【毕业设计】机床分级变速传动系统设计

第三变速组为变速组，将轴的级转速再次扩大，使轴得到公比为的级转速。

把这个在基本组和第扩大组基础上进步扩大转速范围的变速组称为第二扩大组。

其传动副数为级比指数为。

从图的转速图中可看出。

即第二扩大组的级比指数均应等于基本组与第扩大组传动副数的乘积。

综上所述，为使主轴得到公比为的连续且不重复的等比数列转速值，传动系统中各变速组的传动比应满足以下条件每变速纪的几个传动副的传动比应为等比数列各变速组的级比指数与传动副数之间有如下关系各变速组的级比有下列关系基本组的级比第扩大组的级比第二扩大组的级比„„第扩大组的级比变速组的变速范围为上述规律与基本组第扩大组第二扩大组„„传动系统中的传动顺序无关。

二结构式与结构网在拟定机床传动系统方案时，把传动比的相对关系画成对称形式的线图，用以表示分组变速传动系统的变速特性和传动比规律，以供设计时进行方案的分析比较和选择，称这种图叫结构网。

图为级转速传动系统结构网。

结构网可表示出分级变速传动系统的变速组数，各变速组的传动副数和传动顺序各变速组的级比和扩大顺序各传动轴的转速级数和变速范围等。

结构网也可以写成结构式表示。

图可写成。

式中表示转速级数，分别表示按传动顺序的各变速组的传动副数。

下标的分别表示各变速组相邻两传动副连线的空格数，即各变速组的级比指数。

个结构式对应于个结构网见图，而个结构网可画出若干个转速图，但个转速图只能写出个结构式。

结构网和结构式可以表示出传动系统的组成情况，并具有转速图样的变速特性，但只能表示出各传动副间的相对关系而不是具体数值。

分级变速传动系统的设计拟定转速图的般原则在主轴转速级数定时，可以列出许多种不同的传动方案，写出许多不同的结构式，而每个结构式又可画出若干个转速图。

因此，拟定转速图是分级变速传动系统设计的重要内容。

转速图拟定是否合理，对机床的结构紧凑程度尺寸的大小，效率的高低使用与维护的方便性等都有较大的影响，通常应遵循以下原则。

变速组数和各变速组的传动副数的确定实现定级数的主传动系统，可由不同的变速组组成。

如主轴转速级数级的传动系统，可有以下几种传动方当变速组的传动副数过多时，使传动轴的轴向尺寸增大，操纵机构笨重复杂。

因此，机床般采用双联或三联滑移齿轮变速机构。

所以，每变速组中的传动副数目般取为或。

即采用前三种方案，每方案均有气个变速组，各变速组的传动副数为或。

变速组的传动顺序当变速组数和各变速组的传动副数定时，传动顺序不同，也会产生多种不同的方案。

如三种方案。

当三种方案所选用的电动机功率相等时，若传动件的转速愈高，扭矩愈小，其尺寸也相应减小。

传动件的扭矩按下式计算式中传动件传递的功率传动件的转速。

从电动机到主轴之间的总趋势为降速传动，即从电动机开始，越靠近主轴的传动轴，转速越低，扭矩越大。

为使小尺寸的零件数目尽可能多些，就必须将传动副多的变速组放在前面，传动副少的变速组放在后面。

这样。

可节省材料，减轻机床重量相减小变速箱的尺寸。

因此，在传动顺序上，变速组的传动副效应符合前多后少的原则，即各变速组的传动副数应满足如下关系式的三种方案中，为最佳传动方案。

基本组与扩大组的排列顺序当传动系统的变速组数各变速组的传动副数和传动顺序确定以后，基本组与扩列顺序又称扩大顺序不同，也会有多种方案。

如的传动方案，可写出个扩大顺序不同的结构式。

在无特殊要求的情况下，般选用扩大顺序与传动顺序致的方案，即如图转速图所示的方案。

图为第扩大组基本组第二扩大组的传动方案。

比较两种方案，两图中轴最高转速相同，最低转速分别为显然，方案轴及其上的传动件传递的扭短较方案大，使传动件的尺寸增大。

所以，方案较方案为佳。

方案在转速图上表现为前面的变速组的传动比连线相隔较密，后面的变速组的传动比连线较疏，称为前密后疏的原则。

为此，各变速组的级比指效应满足下式要求合理分配降速比从以上分析可知，适当提高中间轴的转速，可使传动系统中多数传动件的尺寸减小。

因此从电动机到主轴的降速过程宜采用前缓后急的降速比分配原则，即前面的变速组降速慢些，后面的变速组降速快些。

为此，各变速组的最小传动比应满足下述关系变速组的极限传动比及变速范围为保证传动系统结构紧凑和传动平稳，变速机构中的齿轮剧传动比应限制在定的范围内。

降速传动时，为避免被动齿轮尺寸过大而使变速箱的径向尺寸增大，般限制降速传动比的最小值升速传动时应避免扩大传动误差和减少振动，使传动过程平稳和降低噪声，般宜齿圆柱齿轮升速比的最系统的结构设计时，必须根据具体条件进行分析，合理布局。

