【正文】 ），調(diào)速精度低，力值小。 包括：直流并激電動(dòng)機(jī)，交流變頻電動(dòng)機(jī)，直流伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。 結(jié)構(gòu)類型：滑移齒輪，交換齒輪（掛輪），交換皮帶輪等。 適用場(chǎng)合：較大載荷，較高精度，執(zhí)行件距離遠(yuǎn)。 適用場(chǎng)合：低速，重載，大功率，執(zhí)行件少且慣性大。 場(chǎng)合：不經(jīng)常變速的情況 2. 滑移齒輪變速 P127 圖 特點(diǎn)：變速方便，但不能在運(yùn)動(dòng)中變速，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 注意問(wèn)題：減小離合器尺寸，避免出現(xiàn)超速現(xiàn)象。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便。 基本要求：工作可靠，操縱方便，制動(dòng)迅速平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，磨損小，散熱好。 1） 軸線：是用來(lái)表示軸的一組間距相等的豎線。 （ 2） 轉(zhuǎn)速圖分析 P140 圖 、 P138 圖 iiii x)1p(xp21 :. ..::1i:. ..:i:i ???? 1） 從轉(zhuǎn)速圖中可以看出主軸各轉(zhuǎn)速下的傳動(dòng)路線。 4） 基本組和擴(kuò)大組： 基本組：傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)為 1 的傳動(dòng)組。 P143 圖 2. 結(jié)構(gòu)式：icba ixcxbxax ppppz ????? . .. 3. 綜合分析： （ 1） 可以看出傳動(dòng)鏈的組成和傳動(dòng)順序； （ 2） 可以看出各傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)； （ 3） 可以看出擴(kuò)大順序。 【 查看 】 P144 圖 （ 1） 方案： a、 b、 c、 d m a x)12(6 rrn ??? ? ，可以選用 （ 2） 方案： e、 f m a x)13(4 rrn ??? ? ，不可用 原則 三 ：“前密后疏” 即：基本組和擴(kuò)大組的排列順序：應(yīng)盡可能使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致，使結(jié)構(gòu)緊湊。 2. 具有多速異步電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)鏈 （ 1） 750/1500r/min（ 8/4 級(jí)） 1500/3000r/min（ 4/2 級(jí)） 27501500??ir 23 ?? （ 2） 1000/1500r/min（ 6/4 級(jí)） ??ir （在設(shè)計(jì)中一般不用） （ 3） 750/1500/3000r/min（ 8/4/2 級(jí)） 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 19 47503000 ??ir 46 ?? 分析：情況（ 1） ?? ： 421 2228 ??? 412 2228 ??? ?? ： 631 22312 ??? 613 23212 ??? 情況（ 2） ?? ： 621 23212 ??? 612 22312 ??? )13( ? ?? ： 931 23318 ??? 913 23318 ??? )13( ? 注意： （ 1） 公比 ? 應(yīng)為 ir 的整數(shù)方根 （ 2） 把第一擴(kuò)大組提到基本組之前 優(yōu)點(diǎn)：減少傳動(dòng)組數(shù)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 缺點(diǎn)： （ 1） 高速下功率不能完全輸出 如： 750/1500r/min， （ 2） 擴(kuò)大組在前，不適合“前密后疏”的原則 3. 具有公用齒輪的傳動(dòng)鏈 公用齒輪：既是前一傳動(dòng)組的被動(dòng)齒輪，又是后一傳動(dòng)組的主動(dòng)輪 優(yōu)點(diǎn)：減少齒輪數(shù)目，減少軸向尺寸 缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)中不易實(shí)現(xiàn)，徑向尺寸可能增大 4. 具有雙公比（混合公 比）的傳動(dòng)鏈 如： 421 2228 ??? ?? 423 2228 ??? ?? 兩端的公比值大，相對(duì)速度損失率比較大，不常用 優(yōu)點(diǎn)：可減少轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) 注意問(wèn)題： （ 1） 基本組的級(jí)指數(shù) x應(yīng)為奇數(shù)，否則會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù) （ 2） Z’=8 為實(shí)際級(jí)數(shù) Z=10 為理論計(jì)算級(jí)數(shù)， 1?? znR ? 5. 