第二章机电答案

第二章机床的传动设计§2-1 分级变速主传动系统设计2-1§2-2 扩大变速范围的传动系统设计22§2-3 计算转速23§2-4 无级变速系统设计24§2-5 进给传动系统设计25§2-6 结构设计26本章基本要求与重点：1、理解转速图的概念，能根据转速图和公比求出各传动比的数值；2、掌握结构式和结构网的拟定方法。

能根据给定条件，拟定出合理的结构式，画出结构网及转速图；3、掌握主传动运动设计要点：一个规律、二个限制、三个原则和四项措施；4、掌握计算转速的概念以及机床传动件计算转速的确定方法；5、了解无级变速系统和进给传动系统的设计特点，以及齿轮的布置方法。

本章难点：计算转速的确定。

定比传动机构变速机构开停装置功组动力传递；制动装置运动方式转换装置用成速度传递；满足运动的需要。

润滑装置密封装置操纵机构主轴组件箱体图2-1X6132万能升降台铣床主传动系统装配图设计要求设计要求工作性动力经济性使用运动能要求要求要求要求要求变速功率精度操纵结构范围转速扭矩传动刚度抗振性噪声调整维修润滑加工装配成本级数效率热变形密封设计步骤⑴调研须有足够的设计原始资料，在明确机床应满足的要求(机床主轴的变速范围，转速级数和电机功率等)的同时，还应收集国内、外有关技术文献，现有同类型机床的设计图纸及经验总结。

⑵传动链根据机床的主要技术参数要求，拟定可能的转速运动设计图，并从中选择合理的方案；然后计算齿轮齿数和皮带轮直径等，最后绘制机床的传动系统图。

⑶根据传动系统图设计变速箱或主轴箱装配图，传动系统结构设计并进行必要的动力验算。

⑷零件设计-1§2 1 1 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计¾运动设计：运用转速图的基本原理，拟定满足给定的转速或速度要求的合理传动系统方案。

拟定结构式或结构网；拟定转速图；¾内容合理分配各传动副的传动比；确定齿轮齿数和皮带轮直径；绘制机床的传动系统图。

（a）传动系统图（b）转速图图2-2 卧式车床主运动的传动系统图与转速图一、转速转速图图1、转速图的概念⑴定义：把各轴(包括主轴包括主轴))的转速画在对数坐转速线标中，并把有关传动线转速之间的传动比也画出来的一种线图。

传动轴线转速点⑵组成⑶ 基本概念 1）变速组的级比和级比指数 级比ϕ x－变速组中两相邻传动比的比值； 级比指数 x－转速图上两相邻传动线相距的格数。

转速图上两相邻传动线相距的格数。

2）基本组和扩大组 基本组 — x＝1的变速组。

的变速组。

扩大组 — x＞1的变速组。

扩大顺序 — 变速组按 x 值 由小到大依次排列的顺 序。

3）变速组的变速范围 基本组：r0 = ϕ x0 ( p0 −1)1 12 2第一扩大组： r1 = ϕ x ( p −1) 第二扩大组： r2 = ϕ x ( p −1)基本组a 级比：ϕ x0＝1 r0＝ϕ 2 第一扩大组b 第 扩大组b 级比：ϕ 3 x1＝3 r1＝ϕ 3第二扩大组c 级比：ϕ 6 x2＝6 r2＝ϕ 6⑷ 功用动路线； 2）传动顺序； 3）变速组数目；电动机ⅠⅡⅢⅣ1400 1000 710 500 355 2501）主轴各级转速的传4）变速组传动副数、 变速范围； 5）基本组和扩大组； 6）传动轴数目、转速 级数、转速大小； 7）各传动副级比关系、 各传动副级比关系、 传动比的数值；a180 125 90b c63 45 31. 31.52、 转速图的基本原理（基本规律） ⑴ 主轴转速级数 Z 与变速组传动副数 p 的关系 主轴转速级数主轴转速为连续等公比数列时 主轴转速为连续等公比数列时（即无转速的重复或空 缺），主轴转速的变速级数等于各变速组传动副数 的乘积。

的乘积。

即：Z＝pa×pb×pc×pd×……pm ……p例：主轴转速为连续等公比数列，主轴转速级数Z =12。

a、b、c三个变速组的传动副数： pa＝3、pb＝2、pc＝2。

主轴转速级数：Z＝p ×p ×p ＝3×2×2＝12 主轴转速级数： ＝ a× b× c＝ × × ＝⑵ 变速组的级比规律要得到连续的等比数列， 要得到连续的等比数列， 各变速组的传动比数列应是等比数列； 各变速组的传动比数列应是等比数列； 必须有一个变速组的级比指数 x0＝1； 其余变速组的级比指数为：x 其余变速组的级比指数为：xn＝xn-1×pn-1。

例：变速组 传动比 数列 公比 x a 1 1/1.41 1/2 1.41 1 b 1 1/2.8 1/2 8 2.8 3 c 2 1/4 8 6⑶ 主轴变速范围Rn与变速组变速范围rm的关系 主轴变速范围R 变速组变速范围r主轴转速数列为连续等比数列时 主轴转速数列为连续等比数列时，主轴转速的变速 范围等于各变速组变速范围的乘积。

