【正文】 基本組的變速范圍： )13(1)1(0 00 ??? ??pxr ? 第一擴大組的變速范圍： )12(3)1(1 11 ??? ??pxr ? 第二擴大組的變速范圍： )12(6)1(2 22 ??? ??pxr ? 3） 變速范圍關(guān)系： nn rrrrR ????? .. .. ..210 二、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1. 結(jié)構(gòu)網(wǎng)：表示傳動比的相對關(guān)系，而不表示傳速值的線圖。 三、轉(zhuǎn)速圖的擬定 已知條件：設(shè)備類型、級數(shù)、公比、各級轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速。 3. 寫結(jié)構(gòu)式或畫結(jié)構(gòu)網(wǎng) （ 1） 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 P144 圖 原則 二 ：“升 2 降 4” 1） 主運動鏈：最小傳動比： 41imin ? 最大傳動比： 2imax? 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 18 斜齒輪： ? 變速范圍： 8)1(m inm a xm a x ??? ?nn pxiir ? 2） 進給傳動鏈： 51 進 ?? 14max ?r 檢查方法：檢查最后一個擴大組（因為其它的傳動組的變速范圍較?。?。 【 查看 】 P144 圖 選定： 631 22312 ??? 4. 擬定轉(zhuǎn)速圖 （ 1） 動機轉(zhuǎn)速： （ 2） 中間傳動軸轉(zhuǎn)速： 原則 四 ：“早升晚降” P146 圖 即：前級傳動組盡可能設(shè)計在較高速位置，而較低的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)設(shè)計在后級傳動組實現(xiàn)，從而使得結(jié)構(gòu)緊湊。 四、分級變速的幾種特殊情況 1. 具有交換齒輪的傳動鏈 （ 1） 交換齒輪的傳動比：設(shè)計成對稱分布 （ 2） 優(yōu)點：減少交換齒輪的數(shù)目 （ 3） 缺點：升速傳動比高（且在高速下），噪聲高，振動大。 （ 2） 如果主軸箱與變速箱間用皮帶傳動，應(yīng)盡可能提高皮帶所傳遞的最低轉(zhuǎn)速，防止尺寸過大。 4. 采用混合公比 擴大范圍小 六、齒輪齒數(shù)的確定： 1. 確定齒輪齒數(shù)要注意的問題： （ 1） 轉(zhuǎn)速誤差： )%1(1039。 （ 2） 防止滑移干涉 必須使嚙合齒輪完全脫離嚙合后，另一個齒輪進入嚙合。 2. 設(shè)備主軸的計算轉(zhuǎn)速值 （ 1） 直線運動： maxn （工作在恒功率段）。 2） 旋轉(zhuǎn)主運動傳動鏈：要擴大電動機的恒功率區(qū)間。 （ 1） 有級變速公比 u? 與電動機恒功率調(diào)速范圍 pR 相等 可以有效利用電機功率。主軸的最高轉(zhuǎn)速 n 主 max=4000r/min，最低轉(zhuǎn)速為 30r/min， 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 22 計算轉(zhuǎn)速為 nj=145r/min，最大切削功率為 。 解： 主軸要求的恒功率調(diào)速范圍為 a x ??? jinp nnR 電動機的恒功率調(diào)速范圍為 3150 0450 0m a x ??? rp nnR 令 3?? pu R? 則 ： zupzupunp RRrR ?? ???? ?1 33lg ??? unpRZ ? （級） 電機功率 ： kWPP ??? ?出，選 。 【例 】 P159 P160 圖 欲設(shè)計一臺數(shù)控機床。擬采用交流調(diào)頻主軸電動機，額定轉(zhuǎn)速 nr=1500r/min，最高轉(zhuǎn)速 maxn =4500r/min，為了簡化變速箱和操縱機構(gòu)，改串聯(lián)的滑移齒輪為雙聯(lián)，試設(shè)計其傳動系統(tǒng)，并選擇電動機功率。 （ 3） 有級變速公比 u? 小于電機恒功率調(diào)速范圍 pR 連續(xù)工作變速區(qū)間較寬，有利于設(shè)備工作，但機械變速裝置較復(fù)雜。 3. 機械無級變速器 （ 1） 機械無級變速器的類型（機械特性） 1） 恒功率型 2） 恒轉(zhuǎn)矩型 3） 變功率變轉(zhuǎn)矩型 （ 2） 擴大恒功率的方法：加機械有級變速 upnp rRR ?? 或pnpu RRr ? P161 圖 左圖 考慮到摩擦副的滑動，應(yīng)使 u? 略小于 pR 值，取值： pu R)~(?? 又因為： 1?? Zuur ? 1lglg ?? uurZ ? 