机械机床的传动设计课件.ppt
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- 机械 机床 传动 设计 课件
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1、 根据已确定的主变速传动系的运动参数和动力参数:根据已确定的主变速传动系的运动参数和动力参数:1 1)拟定传动结构式;拟定传动结构式;2 2)拟定传动系转速图;拟定传动系转速图;3 3)分配各变速组各传动副的传动比;分配各变速组各传动副的传动比;4 4)确定齿轮齿数和带轮直径;确定齿轮齿数和带轮直径;5 5)绘制主变速传动系统图。绘制主变速传动系统图。分级变速主传动系设计内容和步骤分级变速主传动系设计内容和步骤第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 1.1.转速图的概念转速图的概念:分析和设计机床传动系统时应用的一种特殊线图,分析和设计机床传动系统时应用的一种特殊线图,由由
2、“三点一线三点一线”组成,即传动轴格线、转速格线、传动线和转速点组成。组成,即传动轴格线、转速格线、传动线和转速点组成。表示传动轴的数目,传动轴之间的传动关系,主轴的各级转速值及其传表示传动轴的数目,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数值,各传动副的传动比等。动路线,各传动轴的转速分级和转数值,各传动副的传动比等。三、转速图三、转速图第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 转速图转速图 是设计和分析分是设计和分析分级变速主传动系的一个工具。级变速主传动系的一个工具。2.2.转速图的组成转速图的组成 转速点转速点 表示主轴和各传动轴的转
3、速值表示主轴和各传动轴的转速值(对数值对数值)的小圆点。的小圆点。转速线转速线 间距相等的水平线。间距相等的水平线。相邻转速线间距为相邻转速线间距为lg。传动轴线传动轴线 距离相等的铅垂线。距离相等的铅垂线。从左到右按传动顺序排列。从左到右按传动顺序排列。传动线传动线 传动轴间传动轴间转速转速点的连点的连线,表示两轴间一对传动副的传动线,表示两轴间一对传动副的传动比。比。一个主转速点一个主转速点引出的传动线数引出的传动线数目,代表两轴间的传动副数。目,代表两轴间的传动副数。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计转速图转速图 例:例:一中型车床,主轴转速级数一中型车床,主轴转
4、速级数 Z=12,公比公比 =1.41,主主轴轴转速转速 n=31.5 1400 r/min,如图示。,如图示。1212级转速图级转速图1212级转速的传动系统图级转速的传动系统图第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计轴轴的转速的转速min/7102561261440r n 传动轴的转速传动轴的转速 传动比传动比22141.11256126 i电机轴与轴电机轴与轴的传动比的传动比 传动线与传动副的关系传动线与传动副的关系 在轴在轴-之间,轴之间,轴转速点转速点引出三条传动线,表示轴引出三条传动线,表示轴-的的变速组有三对传动副,各传动线变速组有三对传动副,各传动线在轴在轴上
5、相距一格。上相距一格。电机轴与轴电机轴与轴间的传动线向下间的传动线向下倾斜倾斜2格,则轴格,则轴的转速在的转速在710 的的转速线上。转速线上。传动线位置与转速的关系传动线位置与转速的关系第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 按照动力从电动机到执行元件的传递顺序,变速组依次为第按照动力从电动机到执行元件的传递顺序,变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组一变速组、第二变速组、第三变速组,分别用,分别用a、b、c表示。表示。传动副数用传动副数用P 表示,变速范围用表示,变速范围用r 表示。表示。1)级比)级比 变速组中两相邻的变速组中两相邻的转速或两相邻的传动比之比。
6、转速或两相邻的传动比之比。级比为公比幂的形式。级比为公比幂的形式。如:如:3 2)级比指数级比指数 为级比的幂指为级比的幂指数,用数,用x 表示。表示。如:如:3中的幂指数为中的幂指数为 x=3。2.2.转速图原理转速图原理第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 第一变速组第一变速组 a(轴(轴-之间)之间)Pa=3;传动比分别是传动比分别是211214824 ai 141.1142302 ai136363 ai 在转速图变速组在转速图变速组a中中 三条三条传动线分别是:下降传动线分别是:下降2格,下格,下降降1 1格,水平。格,水平。1223:aaaaiiii 即即 级比
