传动系统设计.ppt
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机床设计-传动系统
1400r/min 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5
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
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
第5章传动系统设计3178页PPT
i=10~80 ⑤摆线针轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=11~87
从缩短运动链的角度出发，采用摆线针轮减速系统最好，其次是两级行 星齿轮减速系统和齿轮-蜗杆减速系统。
4)传动系统应布置紧凑，有较小的外廓尺寸和重量。
有一些机械系统对尺寸和重量有较严格的要求。如汽车、拖拉机、工程 机械、飞机等移动式机械。当要求传动比较大时，选用可实现较大传动比的 行星齿轮传动、摆线针轮传动、谐波传动，它们与其它传动形式相比，可大 大减小传动系统的尺寸和重量。
5)当机械系统的载荷频繁变化，而且有较大过载时，传动系统中要设置过 载保护装置。
传动系统中的过载保护装置，可减小传动系统和执行系统中各构件的计 算载荷，使这些构件的尺寸和重量减小，提高可靠度。
6)对传动系统要有安全防护措施。 要有能保护传动系统各构件安全工作的措施，如汽车变速箱的操纵杆上 要设置联锁装置，不允许同时挂两个档的现象出现。在传动系统的适当部位， 要设保护操作者安全的装置，如转动零件上加防护罩。
2、调节动力机输出的速度、转矩或力，以满足执行机构的要求。
执行系统有时要求在不同的速度、转矩或力下工作，直接改变动力机的 速度、转矩或力不可能或不经济，就要用传动系统来实现这一要求。
3、分配动力机输出的运动和动力，以满足执行系统的要求。
有时要用一个动力机驱动若干个位置、运动形式或速度不相同的执行机 构，要靠传动系统把运动或动力分配到各执行机构。
传动系统是机械系统的重要组成部分，传动系统的优劣将直接影响 到机械系统的性能和经济性。有一些机器的动力机与执行机构直接联接， 如风扇、水泵等。但大多数机器，在动力机与执行机构间设有传动系统。
传动系统是由运动链及相应的联系装置组成的。前述起重机的传动系统 是由两级齿轮传动及联系装置—制动器、联轴器组成。
i=11~87
从缩短运动链的角度出发，采用摆线针轮减速系统最好，其次是两级行 星齿轮减速系统和齿轮-蜗杆减速系统。
4)传动系统应布置紧凑，有较小的外廓尺寸和重量。
有一些机械系统对尺寸和重量有较严格的要求。如汽车、拖拉机、工程 机械、飞机等移动式机械。当要求传动比较大时，选用可实现较大传动比的 行星齿轮传动、摆线针轮传动、谐波传动，它们与其它传动形式相比，可大 大减小传动系统的尺寸和重量。
5)当机械系统的载荷频繁变化，而且有较大过载时，传动系统中要设置过 载保护装置。
传动系统中的过载保护装置，可减小传动系统和执行系统中各构件的计 算载荷，使这些构件的尺寸和重量减小，提高可靠度。
6)对传动系统要有安全防护措施。 要有能保护传动系统各构件安全工作的措施，如汽车变速箱的操纵杆上 要设置联锁装置，不允许同时挂两个档的现象出现。在传动系统的适当部位， 要设保护操作者安全的装置，如转动零件上加防护罩。
2、调节动力机输出的速度、转矩或力，以满足执行机构的要求。
执行系统有时要求在不同的速度、转矩或力下工作，直接改变动力机的 速度、转矩或力不可能或不经济，就要用传动系统来实现这一要求。
3、分配动力机输出的运动和动力，以满足执行系统的要求。
有时要用一个动力机驱动若干个位置、运动形式或速度不相同的执行机 构，要靠传动系统把运动或动力分配到各执行机构。
传动系统是机械系统的重要组成部分，传动系统的优劣将直接影响 到机械系统的性能和经济性。有一些机器的动力机与执行机构直接联接， 如风扇、水泵等。但大多数机器，在动力机与执行机构间设有传动系统。
传动系统是由运动链及相应的联系装置组成的。前述起重机的传动系统 是由两级齿轮传动及联系装置—制动器、联轴器组成。
《机械传动系统设计》课件
链传动的类型
根据链条的结构和用途，链传动可分 为滚子链、齿形链等类型。
链传动的特点
链传动具有结构简单、传动效率高、 耐冲击等优点，但也有噪声较大、链 条磨损较严重等缺点。
链传动的应用
链传动广泛应用于需要承受较大载荷 和冲击的场合，如摩托车、自行车等 。
04
机械传动系统的优化与改进
提高传动效率
优化齿轮设计
异常噪音和振动检测
