【正文】 運動的無級變速 主軸要求的恒功率變速范圍 遠大于調速電動機 的恒功率變速范圍 ，必須串聯(lián)分級變速系統(tǒng)來擴 大電動機的恒功率變速范圍，以滿足機床需求。 PnRmR 電動機的額定轉速產生主軸的計算轉速；電動機的最高轉速產生主軸的最高轉速。主軸的恒轉矩變速范圍 則決定了電動機恒轉矩變速范圍 的大小 ， 。 TR TmR 旋轉主運動的無級變速 分級傳動系統(tǒng)，液壓缸控制滑移齒輪自動變速。 靠電磁換向閥控制齒輪滑移方向，為使滑移齒輪定 位精確，使液壓缸結構及控制程序簡單，串聯(lián)的滑 移齒輪變速組都是雙速變速組（ 所有變速組都具 有兩對傳動副 ），即采用雙作用液壓缸控制雙聯(lián) 滑移齒輪的方案。 旋轉主運動的無級變速 旋轉主運動的無級變速 調速電動機的恒功率變速范圍為 ，在保證輸出 轉速連續(xù)前提下，串聯(lián)一個雙速變速組，獲得的最 大變速范圍為 ，此時 : m?2m? 2??aPZZFm ?? ?2mF ?? ?串聯(lián)兩個雙速變速組后，能得到的連續(xù)無級轉速的最大變速范圍是 ，這時 : 4m? 4??ba PPZZFm ?? ?4 旋轉主運動的無級變速 調速電動機串聯(lián)級雙速變速組后，能獲得的最大變速 范圍是： ZFPnR ??kZ 2? mF ?? ?串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)的公比等于電動機恒功率 變速范圍時，輸出的無級轉速的變速范圍最大。 換言之，變速范圍一定，當分級傳動系統(tǒng)的公 比 時，需串聯(lián)的變速組數最少。 mF ?? ? 旋轉主運動的無級變速 mPnRZ?lglgmi n ? 2lglg mi nmi nZk ? 為自然數，且采用收尾法圓整，即： k 21 m in ?Z? 2?Z?。? 42 m in ?Z? 4?Z?。? 旋轉主運動的無級變速 分級傳動系統(tǒng)的公比一般比電動機的恒功率變速范 圍小，分級傳動系統(tǒng)的 實際公比 為 : 111 ??? ??? zmPnZPmPnZpFFRRRR?? 旋轉主運動的無級變速 分級傳動的最小傳動比應采用 前緩后急 的原則；擴 大順序應采用 前密后疏 的原則 ；串聯(lián)的分級傳動系 統(tǒng)應遵循極限傳動比、極限變速范圍的原則。 旋轉主運動的無級變速實例 例 26 某數控機床，主運動由變頻電動機驅動，電動 機連續(xù)功率 ，額定轉速 ，最 高、最低轉速 ， 機床主軸最高、最低轉速 ： ， ，計算轉速： 。 設計所串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng)。 m in/15000 rn ? m in/4500max0 rn ? m in/6m in0 rn ? m in/3550max rn ? m in/ in rn ? m in/150 rn j ? 解：①主軸要求的恒功率變速范圍 150355 0 ???PnR②電動機的恒功率變速范圍是 3，即 3?? mPmR ?③該系統(tǒng)至少需要的轉速級數、變速組數 3lg24lglglgmi n ???mPnRZ? 2lgmi n ??k 取 ： 2?k 4?Z④分級傳動系統(tǒng)的實際公比為 2324141 ??? ??ZmPnF RR?⑤結構式為 21224 ?? ⑥分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比 3 n 21101150 0150 ???i根據前緩后急的原則分配最小傳動比： 11 ?bi 211ai 10 ?i⑦其它傳動副的傳動比 122112 ???? Faa ii ? 旋轉主運動的無級變速實例 1 2212 ???? Fbb ii ?⑧調速電動機的最低工作轉速 m in/375m in/ in rrn m ???⑨電動機最低工作轉速時所傳遞的功率 kWkWnnPP mmm 0mi nmi n ????? 