳動線，分別為：向右上方傾斜兩格（升速）向右下方傾斜四格（降速）第5章傳動系統(tǒng)設計2變速組的級比和級比指數(shù)12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖變速組a的級比指數(shù)(傳動特性)用x0表示，級比φx0=φ1，故級比指數(shù)x0=1

變速組的級比指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩條傳動線速比的比值，用φxi表示。Φxi中的指數(shù)xi稱為級比指數(shù)，它相當于轉(zhuǎn)速圖上上述相鄰兩條傳動線與從動軸交點之間相距的格數(shù)。變速組a的級比及級比指數(shù)第5章傳動系統(tǒng)設計2變速組的級比和級比指數(shù)12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖變速組b的級比指數(shù)(傳動特性)用x1表示，級比φx1=φ3，故級比指數(shù)x1=3變速組b的級比及級比指數(shù)第5章傳動系統(tǒng)設計2變速組的級比和級比指數(shù)12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖變速組c的級比指數(shù)(傳動特性)用x2表示，級比φx2=φ6，故級比指數(shù)x1=6變速組c的級比及級比指數(shù)第5章傳動系統(tǒng)設計3基本組和擴大組①基本組

變速組a有3個傳動副，傳動比比值為：由此可見，在變速組a中，相鄰傳動比連線之間相差一個公比φ，各傳動比值是以φ為公比的等比數(shù)列，通過這三個傳動比的作用，使Ⅱ軸獲得的三個轉(zhuǎn)速355r/min、500r/min、710r/min，仍是以φ為公比的等比數(shù)列。主軸能夠獲得按等比數(shù)列排列的轉(zhuǎn)速是因為這個變速組首先起作用的結果，實質(zhì)上，它使主軸獲得了以φ為公比的三個轉(zhuǎn)速。因此，這個變速組是必不可少的最基本的變速組，稱它為基本組。第5章傳動系統(tǒng)設計3基本組和擴大組12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖①基本組將下式寫成通式的形式，得到傳動比分配方程：基本組的級比指數(shù)x0=1第5章傳動系統(tǒng)設計3基本組和擴大組只要滿足傳動比分配方程式，就能使主軸獲得連續(xù)(不重復、不間斷)的等比數(shù)列②擴大組基本組后面的變速組因起變速擴大作用，統(tǒng)稱擴大組。

第一擴大組的級比指數(shù)一般等于基本組的傳動副數(shù)(p0)，如第一擴大組b的級比指數(shù)為3第二擴大組的作用是將第一擴大組的變速范圍第二次擴大，第二擴大組c的級比指數(shù)一般等于基本組的傳動副數(shù)(p0)和第一擴大組傳動副數(shù)(p1)的乘積，如第二擴大組c的級比指數(shù)為3×2=6好處：III軸和IV軸轉(zhuǎn)速按等比數(shù)列排列，中間無間斷，轉(zhuǎn)速變化范圍小類推：第5章傳動系統(tǒng)設計4各變速組的變速范圍與極限傳動比12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖①變速組變速范圍變速組內(nèi)最大傳動比imax與最小傳動比imin之比，稱為變速組的變速范圍r。r=imax/imin任意一組的變速范圍ri為:pi—該傳動組的傳動副數(shù)xi—級比指數(shù)第5章傳動系統(tǒng)設計4各變速組的變速范圍與極限傳動比12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖①變速組變速范圍基本組的變速范圍r0為:第一擴大組的變速范圍r1為:第二擴大組的變速范圍r2為:第5章傳動系統(tǒng)設計4各變速組的變速范圍與極限傳動比12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖②主軸變速范圍主軸的變速范圍Rn為:對于右圖的傳動系統(tǒng)寫成通式主軸的變速范圍等于各級變速范圍的乘積第5章傳動系統(tǒng)設計4各變速組的變速范圍與極限傳動比③極限傳動比在設計機床的變速系統(tǒng)時：在降速傳動中，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸增大，常限制最小傳動比，使imin≥1/4。在升速傳動中，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪聲，常限制最大傳動比使imax≤2。斜齒圓柱齒輪傳動比較平穩(wěn)，故imax≤2.5。因此，主傳動鏈任一變速組的變速范圍一般應滿足rmax=imax/imin≤8~10對于進給傳動系統(tǒng)，由于傳動件的轉(zhuǎn)速低，進給傳動功率小，傳動件的尺寸小，極限傳動比的條件可取為1/5≤i極≤2.8，故rmax≤14。在擬定轉(zhuǎn)速圖時，一般都應使每個變速組的變速范圍不超過上述允許值。在通常情況下，由于最后一個擴大組的變速范圍最大，因此，一般只要檢查最后一個擴大組的變速范圍即可。第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖設計有級變速系統(tǒng)時，為了便于分析和比較不同的設計方案，常采用結構式，如12=31×23×26

