第八章_传动设计-zhl
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传动系设计概述PPT课件
及最小传动比
，则可由上述公式求出
i m ax
i min
2021年5月13日7时0分
第32页/共38页
若每次均将转速提高到n2换档，只要发动 机降低到n1，离合器就能无冲击地接合。由于
符合人的操作习惯，这样布档能方便驾驶员加 速时换档操作。
按等比级数分配传动比也在于可充分地利 用发动机的功率，提高发动机的动力性。
为了减小传动系统中除最后一级减速装置的从动件各另件的载荷根据功率传递方向应尽可能地把传动比多分配给后面的部件具体地说应首先选择尽可能大的然后再选择尽可能大的后由所需的各挡确定变速器主传动器轮边减速器各部件名称结构形式零件数考虑顺序最后一对锥齿轮及差速器其次一对直齿轮或一个行优先第17页共38页2021年7月28日4时56分但在具体分配时必须考虑以下问题
第30页/共38页
ua1
0.377
n2r iⅠi0
ua1
0.377
n2r iⅠi0
,
ua2
0.377 n1r iⅡ i0
2021年5月13日7时0分
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i
q(
i M 1) M
q M 1 i nB iM nA
M
gi giM gnB gnA
1
• 当选定挡位数M，已知最大传动比 各中间挡位的传动比。
0.377
neH rd
max
对液力机械传动系
i min
0.377 nTPrd
max
以Vmax爬一定的坡度时，要求：
Pk
m
M e max i min rd
PR
2021年5月13日7时0分
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2021年5月13日7时0分
机械设计第8章带传动2 31页PPT文档
由前原则确定齿数Z1、Z2 i=Z2 / Z2
(2) 确定当量的单排链计算功率Pca：
Pca
KAKZ KP
P
KA——工况系数，表9-6 KZ——主动轮轮齿系数，图9-13 KP——多排系数， KP=1.75（单排）， KP=2.5（多排）
25
第九章
(3) 链型号、节距： 由n1、Pca定型号（图9-11）
曲线4--铰链胶合限定的额定功率；
19
额定功率曲线
第九章 链传动
——反映了Pca，n1,型号之间的关系
带排链额定计算功率Pca
20
第九章 链传动
实验条件
1.两轮共面，与地面垂直
2. z1=25 3. 无过渡链节，单排链，
链节数 Lp=120 4. i=3
5. 工作寿命为15000 h
6. 载荷平稳 7. 按推荐的润滑方式 8. 链条因磨损而引起的
当 1800 时:
z1
acmaxR112si
180
n z1
2 1
p
2
、z1 ， 则acmax
、p ， 则acmax
链速变化引起的惯性力(垂直方向)：
Fd1 macy
15
第九章 链传动
从动链轮角加速度引起的动载荷：
Md2
J
J
d2
dt
冲击力：Fd2
d
p sin 180
Z
p d
链轮齿数通常取奇数，并尽 可能与链节数互质。
优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95, 114 22
第九章 链传动
2、传动比
一般i6，通常i=2-5;1120° 传动比，包角 → 啮合齿数 ：易出现跳齿或加速齿的 磨损。
(2) 确定当量的单排链计算功率Pca：
Pca
KAKZ KP
P
KA——工况系数，表9-6 KZ——主动轮轮齿系数，图9-13 KP——多排系数， KP=1.75（单排）， KP=2.5（多排）
25
第九章
(3) 链型号、节距： 由n1、Pca定型号（图9-11）
曲线4--铰链胶合限定的额定功率；
19
额定功率曲线
第九章 链传动
——反映了Pca，n1,型号之间的关系
带排链额定计算功率Pca
20
第九章 链传动
实验条件
1.两轮共面，与地面垂直
2. z1=25 3. 无过渡链节，单排链，
链节数 Lp=120 4. i=3
5. 工作寿命为15000 h
6. 载荷平稳 7. 按推荐的润滑方式 8. 链条因磨损而引起的
当 1800 时:
z1
acmaxR112si
180
n z1
2 1
p
2
、z1 ， 则acmax
、p ， 则acmax
链速变化引起的惯性力(垂直方向)：
Fd1 macy
15
第九章 链传动
从动链轮角加速度引起的动载荷：
Md2
J
J
d2
dt
冲击力：Fd2
d
p sin 180
Z
p d
链轮齿数通常取奇数，并尽 可能与链节数互质。
优选数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95, 114 22
第九章 链传动
2、传动比
一般i6，通常i=2-5;1120° 传动比，包角 → 啮合齿数 ：易出现跳齿或加速齿的 磨损。
八级主传动设计说明书课件
