电动机的额定转速产生主轴的计算转速课件

第七章第七章 机床的传动设计机床的传动设计 机床的传动系统通常由下列几种传动系统的全部或一部分所组成。机床的传动系统通常由下列几种传动系统的全部或一部分所组成。1表面成形运动传动系统表面成形运动传动系统 它由下列部分组成：它由下列部分组成：1）主运动传动系统。用于传动切下切屑的运动，也称主传动系统。）主运动传动系统。用于传动切下切屑的运动，也称主传动系统。2）进给运动传动系统。用于实现维持切削运动连续进行的运动。）进给运动传动系统。用于实现维持切削运动连续进行的运动。3）切入运动传动系统。用于实现使工件表面逐步达到规定尺寸的运动。）切入运动传动系统。用于实现使工件表面逐步达到规定尺寸的运动。2辅助运动传动系统辅助运动传动系统 用于实现使加工过程能正常进行的辅助运动。如快速趋近、快速退出，用于实现使加工过程能正常进行的辅助运动。如快速趋近、快速退出，刀具和工件的自动装卸和夹紧等运动。刀具和工件的自动装卸和夹紧等运动。其他还有分度运动传动系统、控制运动传动系统、校正运动传动系统其他还有分度运动传动系统、控制运动传动系统、校正运动传动系统等。等。1第七章 机床的传动设计 机床的传动系统通常由下列主传动系统一般设计时应满足基本要求：主传动系统一般设计时应满足基本要求：1）满足机床的使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床的主）满足机床的使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的变速范围和转速级数。传动系统设计合理，操纵方便灵活、迅轴有足够的变速范围和转速级数。传动系统设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。速、安全可靠等。2）满足机床传递动力的要求。）满足机床传递动力的要求。3）满足机床的工作性能要求。）满足机床的工作性能要求。4）满足经济性要求。）满足经济性要求。5）调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使）调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。用寿命长。传动系统按变速的连续性，可分为分级变速传动和无级变速传动。传动系统按变速的连续性，可分为分级变速传动和无级变速传动。2主传动系统一般设计时应满足基本要求：27.1 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 主传动系统设计的主要任务是：根据已确定的机床主要技术参数，主传动系统设计的主要任务是：根据已确定的机床主要技术参数，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等，绘制主传动变速传动系统图。轮齿数和带轮直径等，绘制主传动变速传动系统图。7.1.1 转速图转速图1转速图的概念转速图的概念 转速图是表示转速图是表示主轴主轴各各转速的传递路线和转转速的传递路线和转速值，各速值，各传动轴传动轴的转的转速数列及转速大小，速数列及转速大小，各各传动副传动副的传动比的的传动比的线图。转速图包括一线图。转速图包括一点三线。一点是转速点三线。一点是转速点，三线是主轴转速点，三线是主轴转速线、传动轴线、传动线、传动轴线、传动线。线。37.1 分级变速主传动系统设计7.1.1 转速图32转速图原理转速图原理 按传动顺序，变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组、按传动顺序，变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组、，分，分别用别用a、b、c、表示。变速组的传动副数用表示。变速组的传动副数用P表示，变速范围用表示，变速范围用r表表示。示。第一变速组第一变速组a（轴（轴之间的变速组）之间的变速组）Pa=3；传动比分别是；传动比分别是变速组中，主动轴上变速组中，主动轴上同一点同一点传往从动轴相邻传往从动轴相邻两传动线的比值称为两传动线的比值称为级比级比，级比通常写成公，级比通常写成公比幂的形式，用比幂的形式，用 表示，其幂指数表示，其幂指数 称为称为级级比指数比指数，它相当于由上述相邻两传动线与从，它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间动轴交点之间相距的格数相距的格数。