定期监测齿轮的运行状态，发现异常噪音或 振动应及时排查原因并处理。
带传动的维护与保养
皮带张紧度调整
定期检查皮带的张紧度，保持适当的张紧以 减少皮带打滑或磨损。
皮带检查
定期检查皮带的表面，发现磨损或损伤应及 时修复或更换。
滑轮检查
定期检查皮带的滑轮，确保其转动灵活，无 卡滞现象。
异常噪音和振动检测
02
机械传动系统设计基础
齿轮设计
01
02
03
齿轮类型
直齿、斜齿、锥齿等，根 据传动需求选择合适的类 型。
齿轮材料
选择耐磨、耐冲击、耐高 温的材料，如铸钢、锻钢 、铜合金等。
齿轮精度
根据传动要求确定齿轮精 度等级，确保传动的平稳 性和准确性。
带传动设计
带类型
平带、V带、多楔带等，根据工作条件选择合适的 带类型。
定期监测链条的运行状态，发现异常噪音或振动应及时排查原因并处理。
THANKS
感谢观看
机械传动的应用
工业领域
机械传动系统广泛应用于各种工业领 域，如汽车、航空、船舶、能源等， 是实现机械设备运动和转矩传递的关 键部件。
农业领域
军事领域
在军事领域，坦克、装甲车等武器装 备的传动系统对于提高武器性能和战 斗力具有重要意义。
14机械传动系统的方案设计
⑷ 再现轨迹的机构
再现轨迹 机构
连杆机构 齿轮—连杆组合机构 凸轮—连杆组合机构 联动凸轮机构
一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外， 其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。
C E
BA D
搅拌机构
齿轮—连杆组合机构
联动凸轮机构
凸轮—连杆组合机构
此抓片机构采用了联动凸轮 机构，通过两凸轮的联动作用， 使抓片爪按矩形轨迹运动，从而 达到间歇抓片的目的。
冲制
退回
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。
⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例
图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
按摩轮 r B
光、机、电、流体等知识的综 合运用举例
传动比不准确、传递功率小、效率低。
⑵ 实现单向间歇转动的机构 槽轮机构 适用于转角固定的转位运动
单向间歇 转动机构
棘轮机构 每次转角小，或转角大小可调的低速场合
不完全齿轮机构 大转角而速度不高的场合
运动平稳、分度、定位准确，
凸轮式间歇运动机构 但制造困难、高精度定位、高
速场合
齿轮--连杆机构 特殊要求的输送机构
执行构件动作的协调配合
● 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 ● 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作
折叠包装机构的两个执行构件
两个构件不能同时位于区 域MAB中，以免干涉。
左右折折边构构件件 包包装装纸纸 右右折折边边构构件件
M
B
333A3
111
饼饼干干
数控车床的主传动系统设计PPT
详细描述
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
在进行动态特性分析时，需要考虑主轴的转速、转矩和刚度等参数，以及传动系统的固有频率和阻尼比等特性。 通过分析这些参数，可以评估主传动系统在加工过程中的稳定性，预测可能出现的振动和噪声问题，并采取相应 的措施进行优化设计。
强度与刚度分析
总结词
强度与刚度分析是评估主传动系统在承受外力和变形时的性能表现，以确保系统的可靠性和稳定性。
总结词：传统设计
详细描述：该实例介绍了一种传统的数控车床主传动系统设计，主要采用齿轮传 动和链传动组合的方式，具有结构简单、可靠性高的优点，但效率较低，适用于 一般加工需求。
实例二：主传动系统的改进设计
总结词：优化设计
详细描述：该实例针对传统主传动系统的不足，进行了优化改进。采用新型轴承和材料，提高了传动效率和稳定性，减少了 维护成本，适用于高精度、高效率的加工需求。
设计目的和意义
设计目的
设计出高效、稳定、可靠的数控车床主传动系统，满足加工精度和效率的要求， 提高生产效率和产品质量。
意义
主传动系统设计的优劣直接影响到数控车床的性能和加工精度，进而影响到整个 机械制造行业的生产水平和产品质量。因此，对数控车床主传动系统进行合理设 计，对于提高机械制造行业的整体水平具有重要意义。
要点二
详细描述
