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第三章 机床总体设计和传动系统设计第二节 传动设计 授课内容：机床分级变速和无级变速传动链的设计原则及步骤；主运动、进给运动传动系统设计。 重点、难点：主运动、进给运动传动系统设计 机床的传动系统主要有 I ) 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。 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。 4）辅助运动传动系统。实现使加工过程能正常进行的辅助运动。 一、主传动系统设计 1、实现运动变速的方法 液压传动、电气传动，容易实现无级变速。 无级变速优点：使机床在一定调速的范围内，选择到合理的切削速度，而且可能在运转中自动变速。 数控机床广泛应用无级变速，大型机床(如龙门刨床)也采用电气无级变速装置。 一、主传动系统设计 机械变速，分为无级变速和有级变速两种。广泛使用的是以齿轮变速箱。 齿轮变速优点： 变速范围、传动功率较大，传动比准确，工作可靠； 缺点：不能实现无级变速，齿轮传动不够乎稳，变速机构的结构复杂，不宜用于高速精加工机床上。 2、设计机床主传动系统时，须满足的基本要求 1) 机床的末端执行件(如主轴)应有足够的转速范围和变速级数。 2) 机床的动力源和传动机构应能够输出和传递足够的功率和转矩，并有较高的传动效率。 2、设计机床主传动系统时，须满足的基本要求 3) 机床的传动结构，特别是末端执行件必须有足够的精度和较小的热变形。 4) 应该合理地满足机床的自动化程度和生产率的要求。 5) 机床的操作和控制要灵活，安全可靠，噪声要小，维修方便要方便，成本要低。 (二) 有级变速主传动系统1．转速图的基本规律 (二) 有级变速主传动系统1．转速图的基本规律 1) 距离相等的竖直线代表传动系统的各轴。 2) 距离相等的横直线与竖直线相交点(用圆圈表示)，代表各级转速。 3）各轴之间连线的倾斜方式代表传动副的传动比。 从转速图中可见传动系统的变速基本规律： 1) 变速系统的变速级数是各变速组传动副数的乘积 Z＝papbpc…pm ， （图中Z＝3x 2＝6 ） 2) 机床的总变速范围Rn是各变速组变速范围的乘积 从转速图中可见传动系统的变速基本规律： 3) 变速组的传动比之间关系 级比：变速组内的相邻传动比之间的比值， 级比指数，级比φx的指数x。 基本组：级比指数x。=1的变速组，（图中的第一变速组） 第一扩大组：在基本组之后首先扩大转速范围的变速组，（图中的第二变速组） 第二扩大组、三扩大组……： 变速的基本规律 变速系统是以基本组为基础，再通过扩大组(可以有第一扩大组、第二扩大组……)把转速范围(级数)加以扩大。 若要求变速系统是一个连续的等比数列．则基本组的级比等于φ，级比指数＝l。 扩大组的级比φxj、，级比指数xj，应等于该扩大组前面的基本组传动副数和各扩大组传动副数的乘积。 2、拟定转速图的原则 （1）变速组及传动副的选择 每个变速组的传动副数最好取2—3个。 尽量选择传动副数多的变速组放在传动顺序前而的高速范围，而把变速组传动副数少的放在传动顺序的后面。 （2） 基本组和扩大组的排列顺序 应尽量使变速组的扩大顺序相传动顺序一致：基本组——第一扩大组——第二扩大组…… 2、拟定转速图的原则 （3）传动副的极限传动比 在降速传动时，最小传动比umin≥1／4。 在升速时，最大传动比imax≤2~2.5。 因此，主传动链任一传动组的最大变速范围一般为 r =umax/umin≤8～10。 （4）中间轴的转速尽量高。 3、X62W卧式铣床的主传动系统 （二） 无级变速传动链设计 1、概述 能在调速范围内选择到合理的切削速度，而且换向迅速乎稳，能实现不停车自动变速，简化了变速箱的结构，缩短了传动链，。 无级调速有机械、液压和电气等多种形式。 数控机床一般采用直流或交流调速电动机来实现无级变速。 2．采用无级调速电动机的主运动传动系统设计 (1) 主轴、电动机的功率和转矩特征 (2) 主轴与电动机在功率特性上的匹配 机床主轴与电动机的功率性能不匹配，不能简单地用电动机直接拖动主轴，解决的办法是在电动机与主轴之间串联一个有级变速箱，扩大其恒功率调速范围。 (3) 有级变速箱设计 (3) 有级变速箱设计 为使电动机恒功率范围和变速级数Z不致过大，常在主轴恒功率区内保留一定宽度的“缺口”，即φ＞RDP，并将电动机的额定功率PD选得稍大于机床实际需要的最大功率Pmax。使缺口尖谷处功率P0能满足机床要求。 电动机功率降低区的变速范围(即“缺口”的宽度)为 (4) 设计举例 例：设计一数控镗铣机床的无级调速电动机主运动变速系统