机床的传动设计_计算转速
机床设计-传动系统
转速图的绘制
主传动系统的传动路线表达式：
36
1
主电机 440r / min
φ126 φ256
I
3306 4224
II
42
4222 62
III
60
1380 72
IV(主
轴)
48
主轴的转速计算：
126
n主轴
=
n电机
× 256
×uI-II
×uII-III
×uIII-IV
a
126
n主轴max
=
n电机
× 256
×uI
-II
max
×uII -III max
×uIII-IVmax
126
n主轴min
=
n电机
× 256
×uI
-II
min
×uII -III min
×uIII-IVmin
直接标出转速值 。 注意： 转速格线间距大小并不代表公比ф的
数值大小。
转速图一点三线 转速点——传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。
如轴Ⅳ（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。
传动线——相邻两轴的相关两个 转速点之间的连线。
传传动比大于1其对数值为正，传 动线向右上倾斜；
应用： 普通机床应用最为广泛的一种变速方式。
变速方式的选择
主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。
（1）有级变速 变速机构——是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不 同转速的传动装置。 有级（或分级）变速机构
➢滑移齿轮变速机构 ➢交换齿轮变速机构 ➢多速电动机 ➢离合器变速机构 ➢摆移变速机构
机床主要技术参数
1．机床主要技术参数：（1）尺寸参数：床身上最大回转直径：400mm刀架上的最大回转直径：200mm主轴通孔直径：40mm主轴前锥孔：莫式6号最大加工工件长度：1000mm（2）运动参数：根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16Cr4V 高速钢刀车削铸铁件获得。
nmax= = 23.8r/min nmin= =1214r/min根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min，最低转速为26.5/min公比取1.41，转速级数Z=12。
（3）动力参数：电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机2．确定结构方案：（1）主轴传动系统采用V带、齿轮传动；（2）传动形式采用集中式传动；（3）主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器；（4）变速系统采用多联滑移齿轮变速。
3．主传动系统运动设计：（1）拟订结构式：1）确定变速组传动副数目：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：A．12=3*4 B. 12=4*3 C。
12=3*2*2D．12=2*3*2 E。
12=2*2*3方案A、B可节省一根传动轴。
但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。
这种方案不宜采用。
根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C是可取的。
但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D2）确定变速组扩大顺序：12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A．12=21*32*26 B。
12=21*34*22C．12 =23*31*26 D。
12=26*31*23E．22*34*21 F。
12=26*32*21根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。
然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题：①第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。
机床设计主传动系设计解析
2.3.2 主传动系分类和传动方式 （一）主传动系分类：可按不同特征分类
1．按驱动主运动的电动机类型： 交流电动机、直流电动机；
2．按传动装置类型：机械传动装置、液压传动 装置、电气传动装置及其组合；
3．按变速的连续性：★ 无级变速传动、有级（分级）变速传动
（1）无级变速传动： 在一定速度(或转速)范围内能连续、任意改变 速度 (或转速)。
（1）确定变速组的个数和传动副数 可采用双联、三联、或四联滑移齿轮变速组。
（2）确定传动顺序方案：各变速组在传动链中先后顺序。 一般根据传动副“前多后少”原则; 结构或使用上特殊要求可采用其它传动顺序方案。