式中：12——主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)；3、2、2——表示按傳動順序排列各變速組的傳動副數(shù)，即該變速組由a、b、c三個變速組組成，其中a變速組有3個傳動副，b變速組有2個傳動副，c變速組有2個傳動副;結構式中的下腳標1、3、6分別表示各變速組的級比指數(shù)。第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)12級主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖變速組的傳動副數(shù)pi和級比指數(shù)xi是它的兩個基本參數(shù)。當這兩個參數(shù)一旦確定，則該變速組就隨之而定。如果將這兩個參數(shù)緊密地寫成這樣的形式：則表示變速組的方式就簡單得多。因此，如果按運動的傳遞順序?qū)⒈硎久總€變速組的兩個基本參數(shù)寫成乘積的形式，就是所謂的“傳動結構式”，簡稱“結構式”，即結構式：12=31×23×26或12=3[1]×2[3]×2[6]第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)基本組31(傳動副p0=3，級比指數(shù)x0=1)第一擴大組23(傳動副p1=2，級比指數(shù)x1=3)第二擴大組26(傳動副p2=2，級比指數(shù)x2=6)結構式：12=31×23×26主軸的12級轉(zhuǎn)速擴大順序與傳動順序一致的情況第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)若將基本組、擴大組采取不同的排列次序，對于12=3×2×2的傳動方案，可得如下結構式12=31×23×2612=31×26×2312=32×21×2612=32×26×2112=34×21×2212=34×22×21結構式簡單，但不直觀，與轉(zhuǎn)速圖的差別太大。為此，若將結構式表示的內(nèi)容用類似轉(zhuǎn)速圖那樣的線圖來表示，就形成了所謂的結構網(wǎng)。第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)12=31×23×26變速組1（基本組）：傳動副數(shù)3，級比1變速組2（第一擴大組）：傳動副數(shù)2，級比3變速組3（第二擴大組）：傳動副數(shù)2，級比6從總體上講，結構式或結構網(wǎng)表達了與轉(zhuǎn)速圖完全一致的傳動特性。一個結構式對應唯一結構網(wǎng)，反之，亦然。而一個結構網(wǎng)或結構式可有多個轉(zhuǎn)速圖，但一個轉(zhuǎn)速圖只能對應一個結構式或一個結構網(wǎng)。由結構網(wǎng)的畫法可知，結構網(wǎng)只表示傳動組內(nèi)傳動比的相對關系，故傳動線不表示傳動比的實際值；軸上轉(zhuǎn)速點只表示每根軸的轉(zhuǎn)速數(shù)目，而不表示轉(zhuǎn)速值(主軸除外)。結構網(wǎng)還表示了每個變速組的變速范圍第5章傳動系統(tǒng)設計二、結構式和結構網(wǎng)12=31×23×26第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定確定轉(zhuǎn)速數(shù)列定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)寫傳動結構式或畫結構網(wǎng)選電機轉(zhuǎn)速n0定中間軸轉(zhuǎn)速第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定題目：設計一臺中型車床的主傳動系統(tǒng)。已知：主軸的最高轉(zhuǎn)速nmax=1400r/min，主軸的最低轉(zhuǎn)速nmin=31.5r/min，主軸級數(shù)z=12，主軸轉(zhuǎn)速公比φ=1.41(這些已知數(shù)據(jù)都是總體設計時自定的)，擬定轉(zhuǎn)速圖。解：1確定轉(zhuǎn)速數(shù)列

