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机床传动设计机床的主传动系统实现机床的主运动，其末端执行件直接参与切削加工，形成所需的表面和加工精度，而且变速范围宽、传递功率大，是机床中最重要的传动链，它对机床的使用性能、结构等都有明显的影响，主传动系统分为分级变速和无级变速两种。交换齿轮变速机构机床的主传动系统的基本要求满足机床的使用要求，有足够的变速范围和转速级数。直线运动机床，应有足够的双行程数范围和变速级数；合理地满足机床的自动化和生产率的要求；有良好的人机关系。机床的主传动系统应满足的基本要求：*满足机床传递动力的要求，传动系统应能传递足够的功率和转矩。满足机床工作性能要求，传动系统应能传递足够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形。满足维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配等方面的要求。满足经济性要求。主传动系统的组成及分类主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。（一）主传动系分类（1）按驱动主传动的电机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动（2）按传动装置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合（3）按变速的连续性：分级变速传动、无级变速传动主传动系统的布局（二）主传动系的传动布局集中传动式布局：分离传动式布局：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个箱体内。称为主轴变速箱。主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中。主传动系统的布局——集中传动式布局：优点：结构集中，便于实现集中操纵，箱体数量少，安装、调整方便缺点：传动件的振动和发热会直接影响主轴的工作精度，降低加工精度应用：适用于普通精度的大中型机床优点：变速箱的振动和热量不易传给主轴，主轴箱可通过带传动直接得到高速，运动平稳，加工质量高。缺点：箱体的数量多，加工装配工作量大，成本高带传动在低速传动时转矩大，易打滑，更换传动带不方便。应用：适用于中小型高速或精密机床把主轴组件和主传动的大部分变速机构分离装于两个箱体内，分别称为主轴箱和变速箱。中间一般采用带传动主传动系统的布局——分离传动式布局：变速方式的选择主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。（1）无级变速无级变速是指在一定速度（或转速）范围内能连续、任意地变速，并获得任意转速（连续的任意速度）。特点：可选最为合理的切削速度，没有速度损失，生产率高。可在运转中变速，辅助时间少，操纵方便，运转平稳。便于实现变速自动化。种类：机械无级变速器液压无级变速器电气无级变速器变速方式的选择主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。（1）有级变速有级（或分级）变速是指在若干固定速度（或转速）内不连续地变速，并且只能从机床传动系统中所能提供的速度中进行选择。在一定的变速范围内只能得到某些转速，变速级数一般不超过20～30级。特点：传递功率较大，变速范围宽，传动比准确，工作可靠；但是速度不能连续变化，有速度损失，不能在运转中进行变速应用：普通机床应用最为广泛的一种变速方式。变速方式的选择主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。（1）有级变速变速机构——是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不同转速的传动装置。滑移齿轮变速机构交换齿轮变速机构多速电动机离合器变速机构摆移变速机构有级（或分级）变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构II--I31ZZ滑移齿轮变速机构II--I42ZZ离合器变速机构II--I31ZZ离合器变速机构II--I42ZZ交换齿轮变速机构开停方式及选择控制主轴启动和停止的方式有两种：电动机开停——铣床、磨床、中小型卧式车床机械开停齿轮或牙嵌式离合器锥式或片式摩擦离合器卧式车床、摇臂钻床选择开停方式：（1）优先选用电动机开停方式（2）当开停频繁，电动机功率较大或有其他要求时可采用机械开停。另外尽可能将开停装置安排在传动链前面，而且转速较高的传动轴上。——传递扭矩小，结构紧凑，停车后大部分传动件停转，减少空载功率。制动方式及选择有些机床主传动不需要制动，如磨床和一般组合机床。但是大多数机床需要制动，如卧式车床、摇臂钻床和镗床。装卸及测量工件，更换刀具和调整机床时，要求主轴尽快停止转动；机床发生故障和事故时，能及时刹车可避免更大损失。电动机制动机械制动主传动的制动方式：制动方式及选择（1）电机制动主传动的制动方式：制动时，让电机的转矩方向与其实际转向相反，使之减速而迅速停转。多采用反接制动和能耗制动特点：操纵方便省力，简化机械结构但是频繁制动时，电机发热甚至烧损应用：反接制动适用于直接开停的中小功率电机，以及制动不频繁、制动平稳性要求不高及具有反转的主传动。制动方式及选择（2）机械制动主传动的制动方式：刚带式制动闸瓦式制动片式摩擦制动当电机不停转的情况下需要制动时，可采用机械制动方式制动方式的选择：（1）优先选用电机制动方式（2）对于制动频繁，传动链较长，惯量较大的主传动可采用机械制动。