（3）确定扩大顺序方案： 各变速组的级比指数由小到大的排列顺序。 一般根据变速组的“扩大顺序与传动顺序相一致” 原则； 采用其它扩大顺序方案，应进行分析比较。
22
62
X1 P0 3
P1 2
60
R2
uc1 uc2
301.416 X2(P21)
18
72
X2P0P16
P2 2
R n R 0 R 1 R 2 R j 1 .42 1 1 .43 1 1 .46 1 n n m m a i1 n 3 x.5 4 1 4 05 0
2．齿轮变速组传动比和变速范围限制
③电气无级变速器 采用直流或交流调速电动机来实现变速。主要用于数控机床、精密和大型机床。可 以与机械分级变速装置串联使用。
◆直流调速电动机——采用调压和调磁方式来得到主轴所需要的转速： 恒功率调速段——额定转速到最高转速之间是用调节磁场的方式实现调速； 恒转矩调速段——最低转速到额定转速之间是用调节电枢电压的方式实现调速。
◆交流调速电动机——通常采用变频调速方式进行调速。调速性能好、效率高，调速范围 宽，结构上无电刷和换向器。
车床主轴箱课程设计12级转速
目录一、................................................... 机床总体设计21、机床布局------------------------------------------------------------ 22、绘制转速图------------------------------------------------------------ 43、防止各种碰撞和干涉--------------------------------------------------- 54、确定带轮直径---------------------------------------------------------- 55、验算主轴转速误差----------------------------------------------------- 56、绘制传动系统图-------------------------------------------------------- 6二、估算传动件参数................... 确定其结构尺寸71、确定传动见件计算转速-------------------------------------------------- 72、确定主轴支承轴颈尺寸-------------------------------------------------- 73、估算传动轴直径-------------------------------------------------------- 74、估算传动齿轮模数----------------------------------------------------- 85、普通V带的选择和计算------------------------------------------------- 8三、....................................................... 机构设计101、带轮设计------------------------------------------------------------- 102、齿轮块设计----------------------------------------------------------- 103、轴承的选择----------------------------------------------------------- 104、主轴主件------------------------------------------------------------- 105、操纵机构------------------------------------------------------------- 106、滑系统设计----------------------------------------------------------- 107、封装置设计----------------------------------------------------------- 10&主轴箱体设计---------------------------------------------------------- 119、主轴换向与制动结构设计---------------------------------------------- 11四、.................................................... 传动件验算111、齿轮的验算----------------------------------------------------------- 112、传动轴的验算--------------------------------------------------------- 13五、...................................................... 设计感想15六、...................................................... 参考文献16一、机床总体设计轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。
