2013机械制造装备设计5.ppt

1,第5章 机床传动系统设计,主传动系统设计,进给传动系统设计,主传动系统设计应满足的基本要求 主传动系统分类和传动方式 分级变速主传动系统设计 无级变速主传动系统设计,进给传动系统特点及设计要点 进给传动链的传动精度 伺服进给系统的机械机构设计,2,5.1.1 主传动系设计应满足的基本要求,1）运动功能； 2）传递动力； 3）工作性能 ； 4）产品设计经济性 ； 5）操作灵活可靠，调整维修方便，防护性能好，寿命长基本原则：以最经济、合理的方式满足既定的要求基本要求,,5.1 主传动系统设计,3,（1）按电动机类型分,交流电动机驱动,,单速交流电动机,多速交流电机,直流电动机驱动,调速交流电动机,,无级调速,,5.1.2 主传动系统分类和传动方式,1. 主传动系统分类,4,分级变速传动 （传动方式、特点） 无级变速传动 （传动方式、特点 ）,,（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上述装置组合,（3）按变速的连续性,,5.1.2 主传动系统分类和传动方式,5,（1）集中传动方式 结构紧凑优点： 集中操纵 装调方便 振动影响平稳性缺点： 易产生热变形,,,5.1.2 主传动系统分类和传动方式,2. 主传动系统传动方式,,6,,（2）分离传动方式优点： 减小振动、热变 形小；背轮机构： 高速传动链短、运转平稳、空载损失小； 低速可传递大扭矩、显著扩大变速范围。

缺点：两个箱体、不便于 集中操纵； 低速时转矩大、传动带易打滑； 调整维修不便5.1.2 主传动系统分类和传动方式,7,,如何使机床主轴获得按等比数列排列的转速？运动参数 拟定结构式 转速图（合理分配各变速组中各传动副的传动比） 确定齿轮齿数和带轮直径 绘制主变速传动系图,1. 拟定转速图和结构式 1）转速图,,,,,,多少根轴,,轴之间的传动关系,,各级转速值及传动路线,,,各轴转速分级及转速值,各传动副的传动比,5.1.3 分级变速主传动系统设计,8,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,图5-3,9,①轴线：用来表示轴的一组间距相等的竖线；②转速线：一组间距相等的水平线，表示转速的对数坐标；,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,10,③转速点：是指在轴线上用来表示该轴所具有的转速值的 圆点或圆圈一般来讲转速点为轴线和转速线的交点，若不是交点应该单独标出转速值④传动线：是指轴线间转速点的连线，表示相应传动副及 其传动比值。

倾斜方向和倾斜程度分别表示传动比的升降和大小；i=1，传动线水平；i>1，传动线向右上方倾斜；i<1，传动线向右下方倾斜；,5.1.3 分级变速主传动系统设计,11,转速图由三线一点组成：轴线、转速线、传动线、转速点① 轴的数目；② 主轴及传动轴的转速级数；③ 转速值及其传动路线；④ 变速组组数及传动顺序；⑤ 各变速组的传动副数及传动比值转速图表示了,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,12,,传动比分配方程（转速图原理）,① 基本组：相邻传动比连线之间相差一个公比，各传动比值是以为公比的等比数列，使主轴获得按等比数列排列的转速而最先起作用的变速组传动比分配方程：当x0=1时为基本组,5.1.3 分级变速主传动系统设计,13,,② 扩大组：在基本组已经起作用的基础上，起到了再次将转速级数增加的作用 与基本组相连接的扩大组称为第一扩大组；依次称后面的扩大组为第二、三、四扩大组 若使主轴获得连续的等比数列排列的转速，级比指数应满足条件： 机床的传动系统都是由若干个变速组串联而成，若任意变速组的传动比之间的关系都能满足传动比分配方程，且满足级比指数条件，这样的系统通常称为常规变速系统。

除常规变速系统外，还有特殊变速系统，在实际应用中很常见；,5.1.3 分级变速主传动系统设计,14,,2）结构式：将变速组的两个基本参数pi和xi写成 pixi 或pi[xi]的形式来表示一个变速组，然后按运动的传递顺序将每个变速组的基本参数写成乘积的形式，就是所谓的“传动结构式”例如将图5-3所示的变速系统用结构式表达为： 12=31×23×26 或 12=3[1] × 2[3] × 2[6]当扩大顺序和传动顺序不一致时，还可以写成：12=31×26×23 12=32×21×26 12=32×26×21 等形式,5.1.3 分级变速主传动系统设计,15,结构网：①结构网只表示传动组内传动比的相对关系、传动线不表示传动比值；②轴上转速点只表示轴上转速的数目，不表示转速值（主轴除外）；③结构网表示了每个变速组的变速范围注意：①一个结构式只对应一个结构网；②一个结构网或结构式可有多个转速图；③一个转速图只能有一个结构式和结构网；,5.1.3 分级变速主传动系统设计,16,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,R2,R1,R0,12=31·23 · 26,5.1.3 分级变速主传动系统设计,17,2. 各变速组的变速范围及极限传动比变速范围：变速组中最大与最小传动比的比值。