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 24 則： 1)~ ( lg ?? pu RrZ P161 圖 右圖 【 例 】 P162 內(nèi)聯(lián)傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則 一、誤差的來源 各傳動件的制造和裝配誤差，因受力和因溫度變化而產(chǎn)生的變形等都影響傳動鏈的傳動精度。 二、誤差的傳遞規(guī)律 P164 圖 動力輸入 ：?????? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??工作臺滾刀ⅧⅦⅥⅠⅡⅢⅣⅤ651234 iii iiiix 主軸誤差： 4i 的誤差 4?? ： 1234 iii?? 3i 的誤差 3?? ： 123 ii?? 2i 的誤差 2?? ： 12i?? 1i 的誤差 1?? ： 1?? 工作臺的誤差： 5i 的誤差 5?? ： 65 iix?? xi 的誤差 x?? ： 6ix?? 6i 的誤差 6?? ： 6?? 三、提高傳動精度的措施和內(nèi)聯(lián)傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則 1. 縮短傳動鏈 2. 采用降速傳動 P164 圖 右側(cè)轉(zhuǎn)速圖 3. 合理分配各傳動副的傳動比 4. 合理選擇傳動件 5. 合理確定傳動副的精度 6. 采用校正裝置 P166 圖 [作業(yè) 題 與 思考題 ] 1. 內(nèi)聯(lián)傳動鏈與外聯(lián)傳動鏈有何區(qū)別？ 2. 傳動系統(tǒng)由哪些部分組成？ 3. 什么是基本組，什么是擴大組？ 4. 我們把級比指數(shù)為 1 的傳動組稱為基本組，是否基本組的級比指數(shù)一定等于 1？ 5. 什么叫級比指數(shù)？ 6. 轉(zhuǎn)速圖設(shè)計有哪些原則，進給傳動鏈設(shè)計具有什么特點 ？ 7. 擴大變速范圍的方法有哪些？ 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 25 8. 什么叫計算轉(zhuǎn)速？試?yán)L制出設(shè)備的功率 — 扭矩特性曲線？ 9. 提高計算轉(zhuǎn)速有哪些措施？ 10. 利用電動機進行無級變速傳動系統(tǒng)設(shè)計時具有什么樣的特點？ 11. 提高傳動精度有哪些方法和措施？（內(nèi)聯(lián)傳動鏈設(shè)計原則） 12. 試擬定 6 級變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式。試計算 minn ， nR 值，并繪轉(zhuǎn)速圖，配置各齒輪齒數(shù)，計算各傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 15. 有一高速升降臺銑床， minn =45r/min， ? =， Z=12，試寫出它的轉(zhuǎn)速數(shù)列。 17. 有一 普通車床， maxn =1600r/min， minn =，取 ? =， n電 =1440r/min。 18. 用于成批生產(chǎn)的車床，主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列為 4 6 90、 12 180、 250、 35 500，為簡化構(gòu)造采用雙速電動機，其轉(zhuǎn)速為 1440/720r/min，畫出該車床的轉(zhuǎn)速圖與傳動系統(tǒng)圖。 難點 ： 執(zhí)行軸 組件的計算， 滑動導(dǎo)軌計算中力學(xué)模型簡化過程和疊加。 、功能及分類 執(zhí)行系統(tǒng)：是指在系統(tǒng)中能直接完成預(yù)期工作任務(wù)的子系統(tǒng)。 1. 執(zhí)行末端件： 是直接與工作對象接觸并完成一定工作（夾持、移 動、轉(zhuǎn)動等）或在工作對象上完成一定動作（切削、鍛壓、清洗等）的零部件。 P60 圖 、 二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能： 1. 實現(xiàn)運動形式或運動規(guī)律變換的功能（主要功能） （ 1） 預(yù)期固定軌跡或簡單可調(diào)軌跡 P62 圖 【例 】 （ 2） 勻速運動（平動、轉(zhuǎn)動）與非勻速運動（平動，轉(zhuǎn)動或擺動）的變換 （ 3） 連續(xù)運動與間歇式的轉(zhuǎn)動或擺動的變換 P62 圖 【例 】 2. 實現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖和檢測等的功能 P63 圖 【例 】 （ 1） 運動的離合或開停 （ 2） 換向、超越或反 向止動 （ 3） 聯(lián)鎖、過載保護、安全制動 （ 4） 鎖止、定位、夾壓等 （ 5） 測量、放大、比較、顯示、記錄、運算等 3. 實現(xiàn)程序控制的功能 P63 圖 、 P64 圖 【例 】 4. 實現(xiàn)施力功能 P64 圖 【例 】 三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類： 1. 