目录一、实验目的 (2)二、实验内容、要求和步骤 (2)1、实验内容 (2)2、技术要求 (2)3、实验步骤 (3)1)原理分析与设计计算 (3)2)验算主轴转速误差 (7)3)主轴传动轴直径初选 (7)4)齿轮参数确定 (9)5)数字化设计与仿真 (9)三.参考资料 (22)一、实验目的1.加深理解和巩固课堂所学的相关理论知识，以及实习、实验等实践技能；2.通过对机械系统中的典型机构的分析、三维设计、快速成型和工程设计等现代设计技术的综合性训练，加深对机械产品的现代设计方法、设计过程和设计技巧的理解；3.通过对典型机构的工程设计、仿真设计、设计计算和技术文件的编写，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和设计资料的方法，巩固并加深对实用设计技术知识的认知；4.获得机电产品现代设计技术的综合性技能训练，提高工程技术设计的能力，加强三维技术设计与仿真的能力，提高分析和解决工程技术问题的能力及创新意识，为培养具有高素质的应用型卓越机械工程技术人才奠定良好的基础。
二、实验内容、要求和步骤1、实验内容题目：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=50r/min，Nmax=400r/min,Z=7级，公比为1.41；电动机功率P=4KW，电机转速n=1440r/min2、技术要求1、利用电动机完成换向和制动。
2、各滑移齿轮块采用单独操纵机构。
3、进给传动系统采用单独电动机驱动。
3、实验步骤1)原理分析与设计计算（1）转速范围。
850400min max ===N N R n（2）转速数列。
首先找到50r/min 、然后每隔6个数取一个值（1.41=606.1），得出主轴的转速数列50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min,400r/min 共7级。
（3）定传动组数。
对于Z=7可分解为：321222⨯⨯=Z（4）写传动结构式，画结构图。
根据“前多后少”，“先降后升”，“前密后疏”，“结构紧凑”的原则，选取传动方案 321222⨯⨯=Z ，易知第二扩大组的变速范围895.341.14)1(222<===-p x r ϕ，满足“升二降四”要求，其结构网如图1：321222⨯⨯=Z图1 7级结构网和结构式（5）画转速图。
机械设计第八章带传动
影响:使带的磨损加剧、传动效率降低，以至使传 动失效。打滑应当避免。
机械设计
第八章 带传动
30
3) 带的传递能力
根据圆周方向力的平衡条件:
fdN Fcos d (F dF) cos d
2
2
cos d 1 2
dF fdN
机械设计
第八章 带传动
31
根据径向力的平衡条件:
dNFsin d (FdF)sin d
第八章 带传动
28
2) 工作时
松边 紧边
F1, F2 松边
F1 F0 F0 F2
F0
1 2
(F1
F2 )
机械设计
第八章 带传动
29
F1 F2 Ff F
F——有效圆周力
P F 1000
打滑:若带所需传递的圆周力超过带与轮面之间的 极限摩擦力时，带与带轮之间将发生显著的相对 滑动，这种现象称为打滑。
13
2) V带类型
普通V带: Y, Z, A, B, C, D, E
h 0.7 表 8-1 bp
窄V带: SPZ, SPA, SPB, SPC
h 0.9 bp
机械设计
第八章 带传动
14
节面
机械设计
第八章 带传动
15
4. 张紧装置
机械设计
第八章 带传动
16
5. 普通V带轮结构
a) 实心式 D<(2.5~3)d b) 腹板式 D=300~500mm
Qf
2
2
f'—— 当量摩擦系数
q A
2
A(1
1
e f
)
1000
机械设计
第八章 带传动
机械设计
第八章 带传动
30
3) 带的传递能力
根据圆周方向力的平衡条件:
fdN Fcos d (F dF) cos d
2
2
cos d 1 2
dF fdN
机械设计
第八章 带传动
31
根据径向力的平衡条件:
dNFsin d (FdF)sin d
第八章 带传动
28
2) 工作时
松边 紧边
F1, F2 松边
F1 F0 F0 F2
F0
1 2
(F1
F2 )
机械设计
第八章 带传动
29
F1 F2 Ff F
F——有效圆周力
P F 1000
打滑:若带所需传递的圆周力超过带与轮面之间的 极限摩擦力时，带与带轮之间将发生显著的相对 滑动，这种现象称为打滑。
13
2) V带类型
普通V带: Y, Z, A, B, C, D, E
h 0.7 表 8-1 bp
窄V带: SPZ, SPA, SPB, SPC
h 0.9 bp
机械设计
第八章 带传动
14
节面
机械设计
第八章 带传动
15
4. 张紧装置
机械设计
第八章 带传动
16
5. 普通V带轮结构
a) 实心式 D<(2.5~3)d b) 腹板式 D=300~500mm
Qf
2
2
f'—— 当量摩擦系数
q A
2
A(1
1
e f
)
1000
机械设计
第八章 带传动
传动系统设计
液力传动和液压传动同属流体传动。但液力传动液体压力小、流速高， 靠液体动能传动，而液压传动液体压力大，流速小，靠液体压力差传动。液 力传动有泵轮、叶轮和导轮，对这3个轮进行不同组合，就可得到液力耦合器 和液力变矩器。
(3)周期性变速传动系统 执行机构(或执行构件)的速度按周期性的规律变化，输出的角速度ω2是输 入角速度ω1的周期性函数，即ω2=f(ω1)是周期性函数。
该机器有4个执行机构：
(1)将电阻坯8和电阻帽7送上工 位的机构(图中没有画出)；
(2)将电阻坯件压紧的机构，凸 轮6和压头13组成的凸轮机构；
(3)、(4)分别将左、右电阻帽7 压向电阻坯件8的机构，由凸轮4、 9和推杆14、15组成的凸轮机构。
14
13 15
各执行机构间有严格的作业顺序：
电阻坯件8 电阻帽7
采用周期性变速传动的作用：