CA6140普通车床传动系统课程设计说明书
一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320mm的普通车床的主传动系统。
主要参数：1、转速范围:N=40-1800 (r/min)2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。
2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。
3、使初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编制技术文件的能力。
4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。
5、此设计过程是毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、设计内容与基本要求：（一）设计内容：Ⅰ.运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动），（2）转速调速范围max minnRn n； （3）公比：大公比，小公比以及混合公比；（4）确定结构网和结构式：①传动副：前多后少，前密后疏。
②超速级解决方案：a.增加变速组，b.采用分枝传动和背轮机构；（5）绘制转速图：①降速：前缓后急。
②升速：前急后缓； （6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数； （7）绘出传动系统图； Ⅱ.动力设计（1）传动件的计算转速n i ：各轴，各齿轮 （2）传动轴轴径 （3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距L Ⅲ.结构设计Ⅳ.校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩） （二）基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
4、绘制图纸，主轴箱展开图1张。
四、设计参数：五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案）（2）转速调速范围1800max 4540minn Rn n=== （3）选用混合公比 1.41ϕ=（4）确定结构网和结构式：12322=⨯⨯ （5）确定变速组齿轮齿数1．先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为：11u =，211.41u = 30.5u =故齿数最小的齿轮在降速比为112u =之中，查表取1min 24z z ==，72z s =，则'148z =，则222301z u z s u ==+，'242z = 333361z u z s u ==+，336z = 2．基本组的降速比分别是：10.5u =，2 1.43u =故齿数最小的齿轮在降速比为10.5u =之中，计算有128z =，84z s =，则'156z =，222491z u z s u ==+，'235z = 3．第二扩大组的降速比分别是10.25u =，22u =故齿数最少的齿轮在10.25u =之中，查表有121z =，105z s =，'184z =，270z =则'235z =. （6）传动系统图如下：（7）绘制转速图： 如下图所示六、动力参数设计(1)传动件的计算转速①.主轴的计算转速：是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速，即nj=80r/min。
分级变速的主传动系统设计
转速图
说明4：传动副数
轴 Ⅲ-Ⅳ 之 间 有 两 对 传 动 副 ， 分 别为升2格及降4格的两条连线。 轴 Ⅳ 的 转 速 共 为 3×2×2 ＝ 12 级 。
第二节 分级变速的主传动系统设计 一、传动系统的转速图
转速图
小结
转速图简明直观地反映了传 动系统中各级转速的传动路线、 主轴得到这些转速所需要的传动 组数目及每个传动组中的传动副 数目、各个传动比的数值、传动 顺序和各轴转速级数及大小。
12 = 3 4
12 = 3 2 2 12 = 2 3 2 12 = 2 2 3
在上列两行方案中，第一行方案可以省掉—根轴。缺 点是有一个传动组内有4个传动副。
如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果 用2个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止2个滑 移齿轮同时啮合。所以一般少用。
第一章 机床主传动系统设计