某些結(jié)構(gòu)上的原因引起轉(zhuǎn)速圖的變化 摩擦片離合器 如： CA6140（ 1）結(jié)構(gòu)式： )23(32 3121 ?? ，（ 2）電機(jī)：先降后升 注意：（ 1）軸向尺寸（ 2）摩擦片轉(zhuǎn)速（ 3）摩擦片徑向尺寸大（齒輪大） 五、擴(kuò)大變速系統(tǒng)調(diào)速范圍的辦法 如果最后一個(gè)擴(kuò)大組由二個(gè)傳動(dòng)副組成，則： 2/znr ?? 86 ???nr （ 1） ?? ， Z=12 級(jí) 111 ??? ?znR ? （ 2） ?? ， Z=18 級(jí) 171 ??? ?znR ? 例如：普通車床， 200~140?nR ，某些新型設(shè)備 0?nR ，擴(kuò)大變速范圍的方法有以下幾種： 1. 轉(zhuǎn)速重合 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 20 即：增加一個(gè)傳動(dòng)組 ?? ： 272233 9931 ?????Z 級(jí)，重復(fù)中間 9 級(jí)轉(zhuǎn)速 26 ??nR 缺點(diǎn)：會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復(fù) 2. 背輪機(jī)構(gòu)（回曲機(jī)構(gòu)） P148 圖 極限傳動(dòng)比：16141414321m in ????? ZZZZi 注意問(wèn)題： （ 1） 合上離合器： 應(yīng)使背輪機(jī)構(gòu)脫離傳動(dòng)，防止背輪轉(zhuǎn)速升高，導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲增大，發(fā)熱。 ??? ?n nn 式中： n’—— 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速 n—— 標(biāo)準(zhǔn)（理論）轉(zhuǎn)速 （ 2） 齒數(shù)和 Sz 不宜過(guò)大： Sz≤ 100120 1） 防止尺寸過(guò)大 2） 降低齒面線速度 （ 3） 齒數(shù)和 Sz 不宜過(guò)小： 1） 根切的問(wèn)題 Zmin≥ 1820 2） 保證輪鼓強(qiáng)度 a≥ 2m P149 圖 （ 4） 三聯(lián)滑移齒輪的滑移干涉 P149 圖 2. 齒輪齒數(shù)的確定 （ 1） 相同模數(shù)傳動(dòng)組 查表 P150 表 （ 2） 不同模數(shù)傳動(dòng)組 七、齒輪的布置與排列 1. 基本要求 （ 1） 滑移省力 盡可能使小齒輪塊滑動(dòng)。 （ 2） 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： P156 表 【例 】 P157 圖 3. 注意的問(wèn)題：若計(jì)算轉(zhuǎn)速（主軸）在二轉(zhuǎn)速之間 （ 1） 安全角度考慮：取小值 （ 2） 材料發(fā)展的角度：取大值 4. 轉(zhuǎn)速圖的進(jìn)一步分析 （ 1） 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) （ 2） 恒扭矩設(shè)備的計(jì)算轉(zhuǎn)速 （ 3） 高傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的方法 九、無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 1. 直流和交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的功率扭矩特性 P158 圖 （ 1） 調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率區(qū)間： 1） 直流并激電動(dòng)機(jī)： 4~2nnR rm axp ?? 2） 交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)： 5~3nnR rm axp ?? 式中： rn —— 額定轉(zhuǎn)速 （ 2） 注意的問(wèn)題： 1） 用于恒扭矩設(shè)備：恒扭矩段 較 寬，可以適用。 【例 】 P158 P159 圖 欲設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 （ 2） 有級(jí)變速公比 u? 大于電機(jī)恒功率調(diào)速范圍 pR 電機(jī)功率增大（浪費(fèi)），但可以簡(jiǎn)化機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。 解： 主軸要求的恒功率調(diào)速范圍為 a x ??? jinp nnR 電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍為 3150 0450 0m a x ??? rp nnR 因?yàn)?： pzupunp RRrR 1???? ? 所以 ： 3 )12(1 ??? ??z pnpu RR? 最大輸出功率 ： P160 圖 1） 76/44： 4000~1330r/min 2） 30/90： 773~257r/min kWPP ??? ?出 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 23 電機(jī)功率 ： 87015 ???P，選 15kW。 包括：傳動(dòng)件的徑向和軸向跳動(dòng)， （ P163 圖 圖 ） 齒輪和蝸輪的齒形誤差，周節(jié)誤差和周節(jié)累積誤差 （ P162 圖 ） ，絲杠，螺母和蝸桿的半角誤差，導(dǎo)程誤差和導(dǎo)程累積誤差等。 