42转速图原理 第一变速组a（轴之间的变我们把级比等于公比或级比指数等于我们把级比等于公比或级比指数等于1的变速组称为基本组。基本组的传动的变速组称为基本组。基本组的传动副数用副数用P0表示，级比指数用表示，级比指数用xo表示表示 变速组中最大与最小传动比的比值，称为该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变速组的变速范围。经基本组的变速，使轴经基本组的变速，使轴得到得到P0级级等比数列转速。等比数列转速。5我们把级比等于公比或级比指数等于1的变速组称为基本组。基本组第二变速组第二变速组b（轴（轴间的变速组）间的变速组）Pb=2；传动比分别是；传动比分别是变速组变速组b中，级比为中，级比为 ，级比指数，级比指数 ，变速范围为变速范围为 级比指数等于基本组传动副数的变速组称为级比指数等于基本组传动副数的变速组称为第一扩大组第一扩大组。其传动副数、级比指数、变速。其传动副数、级比指数、变速范围分别用范围分别用P1、x1、r1表示。表示。6第二变速组b（轴间的变速组）变速组b中，级比为 第三变速组第三变速组c（轴（轴之间的变速组）之间的变速组）Pc=2；传动比分别是；传动比分别是变速组变速组c中，级比为中，级比为 ，级比指数，级比指数 。级比指数等于级比指数等于P0 P1的变速组称为的变速组称为第二扩大组第二扩大组。其传动副数、级比指数、变速范围分别用。其传动副数、级比指数、变速范围分别用P2、x2、r2表示。表示。经第二扩大组的进一步扩大，使主轴（轴经第二扩大组的进一步扩大，使主轴（轴）得到）得到Z=322=12级连续等比的转速。级连续等比的转速。总变速范围是：总变速范围是：7第三变速组c（轴之间的变速组）变速组c中，级比为 变速组按级比指数由小到大的排列顺序称为变速组按级比指数由小到大的排列顺序称为扩大顺序扩大顺序。一个等比数列变速系统中，必须有基本组、第一扩大组、第二扩大组、一个等比数列变速系统中，必须有基本组、第一扩大组、第二扩大组、第三扩大组、第三扩大组、。第第j扩扩大组的级比指数为：大组的级比指数为：第第j扩扩大组的变速范围为：大组的变速范围为：总变速范围为：总变速范围为：8变速组按级比指数由小到大的排列顺序称为扩大顺序。83结构网结构网 结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和传动轴（主轴除外）结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和传动轴（主轴除外）转速的绝对值。由于不表示转速数值，故结构网常画成对称的形式。转速的绝对值。由于不表示转速数值，故结构网常画成对称的形式。31 23 2693结构网 31 4结构式结构式 各变速组传动副数的乘积等于主轴转速级数各变速组传动副数的乘积等于主轴转速级数Z，将这一关系按传动顺序，将这一关系按传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角，就形成结构式。写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角，就形成结构式。级比规律级比规律 104结构式 级比规律 105传动系统的转速重合及空转速传动系统的转速重合及空转速 若某变速组的实际级比指数若某变速组的实际级比指数小于小于级比规律要求的理论值，则会产生级比规律要求的理论值，则会产生转速转速重合重合。31 23 24 21 22 32 a)b)图图7-3 级比指数实际值小于理论值的等比转速结构网级比指数实际值小于理论值的等比转速结构网 a)重合转速为双速变速组重合转速为双速变速组 b)重合转速为三速变速组重合转速为三速变速组 115传动系统的转速重合及空转速 31 若某变速组的级比指数若某变速组的级比指数大于大于级比规律要求的理论值，则会产生级比规律要求的理论值，则会产生空转速空转速。如果该变速组为双速变速组（如果该变速组为双速变速组（基本组例外基本组例外），则级比指数与理论值的差就），则级比指数与理论值的差就是空转速的级数，且空转速发生在主轴转速数列的中间位置，是空转速的级数，且空转速发生在主轴转速数列的中间位置，图图7-4 级比指数实际值大于理论值的转速结构网级比指数实际值大于理论值的转速结构网 21 22 2612 若某变速组的级比指数大于级比规律要求的理论值，则会产7.1.2 主传动链转速图的拟定原则主传动链转速图的拟定原则通过一个例题进行分析说明。机床类型：中型机床，通过一个例题进行分析说明。