即,基本组：,第一扩大组：,第二扩大组：,第 i扩大组：,5.1.3 分级变速主传动系统设计,18,主传动传动比确定原则： （升2降4原则）,（直齿轮）,（斜齿轮）,进给传动传动比确定原则：,主传动的最大变速范围：,主轴的变速范围：,5.1.3 分级变速主传动系统设计,19,例如：对于结构式为 12=31×23×26 公比为1.41的主传动系统，其最后一个扩大组的变速范围为：,而对于结构式为12=21×22×34 公比为1.41的主传动系统，其最后一个扩大组的变速范围为：,5.1.3 分级变速主传动系统设计,20,,3. 主变速传动系设计的一般原则 （1）传动副前多后少原则（2）扩大顺序与传动顺序相一致的原则 简称“前密后疏”原则3）变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过 电动机的转速5.1.3 分级变速主传动系统设计,21,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,,22,,例：设计中型车床的主传动系统已知：主轴最低转速nmin=31.5r/min，主轴级数z=12，转速公比 =1.41，要求拟定转速图1、确定转速数列：查表法（见表4-2）,1.41=1.066,31.5, 45, 63, 90, 125, 180, 250, 355, 500, 710, 1000, 1400,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,23,,表4-2 标准数列,,,,,,,,,,,,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,24,,最佳方案的选定应遵循传动副“前多后少”的原则。

有利于减小结构尺寸因此方案③最合理2、定传动组数和传动副数,可能的方案有：,①12=3×4；②12=4×3；③12=3×2×2； ④ 12=2×3×2； ⑤ 12=2×2×3,5.1.3 分级变速主传动系统设计,25,3、写传动结构式、画结构网实质是安排扩大顺序：,（a）12=31 × 23 × 26（b）12=32 × 21 × 26（c）12=32 × 26 × 21（d）12=31 × 26 × 23（e）12=34 × 21 × 22（f ）12=34 × 22 × 21,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,26,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,27,最佳方案的选择：1）用变速范围r2 =  ( p2-1 ) x2，筛选可用的方案； 只需对最后一个扩大组进行评价2）对可用方案进行评价； 综合考虑两方面的因素： 一是转速高，可以使结构尺寸减小，但是有可能带 来噪声； 二是转速低，可以减小噪声，但是结构尺寸加大5.1.3 分级变速主传动系统设计,28,,4、选电动机转速n0 原则上选用和主轴最高转速相近的电动机。

普通交流异步电动机在额定功率相同时，其同步转速一般有：3000r/min（2级）、1500r/min（4级）、1000r/min（6级）、750r/min（8级）因此，可选用1500r/min5.1.3 分级变速主传动系统设计,29,小型机床和精密机床：应主要考虑噪声、振动和发热问题，因此转速也不易过高1）总趋势是降速传动：要遵循“前慢后快”的原则，即：iamin≥ibmin≥icmin≥•••但是转速也不能过高，一般齿轮的线速度不超过12~15m/s5、定中间轴转速 在满足升速imax≤2、降速imin≥1/4条件下分配各传动组的传动比中型机床：中间轴的最高转速不易超过电机转速；,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,30,,2）总趋势是升速传动,5.1.3 分级变速主传动系统设计,31,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电机轴,R2,(r/min),1400,1000,710,500,355,250,180,125,90,63,45,31.5,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,0,1440(r/min),,i=1/φ4,,,,,,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,32,(r/min),1400,1000,710,500,355,250,180,125,90,63,45,31.5,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,电机轴,0,1440(r/min),,R2,,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,33,(r/min),1400,1000,710,500,355,250,180,125,90,63,45,31.5,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,电机轴,0,1440(r/min),,R2,5.1.3 分级变速主传动系统设计,34,(r/min),1400,1000,710,500,355,250,180,125,90,63,45,31.5,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,电机轴,0,1440(r/min),,R2,5.1.3 分级变速主传动系统设计,35,,24=21×32 ×(1+( 26 × 26-1)),5.1.3 分级变速主传动系统设计,,36,4. 主变速传动系的几种特殊设计 （1）具有多速电动机的主变速传动系设计,特点：可以简化结构,运转中变速,适用范围：半自动、自动机床、普通机床,常用电机转速：同步转速（750/1500）r/min,同步转速（750/1500/3000）r/min,（1500/3000）r/min,（1000/1500）r/min,（750/1000/1500）r/min,三速电机,双速电机,5.1.3 分级变速主传动系统设计,37,,8=22×21 × 24,5.1.3 分级变速主传动系统设计,,38,,（2）具有交换齿轮的变速传动系,特点：,应用范围：,,大大简化结构,不需操纵机构,变速费时、麻烦,,自动或半自动车床,专用机床,齿轮加工机床,5.1.3 分级变速主传动系统设计,39,,5.1.3 分级变速主传动系统设计,,40,,（3）采用公用齿轮的变速传动系 在变速传动系中，即是前一变速组的被动齿轮， 又是后一变速组的主动齿轮，称为公用齿轮。