按執(zhí)行系統(tǒng)對運動和動力的不同要求可分為： P65 表 （ 1） 動作型 （ 2） 動力型 （ 3） 動作 —— 動力型 2. 按執(zhí)行系統(tǒng)所完成的任務(wù)可分為： （ 1） 單一型 （ 2） 相互獨立型 （ 3） 相互聯(lián)系型 3. 按執(zhí)行末端件的運動形式可分為： 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 27 （ 1） 回轉(zhuǎn)運動 （ 2） 直線運動 執(zhí)行系統(tǒng)的主要運動參數(shù)： P66 表 執(zhí)行系統(tǒng)的常用機構(gòu)性能特點 ： P66 表 應(yīng)滿足的基本要求： 1. 保證設(shè)計時提出的功能目標(biāo) 2. 足夠的使用壽命和強度 3. 各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、配合協(xié)調(diào)。 【例 】 P60 圖 【例 】 P60 圖 2. 執(zhí)行軸機構(gòu)設(shè)計的基本要求： （ 1） 旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動（手動或低速機動）的條件下，主軸安裝工件或刀具部位（相對）的徑向和軸向 跳動及角度擺動。 （ 2） 靜剛度：是指機械系統(tǒng)或零部件抵抗靜態(tài)外載荷引起變形的能力。 （ 3） 抗振性：是指主軸受交變載荷時，能夠平穩(wěn)地運 轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。 影響因素：靜剛度、質(zhì)量分布和阻尼（特別是主軸前軸承的阻尼）。 改變各執(zhí)行件的位置 改變主軸的幾何位置 改變軸承的間隙 P71 表 改變潤滑條件 （ 5） 耐磨性：是指其長期保持原始精度的能力。 部位：軸承、錐孔、定心軸頸等。 2. 材料和熱處理： 幾何形狀和尺寸一定時，主軸的剛度取決于材料的彈性模量 E，各種鋼材的彈性模量 E 的差別甚微小，故剛度不是選材的依據(jù)。 c． 適應(yīng)精度的要求 i. 軸承成身的精度 ii. 軸承的配置形式 d． 適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 i. 主軸直徑大，結(jié)構(gòu)緊湊 多用輕型、特輕型、采用二代一 P80 圖 ii. 多軸（主軸）機床 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 29 采用滾針軸承（無內(nèi)環(huán)）。 a． 齒輪轉(zhuǎn)動 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且轉(zhuǎn)動扭矩較大，但受齒形誤差影響。 v≤ 12~15m/s（ n≤ 2021~2500r/min） 精度：一般為 IT6，高的為 IT5（螺旋角 β≤ 15~20度） 材料：中碳合金鋼，高頻淬火 低碳合金鋼，滲碳淬硬 b． 皮帶傳動 結(jié)構(gòu)簡單 ，成本低，運動平穩(wěn)性高，但帶易拉長和磨損。 i. 異步電機：轉(zhuǎn)速不高，無變速要求 ii. 中頻電機： f=200~2500Hz， n=60f=12021~144000r/min 注意：砂輪磨床中，砂輪速度要小于 65m/s 變速方法：多速電機、變化電源頻率 iii. 空氣蝸輪和油蝸輪： 用于速度高，扭矩小的場合 2） 主軸 傳動件的布置： P78 圖 a． 傳動力 F 在前支承外側(cè) 適用場合：重載設(shè)備 b． 傳動力 F 在前支承內(nèi)側(cè)，與外載荷 P 同向 適用場合：主軸剛度較高 c． 傳動力 F 在前支承內(nèi)側(cè)，與外載荷 P 反向 適用場合：前支承剛度較高 2. 主軸軸承和主軸滾動軸承的選擇 （ 1） 軸承的選擇： P79 表 1） 滾動軸承的優(yōu)點 適應(yīng)能力強、可以預(yù)緊，提高軸承剛度、滾動磨損小，功耗小，發(fā)熱小、潤滑條件要求低。 3） 選用原則： a． 能用滾動軸承不用滑動軸承； b． 為提高抗振性和平穩(wěn)性，采用 前滑后滾； c． 滑動軸承的使用 要求抗振性高，加工精度高，表面粗糙度低的場合。 1） 球軸承： P80 圖 、圖 2） 雙列圓柱滾子軸承： P80 圖 b 3） 圓錐滾子軸承： a． 單列圓錐 b． 雙列圓錐 P81 圖 c． 空心圓錐軸承 P81 圖 c 4） ?60 角接觸軸承 P80 圖 d （ 3） 主軸滾動軸承的剛度： 1） 預(yù)緊：使軸承與滾動體在無載荷時產(chǎn)生的過盈量。 b． 方法： 載預(yù) PP ? c． 注意：預(yù)緊要適當(dāng)。 【例 】 （ 4） 主軸滾動軸承的精度與配合 1） 外載荷的影響： a． 外載荷方向不變：內(nèi)圈跳動對軸的影響大。 2） 軸承的精度等級： 2P （ UP） 4P