在进行热特性分析时，需要考虑主轴的转速、切削力和材 料导热系数等参数。通过建立热传导模型，可以预测主传 动系统在不同工况下的温度变化和热变形情况。根据分析 结果，可以采取相应的散热措施和热补偿技术，提高系统 的热稳定性和加工精度。
06 主传动系统实例分析
实例一：某型号数控车床主传动系统设计
高耐磨材料
选用高耐磨材料，如陶瓷和硬质 合金，以提高主传动系统的使用 寿命和可靠性，减少维护成本。
齿轮传动设计PPT课件
一、渐开线的形成和特性 二、渐开线齿廓满足定角速比要求
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
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三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
第二章主传动系统设计
副的传动比。
传动线的三个特点： a.传动线的高差表明传动比的数值，传动线的倾
斜程度反映传动比u的大小 水平：u＝1 — 等速传动； 向下方倾斜：u＜1 — 降速传动； 向上方倾斜：u＞l — 升速传动。
传动比的数值u＝φx， 可用传动线的高差x （格数）来表示。
b.一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组 中不同传动比的传动副数 第一变速组（a组）：
由轴Ⅰ的主动转速点向 Ⅱ轴引出三条传动线， 表示该变速组有三对不 同传动比的传动副，
第二、三变速组 （b、c组）： Ⅱ——Ⅲ和Ⅲ——IV表 示该变速组有两对不同 传动比的传动副，
c.两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一个 传动副的传动比
第三变速组（c组），当Ⅲ轴为710r、500 r、 355r、250 r、180 r、125 r／min时， 通过升速传动副（60：30） 使主轴得到1400 r、1000 r、 710 r、500 r、355 r、250 r ／min。所以上斜的6条平 行传动线都表示同一个升速 传动副的传动比。
和装配。防护性能好，使用寿命长。
二、主传动系统分类和传动方式 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变
速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台）、开 停、换向和制动机构等部分组成。
动力源为执行件提供动力，并使其得到一定 的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换 运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋 转或直线运动。
可见，这个变速组是实现主轴等比转速数列的基
本的、必不可缺的变速组，故称为基本变速组。
基本组的级比φ =φ1＝φ ，级比指数x0＝1。 基型变速系统必有一个基本组，即相邻两条传动
线拉开 l 格。
②第一扩大组的变速特性 在基本组的基础上，起到第一次扩大变速的
传动线的三个特点： a.传动线的高差表明传动比的数值，传动线的倾
斜程度反映传动比u的大小 水平：u＝1 — 等速传动； 向下方倾斜：u＜1 — 降速传动； 向上方倾斜：u＞l — 升速传动。
传动比的数值u＝φx， 可用传动线的高差x （格数）来表示。
b.一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组 中不同传动比的传动副数 第一变速组（a组）：
由轴Ⅰ的主动转速点向 Ⅱ轴引出三条传动线， 表示该变速组有三对不 同传动比的传动副，
第二、三变速组 （b、c组）： Ⅱ——Ⅲ和Ⅲ——IV表 示该变速组有两对不同 传动比的传动副，
c.两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一个 传动副的传动比
第三变速组（c组），当Ⅲ轴为710r、500 r、 355r、250 r、180 r、125 r／min时， 通过升速传动副（60：30） 使主轴得到1400 r、1000 r、 710 r、500 r、355 r、250 r ／min。所以上斜的6条平 行传动线都表示同一个升速 传动副的传动比。
和装配。防护性能好，使用寿命长。
二、主传动系统分类和传动方式 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变
速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台）、开 停、换向和制动机构等部分组成。