主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列：31.5r/min、45r/min、63r/min、90r/min、125r/min、180r/min、250r/min、355r/min、500r/min、710r/min、1000r/min、1400r/min，共12級。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定2定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)這一步實質(zhì)上是將主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)z分解因子。對于z=12可能有的方案是：

①12=4×3②12=3×4③12=3×2×2④12=2×3×2⑤12=2×2×3其他方案：12=12,12=6×2,12=2×6傳動方案選擇

對①、②方案，表示傳動系統(tǒng)由兩個變速組(有七對傳動副)串聯(lián)而成，可節(jié)省一根軸，但是有一個四聯(lián)滑移齒輪，會增加軸向尺寸。如果將四聯(lián)齒輪變成兩個滑移齒輪，則操縱機構必須互鎖，以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。因此，①、②方案一般不宜采用。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定2定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)這一步實質(zhì)上是將主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)z分解因子。對于z=12可能有的方案是：①12=4×3②12=3×4

③12=3×2×2④12=2×3×2⑤12=2×2×3

傳動方案選擇

傳動件傳遞的轉(zhuǎn)矩T取決于所傳遞的功率P(kW)和它的計算轉(zhuǎn)速nc(r/min)（T=9550P/nc)。由于從電動機到主軸，一般均為降速傳動，靠近電動機軸的傳動件轉(zhuǎn)速高，計算轉(zhuǎn)速nc也高，傳遞的轉(zhuǎn)矩小，傳動件的尺寸也小。如果將傳動副數(shù)多的變速組放在靠近電動機處，可使小尺寸的零件多，不僅節(jié)省材料，還可使變速箱的結構緊湊。這就是所謂的傳動副“前多后少”原則。因此，后三種方案中，以取方案③為好。它表示傳動系統(tǒng)由3個變速組共7對傳動副(不含定比傳動副)組成。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定3寫傳動結構式或畫結構網(wǎng)這一步實質(zhì)是安排擴大順序，即安排這三個變速組的哪一個作基本組，哪個作第一擴大組等。對于12=3×2×2的傳動方案，可能有的傳動結構式和結構網(wǎng)有6個。12級的6種結構式和結構網(wǎng)第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定3寫傳動結構式或畫結構網(wǎng)變速范圍驗算對上述6種方案都應驗算每個變速組的變速范圍。如前述，只驗算每種方案的最后一個擴大組即可。在(a)、(b)、(c)、(d)方案中，最后一個擴大組是26，在(e)、(f)方案中，最后一個擴大組是34

對于26變速組對于34變速組×主傳動鏈任一變速組的變速范圍一般應滿足rmax=imax/imin≤8~10第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定3寫傳動結構式或畫結構網(wǎng)傳動方案選擇在(a)、(b)、(c)、(d)四方案中選擇一個最好的方案。