①满足执行机构的要求。如纺织机械中采用非圆齿轮传动，可以周期性 地改变径纱和纬纱的密度，从而织出有一定花纹的纺织品。滚筒式平板印刷 机，采用非圆齿轮传动，调节送纸速度。
②改善执行机构的运动及动力特性。如将非圆齿轮传动与连杆机构或槽 轮机构相组合，改善输出运动的特性，减小冲击。
①采用V带-两级圆柱齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i带 i齿 (2 ~ 4)(8 ~ 40) 16 ~ 160
②两级圆柱齿轮-开式齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i1 i2 (8 ~ 40) (3 ~ 7) 24 ~ 280
③齿轮-蜗杆减速系统，适用的速比为：
i i1 i2 60 ~ 80
④两级行星齿轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=10~80 ⑤摆线针轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=11~87
(3)周期性变速传动系统 执行机构(或执行构件)的速度按周期性的规律变化，输出的角速度ω2是输 入角速度ω1的周期性函数，即ω2=f(ω1)是周期性函数。
该机器有4个执行机构：
(1)将电阻坯8和电阻帽7送上工 位的机构(图中没有画出)；
(2)将电阻坯件压紧的机构，凸 轮6和压头13组成的凸轮机构；
(3)、(4)分别将左、右电阻帽7 压向电阻坯件8的机构，由凸轮4、 9和推杆14、15组成的凸轮机构。
14
13 15
各执行机构间有严格的作业顺序：
电阻坯件8 电阻帽7
采用周期性变速传动的作用：
①满足执行机构的要求。如纺织机械中采用非圆齿轮传动，可以周期性 地改变径纱和纬纱的密度，从而织出有一定花纹的纺织品。滚筒式平板印刷 机，采用非圆齿轮传动，调节送纸速度。
②改善执行机构的运动及动力特性。如将非圆齿轮传动与连杆机构或槽 轮机构相组合，改善输出运动的特性，减小冲击。
①采用V带-两级圆柱齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i带 i齿 (2 ~ 4)(8 ~ 40) 16 ~ 160
②两级圆柱齿轮-开式齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i1 i2 (8 ~ 40) (3 ~ 7) 24 ~ 280
③齿轮-蜗杆减速系统，适用的速比为：
i i1 i2 60 ~ 80
④两级行星齿轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=10~80 ⑤摆线针轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=11~87
第八章 传动设计
第二扩大组： 级比指数x=3×2=6
转速图的特性（三） 以 12 3 2 2 为例，可能的结构式如下： 12 31 23 26 第一个变速组为基本组 12 31 26 23
12 32 21 26 第二个变速组为基本组 12 34 21 2 2
转速图的拟定 转速图的拟定
1. 传动链短——可以提高精度和传动效率，通过减 少轴数及传动件来实现 2. 极限传动比与最大的变速范围 降速传动：为减小齿轮的径向尺寸， imin 升速传动：为传动平稳，
1 4
imax （直），imax 2.（斜） 2 5
变速组的最大变速范围：
Rmax
2( 2.5) 8(10) 1 4
710
500 355 250
180 125 90 63 45 31.5
第八章 传动设计
1440
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1400 1000
710
纵线——轴 横线——转速数值 §注：为了图形的 清晰，图中省去 了对数符号
省 500 355 略 250 了 180 lg 125 符 90 号
63 45 31.5
转速图的意义
设x1 4
Ⅳ
1400 1000
710
500 355 250
180 125 90 63 45 31.5
利用转速图可以进行传动系统的故障分析及排除
1440
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1400 1000 710 500 355 250
180 125 90 63 45 31.5
转速图的特性（三）
示例：根据转速图特性填表
3 3× 36 × 31 × 3 1× 3 6× 3 2×
带传动设计ppt课件
1.4 1.4 1.5 1.6 1.5 1.5 1.6 4 1.8
<-点击按钮
5000
4000
小 3000
Z
带 2500
轮 2000
的 转
1600
速1250
1000
800
n1 / ( r / min)
500 400 300
200
2.选择带型
A B
C
潘存云教授研制
D E
100
0.8 1 1.25 2 3.15 4 5
大小带轮的直径关系
dd 2
n1 n2
dd1(1- )，取
0.02
8
4.验算带速
v dd1n1 m/s
601000
传递功率一定时，带速越大，圆周力越小， 所需带的根数越少；
带速过大，单位时间内绕轮次数增加，疲劳 寿命降低，同时显著增大带的离心力。
设计中要求V=5~25m/s 如果带轮速度过大，应减小带轮直径。