机床类型：中型机床，Z=12，主轴转速为主轴转速为31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400，电动机转速，电动机转速 =1440r/min。变速组和传动副数的组合可有以下方案：变速组和传动副数的组合可有以下方案：1每一变速组内的传动副数目一般应取每一变速组内的传动副数目一般应取2或或3 2传动顺序前多后少的原则传动顺序前多后少的原则 3传动顺序与扩大顺序相一致的原则传动顺序与扩大顺序相一致的原则137.1.2 主传动链转速图的拟定原则13当变速组的当变速组的扩大顺序与扩大顺序与传动顺序相传动顺序相一致时，前一致时，前面变速组的面变速组的传动线分布传动线分布紧密，而后紧密，而后面变速组传面变速组传动线分布较动线分布较疏松，所以疏松，所以变速组的扩变速组的扩大顺序与传大顺序与传动顺序相一动顺序相一致的原则可致的原则可简称为简称为“前前密后疏密后疏”原原则。则。14当变速组的扩大顺序与传动顺序相一致时，前面变速组的传动线分布4各变速组的变速范围不应超过极限变速范围各变速组的变速范围不应超过极限变速范围imin1/4 imax2 检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。154各变速组的变速范围不应超过极限变速范围155合理分配传动比，使中间轴具有较高的转速合理分配传动比，使中间轴具有较高的转速按传动顺序的各变速组的最小传动比应采取逐步降速的方法，而且最后按传动顺序的各变速组的最小传动比应采取逐步降速的方法，而且最后扩大组的最小传动比一般取极限值扩大组的最小传动比一般取极限值“前缓后急前缓后急”原则原则 传动顺序前多后少；扩大顺序传动顺序前多后少；扩大顺序“前密后疏前密后疏”；最小传动比；最小传动比“前缓后急前缓后急”165合理分配传动比，使中间轴具有较高的转速“前缓后急”原则 CA6140传动系统图和转速图传动系统图和转速图17CA6140传动系统图和转速图177.1.3 拟定转速图拟定转速图电动机和主轴的转速是已定的，当选定了结构网或结构式后，就可以分电动机和主轴的转速是已定的，当选定了结构网或结构式后，就可以分配各传动组的传动比并确定中间轴的转速，再加上定比传动，可画出转配各传动组的传动比并确定中间轴的转速，再加上定比传动，可画出转速图。速图。先决定轴先决定轴的转速的转速两个传动副的传动比必然是最大和两个传动副的传动比必然是最大和最小两个极限值最小两个极限值 随后确定轴随后确定轴的转速的转速 轴轴的转速最高可为的转速最高可为500、710、1000r/min，最低可为，最低可为180、250、355r/min。按照最。按照最小传动比前缓后急的原则，小传动比前缓后急的原则，轴轴的转速确定为的转速确定为355、500、710r/min。同理确定轴同理确定轴的转速为的转速为710r/min。187.1.3 拟定转速图先决定轴的转速1819197.1.4 齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定1确定齿轮齿数时应注意的问题确定齿轮齿数时应注意的问题 齿轮齿数在保证输出转速准确的前提下，尽量减少齿数，使齿轮结构尺齿轮齿数在保证输出转速准确的前提下，尽量减少齿数，使齿轮结构尺寸紧凑。一般情况下，要求：寸紧凑。一般情况下，要求：（1）确定齿轮齿数时，应符合转速图上传动比的要求，实际传动比与）确定齿轮齿数时，应符合转速图上传动比的要求，实际传动比与理论传动比之间允许有误差，但不能过大，一般不应超过理论传动比之间允许有误差，但不能过大，一般不应超过（2）齿轮的齿数和不应过大）齿轮的齿数和不应过大。Sz100120（3）最小齿轮的齿数要尽可能小。）最小齿轮的齿数要尽可能小。1）最小齿轮不产生根切现象。直齿圆柱齿轮）最小齿轮不产生根切现象。直齿圆柱齿轮最小齿数最小齿数17；采用正；采用正变位时最小齿数变位时最小齿数14；2）齿轮的齿根圆至键槽顶面的距离）齿轮的齿根圆至键槽顶面的距离a2m（m为为模数）模数）3）两轴间最小中心距应取得适当。）两轴间最小中心距应取得适当。相邻轴承孔的壁厚不小于相邻轴承孔的壁厚不小于3mm。（4）当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，）当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于齿数和的差不能大于3。