范围等于各变速组变速范围的乘积。

即：Rn＝ra×rb × rc × …… × rm例：主轴转速的变速范围： Rn ＝ϕ Z－1 ＝ ϕ 11 a、b、c三个变速组的变速范围： ra＝ 2、 b＝ 3 、 rc＝ 6 ＝ϕ 、r ＝ϕ ＝ϕ 满足条件： Rn＝ ra×rb × rc ＝ ϕ2×ϕ3×ϕ6 ＝ ϕ11 ×总之，机床的传动系统通常是由几个变速组串联 所组成的，其中以基本组为基础，再通过第一、第 二、……扩大组将各轴的转速级数和变速范围逐步扩 大。

通常，将这样的传动系统称为常规传动系统。

大 通常 将这样的传动系统称为常规传动系统常规传动系统的特点： 常规传动系统的特点1）单公比的连续等比数列； 2）单速电机为动力源； 3）采用滑移齿轮或齿轮离合器变速； 4）没有采用公用齿轮。

3、结构网和结构式 ⑴ 结构网与转速图的区别1）结构网只表示各变速组内 传动比的相对关系； 传动比的相对关系； 2）结构网上代表传动比的射 线常画成对称形式； 线常画成对称形式； 3）结构网是转速图的通式； ）结构网是转速图的通式； 4）结构网也可用结构式来表 示,即：12＝31×23×26⑵ 结构网(式)表达的内容1）传动系统的组成情况 变速组数目、 变速组数目 、 各变速组 的传动副数和各变速组 的级比指数； 2）传动顺序和扩大顺序； 3）各变速组的传动副数； 4）各变速组的变速范围； 5）各变速组中相邻传动比 的关系（级比）。

12＝31×23×26二、 主传动链转速图的拟定 传 转1、原始依据 机床类型； 主轴最高、最低转速n 主轴最高、最低转速nmax、 nmin ； 主轴转速级数 Z ； 公比 ϕ ； 电动机转速n 电动机转速n电。

2、具体步骤变速组的数目 及其传动副数 结构网( 结构网(式) 变速组传动比 齿数或皮 带轮直径 绘制转速图 传动轴线 转速线 x 、 rm 传动线 齿数或皮 带轮直径 转速图3、示例中型车床，主轴转速级数Z 12级， 中型车床，主轴转速级数Z＝12级， 原始依据： ϕ＝1 41，nmin＝31.5r.p.m、 1.41 1.41， 41， 31.5r.p.m 31 5r p m、 m、 nmax＝1400 r.p.m，n电＝1440r.p.m 。

r.p.m， 1440r.p.m ⑴ 确定变速组的数目及其传动副数 1）确定变速组的数目 根据转速图的基本规律一，可能的方案： 12＝4×3 ＝ × 12＝3×4 ＝ × 12＝3×2×2 12＝2×3×2 12＝2×2×3 ＝ × × ＝ × × ＝ × ×确定依据：四联滑移齿轮变速，箱体轴向尺寸太大； 两个双联滑移齿轮变速，操纵机构需有互锁装置， 增加了操纵机构的复杂性。

主轴最低转速通常要比电动机转速低得多，通 过增加了一个变速组来承担降速比，可减少各 变速组中的最大齿轮的径向尺寸和专门用于降 速的定比传动副数量。

确定结果：12＝3×2×2 12＝2×3×2 12＝2×2×32）确定变速组的传动副数 可选方案：12＝ 可选方案：12＝3×2×2 12＝2×3×2 12＝2×2×3 12＝ 12＝9550 × N 确定依据：传动件尺寸的大小。

M = 传动件尺寸的大小。

n确定原则：“前多后少” 原则：pa ≥ pb ≥ pc ≥ …≥ Pm。

前多后少” 原则：确定结果： 确定结果变速组的数目及其传动副数： ＝ × × 变速组的数目及其传动副数：12＝3×2×2⑵ 拟定结构网（式） 可选方案：图 可选方案：图2-4。

拟定原则： 定 则 ① 极限传动比和极限变速范围降速 imin≥1/4； ≥ ≥1/4； 极限传动比 升速 斜齿轮：i 斜齿轮：imax≤2.5 极限变速范围： rmax＝8～10。

10。

直齿轮：i 直齿轮：imax≤2图 2-4 结 构 网检验：rm = ϕ xm ( pm −1) ≤ rmax 最后扩大组的变速范围小于8 10。

最后扩大组的变速范围小于8～10。

a、b、c、e方案: x2＝6，p2＝2，r2＝ϕ6＝8≤8～10。

d、f 方案： x2＝ ， 2＝ ， 2＝ 8＝ ＞ ～ 。

＝4，p ＝3，r ＝ϕ ＝16＞8～10。

结果①： 满足极限变速范围要求的方案为： a、b、c、e。

、b、 、拟定原则： ② “前密后疏”原则：各传动组的变速范围逐渐扩大， “前密后疏”原则：各传动组的变速范围逐渐扩大，表现为前面传动组传动比连线较密，后面较疏。

从 而尽可能保证扩大顺序与传动顺序一致。

检验：b、c、e 三个方案的中间轴变速范围远大于a方案。

三个方案的中间轴变速范围远大于a方案。

a方案的扩大顺序又与传动顺序相同，且中间轴的变 方案的扩大顺序又与传动顺序相同， 速范围小。

速范围小。

综合结果：结构式：12＝31×23×26结构网：图2-4 a⑶ 拟定转速图 1）分配传动比时，应考虑的问题： 分配传动比时， ① 各中间轴的最低转速应适当高些。

各中间轴的最低转速应适当高些。

依据：中间轴的转速高 相应的传动件尺寸也小。