旋轉主運動的無級變速實例 增大恒功率無級變速范圍 五、增大恒功率無級變速范圍的方法 如果要求每段轉速的無級變速范圍 ，應增 大電動機的功率，增大的比率為 ，即 將電動機的功率擴大 倍，傳遞功率 的最低轉 速為 ，從而使電動機傳遞功率為 的轉 速范圍變?yōu)? 。 mFjR ?? mFj /Rk ???mPFjmm Rk ???? ?? 增大恒功率無級變速范圍 從另一角度考慮，電動機傳遞功率 的最低轉速 （額定轉速）仍為 ，主軸傳遞電動機額定功率的 最低轉速（計算轉速）則為 ， 對于增加功 率后的電動機來講，提高了主軸的計算轉速， 這樣在 某種程度上，簡化了無級變速中串聯(lián)的分級傳動系統(tǒng) 的設計。 mP?0n jj nkn ??? 增大恒功率無級變速范圍 上述機床，若要求主軸每段的恒功率無級轉速范圍 ，確 ，確定其分級變速系統(tǒng) 。 4?FjR解：①主軸要求的恒功率變速范圍 24； ②電動機功率為 kWkWP m 103 ????電動機傳遞 min/112 5min/43150 00 rrn ??? 增大恒功率無級變速范圍 ③至少需串聯(lián)的雙速變速組數和傳動副數為 4lg24lgm in ??Z mi nk2?k 4?Z④分級傳動的 實際公比為 424 314 ??? ?F?⑤結構式為 21224 ?? 增大恒功率無級變速范圍 ⑥分級傳動系統(tǒng)的最小傳動比 1112 5150mi n ??i根據前緩后急的原則，取 11 ?bi 211ai 10 ?i⑦其它傳動副的傳動比 2112 ???? Faa ii ? 增大恒功率無級變速范圍 1 2212 ???? Fbb ii ?⑧調速電動機的最低工作轉速 m in/281m in/ in rrn m ???⑨電動機最低工作轉速時所傳遞的功率 kWkWnnPP mmm 51210mi nmi n ?????⑩主軸傳遞電動機額定功率（ 10kW）的最低轉速為 min/200min/150 0 rrj ??? 增大恒功率無級變速范圍 增大恒功率無級變速范圍 普通電動機 無級變速 六、無級變速拓展 恒功率變速范圍 。 最低轉速可達 6r/min。 雙速電動機 無級變速 低速 工作時，額定轉速為 n,產生的功率約為 P，最高轉速 。 高速 工作時，額定轉速為 2n，最高轉速為 3n，高速時產生的功率約為 ，電動機在高速狀態(tài)下以 2n/，產生的功率為 。因而，可認為傳遞功率為 P轉速范圍為 3。 雙速電動機可得到恒功率變速范圍為 3。 進給傳動系統(tǒng)設計 一、進給傳動的載荷特點 進給傳動用來實現機床的進給運動和輔助運動。機 床的進給運動大多數為 直線運動 。直線進給運動的 載荷是切削力，與切削面積成正比。根據工藝規(guī)程， 不同的機床，有其相應的最大切削面積，對應有最大 切削力，最大切削力可能出現于任何進給速度中。因 此，直線運動是恒扭矩載荷，傳動件的 計算轉速（ 速度） 是該傳動件的 最大轉速（或速度） 。 進給傳動系統(tǒng)設計 二、進給傳動的分類及組成 進給運動按運動性質分為 外聯(lián)系進給鏈和內聯(lián) 系進給鏈； 進給鏈按控制方式及變速形式分為普 通機床 分級變速進給鏈 和數控機床 無級變速進 給鏈 。 外聯(lián)系進給傳動鏈，一般包括變速機構、換向機構（如換向惰輪）、運動分配機構、過載保護機構、運動轉換（將回轉運動變換成直線運動）機構（齒輪齒條副、絲杠螺母副等）。 內聯(lián)系進給傳動鏈只包括傳動比準確的變速機構。 進給傳動系統(tǒng)設計 進給傳動系統(tǒng)設計 三、進給傳動的基本要求 進給傳動系統(tǒng)應滿足一下要求： 。 ；抗振性能好；噪聲低；有 良好的防爬行性能；切削穩(wěn)定性好。進給系統(tǒng)有較高 的傳動精度和定位精度。 ，有足夠的變速范圍。 ，制造工藝性好，調整維修方便，操縱輕 便靈活。 ，有較好的經濟性。 四、分級進給傳動設計的原則 對于等差數列進給傳動，設計時以滿足工藝需求 為目的； 進給傳動系統(tǒng)設計 隨機數列進給傳動系統(tǒng)，如齒輪加工機床的分齒 運動鏈、車床的非標準螺紋進給傳動鏈等，采用交 換掛輪機構。 