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第五章 机床主运动部件设计 第一节 主传动系统的运动设计 一、有级变速和无级变速 二、主传动系统运动设计的步骤 三、转速图 1．转速图的概念（见图5-1及附图） 列 —— 每一列对应表示一根轴； 行 —— 标注转速 ① ∵ 等比数列 ∴ 相邻两行为φ（公比）倍 ② 为画图方便，行距按转速值的对数画 ∴ 行间距相等（“lg”不写） 转速点 —— 每一传动元件的转速值（行）与某一根轴在图中的交点。 传动线 —— 具有直接传动关系（两传动件）的两转速点间的连线 传动线 ： 向上倾斜 （升速） 水平 （等速） 向下倾斜 （降速） [注] 设计时，应尽量使转速点落在行、列交点处，这样既方便设计，也有利于制造。 2．级比规律 级比规律 —— 是有级（等比）变速系统符合一定条件时得出的规律。 图5-1是符合级比规律的转速图。 按 传动顺序 先后，使变速组标号依次为：a、b、c、…… [注] 定比传动不是变速组。 （1）变速组a（基本组）（本变速组传动副数目 = 3） ua1 = ua2 = ua3 = 则： ua1∶ua2∶ua3 =　∶∶ = φ0∶φ1∶φ2 ① 级比 —— 同组相邻两个传动比的比值，用φxi表示 ② 级比指数 —— xi [注] i为变速组的另一种排列方法的顺序号（用0、1、2、…表示） ③ “基本组”—— 具有级比指数X0 = 1的变速组。 即：“基本组”的级比指数用X0 表示，可见变速组a为“基本组”。 （2）变速组b（第一扩大组）（本变速组传动副数目 = 3） 同理有： ub1∶ub2∶ub3 =　∶∶= 1∶φ3∶φ6 级比为φ3 = φx1 （X1 = 3） （3）变速组c（第二扩大组）（本变速组传动副数目 = 2） 同理有： uc1∶uc2 =　∶ = 1∶φ9 = 1∶φx2 级比指数X2 = 9 扩大顺序 —— 按 基本组、第一扩大组、第二扩大组、…顺序排列 [注] 本例扩大顺序与传动顺序一致（但实际中：扩大顺序与传动顺序并不是一定一致）； 若：各变速组的传动副数目用pj表示，并根据扩大顺序分别定为p0、p1、p2、… 。 注意：基本组 X0 = 1 第一扩大组 X1 = 3 = p0 ； 第二扩大组 X2 = 9 = p0·p1 （= 3×3） 以此类推可得： ∶ 　　　　　　　　∶ 第j扩大组 Xj = p0 p1 p2 …… pj-1 依据此例分析，可得出具有普遍意义的“级比规律” （见书P.92） 即： 基本组级比 φX0 = φ 第一扩大组级比 φX1 = φp0 ； 第二扩大组级比 φX2 = φp0 p1 第三扩大组级比 φX3 = φp0 p1 p2 　　　　　　　　 ∶ 第j扩大组级比 φXj = φp0 p1 p2 …… pj-1 设计中，只要遵守“级比规律”，就可使主轴获得连续而不重复的、公比为φ的等比数列转速。 符合“级比规律” （单一公比φ）的传动系统称为“正常传动系统”。 “非正常转速图”举例（附图） 上图中若符合级比规律，则应该是 X1 = 3，而 a）X1 = 4，大了！出现转速空挡； b）X1 = 2，小了！出现转速重复；（实际应用举例，见图5-14） c）X1 = 1.5，非整数！转速错开。（实际应用举例，见图5-17） 3．变速组的变速范围 4．总变速范围（即主轴的变速范围） 四、结构网及结构式 （一）转速图对称画即结构网 图5-1（转速图） 图5-2（结构网） 1．转速图包括定比传动，而结构网仅反映变速组； 2．一个转速图对应一个结构网，而一个结构网可画出很多不同的转速图； 3．转速图反映系统各部分真实的转速变化，而结构网仅反映变速组的相对关系； 4．各变速组的r以及传动比相互关系，转速图与结构网是相同的。 （二）结构网的数学表达式即结构式 1．结构式可表达如下（按传动顺序）： Z = pa·pb·pc 2．传动副数目选取原则： 每个变速组的传动副数目“P”一般取 2 或 3 。 以18级为例，可以有： 18 = 9×2 （两个变速组； 三根轴； 11对传动副） 18 = 6×3 （两个变速组； 三