207.1.4 齿轮齿数的确定202变速组内齿轮模数相同时齿轮齿数的确定变速组内齿轮模数相同时齿轮齿数的确定（1）计算法）计算法 212变速组内齿轮模数相同时齿轮齿数的确定2122222323（2）查表法）查表法若转速图上的若转速图上的齿轮副传动比是标准公比的整数次方、变速组内的齿轮模齿轮副传动比是标准公比的整数次方、变速组内的齿轮模数相同时数相同时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可从表，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可从表7-1中选中选取。取。24（2）查表法2425253变速组内模数不同时齿轮齿数的确定变速组内模数不同时齿轮齿数的确定263变速组内模数不同时齿轮齿数的确定2627277.2 主变速传动系统的特殊设计主变速传动系统的特殊设计1具有多速电动机的主变速传动系统设计具有多速电动机的主变速传动系统设计 当采用级比为当采用级比为2的双速电动机时，双速电动机是动力源，必须为第一变的双速电动机时，双速电动机是动力源，必须为第一变速组（电变速组）；但级比是速组（电变速组）；但级比是2，除可为混合公比传动系统中的变型基，除可为混合公比传动系统中的变型基本组外，本组外，不可能是常规传动系统的基本组，只能作为第一扩大组不可能是常规传动系统的基本组，只能作为第一扩大组。由于。由于第一扩大组的级比指数等于基本组的传动副数，故双速电动机对基本组第一扩大组的级比指数等于基本组的传动副数，故双速电动机对基本组的传动副数有严格要求。由于的传动副数有严格要求。由于 ，所以，传动系统的公，所以，传动系统的公比采用比采用1.26时，基本组的传动副数为时，基本组的传动副数为3；传动系统的公比为；传动系统的公比为1.41时，基时，基本组的传动副数为本组的传动副数为2。其扩大顺序不可能与传动顺序一致其扩大顺序不可能与传动顺序一致 287.2 主变速传动系统的特殊设计28图图7-8 多刀半自动车床主变速传动系统图和转速图多刀半自动车床主变速传动系统图和转速图 29图7-8 多刀半自动车床主变速传动系统图和转速图 292具有交换齿轮的变速传动系统具有交换齿轮的变速传动系统成批生产用的机床成批生产用的机床 图图7-9 具有交换齿轮的主变速系统具有交换齿轮的主变速系统 a)传动系统图传动系统图 b)转速图转速图 注意升速极限注意升速极限值的限制。值的限制。302具有交换齿轮的变速传动系统图7-9 具有交换齿轮的主变7.3 扩大变速范围的传动系统设计扩大变速范围的传动系统设计由于极限传动比的限制，最后扩大组的极限变速范围为由于极限传动比的限制，最后扩大组的极限变速范围为 8=1.416=1.269 所以当公比为所以当公比为1.41时时：当公比为当公比为1.26时时 317.3 扩大变速范围的传动系统设计317.3.1 增加变速组的传动系统增加变速组的传动系统 但由于受变速组极限传动比的限制，但由于受变速组极限传动比的限制，增加变速组的级比指数往往不得不增加变速组的级比指数往往不得不小于理论值，导致部分转速重复小于理论值，导致部分转速重复。8=1.416=1.269327.3.1 增加变速组的传动系统8=1.416=1.2697.3.2 采用背轮机构的传动系统采用背轮机构的传动系统 注意注意“倒转倒转”问问题。题。337.3.2 采用背轮机构的传动系统注意“倒转”问题。337.3.3 采用分支传动的传动系统采用分支传动的传动系统 分支传动是指由若干变速组串联，再增加并联分支的传动形式分支传动是指由若干变速组串联，再增加并联分支的传动形式 347.3.3 采用分支传动的传动系统347.3.4 采用对称双公比的传动系统采用对称双公比的传动系统对称双公比传动系统常用的公比为对称双公比传动系统常用的公比为1.26 对称双公比传动系统，可借助改变对称双公比传动系统，可借助改变常规传动系统常规传动系统基本组的级比指数基本组的级比指数来来实现实现 常用的基本组传动副数为常用的基本组传动副数为2。首先。首先按级比规律写出常规传动系统的结按级比规律写出常规传动系统的结构式，再把其基本组的级比指数变构式，再把其基本组的级比指数变成成 ，则可获得对称双公比，则可获得对称双公比传动系统，其基本组为传动系统，其基本组为变形基本组变形基本组。为转速图上高低速端大公比为转速图上高低速端大公比的的总总格数格数 357.3.4 采用对称双公比的传动系统对称双公比传动系统常用在选择在选择 时应注意以下几点：时应注意以下几点：36在选择 时应注意以下几点：3637377.4 计算转速计算转速7.4.1 机床的功率转矩特性机床的功率转矩特性主运动是直线运动的机床主运动是直线运动的机床 属于恒转矩传动属于恒转矩传动 主运动是旋转运动的机床主运动是旋转运动的机床 恒功率传动恒功率传动主轴或各传动件传递全部功率主轴或各传动件传递全部功率的的最低最低转速称为转速称为计算转速计算转速387.4 计算转速主轴或各传动件传递全部功率的最低转速称为计7.4.2 机床主要传动件计算转速的确定机床主要传动件计算转速的确定确定的顺序通常是先定出主轴的计算转速，再顺次确定的顺序通常是先定出主轴的计算转速，再顺次由后往前由后往前，定出各传，定出各传动轴的计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。