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 分级变速的主传动系统设计 计算转速 主传动系统的结构设计
第二节 分级变速的主传动系统设计 一、传动系统的转速图
某中型车床的主传动系统图。 传动系统内共5根轴：电动 机轴和轴Ⅰ至轴Ⅳ，其中轴Ⅳ为 主轴。 轴Ⅰ-Ⅱ之间为传动组a，轴 Ⅱ-Ⅲ和Ⅲ-Ⅳ之间分别为传动组 b和c。
第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主 轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高， 从而转矩较小，尺小也就较小。如使传动副较多的传动组 放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的
零件少些，节省材料。这就是“前多后少”的原则。
从这个角度考虑，以取12 = 3 2 2的方案为好。
第二节 分级变速的主传动系统设计 一、传动系统的转速图
各轴间传动副的传动比 电机轴与Ⅰ轴之间：
普通车床的主传动系统设计说明书样本
普通车床主传动系统设计说明书概述机床课程设计在金属切削机床课程之后的实践性教学部分, 其目的在于经过设计机床传动系统的结构设计, 使学生在拟定传动和变速的结构方案过程中, 训练设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术论文和查阅文献资料等方面综合能力。
一、设计题目设计一台普通车床的主传动系统, 设计参数如下表:(本小组选择第五组参数作为设计数据)二、运动设计2.1传动方案设计( 1) 集中传动方式主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内, 称为集中传动方式。
通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。
适用于普通精度的大中型机床。
特点是结构紧凑, 便于实现集中操纵, 安装调整方便。
缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量, 会使主轴产生变形, 使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。
（2）分离传动方式主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中, 然后经过带传动将运动传到主轴箱的传动方式, 称为分离传动方式。
特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴, 从而减少主轴的振动和热变形, 有利于提高机床的工作精度。
运动由皮带经齿轮离合器直接传动, 主轴传动链短, 使主轴在高速运转时比较平稳, 空载损失小; 当主轴需作低速运转时, 运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动后, 转速显著降低, 达到扩大变速范围的目的。
本课程设计的机床为普通精度的大中型机床, 即采用集中传动方式。
2.2转速调整范围变速组中最大与最小传动比的比值, 称为该变速组的变速范围即:2000max 20100min n Rn n === 2.3选用混合公比根据《机械制造装备设计》78P 公式( 3-2) 因为已知1Z n R ϕ-=, 推到公式如下:lg1lg n R Z ϕ=+ (Z 1.31ϕ=== 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比ϕ。
数控机床常用计算项目与计算方法
目录一、AC主轴伺服电机及变频(biàn pín)调速电机●几个(jǐ ɡè)基本概念（一）主轴电机转速(zhuàn sù)的计算（二）主轴电机额定输出(shūchū)扭矩及最大输出扭矩的计算。
（三）主轴电机恒扭矩转速范围内实际(shíjì)输出功率的计算。
（四）机床主轴额定输出扭矩及最大输出扭矩的计算。
车、铣、钻方式下，主轴及电机所需功率的计算一、AC主轴伺服电机及变频调速电机●基本概念1、电机的功率负载特性：做为一般驱动负载工作的回转电机有以下三种常用的功率负载特性：（1）连续工作制（S1）：是指该电机在额定工作条件和负载条件下允许长时间、不间断的工作。
（2）短时工作制（S2）：是指该电机在规定的短时间内允许超出额定功率进行运转工作，其超载时间优先采用10、30或60分钟等。
（3）断续工作制（S3）：是指该电机应按一定的通、断周期进行工作，以保证电机在大电流、超载情况下不致因电机温度过高，击穿绝源而烧坏。
在S3工作制下工作的电机允许的每一通、断工作周期为10分钟，例FANUC AC主轴电机规定在50%ED率下（S3工作制），其循环时间周期为10分钟（即ON：5min，OFF：5min）。
目前的AC主轴电机有一个重要特性就是允许在S2或S3工作制下运转，其实际就是一种短的工作制电机。
如FANUC的α11型主轴电机的额定连续输出功率为11kw。
S2工作制下的30分钟时间内允许的超载功率为15kw。