动力源为执行件提供动力，并使其得到一定 的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换 运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋 转或直线运动。
可见，这个变速组是实现主轴等比转速数列的基
本的、必不可缺的变速组，故称为基本变速组。
基本组的级比φ =φ1＝φ ，级比指数x0＝1。 基型变速系统必有一个基本组，即相邻两条传动
线拉开 l 格。
②第一扩大组的变速特性 在基本组的基础上，起到第一次扩大变速的
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：
《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计
P T 9550 n
机械设计基础
3．传动比
传动比反映了机械传动增速或减速的能力。一般情况下，传动装 置均为减速运动。在摩擦传动中，V带传动可达到的传动比最大，平 带传动次之，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，就一对啮合传动而 言，蜗杆传动可达到的传动比最大，其次是齿轮传动和链传动。
4．功率损耗和传动效率
《机械设计基础》
机械设计基础
第十六章 机械传动系统设计
16.1 传动系统的功能与分类 16.1.1 传动机构的功能 1．变速：通过实现变速传动，以满足工作机的变速要求； 2．传递动力：把原动机输入的转矩变换为工作机所需要的转 矩或力； 3．改变运动形式：把原动机输入的等速旋转运动，转变为工 作机所需要的各种运动规律变化，实现运动运动形式的转换； 4．实现运动的合成与分解：实现由一个或多个原动机驱动若 干个相同或不同速度的工作机； 5．作为工作机与原动机的桥梁：由于受机体外形、尺寸的限 制，或为了安全和操作方便，工作机不易与原动机直接连接时， 也需要用传动装置来连接。 6．实现某些操纵控制功能：如起停、离合、制动或换向等。 机械设计基础
nd i nr
2．选择机械传动类型和拟定总体布置方案
根据机器的功能要求、结构要求、空间位置、工艺性能、总传 动比及其他限制性条件，选择传动系统所需的传动类型，并拟定 从原动机到工作机的传动系统的总体布置方案。
3．分配总传动比
根据传动方案的设计要求，将总传动比分配分配到各级传动。
4．计算机械传动系统的性能参数
（3）传动比范围
不用类型的传动装置，最大单级传动比差别较大。当采用多级传动时，应合理安排传 动的次序。
（4）布局与结构尺寸
对于平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；对于相交轴之间 的传动，可采用锥齿轮或圆锥摩擦轮传动；对于交轴之间的传动，可采用蜗杆传动或 交错轴齿轮传动。两轴相距较远时可采用带传动、链传动；反之采用齿轮传动。
数控机床传动系统设计PPT课件
第4章 数控机床主传动系统设计
4.1 概述
主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定 的转速(速度)和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工 不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开 停、变速、换向和制动等。
数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件， 它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速 功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速采承担，省去了复杂的 齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机 无极调速的范围。
五、齿轮齿数的确定
齿轮的齿数取决于传动比和径向尺寸要求。在同一变速组中， 若模数相同，且不采用变位齿轮时，则传动副的齿数和相同，若模 数不同，则齿数和S与模数m 成反比。即
S1 m 2 S2 m1
若z1、z2 分别为某传动副的主、被动轮齿数，
z1 z2 S
第4章 数控机床主传动系统设计
五、齿轮齿数的确定
第4章 数控机床主传动系统设计
一、数控机床主传动系统的特点
与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点： ➢ 转速高、功率大。 ➢ 变速范围宽，可实现无极调速。 ➢ 具有较高的精度和刚度，传动平稳。 ➢ 具有特有的刀具安装结构。