7、为级比为 ,级比指数为级比指数为 xa=1。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 3 3)基本组)基本组 级比等于公比或级比指数等于级比等于公比或级比指数等于1的变速组。其传的变速组。其传动副数用动副数用P0 表示,级比指数用表示,级比指数用x0 表示。表示。如图:如图:第一变速组第一变速组a为基本为基本组,组,P0=3,x0=1。变速范围为:。变速范围为:传动系经过基本组的变速,传动系经过基本组的变速,使轴使轴得到得到P0(即即3)级等比数)级等比数列转速。列转速。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计22)13(1)1(000 -PxR 第二变速组
8、第二变速组b(轴(轴-之间)之间)Pb=2,其,其传动比分别是:传动比分别是:331141.1182.216222 bi142422 bi 传动线传动线Lb1下降三格,下降三格,Lb2 b2 水平。水平。级比为级比为 3,级比指数级比指数 xb=3。传动线传动线 Lb2 的最低转速点必须的最低转速点必须与与Lb1 相距相距P0 格,才能使轴格,才能使轴得到得到连续不重复的等比数列转速。连续不重复的等比数列转速。即级比指数为即级比指数为 xb=P0=3 传动线传动线 Lb1 可作可作P0 条平行线。条平行线。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 图中,第二变速组图中,第二变
9、速组b为第一为第一扩大组,扩大组,P1=2,x1=3=P0,其变其变速范围为:速范围为:传动系经第一扩大组后,轴传动系经第一扩大组后,轴得到得到P0 P1 级连续而不重复级连续而不重复的等比数列转速。的等比数列转速。4 4)第一扩大组)第一扩大组 级比指数等于基本组传动副数的变速组。其级比指数等于基本组传动副数的变速组。其传动副数用传动副数用P1 表示,级比指数用表示,级比指数用x1 表示。表示。第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计82.23)12(3)1()1(11011 -PPPxr 第三变速组第三变速组 c(轴(轴-之间)之间)Pc=2,传动比分别是传动比分别是:4
10、11417218 ci2223060 ci 传动线传动线 Lc1下降下降4格格、Lc2 上升上升 2 格。格。级比为级比为 6,级比指数为,级比指数为 xc=6 传动线传动线Lc1 可作可作P0P1 条平行条平行线。传动线线。传动线Lc2 的最低转速点与的最低转速点与Lc1 相距相距P0P1格,使轴格,使轴得到连得到连续而不重复的等比数列转速,续而不重复的等比数列转速,级级比指数为:比指数为:62310 PPxc第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 5 5)第二扩大组)第二扩大组 级比指数等于级比指数等于P0P1的变速组,其传动副数、的变速组,其传动副数、级比指数、变速范
11、围分别用级比指数、变速范围分别用P2、x2、r2表示。表示。变速组变速组c为第二扩大组,为第二扩大组,P2=2,x2=x1P1=P0P1=6,变速范围为,变速范围为 86)12(23)1()1(221022 -PPPPxr 传动系经第二扩大组的扩大,轴传动系经第二扩大组的扩大,轴得到得到Z=322=12 级连续等比数级连续等比数列的转速,总变速范围为:列的转速,总变速范围为:451121)1P()1(1210210100 -ZPPPPPrrrR第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 小结小结 :变速组级比指变速组级比指数数 x由小到大的排列顺序称为扩大顺序。由小到大的排列顺
12、序称为扩大顺序。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、第三扩大组组、第二扩大组、第三扩大组。)1()1(jj1)(j210jj-PPPPPPxr 第第 j 扩大组的变速范围为扩大组的变速范围为 第第 j 扩大组的级比指数为扩大组的级比指数为)1(210-jjPPPPx1)1(j210210-ZPPPPrrrrR j j 变速系统总变速范围为变速系统总变速范围为第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 结构网结构网 只表示传动比的相对关系,不表示具体转速值,并只表示传动比的相对关系,不表示具体转速值,并以对称