因数控机床在实际超载切削时每一次走刀时间很难超出30分钟，故许多机床制造厂在标定其生产的某型机床动力参数时，常用主轴电机的30分钟超载功率做为其样本上标示的主轴电机的主参数。
同样，进行数控机床设计时，设计者亦充分利用好主轴电机的这种特性。
特别需要指出的是，目前多采用的标准型普通变频电机，其仅能在S1工作制下工作，不允许超载使用，因此设计者选用时必须注意。
机床传动系统驱动参数的计算
机床传动系统驱动参数的计算机床传动系统驱动参数的计算是机床设计的重要环节，包含动力参数和运动参数两方面的计算。
本文主要以主传动为回转运动的机床为例，分析机床动力参数及运动参数的计算方法。
标签：机床；动力参数；运动参数；计算1 引言机床（车床、铣床等）的传动系统驱动参数由主传动驱动系统参数和进给传动系统驱动参数组成。
为了达到其相应的加工工艺要求，主传动或进给传动系统的驱动电机应具备一定的功率和变速范围，通常，电机（包括主轴电机和进给电机）的驱动功率称为动力参数；其转速及变速范围，称为运动参数。
2 动力参数的计算2.1 主传动驱动功率的计算主传动功率P是选择主电机及进行机床零件和结构强度计算的主要依据。
主传动功率P可根据切削功率与主传动效率η 来确定，即：主传动的总效率一般可取为η=0.7～0.85，当主传动链较长时，损耗大，传动效率偏低，可取较小值；当主传动链较短时，损耗小，传动效率偏高，可取较大值。
式（1）中，切削功率可在选定具有代表性的切削用量（机床设计标准或用户要求）后，按照下式计算：式中：—主切削力（N）；v—切削速度（m/min）；M—切削扭矩（N·m）；n—主轴转速（r/min）。
2.2 进给传动驱动功率的计算进给传动驱动功率包含进给传动功率和空程快速移动功率两部分。
计算进给功率时，可根据进给力F、进给速度v、机械效率来确定，即：式中，机械效率取值为0.15～0.2，进给力则根据机床设计时所采用的导轨形式计算得出。
计算空行程快速移动功率时，可根据工作台或滑板刀架等移动部件的惯性力和传动摩擦力计算，公式为：式中：--安全系数，取值1.5～2.5（依安全指标定）；M--克服惯性力所需的扭矩（N·m）；n—电机转速（r/min）；W—移动部件重力（N）；f—移动部件与导轨的摩擦因数，取值0.15～0.2；--快速移动速度（m/min），按照机床设计指标定；η—机械效率，取值为0.15～0.2。
3.1 机床的传动设计_分级变速主传动
第一节 分级变速主传动系统设计
一、转速图
1.转速图 是表示主轴各转速的传递路线和转速值，各传动轴 的转速数列及转速大小，各传动副的传动比的线图。包括： 转速点 用小圆点表示主轴 和各传动轴的转速值(对数值)。 转速线 是间距相等的水平线。 相邻转速线间距为 lg 。 传动轴线 距离相等的铅垂线。 从左到右按传动顺序排列。 传动线 两转速点之间的连线。 一个主转速点引出的传动线数目， 代表该变速组的传动副数。
b、c…表示。传动副数用 P 表示，变速范围用 r 表示。
1）级比 指变速组中两相邻的 转速或两相邻的传动比之比。 级
比为公比幂的形式。如：φ3 。
2）级比指数 是指级比的幂 指数，用x 表示。 如： φ3 中的幂指数3，即x=3。
16
第一节 分级变速主传动系统设计
第一变速组 a（轴Ⅰ-Ⅱ之间） Pa=3；传动比分别是
4
知 识 温 故
主传动系统设计基本要求； 1. 满足机床的使用要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主 轴有足够的变速范围和转速级数；传动系统设计合理，人机关 系良好，安全可靠； 2. 满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构应能提供和传 递足够的功率和扭矩，具有较高的传动效率； 3. 满足机床的工作性能要求。零部件应有足够的刚度、精度、抗 振性能，热变形特性稳定； 4. 满足经济性要求。传动链尽可能简短，零部件数目要少，成本 低；
13
第一节 分级变速主传动系统设计
例：一中型车床，主轴转速级数 Z=12，公比φ=1.41，
主轴转速 n = 31.5 ~ 1400 r/min，如图示。
12 级转速的传动系统图
12 级转速图
14
第一节 分级变速主传动系统设计
机械制造装备设计举例计算转速
计算转速的确定
主轴计算转速的确定：见表2-9，例2-1 （1）专用机床主轴计算转速是按特定的工艺中所需 要的主轴转速来确定的。在特定的工艺条件下各传 动件所传递的功率和转速是固定不变的，所传递的 扭矩也是一定的。 （2）通用机床和专门化机床，根据对现有机床的调 查分析和测定以及有关的统计分析资料来确定。
计算转速的确定ห้องสมุดไป่ตู้
传动件计算转速的确定 ➢变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它们的计算转速 可根据主轴的计算转速和转速图确定。确定的顺序是先定 出主轴的计算转速，再顺次由后往前，定出各传动主轴的 计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。 ➢一般可①先找出该传达件共有几级实际工作转速；②再 找出其中能够传递全部功率的那几级转速；③最后确定能 传递全部功率时的最低转速，即为该传动件的计算转速。
