（精）第三章_金属切削机床设计分级变速 设计.ppt

Design of Mechanical Manufacturing Machining 第四节 主传动系统设计 一、主传动系统设计应满足的基本要求 1）满足机床使用性能要求 应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数，传动系统设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2）满足机床传递动力要求 主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和扭矩，具有较高的传动效率。 3）满足机床工作性能要求 主传动系统中所有零、部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热变形特性稳定。 4）满足产品设计经济性要求 传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料，降低成本。 5）调整维修方便，结构合理简单，便于加工装配等。 二、主传动系统分类和传动方式 （一）主传动系统分类 （1）按驱动主传动的电动机类型分类 （2）按传动装置类型分类 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。 （3）按变速的连续性分类 1）分级变速传动 在一定变速范围内只能得到某些转速，一般 Z 20 ~ 30。 分级变速方式一般为滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速等。 除了摩擦式离合器外，其他变速方式的特点是传递功率大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，在通用机床（尤其中小型）中应用广泛。缺点是有速度损失，不能在运转中进行变速。 摩擦式离合器则可在运转过程中变换转速。 其操纵方式可以是机械的、电磁的或液压的，便于实现自动化。 其缺点是传动比不准确，发热量大。 2）无级变速传动 能在一定的变速范围内实现连续变速，以得到最有利的切削速度； 能在运转中变速，便于实现变速自动化； 能在负载下变速，使切削速度恒定，以提高生产效率和加工质量。 无级变速传动可由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和无级变速电动机实现。 机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠，常用在中小型车床、铣床等的主传动中。 液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小，常用于主运动为直线运动的机床，如磨床、拉床、刨床等。 无级变速电动机有直流电动机或交流变频调速电动机两种，由于可以大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和在负载下变速，应用越来越广泛，尤其在数控机床上目前几乎全部采用电动机变速。 在数控机床和大型机床中，为了扩大其变速范围，常在无级变速器后面串联一个机械式分级变速装置。 （二）主传动系统的传动方式 主传动系统的传动方式主要有两种：即集中传动方式和分离传动方式。 1. 集中传动方式 主传动系统的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。 优点：结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便； 缺点：传动件所产生的振动和热量，将影响主轴的运转平稳性和回转精度。 集中传动方式适用于普通精度级的大中型通用机床。 2. 分离传动方式 主传动系统中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱内，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式 。 优点：变速箱各传动件所产生的振动和热量不能传到主轴上，有利于提高机床的工作精度。由于高速传动链较短，使主轴在高速运转时比较平稳，传动效率高，转动惯量小，便于启动和制动。 缺点：多了一个箱体，增加加工成本；低速时皮带负荷大，容易打滑。 分离传动方式适用于中、小型高速精密机床。 三、分级（有级）变速主传动系统设计 主要内容及步骤： 根据已确定的主变速传动系统的运动参数； 拟定结构式（结构网）、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； 绘制主变速传动系统图。 （一）拟定转速图和结构式 1. 转速图 转速图是设计、分析机床分级变速主传动系统时用的一种特殊线图。 转速图是由“三线一点”即传动轴格线、转速格线、传动线以及转速点所组成。 转速图可以直观地表达出在主传动系统中传动轴的数目，传动轴 之间的传动关系， 主轴的各级转速值 及其传动路线，各 传动轴的转速分级 和转速值，各传动 副的传动比等。 2. 结构式 设计分级变速主传动系统时，为便于分析比较不同的传动设计方案， 常使用结构式。 变速组的级比是指在转速图中同一变速组内相邻两传动比的比值。 用 表示。 级比指数 相当于由上述相邻 两传动线与被动轴 交点之间的相距格 数。 设计时要使主轴转速为连续的等比数列，必须有一个变速组的级比指数为 1，此变速组称为基本组。基本组的级比指数用 表示，即 。 后面的变速组因起变速扩大作用，所以统称为扩大组。 第一扩大组的级比指数 一般应等于基本组的传动副数，即 。