等比進給傳動應遵循以下原則 ： ⒈進給傳動系統(tǒng)的 極限傳動比、極限變速范圍 進給傳動系統(tǒng)設計 5/1mi n ?i x ?i ???R 進給傳動系統(tǒng)設計 ⒉進給傳動擴大順序的原則、最小傳動比原則 轉矩與傳動比成反比，降速傳動，傳動比小于 1， 輸出轉矩增加。由于進給系統(tǒng)是恒轉矩變速，末端旋 轉傳動件的轉矩一定，為減小進給傳動中間傳動軸及 其傳動件的結構尺寸，一般情況下擴大順序應采用 前 疏后密 的原則；最小傳動比應盡量采用 前急后緩 的 原則，以提高進給傳動系統(tǒng)的傳動精度 。 進給傳動系統(tǒng)設計 五、無級變速進給系統(tǒng) 進給傳動系統(tǒng)的無級變速系統(tǒng)，普通機床多采用 液壓無級調速 ；數控機床一般采用 伺服電動機無級調 速 。 伺服電動機分為直流伺服和交流伺服兩類。 直流伺服電動機主要由小慣量直流電動機和大 慣量直流電動機。 伺服電動機組成的無級調速系統(tǒng)，按有無 檢測和反饋裝置分為開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 按照檢測和反饋裝置的位置不同閉環(huán)伺服系統(tǒng) 分為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)（習慣上仍稱為閉環(huán)伺服 系統(tǒng)）、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 進給傳動系統(tǒng)設計 進給傳動系統(tǒng)設計 步進電動機工作臺圖21 4 開 環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)沒有反 饋裝置，數控裝置發(fā) 出的脈沖，經環(huán)形分 配器，功率放大器， 驅動步進電動機旋轉， 運動經齒輪、滾珠絲杠螺母副，帶動工作臺移動。開 環(huán)系統(tǒng)適用于精度要求不高的數控機床中。 進給傳動系統(tǒng)設計 閉環(huán)系統(tǒng) 它是將檢測裝置安裝在工作臺等執(zhí)行件上的伺服系 統(tǒng)。檢測裝置將工作臺等執(zhí)行件的實際位移量反饋給 數控裝置，與控制量相比較，比較結果對伺服電動機 進行控制、或對伺服電動機的指令進行修正補償，能 完全消除工作臺等執(zhí)行件的移動誤差。 進給傳動系統(tǒng)設計 半閉環(huán)系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)是檢測裝置不安裝在工作臺等執(zhí)行件上的 伺服系統(tǒng)。檢測裝置安裝在進給傳動中的旋轉部件上， 補償環(huán)是伺服系統(tǒng)的一部分，不能檢測工作臺等執(zhí)行 件的運動誤差，所以半閉環(huán)系統(tǒng)的精度比開環(huán)伺服系 統(tǒng)高，低于閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 進給傳動系統(tǒng)設計 工作臺伺服電動機反饋裝置接數控裝置圖21 5 半閉環(huán) 伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)圖 進給傳動系統(tǒng)設計 工作臺伺服電動機反饋裝置接數控裝置圖21 6 半閉環(huán)系統(tǒng)原理圖（二） 進給傳動系統(tǒng)設計 六、直線伺服電動機進給傳動系統(tǒng) 直線電動機是直接將電能轉化為直線運動機械能 的電力驅動裝置，是適應高速加工或微量進給精加 工技術發(fā)展的需要而出現的新型電動機；可直接驅 動工作臺或刀架直線運動。 直線伺服電動機的工作原理與旋轉伺服電動機相 似，可看為旋轉伺服電動機沿徑向剖開，向兩邊拉 伸展平后形成的。 旋轉電動機的定子演變?yōu)橹本€伺服電動機的初級， 轉子演變成次級。旋轉磁場變?yōu)橹本€運動磁場。 直線伺服電動機為獲得較大的驅動力，在寬度方 向上采用雙初級、雙次級的對