250
200
2 3.15 5 8 12.5 20 31.5 50 80 125 200 315
2.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400
窄V带选型图
计算功率Pca / kw
6
3.确定带轮的基准直径dd1 、dd2
带轮直径大小
•弯曲应力 •带速 •拉力 •V带根数
课程设计（40%）
机械传动 装置
§1 传动方案设计 §2 带传动设计计算 §3 轴的设计计算 §4 齿轮的设计 计算 §5 校核及装配
中国地质大学专用
1
作者： 潘存云教授
带传动设计的步骤
1.确定设计功率PC 2.选择带型 3.确定带轮的基准直径dd1 、dd2 4.验算带速 5.确定V带的中心距a 和基准长度Ld 6.验算小带轮的包角 7.求V带根数z 8.计算初拉力F0和轴上压力FQ
机械设计基础 教学课件 徐起贺 第八章 带 传 动
第三节
带传动的工作情况分析
(3)带绕过带轮时产生的弯曲应力 带绕过带轮时，因弯曲而产生 弯曲应力。
表8-5 普通V带带轮最小基准直径(摘自GB/T 10412—2002)(单位：mm)
图8-11
带工作时的应力分布情况
第四节 普通V带传动的设计计算
一、带传动的失效形式和设计准则 由前述可知，传动带是在周期性变应力状态下工作的。 二、单根V带传递的基本额定功率 由设计准则可知，带传动的疲劳强度条件为：
二、普通V带轮的结构和尺寸 在带轮设计时，应使其结构便于制造，质量轻且分布均匀，避免 由于铸造产生过大的内应力。
表8-4 普通V带轮轮槽尺寸(GB/T 13575.1—2008)(单位：mm)
① δ值国家标准中无明确规定，表中数值为推荐值。
第二节 普通V带和V带轮的结构
1)带轮材料一般选用符合GB／T 9439规定的HT150或HT200，或 符合GB／T 11357规定的其他材料。 2)轮槽工作面不应有砂眼、气孔。 3)轮毂孔公差为H7或H8，毂长上偏差为IT14，下偏差为零。 4)带轮表面粗糙度和形位公差标记如图8-8所示，圆跳动公差值t查 GB/T 10412—2002。 5)轮槽槽形的检验按GB/T
图8-21
高速带轮轮缘
第六节
同步带传动和高速带传动简介
图8-22
习题8-2图
图8-15 V带的定期张紧装置 a)滑道式 b)摆架式 1—机架 2—螺母 3—调整螺钉
第五节
2.自动张紧装置
带传动的张紧、安装与维护
图8-16
带的自动张紧装置
第五节
带传动的张紧、安装与维护
图8-17
张紧轮装置
3.张紧轮张紧装置
第五节
第八章+传动设计-zhl
第八章 传动设计
2013-7-30
1
本章重点
有级变速传动系统的设计原则 转速图拟订步骤 常见有级变速传动系统分析
难点
有级变速传动系统的设计原则
2013-7-30
2
机床的传动系统组成
表面形成运动传动系统 辅助运动传动系统
2013-7-30
3
1．表面形成运动传动系统
表面形成运动：传动工件或刀具作母
ua max , rb ub max . ra ua min ub min
= 最大传动比和最小
传动比之比 总变速范围 = 各变速组变速范围的乘积
2013-7-30 27
（三）变速组的传动比之间的关系
变速组内相邻传动比之间的比值——级比
x0
级比的指数 0——变速组的级比指数 转速图中相邻传动比相间隔的格数
2013-7-30
1
3 3
p11 x1
p1 1 p0
35
第二扩大组的变速范围r 2：
uc 2 r 2 u c2 1
2 .5
3.5
6
p 21 x2
p2 1 p0 p1
同理，第j 扩大组变速范围rj
2013-7-30
27 1 1 2 4 3 1 .5 8 31 1 1 3 9 1 .2 6 35 1 35
21
第二变速组（III一IV轴），二对齿轮
26 1 1 ub1 3 52 2 39 1 ub 2 39
2013-7-30 22
2013-7-30
1
本章重点
有级变速传动系统的设计原则 转速图拟订步骤 常见有级变速传动系统分析
难点
有级变速传动系统的设计原则
2013-7-30
2
机床的传动系统组成
表面形成运动传动系统 辅助运动传动系统
2013-7-30
3
1．表面形成运动传动系统
表面形成运动：传动工件或刀具作母
ua max , rb ub max . ra ua min ub min
= 最大传动比和最小
传动比之比 总变速范围 = 各变速组变速范围的乘积
2013-7-30 27
（三）变速组的传动比之间的关系
变速组内相邻传动比之间的比值——级比
x0
级比的指数 0——变速组的级比指数 转速图中相邻传动比相间隔的格数
2013-7-30
1
3 3
p11 x1
p1 1 p0
35
第二扩大组的变速范围r 2：
uc 2 r 2 u c2 1
2 .5
3.5
6
p 21 x2
p2 1 p0 p1
同理，第j 扩大组变速范围rj
2013-7-30
27 1 1 2 4 3 1 .5 8 31 1 1 3 9 1 .2 6 35 1 35
21
第二变速组（III一IV轴），二对齿轮
26 1 1 ub1 3 52 2 39 1 ub 2 39
2013-7-30 22
机械设计基础(黄华梁)第8章 挠性传动设计
第8章 挠性传动设计一、基本内容及要求带传动部分，主要讨论它的工作能力。
带在带轮上打滑和带的疲劳损坏，是限制工作能力的两个重要因素，因此，进行受力分析以确定不打滑条件，进行应力分析以确定max σ的大小和位置，并在此基础上，推导出v 带的许用功率。