其原則是：選擇中間軸(Ⅱ、Ⅲ)變速范圍最小的方案。原因：如果同軸號的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的方案最低轉(zhuǎn)速高，可使傳動件(軸和齒輪)的尺寸減小，變速箱的結構緊湊；反之，如果同軸號的最低轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小者最高轉(zhuǎn)速低，可減小振動和噪聲，提高了變速箱的使用質(zhì)量，或降低了制造成本。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定3寫傳動結構式或畫結構網(wǎng)通過比較，四方案中以(a)方案的Ⅱ、Ⅲ軸的變速范圍最小。故以(a)方案最佳。該方案的特點是擴大順序與傳動順序一致。因此，在沒有特殊要求的情況下，在安排擴大順序(寫結構式或畫結構網(wǎng))時應盡量與傳動順序一致第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定4選電動機轉(zhuǎn)速n0普通交流異步電動機在額定功率相同時，其同步轉(zhuǎn)速一般有3000r/min(2級)、1500r/min(4級)、1000r/min(6級)和750r/min(8級)等幾種。在無特殊要求的情況下，應選成本低，容易購買的2極或4極電動機。尤為重要的是應使所選電動機的同步轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相接近。如果n0遠低于nmax，則升速多，會使變速箱的振動和噪聲增加；如果n0遠高于nmax，則傳動鏈太長，會使變速箱結構復雜、尺寸龐大，同時，增加了空載功率。對于本例，選電動機的轉(zhuǎn)速為1500r/min(滿載時為1440r/min)。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速這一步的實質(zhì)是在升速的傳動比imax≤2、降速的傳動比imin≥1/4(直齒圓柱齒輪傳動)的條件下，分配各傳動組的傳動比，以確定中間軸的轉(zhuǎn)速。定中間軸轉(zhuǎn)速的一般原則：對于降速傳動要遵循“前慢后快”的原則：在分配傳動比時，按傳動順序，前面變速組的降速要慢些，后面變速組的降速要快一些，即所謂的降速要“前慢后快”。故要求iamin≥ibmin≥icmin≥…第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速對于中型車、鉆、銑等機床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動機轉(zhuǎn)速。對于小型機床和精密機床，由于功率較小，傳動件不會太大，這時振動、發(fā)熱和噪聲是要考慮的主要問題。因此，要注意限制中間軸的轉(zhuǎn)速不要過高。由于從電動機軸到主軸的總趨勢是降速傳動，如果中間軸的轉(zhuǎn)速定得高一些，會使傳動件的尺寸小一些。但是，如果中間軸的轉(zhuǎn)速過高，將會引起過大的振動、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪的線速度不超過12～15m/s。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速電動機到主軸是升速傳動分配變速組的傳動比“前慢后快”“前快后慢”即按傳動順序，在前面的變速組的傳動比升得慢一些(傳動比小)，后面的變速組升得快一些(傳動比較大)。這樣可壓低中間軸的最高轉(zhuǎn)速，以降低中間軸傳動件的精度等級。對于中間軸轉(zhuǎn)速不是太高時，基于減小傳動件尺寸的要求，則升速宜采用“前快后慢”的原則來分配傳動組的傳動比。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速在電動機軸到Ⅰ軸間可有一級定比傳動這樣，不僅為本設計提供方便，也為變型機床的設計提供了靈活性。因為只要改變該定比傳動的傳動比，在其他三個傳動組的傳動比不變的情況下，就可將主軸的12級轉(zhuǎn)速同時提高或降低，以滿足不同用戶的需要傳動結構式12=31×23×26三個傳動組共需4根軸電動機軸共5根軸+第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速定中間軸轉(zhuǎn)速的方法從電機軸(0軸)往后推從IV軸(主軸)往前推(較方便)從IV軸(主軸)往前推:即首先定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速(首先分配第二擴大組c的傳動比)第二擴大組c傳動結構式12=31×23×26第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速第二擴大組c傳動組c的變速范圍:則傳動組c的兩對傳動副的傳動比是：于是確定III軸的6級轉(zhuǎn)速是：125r/min、180r/min、250r/min、355r/min、500r/min、710r/min可見III軸的最低轉(zhuǎn)速是：125r/min兩條傳動副的連線如圖中hj和hk所示。1)確定III軸的最低轉(zhuǎn)速升速的傳動比imax≤2、降速的傳動比imin≥1/4三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速2)確定II軸的轉(zhuǎn)速傳動組b是第一擴大組，級比指數(shù)x1=3?？芍?，Ⅱ軸的最低轉(zhuǎn)速可以是:

為避免升速，同時不使最小傳動比太小，并滿足降速符合遞減原則，因此取即Ⅱ軸的最低轉(zhuǎn)速定為355r/min。兩對傳動副的連線如圖中fh和fg所示。Ⅱ軸的三級轉(zhuǎn)速分別為：355r/min、500r/min、710r/min。第5章傳動系統(tǒng)設計三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速3)確定I軸的轉(zhuǎn)速第5章傳動系統(tǒng)設計在Ⅰ-Ⅱ軸間的變速組a是基本組，級比指數(shù)x0=1，根據(jù)升2降4的原則，則Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速可以是：基于同樣理由，確定Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為710r/min。三對傳動副的連線如圖中的mf、me、md所示三、轉(zhuǎn)速圖的擬定5定中間軸轉(zhuǎn)速4)確定電機軸的轉(zhuǎn)速第5章傳動系統(tǒng)設計電動機軸(0軸)與Ⅰ軸之間可采用帶傳動，傳動比：最后，分別在Ⅱ-Ⅲ軸間，過Ⅱ軸轉(zhuǎn)速點e、d分別畫fh和fg的平行線。同樣，在Ⅲ-Ⅳ軸間，過Ⅲ軸轉(zhuǎn)速點畫hj和hk的平行線。這樣，轉(zhuǎn)速圖最終完成，其結果如圖所示圖4.25三、轉(zhuǎn)速圖的擬定6其他方案——I第5章傳動系統(tǒng)設計Ⅰ和Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速都降低一個公比φ。這樣，該轉(zhuǎn)速圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的最高轉(zhuǎn)速和為：500+500+710=1710r/min，比上圖所示方案的710×3=2130r/min降低了約20%，有利于降低噪聲和減少發(fā)熱。缺點是由于Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速降低了一個公比φ，故Ⅰ、Ⅱ軸的直徑和a、b兩組齒輪的模數(shù)都要增大，同時被動帶輪的直徑也要增大。如果將電動機的轉(zhuǎn)速1500r/min(4級電動機)改為1000r/min(6級電動機)，滿載為960r/min，則帶輪傳動比仍為i定=1/2，如圖中的虛線所示。缺點電機體積大。圖4.26圖4.25三、轉(zhuǎn)速圖的擬定6其他方案——II第5章傳動系統(tǒng)設計皮帶傳動副的傳動比i定=1/φ2，只重新分配了變速組a的傳動比，雖避免了被動帶輪直徑的加大，并使Ⅱ軸的最高轉(zhuǎn)速（500r/min）比圖4.25(710r/min)所示的低，但Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速仍比圖4.26(500r/min)所示的高，使變速組a的被動齒輪增大。圖4.27最后一個變速組的變速范圍:ri=φ(pi-1)xi，如果傳動幅數(shù)pi=2，則變速范圍ri=φxi=φp0.p1.p2.….pi-1，

而主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)z=p0.p1.p2.….pi-1.pi,

所以ri=φz/2受極限傳動比的限制，任一變速組的變速范圍為8～10，當φ=1.26，1.41時

1.269=8，

得：z=181.416=8；得：z=12主軸的變速范圍Rn=φz-1=50（1.2617），45（1.4111）而普通車床的變速范圍：Rn=140～200，鏜床：Rn=200必須采取措施來擴大主軸的變速范圍第5章傳動系統(tǒng)設計四、擴大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法第5章傳動系統(tǒng)設計四、擴大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法轉(zhuǎn)速重合背輪機構第5章傳動系統(tǒng)設計四、擴大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法φ=1.26，zmax=18，Rn=φz-1=50，若Rn>50，在其后串聯(lián)一個擴大組，其傳動幅數(shù)pi=2，則有31×33×29×218

，Rn=φz-1=5172，最后一個變速組的變速范圍：r=1.2618=64>>8，而1.269=8所以串聯(lián)的變速組的級比指數(shù)≤9才能滿足變速范圍的要求。31×33×29×299級轉(zhuǎn)速重合主軸的變速范圍：Rn=φ36-9-1=407第5章傳動系統(tǒng)設計四、擴大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法I軸→M→III軸，i=1，I軸→II軸→III軸，i=1/4×1/4=1/16I軸→M→III軸，Z3出現(xiàn)超速第5章傳動系統(tǒng)設計五、齒輪齒數(shù)的確定確定齒輪齒數(shù)應注意的問題齒輪齒數(shù)的確定滿足轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求（轉(zhuǎn)速誤差不大于10%）齒數(shù)和Sz不宜過大，滿足：Sz≤100～120(P152,表4.1)齒數(shù)和Sz不宜過小，最小齒數(shù)≥18～20，滿足結構上的需要三聯(lián)滑移齒輪順利通過，最大與次大齒輪的齒數(shù)差應大于4第5章傳動系統(tǒng)設計五、齒輪齒數(shù)的確定變速組內(nèi)模數(shù)相同