应将制动器放在接近主轴且转速较高的传动件上——制动力矩小，结构紧凑，制动平稳。换向方式及选择换向的目的：有些机床主轴不需要换向，如磨床、多刀半自动车床、一般组合机床（1）正反向都用于切削，工作时不需要变化转向（如铣床），正反向的转速及传递动力应相同。（2）正转用于切削，而反转主要用于空行程，并且在工作过程中需要经常变换转向（如卧式车床、钻床）为了提高生产率，反向应比正向转速高，转速级数少，传递动力小电机换向机械换向换向方式：圆柱齿轮多片式摩擦离合器第一节分级变速主传动系统设计分级变速主传动系统的设计内容和步骤是：在已确定传动形式、主变速传动系统的运动参数的基础上，拟定结构式、转速图合理分配各传动副的传动比确定齿轮齿数和带轮直径等绘制主传动的传动系统图第一节分级变速主传动系统设计一、转速图1.转速图的概念转速图是表示主轴各转速的传动路线和转速值、各传动轴的转速数列及转速大小、各传动副的传动比的线图。第一节分级变速主传动系统设计一、转速图1.转速图的概念转速图包括“三线一点”转速点转速线传动轴线传动线在转速图中可以表示出传动轴的数目，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速值，各传动副的传动比等。第一节分级变速主传动系统设计一、转速图1.转速图的概念1)距离相等的竖直线代表传动系统的各轴。从左到右依次标注。水平线代表转速线。用其实际转速值标出。2)距离相等的水平线与竖直线相交点，代表各级转速。3)坐标取对数坐标，在相交点直接写出转速的数值。4)相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比，从左向上斜是升速传动，从左向下斜是降速传动。第一节分级变速主传动系统设计一、转速图1.转速图的概念IIIIIrpmI50202743432750203535630转速图一点三线某机床的主传动系统图转速图一点三线转速线——间距相同的水平格线，采用的是对数坐标。由于主轴的转速是等比数列，则相邻两转速的有：nj+1/nj=фlgnj+1-lgnj=lgф表明相邻两转速的对数差均为公比的对数值。将转速坐标值取对数坐标时，则任意两相邻转速都相距一格。为了方便，转速图上不写出lg符号，直接标出转速值。注意：转速格线间距大小并不代表公比ф的数值大小。传动轴线——间距相同的竖直线，表示各个传动轴，从左向右依次标注：0（电），Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ（主轴），与传动系统的各轴对应。转速图一点三线转速点——传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。如轴Ⅳ（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。传动线——相邻两轴的相关两个转速点之间的连线。传动线的倾斜方式和程度代表了该传动副的传动比的大小。传动比大于1其对数值为正，传动线向右上倾斜；传动比小于1其对数值为负，传动线向右下倾斜；倾斜程度表示了升降速度的大小。一个转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数。转速图的绘制图示某机床的主传动系统图。主轴转速级数为Z=12级，公比为φ=1.41，主轴转速n=31.5-1400r/min。★★★主轴转速:因为606.141.1根据公比为1.06的标准数列可以写出公比为1.41的转速数列。是从31.5开始向后每6项取一数值，（共抽取12个数）：标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000主轴转速级数为Z=12级，公比为φ=1.41，主轴转速n=31.5-1400r/min。转速图的绘制图示某机床的主传动系统图。主轴转速级数为Z=12级，公比为φ=1.41，主轴转速n=31.5-1400r/min。★★★31.545639012518025035550071010001400主轴转速:因为根据公比为1.06的标准数列可以写出公比为1.41的转速数列。是从31.5开始向后每6项取一数值，（共抽取12个数）如下：455.311400minmaxnnR总变速范围R：606.141.1转速图的绘制1440r/min电ⅠⅡⅢⅣ（主轴）1400r/min100071050035525018012590634531.5转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256φ126φmin/1440主轴主电机IVIIIIIIrabCIV-IIIIII-IIII-I×××256126×=uuunn电机主轴主轴的转速计算：maxIV-IIImaxIII-IImaxII-Imax×××256126×=uuunn电机主轴minIV-IIIminIII-IIminII-Imin×××256126×=uuunn电机主轴转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256φ126φmin/1440主轴主电机IVIIIIIIrabCIV-IIIIII-IIII-I×××256126×=uuunn电机主轴主轴的转速计算：rpmnn1417306042423636256126max电机主轴rpmnn44.31721862224824256126min电机主轴转速图的绘制主传动系统的传动路线表达式：)(7218306062224242482442303636256φ126φmin/1440主轴主电机IVIIIIIIrcbaP