计算转速
传动系统的功率扭转特性：传动系 统所传递的功率或扭转与转速之间的 关系。 机床主轴在整个转速范围内，以计 算转速为界，分为两个区域：Ⅰ区和 Ⅱ区。
恒功率区域Ⅰ：计算转速nj以上包括nj在内，直到最高 转速nmax的区域。 恒扭矩区域Ⅱ：计算转速nj以下，直到最低转速nmin的 区域。 ➢驱动直线运动工作台的这类机床的主运动属恒扭矩传动 。如刨床的工作台。 ➢主运动是旋转运动的机床基本上是恒功率传动。如车床 、铣床的主轴。
车床主传动系统的设计
第一章引言
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器，又称为“工作母机”。
在现代机械制造工业中，金属切削机床是加工机械零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%至60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。
该机床属于中型普通车床，适合于中小企业、工厂选用。
目录
第一章引言--------------------------------------------------------------4
第二章机床的总体设计-----------------------------------------------5
(2)避免最小齿轮产生根切现象，机床变速箱中，对于标准直齿圆柱齿轮，一般取最小齿数Zmin≥18~20
(3)齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚a≥2m（m为模数）,保证足够的强度，以避免出现断裂现象。
（4）采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于4，以保证滑移时，齿轮外圆不相碰。
其转速图如下：
本次设计曾考虑使用混合公比的传动方式，但由于转速级数Z值小，而且从混合公比的结构网中可以看出主轴的分散速度过大，且中间的常用速度少，两边的跳跃跨度大，鉴于通用机床的特点及传动要求，故本次设计根据参数的要求，否定了使用混合公比的传动方式。
通过阅读有关数据（普通机床系列型谱）
确定一下参数：
4、其他传动件计算转速的确定---------------------------------13
机床主轴转速计算公式
机床主轴转速计算公式
机床主轴转速是指机床主轴在给定操作条件下转一圈所消耗的时间，一般用转/分表示。
它是由机床主电机输出功率来决定的，并由计算公式来得出：
主轴转速（n）= A*B/C
其中：n：机床主轴转速，转/分； A：底座齿轮系统传动系数；B：电机输出转速，转/分； C：齿轮系数。
传动系数A的概念及其计算：按照底座齿轮系统的结构设计，当齿轮系统传动时，各个齿轮把动能传递至最后一级齿轮，它们之间的传动关系可表示成层级结构，传动系数A指底座齿轮系统传动定的动能在最后一级齿轮上的传递倍数，它与传动齿轮的齿面角α、节圆比z、孔比r，尤其是齿轮系数有关。
齿轮系数C是为了表示不同的齿轮系的传动特性而设计的，它是由该齿轮系的模数m，节圆比z，齿面角α等参数综合考虑而确定的量值。
齿轮系数C是为如何把动能传递给齿轮系最后一级齿轮，而确定的量值，因此，不同齿轮系的齿轮系数C也不相同。
由以上计算公式可知：机床主轴的转速可以通过改变传动系数A，电机输出转速B和齿轮系数C来调节。
机床电机输出转速B主要依赖电源频率，传动系数A和齿轮系数C则依赖于节圆比、齿面角和孔比等。
综上所述，机床主轴转速的计算需要电机输出转速B、齿轮系数C、底座齿轮系统传动系数A等参数，通过计算公式计算出。
机床最终出厂时，主轴转速是按照相应的参数综合考量得出，并且最终需要根据实际的机床操作条件进行调节以达到设定的转速要求。
机械制造装备设计第二章 机床的传动设计
综上所述，转速图 可以很清楚地表示：
１、主轴各级转速的传 动路线；
２、得到这些转速所需
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ c Ⅳ
60:30 36:36 42:42 30:42 24:48
1440 r/min 1000 710 500 355
要的变速组数目及每个
250
变速组中的传动副数目； ３、各个传动比的数值；
注意：转速图上竖直线间距均 匀并不表示各轴中心距相等， 只是为了使图面美观清晰。
ⅡⅢⅣ
1440 r/min 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 3 2.1.1 .1转速图概念
(2) 各级转速的指代（主轴转速线、转速点）
2.1分级变速主传动系统设计－－2.1.1.2转速图原理
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ
轴Ⅱ－Ⅲ间 的变速组ｂ
Ⅳ
1440 r/min
有 两 个 传 动 副 （ Pb ＝ 2 ） ， 其传动比依此为：
ib1=22/62=1/2.82=1/ 3，