第4章 数控机床主传动系统设计
二、主传动系统的设计要求
定义：由主轴电机、传动元件和主轴构成的具有运动传动联系的系
第4章 数控机床主传动系统设计
二、变速规律
机床主轴12 级转速是由三个变速传动组(简称变速组或传动组） 串联实现的。这是主传动变速系统的基本形式，称为基型变速系统 ( 或常规变速系统) ，即以单速电动机驱动，由若干变速组串联， 使主轴得到既不重
复又排列均匀(指 单一公比)的等比 数列转速的变速 系统。
4.1 概述
主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定 的转速(速度)和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工 不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开 停、变速、换向和制动等。
数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件， 它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速 功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速采承担，省去了复杂的 齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机 无极调速的范围。
五、齿轮齿数的确定
齿轮的齿数取决于传动比和径向尺寸要求。在同一变速组中， 若模数相同，且不采用变位齿轮时，则传动副的齿数和相同，若模 数不同，则齿数和S与模数m 成反比。即
S1 m 2 S2 m1
若z1、z2 分别为某传动副的主、被动轮齿数，
z1 z2 S
第4章 数控机床主传动系统设计
五、齿轮齿数的确定
第4章 数控机床主传动系统设计
一、数控机床主传动系统的特点
与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点： ➢ 转速高、功率大。 ➢ 变速范围宽，可实现无极调速。 ➢ 具有较高的精度和刚度，传动平稳。 ➢ 具有特有的刀具安装结构。
第4章 数控机床主传动系统设计
二、主传动系统的设计要求
定义：由主轴电机、传动元件和主轴构成的具有运动传动联系的系
第4章 数控机床主传动系统设计
二、变速规律
机床主轴12 级转速是由三个变速传动组(简称变速组或传动组） 串联实现的。这是主传动变速系统的基本形式，称为基型变速系统 ( 或常规变速系统) ，即以单速电动机驱动，由若干变速组串联， 使主轴得到既不重
复又排列均匀(指 单一公比)的等比 数列转速的变速 系统。
主传动系统设计.共74页
主传动系统设计.
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
Hale Waihona Puke
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
Hale Waihona Puke
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一、有级变速传动系统的运动设计 普通车床主传动系统图
一、有级变速传动系统的运动设计
转速图
轴线
转速线 转速点 传动线
一、有级变速传动系统的运动设计
传动比分配方程 基本组a:
1
ia121来自ia2
ia3 1
ia1 : ia2 : ia3 1: :2
通式
i1 : i2 :L : ipi 1: xi :L :( pi 1)xi
变速装置 滑移齿轮变速
特点：能传递较大转 矩和较高转速，变速 方便，通过串联变速 组可实现增多变速级 数的目的，没有常啮 合的空转齿轮，因而 空载功能损失较小。 但滑移齿轮不能在运 动中变速，为便于滑 移啮合，多用圆柱齿 轮传动，因而传动的 平衡性不如斜齿圆柱 齿轮传动。
变速装置
离合器变速机构
当变速机构为斜齿或人字齿圆柱齿轮传动时， 不便用滑移齿轮变速，则需用离合器变速。应用较 多的有牙嵌式离合器、齿轮式离合器和摩擦片式离 合器等。牙嵌式或齿轮式离合器变速的特点是：轴 向尺寸小，可传递较大的转矩，传动比较准确，变 速时操纵省力。缺点是：不能在运转中变速，各对 齿轮经常处于啮合状态，磨损较大，传动效率低。 摩擦片式离合器的特点是：可在运转过程中变速， 接合平稳，冲击小，便于实现造化，但轴向尺寸较 长，结构复杂。