采用標準公比的外聯(lián)傳動，可查表來確定齒數(shù)和Sz及小齒輪齒數(shù)。

找出同一傳動組中各級傳動都滿足的齒數(shù)和Sz，

利用Zmin>17,Sz<100~120,Z1′-Z2′>4進行校核。變速組內(nèi)模數(shù)不相同

設變速組內(nèi)有兩對齒輪副Z1/Z1′和Z2/Z2′，

齒數(shù)和為Sz1、Sz2，模數(shù)m1、m2m1(Z1+Z1′)=m2(Z2+Z2′)

選擇合適的E值第5章傳動系統(tǒng)設計六、齒輪的布置與排列滑移齒輪的軸向布置同一變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列兩個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列第5章傳動系統(tǒng)設計第5章傳動系統(tǒng)設計六、齒輪的布置與排列通常布置在主動軸上，尺寸小，重量輕，操縱省力。也可將相鄰變速組的滑移齒輪布置在同一根軸上。為避免滑移齒輪與兩固定齒輪同時嚙合，固定齒輪的間距應大于滑移齒輪的寬度Δ=1～2mm1.滑移齒輪的軸向布置第5章傳動系統(tǒng)設計六、齒輪的布置與排列寬式排列與窄式排列三聯(lián)齒輪的相鄰齒輪齒數(shù)差應大于42.同一變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列窄式寬式窄式寬式第5章傳動系統(tǒng)設計六、齒輪的布置與排列并行排列交錯排列公用齒輪3.兩個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列軸向尺寸長軸向尺寸短，但對齒數(shù)差有要求軸向尺寸短，齒輪數(shù)量少第5章傳動系統(tǒng)設計七、計算轉(zhuǎn)速的確定機床的功率及轉(zhuǎn)矩特性機床主軸的計算轉(zhuǎn)速傳動件的計算轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)中各傳動件(如軸、齒輪)的尺寸主要根據(jù)它們所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩來計算，而轉(zhuǎn)距又與它所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速有關。傳動件的轉(zhuǎn)速有的是固定不變的，有的是變化的。對于機床傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速變化的傳動件應根據(jù)哪個轉(zhuǎn)速來進行動力計算的問題，必須討論清楚。這就引入了計算轉(zhuǎn)速的概念。124直線運動的執(zhí)行件，任何速度下，都可能承受最大轉(zhuǎn)矩，屬恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動；回轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行件，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，屬恒功率驅(qū)動機床的功率與轉(zhuǎn)矩特性：機床主軸所傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關系恒轉(zhuǎn)矩恒功率機床的計算轉(zhuǎn)速：傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，nj此時功率最大，轉(zhuǎn)矩也最大機床的功率及轉(zhuǎn)矩特性第5章傳動系統(tǒng)設計第5章傳動系統(tǒng)設計3.傳動件的計算轉(zhuǎn)速大型機床，計算轉(zhuǎn)速可取大些精密機床、鉆床、滾齒機，計算轉(zhuǎn)速可取小些參見教材P156，表4.2幾類通用機床主軸的計算轉(zhuǎn)速傳動件的計算轉(zhuǎn)速：傳遞全部功率的傳動件的最低轉(zhuǎn)速確定方法：由主軸開始，逐一向前遞推，找到各傳動件的所有轉(zhuǎn)速，然后確定傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速。2.機床主軸的計算轉(zhuǎn)速第5章傳動系統(tǒng)設計主軸的計算轉(zhuǎn)速（教材P158表4.2）傳動軸的計算轉(zhuǎn)速齒輪幅的計算轉(zhuǎn)速nIIIj=125r/min

（Z6：Z6’——355,500,710r/min）（Z7：Z7’——125~710/min）nII

j=355r/minnIj=710r/min3.傳動件的計算轉(zhuǎn)速中型車床轉(zhuǎn)速圖Z7——III