36:36 42:42 30:42
24:48
1000
710
500
22:62 355
250
降速，向右下方倾斜三格
180
125
ib2=42/42=1=1/ ０，
90
等速，连线水平。
63
45
31.5
返回
2.1分级变速主传动系统设计－－2.1.1.2转速图原理
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ c Ⅳ
轴Ⅲ-Ⅳ间 的变速组c有两 个传动副（Pc＝2），其 传动比依此为：
ic1=18/72=1/4= 1/ 4，
转速图包括一点三线：转速点，转速线，传动轴 线，传动线。
车床主传动系统设计
机械制造装备设计课程设计说明书设计题目: 车床的主传动系统设计院系：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化专业班级：12级机制十五班学号：201233460姓名：霍道义指导老师：刘军日期：2015年12月18日车床的主传动系统设计任务书姓名霍道义学号 201233460专业机制本班级 15班最大加工直径为250的普通车床的主轴箱部件设计原始数据：刀具材料：硬质合金。
设计内容：1）运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图，计算齿轮齿数。
2）动力计算：选择电动机型号及转速，确定各传动件的计算转速，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。
3）绘制下列图纸：①机床主传动系统图（画在说明书上）。
②主轴箱部件展开图及主要剖面图。
③主轴零件图。
4）编写设计说明书1份。
目录1 绪论............................... 错误!未指定书签。
2 普通车床主动传动系统参数的拟定..... 错误!未指定书签。
2.1电动机的选择................... 错误!未指定书签。
2.2确定转速级数................... 错误!未指定书签。
3 传动设计........................... 错误!未指定书签。
3.1拟定传动方案................... 错误!未指定书签。
3.2 确定结构式.................... 错误!未指定书签。
3.3设计结构网..................... 错误!未指定书签。
3.4绘制转速图..................... 错误!未指定书签。
3.5各传动组传动副齿轮齿数......... 错误!未指定书签。
3.6绘制传动系统图................. 错误!未指定书签。
4.传动零件设计........................ 错误!未指定书签。
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《机械制造装备设计》
1
第二章 机床的传动设计
本章主要教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 分级变速主传动系统设计 扩大变速范围的传动系统设计 计算转速 无级变速系统设计 进给传动系统设计 结构设计
2
第三节 计算转速
一、研究计算转速的意义
传动零件设计的主要依据是所能承受的载荷大小。载荷取决于
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第三节 计算转速
(3)各齿轮副的计算转速
各变速组内一般只计算组内最小，也是强度最薄弱的齿轮，故只 需确定最小齿轮的计算转速。 III轴和IV轴（第二扩大组）间最小齿轮为19，主轴IV获得30-190 共9级转速，主轴IV的计算转速为95，故齿轮19的计算转速为375。 II轴和III轴（第一扩大组）最小齿轮为18，III轴获得118-190共3
10
第三节 计算转速
中型机床及大型机床的 nj 为何较高
刀具：硬质合金 机床：高速发展 主电机功率：较大提高 切削转矩：受刀具、夹具、零件刚度限制，提高幅度不大 结论：较高转速才能达到机床的全部功率
11
第三节 计算转速 钻床的 nj 为何较低
钻床一般在低速下钻、攻大直径孔、螺纹 刀具：多刃 转矩较大，所需功率较大 钻头：大多为高速钢
4
第三节 计算转速
二、机床的功率转矩特性
2.主运动为旋转运动的机床 传动件传递的转矩与切削力、工件和刀具的半径有关。 ① 粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，即较大的切削力 矩，较低转速；精加工时则相反，转速高，切削力矩小； ② 当工件或刀具尺寸较小时，同样的切削面积，切削力矩
小，主轴转速高；当工件或刀具尺寸较大时则相反，即切削力矩
8
第三节 计算转速
2.各传动轴的计算转速 变速组c 有两个传动副，nj主= 90 是轴Ⅲ通过18/72 获得，轴Ⅲ 相应的转速为355。轴Ⅲ的最低转速为125，通过60/30使主轴获得 转速为250 >nj主，且能传递全部功率。 故 njⅢ=125 r/min