13、形式表示的线图。以对称形式表示的线图。结构式结构式 将转速级数按传动顺序写成各将转速级数按传动顺序写成各变速组传动副数的乘积,级比指数写在各变速组传动副数的乘积,级比指数写在各传动副数右下脚的表达式。传动副数右下脚的表达式。3.3.结构网和结构式结构网和结构式 问:问:为何结构式中第一变速组为基为何结构式中第一变速组为基本组?第二变速组为第一扩大组?本组?第二变速组为第一扩大组?第第三变速组为第二扩大组?三变速组为第二扩大组?如:如:结构式结构式 12=31 23 26第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 转速图的设计步骤转速图的设计步骤 根据转速图的拟定原则,确定结构式
14、,画出结构网;根据转速图的拟定原则,确定结构式,画出结构网;分配各传动组的最小传动比,画出转速图。分配各传动组的最小传动比,画出转速图。四、主传动系转速图的拟定原则四、主传动系转速图的拟定原则 拟定原则拟定原则 极限传动比和变速范围原则极限传动比和变速范围原则 传动顺序及传动副数原则传动顺序及传动副数原则 扩大顺序原则扩大顺序原则 最小传动比原则最小传动比原则第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 为了防止齿轮传动比过小而造成从动轮结构过大,增加变速为了防止齿轮传动比过小而造成从动轮结构过大,增加变速箱的尺寸,需要限制最小传动比,即箱的尺寸,需要限制最小传动比,即 imin
15、1/4。为了减小传动系统的振动,提高传动精度,需要限制最大传为了减小传动系统的振动,提高传动精度,需要限制最大传动比,即直齿轮的动比,即直齿轮的 imax2,螺旋圆柱齿轮的螺旋圆柱齿轮的 imax2.5。1.1.极限传动比、极限变速范围原则极限传动比、极限变速范围原则 传动系统图传动系统图第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 结论结论 :直齿轮变速组的极限变速范围是直齿轮变速组的极限变速范围是 :r=24=8 螺旋圆柱齿轮变速组的极限变速范围螺旋圆柱齿轮变速组的极限变速范围是是 :r=2.54=10 由于变速组的变速范围由于变速组的变速范围 ,即即r 随着随着 j 增增大
16、而增大,因此设计时只需检查最后扩大组是否超过极限值。大而增大,因此设计时只需检查最后扩大组是否超过极限值。如如 12=312326,=1.41,第二扩大组第二扩大组26为最后扩大组。则为最后扩大组。则86)12(6)1(222 -Pxr(未超极限值)(未超极限值)如如 18=31 36 23,=1.26,第二变速组的级比指数为第二变速组的级比指数为xb=6,是是第二扩大组(即最后扩大组),则第二扩大组(即最后扩大组),则81612)13(6)1(222 -Pxr(超过极限值)(超过极限值)1)(jj1)(j210-PPPPPr第一节第一节 分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统设计 2.2.
17、传动副数确定原则传动副数确定原则 例例 一一中型机床,主轴转速级数中型机床,主轴转速级数 Z=12,=1.41,nmin=31.5 r/min,nmax=1400r/min,电动机功率为电动机功率为7.5 kW,额定转速额定转速 nm=1440 r/min。拟定主传动顺序及传动副数。拟定主传动顺序及传动副数。12=3 12=32 22 2 12=2 12=23 32 2 12=2 12=22 23 3 12=4 12=43 3 12=3 12=34 4 12=6 12=62 2 12=2 12=26 6 解解 变速变速组和传动副数的组合方案有组和传动副数的组合方案有第一节第一节 分级变速主传动
18、系统设计分级变速主传动系统设计 方案方案 12=43、12=34 都都有有3 3根轴,根轴,7 7对齿轮对齿轮;方案方案 12=62、12=26 都都有有3根轴,根轴,8对齿轮对齿轮,而,而8对齿对齿轮的轴向尺寸大于轮的轴向尺寸大于7 7对齿轮的轴向尺寸。对齿轮的轴向尺寸。故方案故方案、优于优于 、。、。方案方案 12=322、12=232、12=223 都都有有7对对齿轮齿轮,与方案,与方案、相同,但是轴的数量比方案相同,但是轴的数量比方案、多一个,多一个,且轴向尺寸短。因此不能直接判断各方案的优劣。且轴向尺寸短。因此不能直接判断各方案的优劣。(1 1)比较优劣)比较优劣第一节第一节 分级变
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