14. 某車床的傳動(dòng)系統(tǒng)如下圖所示，試計(jì)算 maxn ， minn ， nR ， Z 的值，并繪出轉(zhuǎn)速圖，求出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。擬定其轉(zhuǎn)速圖。 講授提示與方法 ：引入工程力學(xué)中彈性模量、慣性矩、角應(yīng)變、強(qiáng)度和剛度等相關(guān)概念，考慮實(shí)際工作中的摩擦、發(fā)熱、受力、變形和振動(dòng)等因素影響，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)實(shí)例分項(xiàng)分析、比較和總結(jié)（或經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)和計(jì)算），得出結(jié)論。 2. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 是為執(zhí)行末端件提供所需的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)精度：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下（工作轉(zhuǎn)速）的旋轉(zhuǎn)精度值。 振動(dòng)：自激振動(dòng)和受迫振動(dòng)。即精度保持性。 （ 1） 無(wú)特殊要求：優(yōu)質(zhì)中碳鋼： 45或 60 調(diào)質(zhì) HB220~250 有耐磨要求處，高頻淬硬 HRC50~60 （ 2） 精密機(jī)械：希望淬火處的應(yīng)力小，變形小 40Cr、 45MnB 等中碳合金鋼 20Cr、 16MnCr 12CrNi2A等低碳合金鋼 （ 3） 高耐磨要求：滲氮鋼（ 38CrMoAlA）氮化處理（ HRC69~72）HV1100~1200 P74 表 3. 主軸的技術(shù)要求： P75 表 說(shuō)明： （ 1） 主軸精度：比傳動(dòng)軸高 1~2 級(jí) （ 2） 精度等級(jí)：普通級(jí)（ P5），精密級(jí)（ P4），高精度級(jí)（ P2） （ 3） 公差帶： IT3/2 等 （三） 執(zhí)行軸組件（主軸組件） 1. 主軸組件的布局 （ 1） 主軸支承的配置形式：是指主軸軸承的配置、組合及布置 1） 推力支承位置的選擇 P77 表 2） 常見(jiàn)的主軸配置形式 P76 表 3） 二支承與三支承的使用 特點(diǎn)： 前中為主 前后為主 a． 剛度 接近合理跨距 K 上升 跨距下降 K 上升 b． 軸承 前后主支承用同級(jí) 前高后低（ P P5） c． 工藝性 要求高 不易加工 要求低 成本低 d． 結(jié)論 使用性能較好 使用性能低些 工藝性差 工藝性好、成本低 4） 主軸軸承配置形式的一般原則： a． 適應(yīng)剛度和承載能力的要求 圓柱和圓錐滾子軸承（線接觸）高于球軸承（點(diǎn)接觸） b． 適應(yīng)轉(zhuǎn)速的要求 極限轉(zhuǎn)速不能太高，有一定要求，轉(zhuǎn)速特別高，可用無(wú)內(nèi)環(huán)軸承。速度不高。 2） 滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn) 精度高、抗振性好、工作平穩(wěn)、徑向尺寸小、承載能力大（面接觸）。 a． 目的：提高軸承的剛度。 b． 外載荷方向變化：外圈跳動(dòng)對(duì)軸的影響大。 i. 預(yù)緊力過(guò)大：磨損，發(fā)熱嚴(yán)重 ii. 預(yù)緊力過(guò)?。簞偠炔蛔? d． 彈性變形（ ? ）與載荷（ P）的關(guān)系 2） 零間隙時(shí)軸承的變形： a． 點(diǎn)接觸的球軸承： 徑向：32 brr dQ?? ? ( m? ) 軸向：32 bra dQ?? ? ( m? ) b． 線接觸的滾子軸承： 徑向： arr lQ??? ?? ( m? ) 軸向： ara lQ??? ?? ( m? ) 式中： ? —— 接觸角 (? ) bd —— 球徑 (mm) al —— 滾子的有效長(zhǎng)度（ mm） rQ 、 aQ —— 一個(gè)滾動(dòng)體的徑向和軸向載荷（ N） 3） 零間隙時(shí)軸承的剛度： a． 點(diǎn)接觸的球軸承： 徑向： 3 52 c os)( ?? ?????? iZdFddFK brrrr (N/ m? ) 軸向： 3 52 s i ?? ?????? ZdFddFK baaaa (N/ m? ) b． 線接觸的滾子軸承： 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 31 徑向： ?? c os)( ?????? iZlFddFK arrrr (N/ m? ) 軸向： ?? s i ?????? ZlFddFK aaaaa (N/ m? ) 4） 有預(yù)緊力時(shí)的載荷 軸向： aoaea FFF ?? 徑向： ?co t??? aorer FFF 式中： aeF 、 reF —— 軸向、徑向外載荷（ N）； aoF —— 預(yù)緊力（ N），見(jiàn)軸承廠樣本； α —— 接觸角（度）。 （ 2） 主軸滾動(dòng)軸承的選型： 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 30 主要根據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。 v≤ 30m/s