布置传动件的基本要求应满足机床总体布局对变速箱形状和尺寸的要求。

如卧式机床龙门铣床等变速箱需要沿导轨移动的机床，为减小变速箱对导轨的颠覆力矩，提高机床刚度相运动平稳性，应使其径向尺寸尽可能小些。

必须保证变速箱内各零件不互相干涉，留有足够的操纵机构所需的空间。

集中传动的变速箱，应首先确定主轴在箱体中的位置。

在滑移齿轮变速机构中，两个固定齿轮之间的距离应大于滑移齿轮的宽度。

如图所示，齿轮的齿宽为，两固定齿轮相邻两侧间的距离为，。

这样，才能保证原来处于啮合状态的齿轮完全脱开后，另齿轮方可进入啮合位置。

应保证变速机构易操纵且省力。

变速箱的装配调整和维修方便。

尽可能减小变速机构的径向尺寸和轴向尺寸。

二减小轴向尺寸的措施个变速组内齿轮轴向位置的排列图为滑移齿轮的排列方式。

滑移齿轮的排列方式有窄式与宽式两种。

图与图分别为双联滑移齿轮和三联滑移齿轮的窄式排列。

图为宽式排列。

显然，采用窄式排列可获得较小的轴向尺寸。

对于三联滑移齿轮，当相邻的两齿轮齿数差大于时，可采用窄式排列，否则只能采用宽式排列和图所示的宽窄结合的排列。

若将三联滑移齿轮分为个双联和个单个滑移齿轮，如图示，还可获得比窄式排列更短的轴向尺寸，但在两个滑移齿轮的操纵机构之间必须互锁，因此，会使操纵机构的复杂程度增大。

二相邻两个变速组内齿轮的轴向排列对相邻两个变速组内的齿轮作统安排，充分利用变速箱的空间位置，有利于缩短轴向尺寸。

图是常见的几种排列方式。

两变速组的主动轮与被动轮左右并行排列，如图示，其总的轴向长度等于两变速组轴向尺寸之和，。

主动轮与被动轮交错排列。

如图示，滑移齿轮采用宽窄结合的结构，可使轴向尺寸减小，即。

但必须在相邻两固定齿轮的齿数差大于或等于，即的前提下才能采用。

采用公用齿轮。

当两个变速组采用公用齿轮，且左右并行排列图时，轴向尺寸可缩短为。

若采用公用齿轮且主从动交错排列图时，可显著地缩短轴向尺寸，增加定比传动副。

在两变速组间增加定比传动副时，两个变速组均可采用窄式排列见图，也能有效地缩短袖向尺寸。

但因此而增加了传动件的个数，增大了径向尺寸，加长了传动链。

所以，应根据实际情况，慎重选用。

为减小变速箱的体积，在缩短轴向尺寸的同时，也应考虑减小径向尺寸减小大齿轮齿数和缩小轴间距变速组的降速传动副传动比不应太小，否则，会使被动轮的直径增大。

而传动比确定后，在强度允许的条件下，尽可能选择较小的齿数和，可缩小变速组内传动轴间的距离及其与箱体或其他零件之间的距离。

图是缩小径向尺寸的齿轮布置形式。

设传动比，取小齿轮齿数，则大齿轮齿数若略去齿顶高不计，且齿轮模数为时，其径向轮廓尺寸为图。

若改为两对齿轮传动实现，取传动比，则大齿轮齿数，径向轮廓尺寸缩小为，见图。