公式推导过程，要求作一般了解，而对于公式推导的理论依据则要求重点掌握。
此外，弹性滑动是弹性元件传动的特有现象，要求了解它产生的原因和对传动比的影响。
链传动部分，由于它的失效形式较多，许用功率推导繁杂，设计计算可借助于功率曲线。
要求能理解功率曲线的意义并能正确使用图表解决设计问题。
此外，链传动的瞬时传动比不是定值，有所谓多边形效应；链条磨损后，会产生脱链现象。
要求弄清这两个问题的几何关系，从而理解设计链传动时，链轮齿数应在一定范围内选择的道理。
二、自学指导1．带在带轮上的弯曲应力b σ计算b σ的公式可直接由分析带的变形而求得。
如图8.1所示，取aa 一段带，设其为一个单位长，则bb 为弯曲后外表面的拉伸应变ε，在bb 甚小的条件下，由图可得 2/1d y =ε即d y 2=ε 故 dEy E b 2==εσ 2．保证带的使用寿命的措施随着带的运转，带上任一点均将受到变应力的作用。
在紧边靠近小带轮部分，具有最大拉应力max σ=Aqv d Ey A F c b 211112++=++σσσ。
带的疲劳损坏就是由作用在带上的应力次数决定的，因此，保证带的使用寿命的措施有以下两点：图8.1其一是限制带上应力的大小，因其中包括三项，故分别加以限制。
（1）AF F A F 2101+==σ，式中，F 0为预拉力。
安装带时必须具有适当的F 0。
F 0过小将产生打滑，过大会降低带的寿命。
F 为有效圆周力。
指定型号的带在指定的使用条件下，只允许传递一定的F 。
若超载使用，则寿命必显著降低。
（2）,211d Ey b =σ式中，d 1为小带轮直径。
对指定型号的带，d 1不允许小于某一尺寸。
机械设计课件第8章带传动
两边拉力大小取决于预紧力F0和有效拉力Fe
在 F0 一定时，两边拉力为有限值 有效拉力也有限
传递的功率也有限。 课件
那么，影响最大有效拉力的因素有哪些呢？
23
2中0国21地/2/质8 大学专用
作者： 潘存云教授
二、带传动的最大有效拉力及其影响因素
当带与带轮之间出现打滑趋势时，摩擦力达到最
大值，有效拉力也达到最大。
2021/2/8
课件
14
表8-2 普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1— 92）
基准长度
KL
基准长度
KL
Ld / mm Y Z Ａ Ｂ Ｃ Ld / mm Ｚ Ａ Ｂ Ｃ
200 0.81
2000 1.08 1.03 0.98 0.88
224 0.82
2240 1.10 1.06 1.0 0.91
课件 动平衡机
潘存云教授研制
建筑机械21
作者： 潘存云教授
§8-2 带传动工作情况的分析
一、带传动中的力分析 为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。
n2
静止时，带两边的初拉力相等： F1 = F2 = F0
n1
F0 F0
潘存云教授研制
松边 潘存云教授研制
F2 F2 n1
n2
F0 F0
F1 F1 主动轮 紧边
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度 bp相对应的带轮直径称为基准直径d。
2中0国21地/2/质8 大学专用
课件
d
潘存云教授研制
Hale Waihona Puke bp12作者： 潘存云教授
普通V带的尺寸 （φ =40˚，h/bp=0.7） 普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号,已标准化
机械设计第章蜗杆传动设计
Mpa
式中 Zρ-蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触应力的影响系数，简称接触系数，查图 8.3.3 蜗杆传动的强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算
蜗轮齿根接触疲劳强度的验算公式为：
σH≤[σ]H
MPa
式中：
[σ]H-蜗轮齿面的许用接触应力。 设计公式为：
mm根弯曲疲劳强度的验算公式为：
da1=d1+2ha1=d1+2ha*m df1=d1-2hf1=da-2(ha*m+c)
c=c*m
db1=d1.tgr/tgrb=mz1/tgrb
ha1=ha*m=1/2(da1-d1) hf1=(ha*+c*)m=1/2(da1-df1)
h1=hf1+ha1=1/2(da1+df1) tgr=mz1/d1=z1/q
2011-03-18
第8章 蜗杆传动设计
Page 6 of 16
（5）传动比I
传动比
i=n主动1/n从动2
蜗杆为主动的减速运动中
i=n1/n2=z2/z1 =u 式中：n1 -蜗杆转速；n2-蜗轮转速。 减速运动的动力蜗杆传动，通常取5≤u≤70，优先采用15≤u≤50；增速传动5≤u≤ 15。
普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参 数的匹配表。
各力的大小可按下式计算：
Ft1=Fa2=2T1/d1
Ft2=Fa1=2T1/d2
Fr1=Fr2=Fa1tanα
Fn= Fa1/cosαncosγ=Fa2/cosαncosγ=2T2/d2cosαncosγ
2011-03-18
第8章 蜗杆传动设计
Page 10 of 16
式中：T1、T2-蜗杆与蜗轮上的转矩 N.mm。
