第八章机床的主传动设计优质PPT.ppt
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,如图,铣床主变速传动系。
利用立式床身作为变速箱体,所有的传动和变速机构都装在床身中。
优点:
结构紧凑,便于实现集中操纵,安装调整方便。
主传动系统设计,缺点:
传动系中,高速运转的传动件在运转过程中所产生的振动和热变,会直接影响主轴的运转平稳性,使主轴产生热变形和回转轴线偏离,而直接影响加工精度。
应用:
集中传动方式主要适用于普通精度的大、中型机床。
主传动系统设计,2.分离传动方式,主传动系大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中,通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式。
如图,卧式车床主传动系。
主轴箱中只装有主轴和背轮机构。
特点:
变速箱各传动件所产生的振动和热量不直接传给或少传给主轴。
有利于提高主轴的工作精度。
传动比与公比,传动比u从动轴转速与主动轴转速的比值;
对于降速的,u1;
升速的u1。
总传动比ee=u1u1uz公比相邻转速的比值。
1)按等比级数排列1)按等差级数排列3)无规则排列,输出轴的转速数列有三种排列形式:
(1)按等比级数排列:
具有一个或几个公比值,常用于通用机床主传动中。
(2)按等差级数排列:
用于进给运动中。
(3)无规则排列:
常用于专机或一些数控机床中。
我国机床专业规定了七个标准公比,即:
1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2。
其中,常用于的为1.26和1.41。
根据已确定的主变速传动系的运动参数和动力参数:
1)拟定传动结构式;
2)拟定传动系转速图;
3)分配各变速组各传动副的传动比;
4)确定齿轮齿数和带轮直径;
5)绘制主变速传动系统图。
分级变速主传动系设计内容和步骤,主传动系统设计,转速图,转速图与传动系统图传动系统图,它不能直观地表明主轴每一种转速是通过哪几对齿轮传动而得到的,以及各对齿轮的传动比之间的内在联系、各传动轴的转速等。
要用一种转速图(或结构网)来分析研究传动系统。
此方法既简便,又直观。
传动系统图的主轴各级转速为多少,无法从图中找出,而必须经过运算后才能求得,而从转速图中就可清楚地看出主轴转速应通过哪条传动路线而得到。
1.转速图的概念表示传动轴的数目,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数值,各传动副的传动比等。
三、转速图,主传动系统设计,转速图是设计和分析分级变速主传动系的一个工具。
2.转速图的组成,转速点表示主轴和各传动轴的转速值(对数值)的小圆点。
转速线间距相等的水平线。
相邻转速线间距为lg。
传动轴线距离相等的铅垂线。
从左到右按传动顺序排列。
传动线传动轴间转速点的连线,表示两轴间一对传动副的传动比。
一个主转速点引出的传动线数目,代表两轴间的传动副数。
主传动系统设计,转速图,例:
一中型车床,主轴转速级数Z=12,公比=1.41,主轴转速n=31.51400r/min,如图示。
主传动系统设计,主传动系统设计,按照动力从电动机到执行元件的传递顺序,变速组依次为第一变速组、第二变速组、第三变速组,分别用a、b、c表示。
传动副数用P表示,变速范围用r表示。
1)级比变速组中两相邻的转速或两相邻的传动比之比。
级比为公比幂的形式。
如:
32)级比指数为级比的幂指数,用x表示。
3中的幂指数为x=3。
2.转速图原理,主传动系统设计,第一变速组a(轴-之间)Pa=3;
传动比分别是,在转速图变速组a中三条传动线分别是:
下降2格,下降1格,水平。
即级比为,级比指数为xa=1。
主传动系统设计,3)基本组级比等于公比或级比指数等于1的变速组。
其传动副数用P0表示,级比指数用x0表示。
如图:
第一变速组a为基本组,P0=3,x0=1。
变速范围为:
传动系经过基本组的变速,使轴得到P0(即3)级等比数列转速。
主传动系统设计,第二变速组b(轴-之间)Pb=2,其传动比分别是:
传动线Lb1下降三格,Lb2水平。
级比为3,级比指数xb=3。
传动线Lb2的最低转速点必须与Lb1相距P0格,才能使轴得到连续不重复的等比数列转速。
即级比指数为xb=P0=3,传动线Lb1可作P0条平行线。
主传动系统设计,图中,第二变速组b为第一扩大组,P1=2,x1=3=P0,其变速范围为:
传动系经第一扩大组后,轴得到P0P1级连续而不重复的等比数列转速。
4)第一扩大组级比指数等于基本组传动副数的变速组。
其传动副数用P1表示,级比指数用x1表示。
主传动系统设计,第三变速组c(轴-之间)Pc=2,传动比分别是:
传动线Lc1下降4格、Lc2上升2格。
级比为6,级比指数为xc=6,传动线Lc1可作P0P1条平行线。
传动线Lc2的最低转速点与Lc1相距P0P1格,使轴得到连续而不重复的等比数列转速,级比指数为:
主传动系统设计,5)第二扩大组级比指数等于P0P1的变速组,其传动副数、级比指数、变速范围分别用P2、x2、r2表示。
变速组c为第二扩大组,P2=2,x2=x1P1=P0P1=6,变速范围为,传动系经第二扩大组的扩大,轴得到Z=322=12级连续等比数列的转速,总变速范围为:
主传动系统设计,小结:
变速组级比指数x由小到大的排列顺序称为扩大顺序。
一个等比数列变速系统中,必须有基本组、第一扩大组、第二扩大组、第三扩大组。
第j扩大组的变速范围为,第j扩大组的级比指数为,变速系统总变速范围为,主传动系统设计,结构网只表示传动比的相对关系,不表示具体转速值,并以对称形式表示的线图。
结构式将转速级数按传动顺序写成各变速组传动副数的乘积,级比指数写在各传动副数右下脚的表达式。
3.结构网和结构式,问:
为何结构式中第一变速组为基本组?
第二变速组为第一扩大组?
第三变速组为第二扩大组?
如:
结构式12=312326,主传动系统设计,转速图的设计步骤根据转速图的拟定原则,确定结构式,画出结构网;
分配各传动组的最小传动比,画出转速图。
四、主传动系转速图的拟定原则,拟定原则,主传动系统设计,为了防止齿轮传动比过小而造成从动轮结构过大,增加变速箱的尺寸,需要限制最小传动比,即imin1/4。
为了减小传动系统的振动,提高传动精度,需要限制最大传动比,即直齿轮的imax2,螺旋圆柱齿轮的imax2.5。
1.极限传动比、极限变速范围原则,传动系统图,主传动系统设计,结论:
直齿轮变速组的极限变速范围是:
r=24=8螺旋圆柱齿轮变速组的极限变速范围是:
r=2.54=10,由于变速组的变速范围,即r随着j增大而增大,因此设计时只需检查最后扩大组是否超过极限值。
如12=312326,=1.41,第二扩大组26为最后扩大组。
则,(未超极限值),如18=313623,=1.26,第二变速组的级比指数为xb=6,是第二扩大组(即最后扩大组),则,(超过极限值),主传动系统设计,2.传动副数确定原则,例一中型机床,主轴转速级数Z=12,=1.41,nmin=31.5r/min,nmax=1400r/min,电动机功率为7.5kW,额定转速nm=1440r/min。
拟定主传动顺序及传动副数。
主传动系统设计,方案12=43、12=34都有3根轴,7对齿轮;
方案12=62、12=26都有3根轴,8对齿轮,而8对齿轮的轴向尺寸大于7对齿轮的轴向尺寸。
故方案、优于、。
方案12=322、12=232、12=223都有7对齿轮,与方案、相同,但是轴的数量比方案、多一个,且轴向尺寸短。
因此不能直接判断各方案的优劣。
(1)比较优劣,主传动系统设计,(超出极限值),在方案12=43、12=34中,若传动副数为4的变速组是扩大组,则,粗选方案12=322,12=232,12=223,
(2)极限变速范围判定,主传动系统设计,选择方案为12=322,在方案12=322、12=232、12=223中,因机床的nmax=1400r/minnm=1440r/min,故主传动系统为降速传动。
传动件越靠近电动机其转速越高,所需传递的转矩越小,几何尺寸越小。
结论尽量使传动系前面的传动件多一些,即“前多后少”原则。
采用三联滑移齿轮在前,二联滑移齿轮在后的变速组,即数学表达式为3PaPbPc。