二合理布置传动轴的空间位置变速箱内各传动轴的位置在不发生干涉的条件下，应尽可能安排紧凑些。

如图所示，将相邻传动轴在横剖面上布置成品字形，可缩小水平方向的径向尺寸。

三采用轴线重合的布置形式在相邻两变速组轴间距相等的情况下，将其中两传动轴布置在同轴线上，可显著地缩小径向尺寸。

图为轴线重合的布置形式。

如图，轴间间的两个变速组中心距相等，将轴与布置在同轴线上，缩小了垂直方向的径向尺寸，同时又减少了箱体上的孔数，改善了加工工艺性。

四采用多速电动机采用多速电动机，用电变速组代替个滑移齿轮变速组，简化了机械结构，从而减小了变速箱的径向尺寸。

传动件的计算转速设计机床时，为使传动件工作可靠，结构紧凑，须对传动件进行动力计算。

主传动系统中主轴及其他传动件的尺寸，主要根据所传递的扭矩大小决定。

扭矩大，其结构尺寸也大，扭矩小，结构尺寸也就减小。

传动件所传递的扭矩大小与它所传递的功率和转速有关。

机床的功率特性和扭矩特性专用机床，在特定的工艺条件下，传动件所传递的功率和转速是固定不变的，因此，所传递的扭矩也定。

而通用机床，因其工艺范围广使用条件复杂变速范围大，传动件所传递的功率和扭矩变化也大。

若将传动件传送的扭矩定得偏小，会影响机床的使用性能，而定得过大，会使传动件的结构尺寸增大，机床成本增高。

因此，必须根据机床的实际工作情况分析确定。

主运动为旋转运动的通用机床最低的几级转速，般用于切削螺纹宽刃精车铰孔镗孔成形铣削等工序，这类工序，所需的功率小，不需使用电动机的全部功率。

若用于粗加工，由于受工艺系统刚度的限制，不可能采用过大的切削用量，因此，也不会使用电动机的全部功率。

所以，这类机床只是从级转速开始，才有可能使用电动机的全部功率，这个传递全部功率的转速称为传动件的计算转速。

主轴在计算转速下，用电动机的全部功率工作时所传递的扭矩称计算扭矩，亦即主轴可能传递的最大扭矩。

在机床的变速范围内，以计算转速为界，分为两个区域。

如图功率扭矩特性曲线所示，从称为恒扭矩区。

在此区域内，各级转速不需传递全部功率，且主轴输出的扭矩不随转速的变化而变化，而是保持时的扭矩不变。

从为恒功率区。

主轴在此区域内的各级转速下工作时，都传递电动机的全部功率，但输出的扭矩随转速的增高而减小。

二主轴的计算转速通用机床的主轴计算转速，由对现有机床进行调查分析测定和有关资料统计而得出的计算公式确定。

表是常见的各类机床主轴计算转速的计算公式。

三其他传动件的计算转速当主轴的计算转速确定后，可根据转速图确定其他传动件的计算转速。

般，从传动链的末端主轴向前顺次确定各传动件的计算转速。

首先找出该传动件具有的实际工作转速范围，然后找出其中传递全功率的几级转速，最后确定传递全功率的最低转速，即为该传动件的计算转速。

例图为级中型卧式车床主传动系统转速图。

确定主轴及其他传动件的计算