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改变排列顺序，可得到不同方案 如12级转速，按传动顺序排列有：
12 ＝3×2×2 12 = 2×3×2 12 ＝2×2×3
49
2013-6-12
1、传动副的“前多后少”原则
传动副数较多的变速组安排在前面，传动
副数较少的在后面 当Z =papbpc┈pm 时, 令 pa＞pb＞pc┈pm 电动机转速高于主轴的大多数转速，变速 系统以降速传动居多 根据转矩公式（单位N·m）
性的式子
2013-6-12
42
结构式： 12=31×23×26
12---转速级数
3、2、2---变速组的传动
2013-6-12
副数和传动顺序 1、3、6—各变速组级比指数 和扩大顺序x0,x1,x2 31--基本组x0=1，p0＝3 23--第一扩大组, x1＝3、p1＝2 26--第二扩大组，x 2=6，p2= 2
采用转速图
使用转速图：直观表达各轴转速的变化
传动副的速比关系
2013-6-12
14
已知：
Rn、Z、
解决：几根传动轴
几对齿轮 每对齿轮的传动比 齿轮齿数 方法：转速图、结构式、结构网
2013-6-12
15
X2010龙门铣床
转速图
传动系统图
2013-6-12
16
2013-6-12
x0
x1 x2
x0=1
x1= p0 x2= p0 p1
x3
x3= p0 p1 p2
xj= p0 p1 p2…pj-1
34
xj
2013-6-12
变速组的变速范围r
u max r u min
2
基本组的变速范围r0：
ua3 r 0 u 1 a1 1 2
1
p 0 1 x 0
2013-6-12 45
（一）变速组及其传动副数的选择
一定变速级数的变速系统可由不同数
目的变速组组成 减少变速组数目：缩短传动链
总变速级数Z一定——增加各变速组内
传动副数目p——并且降速过快——齿
轮径向尺寸增大
2013-6-12 46
12级
1)12＝6×2
需2＋6=8对齿 7 对
轮
2013-6-12
39
2013-6-12
40
结构网
结构网：转速图的 二轴间连线: 轴上各圆点:
对称形式
仅表示传动关系
不表示该轴的具体转速
转速图有一致的变速特性，一个转速图
对应一个结构网
一个结构网可以画出很多不同的转速图 41 2013-6-12
结构式
结构网又可以简化为结构式 结构式：专门用来表示变速系统特
x0=1的变速组
“基本组”或“基本变
29
速组”
2013-6-12
第二变速组
u b1 : u b 2
x1
1 :1 1 : 3 1 : 3
x1
——该变速组的级比指数，x1=3
相邻传动比之间相差3倍 第IV轴得到6级连续的等比数列 第二变速组的作用：将基本组的变速范围
T= 9550P/n
2013-6-12 50
T= 9550P/n
传递功率P一定——转速较高——扭矩小— ——传动件（如轴、齿轮）的尺寸小
传动副数较多的变速组在前面的高速轴上， 可节省材料，减少传动系统的转动惯量。 以12级变速系统为例，应选择结构式
12＝3×2×2
2013-6-12 51
2、传动副的“前紧后松”原则
当Z＝papbpc┈pj时,
即变速组的扩大顺序与传动顺序一致。
xO＜x1＜x2┈＜xj
传动顺序中：基本组——第一扩大组——
第二扩大组——„第j扩大组
2013-6-12
52
“前紧后松”原则在转速图上表现为——前面变 速组传动比连线分布较密，后面变速组传动比连 线分布疏松（即前密后疏） 目的：使前面的各轴转速范围较小
27 1 1 2 43 1 . 58 31 1 1 39 1 . 26 35 1 35
21
第二变速组（III一IV轴），二对齿轮
u b1 ub2
2013-6-12
26 1 1 3 52 2 39 1 39
22
第三变速组（IV-V轴），二对齿轮
8
2013-6-12
优点：变速范围大，传递功率大，传动比
齿轮变速箱特点
准确，工作可靠等。
缺点：不能实现无级变速，齿轮传动不够
平稳，结构复杂，不宜用于高速精加工机 床上。
2013-6-12
9
主传动系统的功用
电动机的恒定转速
主轴各级转速
实现变速的同时，传递扭矩
2013-6-12
10
主传动系统的组成部分。
造方便，成本便宜。
2013-6-12 12
有级变速主传动系统设计
一、转 速 图
二、变速的基本规律
三、结构网和结构式
四、转速图的拟定
五、齿轮齿数的确定 六、齿轮的布置 七、扩大变速范围的几种方法
2013-6-12 13
运动参数如转速范围、公比基本确定，如
何设计传动系统？
对于外联系传动链的传动系统设计，通常
43
各组变速范围分别为2、3、
6等，它和结构网一样只表示
变速特性的相对关系。
2013-6-12
44
四、转速图的拟定
任务：为了寻找最佳的变速系统方案
步骤：
Rn、z、——确定变速组数及其传动副数——结构 式或结构网。 结构式（结构网）——转速图——分配传动比确定 中间轴转速 传动比——确定齿轮的齿数——传动系统图
17
2013-6-12
18
一、转 速 图
竖直线代表传动系统`的各轴，从左到右依
次标注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，…
距离相等并不意味着中心距相等
横直线与竖直线的相交点（用圆圈表示），
用来代表各级转速。 n2 n2 nz n 1 , n 1 , n z 1
lg n z lg n z 1 lg 常源自52．辅助运动传动系统