（2）实现变速传动以满足执行机构的经常变速要求； （3）把动力机输出的扭矩变换为执行机构所需的扭矩
或力。 （4）把动力机输出的等速运动转变为执行机构所要求
的、其速度按某种规律变化的运动。 （5）实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不同
速度的执行机构。 （6）联接动力机和执行机构。
一、传动系统的类型及其应用
扩大组c
21 1
ic1 84 4
ic2
70 35
2
ic1
: ic2
1
4
:2
1:6
1: x2
x2 p0 p1
一、有级变速传动系统的运动设计
只要传动比满足传动方程式
i1 : i2 :L ipi 1: xi :L ( pi 1)xi
就能使主轴获得连续（不重复、不间断）的等比数列。 通常称这样的变速系统为常规变速系统。
变速装置 啮合器变速
二、传动系统的组成
变速装置 起停和换向装置 制动装置 安全保护装置
起停和换向装置 齿轮换向机构
起停和换向装置 齿轮—摩擦离合器换向机构
二、传动系统的组成
变速装置 起停和换向装置 制动装置 安全保护装置
制动装置
带式制动器
外抱式制动器
制动装置
内胀蹄式制动器
磁粉制动器
二、传动系统的组成
变速装置 起停和换向装置 制动装置 安全保护装置
安全保护装置
销钉安全离合器 钢珠安全离合器
安全保护装置 摩擦安全离合器
安全保护装置
第五章 传动系统设计
５.1 传动系统的类型和组成 ５.2 传动系统的运动设计 ５.3 内联传动系统的设计原则 ５.4 典型传动系统
５.2 传动系统的运动设计
一、有级变速传动系统的运动设计 二、结构式和结构网 三、转速图的拟定 四、扩大变速系统调速范围的办法 五、齿轮齿数的确定 六、齿轮的布置与排列 七、计算转速的确定
写成通式
r2 ( p2 1)x2 6 ( p2 2, x2 6)
Rn
Rn nmax
nmin
nmax nmin r0
r0 r1
r1 r2
r2 L
ri
５.2 传动系统的运动设计
一、有级变速传动系统的运动设计 二、结构式和结构网 三、转速图的拟定 四、扩大变速系统调速范围的办法 五、齿轮齿数的确定 六、齿轮的布置与排列 七、计算转速的确定
如果由若干传动组串联而成的传动系统，满足基 本组、第一扩大组、第二扩大组……的排列次序，即
级比指数xi由小到大排列，这叫做扩大顺序。
一、有级变速传动系统的运动设计
变速组的变速范围
r imax imin
r ( pi 1) xi i
r0 ( p0 1)x0 2 ( p0 3, x0 1) r1 ( p11)x1 3 ( p1 2, x1 3)
传动系统的类型 按传动比能否变化分
固定传动比传动系统
变速传动系统
有级变速传动 无级变速传动
按动力机驱动执行机构的数目分
独立驱动传动系统 集中驱动传动系统 联合驱动传动系统
固定传动比的传动系统
固定传动比的传动系统
单级圆柱齿轮
两级展开式
两级分流式
三级展开式
两级同轴式 三级分流式
单级圆锥齿轮
圆锥—圆柱齿轮
圆锥—两级圆柱齿轮
固定传动比的传动系统
蜗杆下置式
蜗杆上置式
蜗杆侧置式
少齿差行星齿轮减速器 摆线针轮行星减速器
谐波齿轮减速器
有级变速传动系统 滑移齿轮传动系统
有级变速传动系统
离合器变速传动
塔轮变速传动
无级变速传动系统
（1）机械无级调速器 （2）液压无级调速装置 （3）电气无级调速装置
机械无级调速器
xi ——任意相x0 邻两传1 动比的比值
xi
pi
——级比指数或传动特性指数
——该传x0动组1的传动副数
一、有级变速传动系统的运动设计
扩大组b
22 1
ib1 62 3
42 ib2 42
ib1
: ib2
1
3
:1 1: x1
x1 3 p0
一、有级变速传动系统的运动设计
第五章 传动系统设计
５.1 传动系统的类型和组成 ５.2 传动系统的运动设计 ５.3 内联传动系统的设计原则 ５.4 典型传动系统
５.1 传动系统的类型和组成
一、传动系统的类型及其应用 二、传动系统的组成
一、传动系统的类型及其应用
传动系统的作用
（1）把动力机械输出的速度降低或增高，以适应执行 机构的需要；
滚轮双圆锥式
双球面圆锥式
棱锥行星式
挠性件式
宽V带式
５.1 传动系统的类型和组成
一、传动系统的类型及其应用 二、传动系统的组成
二、传动系统的组成
变速装置 起停和换向装置 制动装置 安全保护装置
变速装置 交换齿轮变速
交换齿轮
特点：结构简单，不需 要变速操纵机构、轴向 尺寸小，变速箱的结构 紧凑，与滑移齿轮相比， 实现同样的变速级数所 用的齿轮数量少。但更 换齿轮费时费力，交换 齿轮又是悬臂安装，刚 性和润滑条件较差。因 此，只适用于不需要经 常变速的机械。