动轴的计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。397.4.2 机床主要传动件计算转速的确定397.5 无级变速系统的设计无级变速系统的设计7.5.1 无级变速装置的分类无级变速装置的分类变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。直流直流调速电动机恒功率调速范围调速电动机恒功率调速范围24，恒转矩调速范围几十到，恒转矩调速范围几十到100以上以上交流交流调速电动机恒功率调速范围调速电动机恒功率调速范围35，恒转矩调速范围几十到，恒转矩调速范围几十到200 7.5.2 调速电动机无级变速系统的设计调速电动机无级变速系统的设计如果驱动载荷特性是如果驱动载荷特性是恒转矩的直线运动部件恒转矩的直线运动部件 将电动机直接或通过定比传动拖动直线运动部件，也就是使将电动机直接或通过定比传动拖动直线运动部件，也就是使电动机电动机的恒转矩变速范围等于直线运动部件的恒转矩变速范围，电动机的额定的恒转矩变速范围等于直线运动部件的恒转矩变速范围，电动机的额定转速产生直线运动部件的最高速度转速产生直线运动部件的最高速度。407.5 无级变速系统的设计40如果驱动载荷特性是如果驱动载荷特性是主运动为旋转运动的机床主轴主运动为旋转运动的机床主轴主轴要求的主轴要求的恒功率恒功率变速范围变速范围Rpn远大于调速电动机的恒功率变速范围远大于调速电动机的恒功率变速范围Rpm必须串联分级变速系统必须串联分级变速系统 电动机的额定转速产生主轴的计算转速；电动机的最高转速产生主轴的电动机的额定转速产生主轴的计算转速；电动机的最高转速产生主轴的最高转速。最高转速。主轴的主轴的恒转矩恒转矩变速范围变速范围RTn则决定了电动机恒转矩变速范围则决定了电动机恒转矩变速范围RTm的大小，的大小，RTm=RTn，电动机恒转矩变速范围经分级传动系统的最小传动比，产生，电动机恒转矩变速范围经分级传动系统的最小传动比，产生主轴的恒转矩变速范围。主轴的恒转矩变速范围。串联的滑移齿轮变速组都是串联的滑移齿轮变速组都是双速变速组，传动副数均为双速变速组，传动副数均为2。41如果驱动载荷特性是主运动为旋转运动的机床主轴41图图7-14 调速电动机串联变速组特性调速电动机串联变速组特性至少需要串联的变速组数至少需要串联的变速组数k为自然数，采用收尾法圆整。为自然数，采用收尾法圆整。42图7-14 调速电动机串联变速组特性至少需要串联的变速组数分级传动系统的公比一般比电动机的恒功率变速范围小，此时主轴要求分级传动系统的公比一般比电动机的恒功率变速范围小，此时主轴要求的恒功率变速范围的计算方法为：的恒功率变速范围的计算方法为：分级传动系统的实际公比为：分级传动系统的实际公比为：为减少中间传动轴及齿轮副的结构尺寸，分级传动的最小传动比应采用为减少中间传动轴及齿轮副的结构尺寸，分级传动的最小传动比应采用前缓后急的原则，扩大顺序应与传动顺序一致，采用前密后疏的原则。前缓后急的原则，扩大顺序应与传动顺序一致，采用前密后疏的原则。43分级传动系统的公比一般比电动机的恒功率变速范围小，此时主轴要44444545图图7-15 调速电动机串联分级传动系统的转速图调速电动机串联分级传动系统的转速图 从转速图中可知，从转速图中可知，电动机的额定转速产生主轴的计算转速；电动机的最高电动机的额定转速产生主轴的计算转速；电动机的最高转速产生主轴的最高转速转速产生主轴的最高转速；电动机的；电动机的最低最低工作工作转速转速产生主轴的最低转速。产生主轴的最低转速。区域区域I是恒转矩变速范围，由分级传动的最小传动比产生，电动机的恒转矩是恒转矩变速范围，由分级传动的最小传动比产生，电动机的恒转矩变速范围等于主轴的恒转矩变速范围；区域变速范围等于主轴的恒转矩变速范围；区域为恒功率变速范围，有四段为恒功率变速范围，有四段部分重合的无级转速。段与段之间是等比的，比值就是分级传动的公比；部分重合的无级转速。段与段之间是等比的，比值就是分级传动的公比；每段的无级变速范围每段的无级变速范围 。