njⅢ 是经轴Ⅱ的最低转速355获
得，故
njⅡ=355 r/min
同理 njⅠ=710 r/min
9
第三节 计算转速
3.各传动副的计算转速 ① 变速组c 传动副 z18/z72产生 nj主，轴Ⅲ的相应转速355就 是主动齿轮z18 的计算转速，即 njcz18=355r/min。 z60/z30 产生的最低主轴转速 250 > nj主，所对应的轴Ⅲ最低转速 125 为主动齿轮 z60 的计算转速， 即 njcz60=125r/min。 ② 变速组b 主动齿轮 z22，z42 的计算转速为 njbz22,42 = 355r/min ③ 变速组a 主动齿轮 z24，z30， z36 的计算转速为 njaz24,30,36 = 710r/min
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15
第三节 计算转速
(2)各传动轴的计算转速
III轴共有9级转速，主轴的计算转速是轴III经过1：φ6传动副获 得，此时轴III的转速为375。 轴III的最低转速为118，通过双联滑移齿轮使得主轴IV获得两级转 速（30和235）。235比主轴的计算转速95高，能传递全部功率， 故III轴的最低转速能实现传递功率的需要，为III的计算转速，即
118r/min。
同理，轴II共有3级转速，其最低转速300通过三联滑移齿轮是轴 III获得9级转速，其轴II的计算转速为300；轴I的计算转速为695。
电机轴的计算转速为1450。
16
第三节 计算转速
14500ⅠⅡ NhomakorabeaⅢ
Ⅳ1500
1180 950 750 600 475 375 300 235 190 150 118 95 75 60 47.5 37.5 30
相对较大，主轴转速则低。
因功率是转矩与角速度的乘积，故机床主传动属于恒功率传动。
5
第三节 计算转速
3. 计算转速nj 通用机床工艺范围广，变速范围大，有些典型工艺只需采用小 进给量，消耗的功率小，主传动不需要传递电动机的全部功率。 传动件设计必须找出需要传递全部功率的最低转速，依此确定 传动件所能传递的最大转矩。 计算转速 指主轴或传动件传递全部功
所传递的功率和转速。当外载一定，转速越高，传递的转矩越小。
对于转速恒定的传动件，可算出传递的转矩大小，进行强
度设计。对于有几种转速的传动件，必须确定一个经济合理的转速
nj，进行强度设计。
研究计算转速的意义——根据传动件需要传递全部功率的最低
转速，可确定所能传递的最大转矩，作为强度计算和校核依据。
3
第三节 计算转速
三、机床变速系统传动件计算转速的确定
步骤：①先确定主轴计算转速；②再按传动顺序由后往前依 次确定各传动轴的计算转速；③最后确定各传动件的计算转速。 例 已知某通用车床转速图，试
确定变速系中传动件的计算转速。
1. 主轴的计算转速
n j n1
Z 1 3
31 .5 1.41
12 1 3
90 r / min
二、机床的功率转矩特性
由切削原理知道，切削力主要取决于切削面积(切削深度和宽 度的乘积)的大小；切削面积一定时．不论切削速度多大，所承受 的切削力是相同的。
1.主运动为直线运动的机床 机床的最大切削力存在于所有可能的切削速度中，因此，驱动 直线运动的传动件，忽略摩擦力因素时，在所有转速下承受的最大 转矩相等。即主传动属于恒转矩传动 。
级转速，III轴的计算转速为118，故齿轮18的计算转速为300。
同理，可知I轴和II轴（基本组）最小齿轮16的计算转速695；定 比传动组的齿轮为26的最小齿轮计算转速为1450。
18
第三节 计算转速
1450
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ1500
1180 950 750 600 475 375 300 235 190 150 118 95 75 60 47.5 37.5 30
率的最低转速。 nj ~ nmax（恒功率变速范围）主轴每级
转速都能传递全部功率，输出转矩随转速的 增高而降低。 nj ~ nmin（恒转矩变速范围）主轴每级转速都能传递计算转速 时的转矩，输出功率随转速线性下降。
6
第三节 计算转速
3. 计算转速nj 各类机床主轴的nj可查表计算确定。
7
第三节
计算转速
12
第三节 计算转速 精密机床的 nj 为何较低
所需切削功率较小 主电机功率：较小 常用较低的切削速度进行重载荷切削，以减少切削热所引 起的机床和工件的热变形，保证加工精度。
13
第三节 计算转速
例 X62W铣床，主轴转速范围为30~1500r/min ，
转速级数为18级，公比为1.26，电机转速1450r/min。确
定铣床主轴、各传动轴和齿轮的计算转速。
(1)主轴的计算转速
n j nmin
Z 1 3
nmin
18 1 3
n6 95r / min
14
第三节 计算转速
1450
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ1500
1180 950 750 600 475 375 300 235 190 150 118 95 75 60 47.5 37.5 30