作用：使加工过程正常进行 如快速趋近、快速退出，刀具和工件
的自动装卸和夹紧
分度运动、操纵和控制、切入运动、
各种空行程运动等
2013-6-12
6
第一节 有级变速主传动系统设计
2013-6-12
7
主运动的有级变速
主传动系统：实现机床的主运动 主运动变速目的：适应各种工艺要求 实现运动变速：液压传动、电气传动 常用机械变速：无级变速、有级变速 常用：有级变速的齿轮传动
进行第一次扩大 ——第一扩大组
2013-6-12
30
第三变速组
x2——该变速组的级比指数，x2= 6， 相邻传动比之间相差6倍
第V轴可以得到3×2×2=
u c1 : u c 2
1 : 3 .5
2 .5
1:
6
1:
x2
12级转速 第二次把基本组的转速范围扩大 ——第二扩大组
3
p1 2
u b 1 : u b 2 1 :
第二扩大组 X
1:
x1
2 6
6，传动副数 1:
x2
p2 2
u c 1 : u c 2 1 :
2013-6-12
33
级比规律
基本组级比
第一扩大组级比 第二扩大组级比 第三扩大组级比 第j扩大组级比
2013-6-12 19
相邻两轴之间的相应转速的连线：传
动副的传动比。 传动比的大小以连线的倾斜方向和倾 斜度表示 从左向下斜：降速传动 向上斜： 升速传动 水平连线： 等速传动
2013-6-12
20
X2010龙门铣床
三对齿轮
u a1 ua2 u a3
2013-6-12
2
第一变速组（传动组）（II-III轴），
2)12＝4×3
3）12=3×2×2
对
3十2＋2= 7
47
2013-6-12
主轴最低转速，一般比电动机转速低
得多
如果采用p=2或3时，达到同样的变速
级数变速组相应增加，这样可以利用 变速的传动比兼起降速作用——减少 专门用于降速的定比传动副。
2013-6-12 48
（二）结构式或结构网的选择
固定传动比结构 变速机构 主轴、主轴支承、传动件 开停装置 制动装置 换向装置 操纵机构 润滑装置
11
2013-6-12
主传动系统设计要求
转速范围和变速级数
功率、扭矩、传动效率
精度、刚度、抗振性、热变形
自动化程度、生产率
操作灵活，安全可靠，维修方便。制
x
u a1 : u a 2 : u a 3 1:
2013-6-12
1 : 1 :1 1 : : 2
2
x
0
:
2x
0
28
基 本 组
第一变速组，相邻传动比=1：：2，
即x0=1
三个传动比的连线相隔一格
变速后，III轴可以得到三级连续等比
数列的转速，即500、630、80O。
p 2 1 p 0 p 1
3 .5
同理，第j 扩大组变速范围rj
p j1 x j p j 1 p 0 p 1 p 2 p j 1 ub 2 r j u b1
12 ＝3×2×2 12 = 2×3×2 12 ＝2×2×3
49
2013-6-12
1、传动副的“前多后少”原则
传动副数较多的变速组安排在前面，传动
副数较少的在后面 当Z =papbpc┈pm 时, 令 pa＞pb＞pc┈pm 电动机转速高于主轴的大多数转速，变速 系统以降速传动居多 根据转矩公式（单位N·m）
性的式子
2013-6-12
42
结构式： 12=31×23×26
12---转速级数
3、2、2---变速组的传动
2013-6-12
副数和传动顺序 1、3、6—各变速组级比指数 和扩大顺序x0,x1,x2 31--基本组x0=1，p0＝3 23--第一扩大组, x1＝3、p1＝2 26--第二扩大组，x 2=6，p2= 2
采用转速图
使用转速图：直观表达各轴转速的变化
传动副的速比关系
2013-6-12
14
已知：
Rn、Z、
解决：几根传动轴
几对齿轮 每对齿轮的传动比 齿轮齿数 方法：转速图、结构式、结构网
2013-6-12
15
X2010龙门铣床
转速图
传动系统图
2013-6-12
16
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x0
x1 x2
x0=1
x1= p0 x2= p0 p1
x3
x3= p0 p1 p2
xj= p0 p1 p2…pj-1
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xj
2013-6-12
变速组的变速范围r
u max r u min
2
基本组的变速范围r0：
ua3 r 0 u 1 a1 1 2
1
p 0 1 x 0
2013-6-12 45
（一）变速组及其传动副数的选择
一定变速级数的变速系统可由不同数
目的变速组组成 减少变速组数目：缩短传动链
总变速级数Z一定——增加各变速组内
传动副数目p——并且降速过快——齿
轮径向尺寸增大
2013-6-12 46
12级
1)12＝6×2
需2＋6=8对齿 7 对
轮
2013-6-12
39
2013-6-12
40
结构网
结构网：转速图的 二轴间连线: 轴上各圆点:
对称形式
仅表示传动关系
不表示该轴的具体转速
转速图有一致的变速特性，一个转速图
对应一个结构网
一个结构网可以画出很多不同的转速图 41 2013-6-12
结构式
结构网又可以简化为结构式 结构式：专门用来表示变速系统特
x0=1的变速组
“基本组”或“基本变
29
速组”
2013-6-12
第二变速组
u b1 : u b 2
x1
1 :1 1 : 3 1 : 3
x1
——该变速组的级比指数，x1=3
相邻传动比之间相差3倍 第IV轴得到6级连续的等比数列 第二变速组的作用：将基本组的变速范围