46图7-15 调速电动机串联分级传动系统的转速图 从转速图中7.6 进给传动系统的设计进给传动系统的设计7.6.1 进给传动的类型与组成进给传动的类型与组成1机械传动机械传动（1）动力源（）动力源（2）变速机构）变速机构 （3）换向机构）换向机构 （4）运动分配机构）运动分配机构（5）过载保险机构）过载保险机构 （6）运动转换机构）运动转换机构 （7）快速传动机构）快速传动机构 2液压传动液压传动 3电气传动电气传动7.6.2 进给传动系统应满足的基本要求进给传动系统应满足的基本要求 1）具有足够的静刚度和动刚度。）具有足够的静刚度和动刚度。2）具有良好的快速响应性，良好的防爬行性能，运动平稳，灵敏度高。）具有良好的快速响应性，良好的防爬行性能，运动平稳，灵敏度高。3）抗振性好。）抗振性好。4）进给系统具有较高的传动精度和定位精度。）进给系统具有较高的传动精度和定位精度。5）具有足够的变速范围。）具有足够的变速范围。6）结构简单，加工和装配工艺性好，调整维修方便，操纵轻便灵活。）结构简单，加工和装配工艺性好，调整维修方便，操纵轻便灵活。477.6 进给传动系统的设计477.6.3 机械进给传动系统的设计特点机械进给传动系统的设计特点（1）进给传动是恒转矩传动）进给传动是恒转矩传动（2）进给传动系统中各传动件的计算转速是其最高转速）进给传动系统中各传动件的计算转速是其最高转速在进给传动系统的最大升速链中，各传动件至末端输出轴的传动比最大，在进给传动系统的最大升速链中，各传动件至末端输出轴的传动比最大，承受的转矩也最大，故各传动件的计算转速是其最高转速。承受的转矩也最大，故各传动件的计算转速是其最高转速。（3）进给传动系统的极限传动比、极限变速范围）进给传动系统的极限传动比、极限变速范围 imin1/5，imax2.8，极限变速范围为，极限变速范围为 R=2.85=14（4）进给传动最小传动比的原则、扩大顺序的原则）进给传动最小传动比的原则、扩大顺序的原则 最小传动比应采用最小传动比应采用前缓后急前缓后急的原则；进给传动系统扩大顺序与主传动系统的原则；进给传动系统扩大顺序与主传动系统相反，是相反，是前疏后密前疏后密。（5）进给传动系统采用传动间隙消除机构）进给传动系统采用传动间隙消除机构（6）微量进给机构的采用）微量进给机构的采用 487.6.3 机械进给传动系统的设计特点487.6.4 直线伺服电动机进给传动系统直线伺服电动机进给传动系统直线伺服电动机的工作原理与旋转伺服电动机相似，可以看成是将旋转伺直线伺服电动机的工作原理与旋转伺服电动机相似，可以看成是将旋转伺服电动机沿径向剖开，向两边拉伸展平后演变而成。服电动机沿径向剖开，向两边拉伸展平后演变而成。图图7-16 直线伺服电动机的形成机理直线伺服电动机的形成机理a)旋转伺服电动机旋转伺服电动机 b)直线伺服电动机直线伺服电动机1定子定子 2转子转子 3次级次级 4初级初级图图7-17 直线伺服电动机的形式直线伺服电动机的形式a)短次级短次级 b)短初级短初级1初级初级 2次级次级497.6.4 直线伺服电动机进给传动系统图7-16 直线伺服图图7-18 直线伺服电动机传动示意图直线伺服电动机传动示意图1滚动导轨滚动导轨 2床身床身 3工作台工作台 4直线电动机动直线电动机动件（绕组）件（绕组）5直线电动机定件（永久磁铁）直线电动机定件（永久磁铁）50图7-18 直线伺服电动机传动示意图507.6.5 机床传动链的传动精度机床传动链的传动精度1传动精度概述传动精度概述 机床的传动精度就是指机床传动链始末端执行件之间运动的机床的传动精度就是指机床传动链始末端执行件之间运动的协调性和均匀协调性和均匀性性。2误差的来源误差的来源 3误差的传递规律误差的传递规律 在传动链中，后面传动副的传动比，将对前面各传动件的误差传递起作用。在传动链中，后面传动副的传动比，将对前面各传动件的误差传递起作用。如果把越靠近末端件的传动副的传动比安排得越小，对减小其前面各传动如果把越靠近末端件的传动副的传动比安排得越小，对减小其前面各传动件误差影响的效果越显著，这样，就可以有效地减小传递到末端件的总误件误差影响的效果越显著，这样，就可以有效地减小传递到末端件的总误差。差。传动比递降原则传动比递降原则 517.6.5 机床传动链的传动精度514提高传动精度的途径提高传动精度的途径（1）缩短传动链）缩短传动链 （2）合理选择传动件）合理选择传动件（3）合理分配传动副的传动比及其精度）合理分配传动副的传动比及其精度（4）提高传动件的制造和装配精度）提高传动件的制造和装配精度（5）传动链应有较高的刚度）传动链应有较高的刚度 524提高传动精度的途径 527.6.6 滚珠丝杠螺母副机构滚珠丝杠螺母副机构1滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点 1）摩擦损失小，传动效率高。）