T= 9550P/n
2013-6-12 50
T= 9550P/n
传递功率P一定——转速较高——扭矩小— ——传动件（如轴、齿轮）的尺寸小
传动副数较多的变速组在前面的高速轴上， 可节省材料，减少传动系统的转动惯量。 以12级变速系统为例，应选择结构式
12＝3×2×2
2013-6-12 51
2、传动副的“前紧后松”原则
当Z＝papbpc┈pj时,
即变速组的扩大顺序与传动顺序一致。
xO＜x1＜x2┈＜xj
传动顺序中：基本组——第一扩大组——
第二扩大组——„第j扩大组
2013-6-12
52
“前紧后松”原则在转速图上表现为——前面变 速组传动比连线分布较密，后面变速组传动比连 线分布疏松（即前密后疏） 目的：使前面的各轴转速范围较小
27 1 1 2 43 1 . 58 31 1 1 39 1 . 26 35 1 35
21
第二变速组（III一IV轴），二对齿轮
u b1 ub2
2013-6-12
26 1 1 3 52 2 39 1 39
22
第三变速组（IV-V轴），二对齿轮
8
2013-6-12
优点：变速范围大，传递功率大，传动比
齿轮变速箱特点
准确，工作可靠等。
缺点：不能实现无级变速，齿轮传动不够
平稳，结构复杂，不宜用于高速精加工机 床上。
2013-6-12
9
主传动系统的功用
电动机的恒定转速
主轴各级转速
实现变速的同时，传递扭矩
2013-6-12
10
主传动系统的组成部分。
造方便，成本便宜。
2013-6-12 12
有级变速主传动系统设计
一、转 速 图
二、变速的基本规律
三、结构网和结构式
四、转速图的拟定
五、齿轮齿数的确定 六、齿轮的布置 七、扩大变速范围的几种方法
2013-6-12 13
运动参数如转速范围、公比基本确定，如
何设计传动系统？
对于外联系传动链的传动系统设计，通常
43
各组变速范围分别为2、3、
6等，它和结构网一样只表示
变速特性的相对关系。
2013-6-12
44
四、转速图的拟定
任务：为了寻找最佳的变速系统方案
步骤：
Rn、z、——确定变速组数及其传动副数——结构 式或结构网。 结构式（结构网）——转速图——分配传动比确定 中间轴转速 传动比——确定齿轮的齿数——传动系统图
17
2013-6-12
18
一、转 速 图
竖直线代表传动系统`的各轴，从左到右依
次标注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，…
距离相等并不意味着中心距相等
横直线与竖直线的相交点（用圆圈表示），
用来代表各级转速。 n2 n2 nz n 1 , n 1 , n z 1
lg n z lg n z 1 lg 常源自52．辅助运动传动系统
作用：使加工过程正常进行 如快速趋近、快速退出，刀具和工件
的自动装卸和夹紧
分度运动、操纵和控制、切入运动、
各种空行程运动等
2013-6-12
6
第一节 有级变速主传动系统设计
2013-6-12
7
主运动的有级变速
主传动系统：实现机床的主运动 主运动变速目的：适应各种工艺要求 实现运动变速：液压传动、电气传动 常用机械变速：无级变速、有级变速 常用：有级变速的齿轮传动
进行第一次扩大 ——第一扩大组
2013-6-12
30
第三变速组
x2——该变速组的级比指数，x2= 6， 相邻传动比之间相差6倍
第V轴可以得到3×2×2=
u c1 : u c 2
1 : 3 .5
2 .5
1:
6
1:
x2
12级转速 第二次把基本组的转速范围扩大 ——第二扩大组
3
p1 2
u b 1 : u b 2 1 :
第二扩大组 X
1:
x1
2 6
6，传动副数 1:
x2
p2 2
u c 1 : u c 2 1 :
2013-6-12
33
级比规律
基本组级比
第一扩大组级比 第二扩大组级比 第三扩大组级比 第j扩大组级比
2013-6-12 19
相邻两轴之间的相应转速的连线：传
动副的传动比。 传动比的大小以连线的倾斜方向和倾 斜度表示 从左向下斜：降速传动 向上斜： 升速传动 水平连线： 等速传动
2013-6-12
20
X2010龙门铣床
三对齿轮
u a1 ua2 u a3
2013-6-12
2
第一变速组（传动组）（II-III轴），
2)12＝4×3
3）12=3×2×2
对
3十2＋2= 7
47
2013-6-12
主轴最低转速，一般比电动机转速低
得多
如果采用p=2或3时，达到同样的变速
级数变速组相应增加，这样可以利用 变速的传动比兼起降速作用——减少 专门用于降速的定比传动副。
2013-6-12 48
（二）结构式或结构网的选择
固定传动比结构 变速机构 主轴、主轴支承、传动件 开停装置 制动装置 换向装置 操纵机构 润滑装置
11
2013-6-12
主传动系统设计要求
转速范围和变速级数
功率、扭矩、传动效率
精度、刚度、抗振性、热变形
自动化程度、生产率
操作灵活，安全可靠，维修方便。制
x
u a1 : u a 2 : u a 3 1:
2013-6-12
1 : 1 :1 1 : : 2
2
x
0
:
2x
0
28
基 本 组
第一变速组，相邻传动比=1：：2，
即x0=1
三个传动比的连线相隔一格
变速后，III轴可以得到三级连续等比
数列的转速，即500、630、80O。
p 2 1 p 0 p 1
3 .5
同理，第j 扩大组变速范围rj
p j1 x j p j 1 p 0 p 1 p 2 p j 1 ub 2 r j u b1