摩擦损失小，传动效率高。2）动作灵敏，低速时无爬行现象。）动作灵敏，低速时无爬行现象。3）磨损小，精度保持性好。）磨损小，精度保持性好。4）可消除轴向间隙，轴向刚度高。）可消除轴向间隙，轴向刚度高。5）摩擦系数小，无自锁现象。）摩擦系数小，无自锁现象。6）工艺复杂，成本高。）工艺复杂，成本高。537.6.6 滚珠丝杠螺母副机构532滚珠丝杠螺母副的循环方式滚珠丝杠螺母副的循环方式（1）内循环）内循环（2）外循环）外循环 542滚珠丝杠螺母副的循环方式 543滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预加载荷滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预加载荷 滚珠丝杠螺母副通常采用滚珠丝杠螺母副通常采用双螺母双螺母结构，通过调整两个螺母之间的轴向位置，结构，通过调整两个螺母之间的轴向位置，使两螺母的滚珠在承受工作载荷前，分别与丝杠两个不同的侧面接触，以使两螺母的滚珠在承受工作载荷前，分别与丝杠两个不同的侧面接触，以消除间隙并产生一定的预紧力。消除间隙并产生一定的预紧力。（1）双螺母垫片式）双螺母垫片式 图图7-21 双螺母垫片式消除间隙结构双螺母垫片式消除间隙结构 1、2单螺母单螺母 3螺母座螺母座 4调整垫片调整垫片 553滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预加载荷 图7-21 双（2）双螺母螺纹式）双螺母螺纹式（3）双螺母齿差式）双螺母齿差式 图7-22 双螺母螺双螺母螺纹式消除式消除间隙隙结构构 1、2单螺母螺母 3平平键 4调整螺母整螺母 图图7-23 双螺母齿差式消除间隙结构双螺母齿差式消除间隙结构1、2单螺母单螺母 3、4内齿圈内齿圈 56（2）双螺母螺纹式 图7-22 双螺母螺纹式消除间隙结构图4滚珠丝杠补偿热变形的预拉伸滚珠丝杠补偿热变形的预拉伸 为了补偿热膨胀的影响，可将丝杠预拉伸，并使其预拉伸量略大于丝杠的为了补偿热膨胀的影响，可将丝杠预拉伸，并使其预拉伸量略大于丝杠的热膨胀量热膨胀量 5滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的设计计算（1）疲劳强度计算）疲劳强度计算 与滚动轴承相类似与滚动轴承相类似（2）刚度计算）刚度计算 一般情况仅对丝杠的轴向拉压变形进行校核计算一般情况仅对丝杠的轴向拉压变形进行校核计算 一端轴向固定的丝杠，其最小拉压刚度一端轴向固定的丝杠，其最小拉压刚度两端固定的丝杠，最小拉压刚度发生在两端固定的丝杠，最小拉压刚度发生在螺母处于中间位置时螺母处于中间位置时 （3）压杆稳定）压杆稳定 574滚珠丝杠补偿热变形的预拉伸 577.7 结构设计结构设计7.7.1 主传动的布局主传动的布局主传动的布局主要有主传动的布局主要有集中传动式集中传动式和和分离传动式分离传动式两种。两种。7.7.2 变速箱内各传动轴的空间布置与轴向固定变速箱内各传动轴的空间布置与轴向固定1变速箱内各传动轴的空间布置变速箱内各传动轴的空间布置 变速箱内各传动轴的空间布置，首先要满足机床总体布局对变速箱的形状变速箱内各传动轴的空间布置，首先要满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。其中变速箱的形状和尺寸限制是影响传动轴空间布置最重要的因素。其中变速箱的形状和尺寸限制是影响传动轴空间布置最重要的因素。587.7 结构设计58图图3-5 主轴箱各传动轴空间相互位置的示意图主轴箱各传动轴空间相互位置的示意图 59图3-5 主轴箱各传动轴空间相互位置的示意图 59图图7-24 卧式铣床变速箱卧式铣床变速箱 60图7-24 卧式铣床变速箱 60图图7-25 传动轴一端固定的几种方式传动轴一端固定的几种方式a)衬套和端盖固定衬套和端盖固定 b)孔台和端盖固定孔台和端盖固定 c)弹性挡圈和端盖固定弹性挡圈和端盖固定d)两个弹性挡圈固定两个弹性挡圈固定 e)轴承外圈上的挡圈轴承外圈上的挡圈 f)另一端结构另一端结构 2变速箱内各传动轴变速箱内各传动轴的轴向固定的轴向固定 轴向固定的方法有一端轴向固定的方法有一端固定和两端固定两类固定和两端固定两类 61图7-25 传动轴一端固定的几种方式2变速箱内各传动轴的图图7-26 传动轴两端固定的几种方式传动轴两端固定的几种方式a)用调整螺钉用调整螺钉 b、c)用调整垫圈用调整垫圈 62图7-26 传动轴两端固定的几种方式627.7.3 齿轮的布置齿轮的布置1三联滑移齿轮顺利啮合的条件三联滑移齿轮顺利啮合的条件 滑移的最大齿轮与次大齿轮的滑移的最大齿轮与次大齿轮的齿数差齿数差不小于不小于4 637.7.3 齿轮的布置632滑移齿轮的轴向布置原则滑移齿轮的轴向布置原则 1）为了避免同一滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮）为了避免同一滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距应大于滑移齿轮的宽度，一般留有间隙量的间距应大于滑移齿轮的宽度，一般留有间隙量为为12mm。2）为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相碰，三联滑移齿轮的最大、次）为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相碰，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮齿数差应不小于大齿轮齿数差应不小于4。否则，应采用变位齿轮，使两齿顶圆直径之差。否则，应采用变位齿轮，使两齿顶圆直径之差不小于四个模数；或只让滑移的小齿轮越过固定的小齿轮，改变啮合变速不小于四个模数；或只让滑移的小齿轮越过固定的小齿轮，改变啮合变速条件，使最大和最小齿轮齿数差不小于条件，使最大和最小齿轮齿数差不小于4；或采用牙嵌式离合器变速，使；或采用牙嵌式离合器变速，使齿轮不动。齿轮不动。3）如没有特殊情况，应尽量缩短轴向长度。）如没有特殊情况，应尽量缩短轴向长度。4）变速组中的滑移齿轮一般宜布置在主动轴上。）变速组中的滑移齿轮一般宜布置在主动轴上。642滑移齿轮的轴向布置原则 643一个变速组中齿轮的轴向布置一个变速组中齿轮的轴向布置（1）窄式排列和宽式排列）窄式排列和宽式排列 窄式排列：窄式排列：双双联齿轮变速速组总长度度B4b+；三；三联齿轮变速速组总长度度为B7b+2 图图7-28 齿轮的窄式排列齿轮的窄式排列 图图7-29 齿轮的宽式排列齿轮的宽式排列 宽式排列：双联齿轮宽式排列：双联齿轮变速组总长度是变速组总长度是B6b+2；三联齿轮变速；三联齿轮变速组总长度为组总长度为B11b+4 653一个变速组中齿轮的轴向布置 图7-28 齿轮的窄式排列（2）亚宽式排列）亚宽式排列 总长度度为B9b+3 图图7-30 齿轮的亚宽式排列齿轮的亚宽式排列a)顺序变速的亚宽式排列顺序变速的亚宽式排列 b)滑移的小齿轮越过固定的小齿轮滑移的小齿轮越过固定的小齿轮 66（2）亚宽式排列 图7-30 齿轮的亚宽式排列66（3）滑移齿轮的分组排列）滑移齿轮的分组排列 67（3）滑移齿轮的分组排列 674相邻两个变速组内齿轮的轴向排列相邻两个变速组内齿轮的轴向排列（1）并行排列）并行排列 图图7-31 两变速组的并行排列两变速组的并行排列 684相邻两个变速组内齿轮的轴向排列 图7-31 两变速组的（2）交错排列）交错排列 第一第一变速速组有三有三对齿轮副，窄式副，窄式排列排列时轴向向长度度为Ba7b+2；第；第二二变速速组有两有两对齿轮副，窄式排副，窄式排列列时轴向向长度度为Bb4b+，两相，两相邻变速速组如采用并行排列，如采用并行排列，则轴向向总长度度为B11b+3。交交错排列的排列的轴向向长度度为轴的的轴向向长度度B9b+2 图7-32 两个两个变速速组的交的交错排列排列 69（2）交错排列 图7-32 两个变速组的交错排列 69（3）公用齿轮传动结构）公用齿轮传动结构 图7-33 单公用公用齿轮的交的交错排列排列 B11b+370（3）公用齿轮传动结构 图7-33 单公用齿轮的交错排列 图7-34 双公用双公用齿轮的交的交错排列排列 B7b+271图7-34 双公用齿轮的交错排列 B7b+2715相啮合齿轮的宽度相啮合齿轮的宽度 在一般情况下，一对相啮合的齿轮，宽度应该是相同的。在一般情况下，一对相啮合的齿轮，宽度应该是相同的。可以使小齿轮比可以使小齿轮比相啮合的大齿轮宽相啮合的大齿轮宽12mm。6减小径向尺寸的措施减小径向尺寸的措施（1）缩小轴间距离）缩小轴间距离 在强度允许的条件下，尽量选用较小的齿数和，并使在强度允许的条件下，尽量选用较小的齿数和，并使齿轮的降速传动比大于最小传动比齿轮的降速传动比大于最小传动比1/4。（2）采用轴线相互重合。）采用轴线相互重合。（3）合理安排变速箱内各轴的位置。）合理安排变速箱内各轴的位置。725相啮合齿轮的宽度 72