(3)传动副前多后少,主传动系统设计,在已确定方案12=322中,有如下扩大方案:
12=31232612=31262312=32212612=34212212=32262112=342221,在扩大方案、中,在扩大方案、中,3.扩大顺序确定原则,考虑最后变速组(第二扩大组)的变速范围,主传动系统设计,结论传动副数前多后少,扩大顺序应前小后大,即“前密后疏”原则。
级比指数小,传动线密;
级比指数大,传动线疏。
选择扩大方案为12=312326,数学表达式为,主传动系统设计,4.最小传动比确定原则,为使传动件在相对高速下工作,减少变速箱的结构尺寸,提高传动链末端执行件的旋转精度,在传动顺序、扩大顺序的原则上,最小传动比采取“前缓后急”的原则,即递降原则。
数学表达式为iaminibminicmin1/4,对传动比的要求传动比不能超过极限值;
为设计方便,变速组的最小传动比尽量为公比的整数次幂。
主传动系统设计,最小传动比确定原则:
“前缓后急”。
iaminibminicmin1/4,扩大顺序确定原则:
“前密后疏”;
传动副数确定原则:
“前多后少”;
papbpc.pmin,极限传动比、极限变速范围原则:
直齿轮1/4imax2,r=8;
螺旋齿轮1/4imax2.5,r=10;
双速电动机驱动电动机只能为第一扩大组,传动顺序与扩大顺序不一致。
CA6140车床主传动系统的轴安装有双向离合器,占据一定的轴向长度。
因此第一变速组为双联滑移齿轮,第二变速组为三联滑移齿轮。
在传动顺序上,传动副数不是前多后少。
注意设计主传动链应遵循4个原则,但具体情况灵活应用。
主传动系统设计,五、转速图的绘制,例某车床的主轴转速要求为n=1181320r/min,转速级数为8级,电机转速n=1440r/min。
试设计该机床的主传动系统,即拟定传动结构式,计算各级转速,画出转速图。
已知:
R=1320/118,Z=8。
根据R=z-1,,解:
1.计算公比,得,主传动系统设计,2.确定传动组、传动副和扩大顺序,根据传动组和传动副拟定原则,可选方案有:
8=42,8=24,8=222,在方案,中有三根轴,比方案少一根轴,但有一个传动组内有四个传动副,增加了传动轴的轴向长度,故选择方案8=222,最终确定结构式为8=212224,主传动系统设计,确定定比传动比取轴的转速值为950r/min,则电机轴与轴的传动比为,确定各变速组最小传动比,从转速点950r/min到118r/min共有6格,三个变速组的最小传动线平均下降两格,按照前缓后急的原则,第二变速组最小传动线下降2格;
第一变速组最小传动线下降2-1=1格;
第三变速组最小传动线下降2+1=3格。
3.设计转速图,主轴各级转速118,170,236,335,475,670,950,1320,主传动系统设计,4.绘制转速图,1:
1.5,1:
1,1:
2.82,1.41:
2,1:
1.41,结构式8=212224,主传动系统设计,0,1320950670475335236170118,1440,n/(r/min),8级转速的转速图,1:
1.41,结构式8=212224,主传动系统设计,8级转速的传动系统图,结构式8=212224,11,12,1.411,11,11.41,12.82,1:
1.5,主传动系统设计,六、齿轮齿数的确定,主传动系统设计,如图,变速组a中,三联滑移齿轮左移时,要使42和24齿轮不相碰,两齿轮的齿顶圆半径之和应小于中心距。
即4842=64。
(7)三联滑移齿轮的最大和次大齿轮的齿数差应4,以保证滑移时齿轮外圆不相碰。
(5)实际转速n与标准转速n的相对转速误差n为,(6)齿轮可装在轴上的条件是齿根圆至键槽顶面的距离a2m,以满足齿轮强度。
主传动系统设计,2.齿数的确定方法,查表法对于变速组内的齿轮,若传动比是标准公比的整数次方,则每对齿轮副的齿数和Sz、小齿轮的齿数可按机床设计手册的“常用传动比适用齿数表”来选取。
计算法依据机械设计手册推荐的计算方法确定。
主传动系统设计,确定齿轮齿数的关键是选取合理的齿数和,其步骤:
按传递转矩要求先初选中心距,设定齿轮模数;
再算出齿数和。
主传动系统设计,常用传动比的适用齿数表,ia1=1,SZ=,60,62,64,66,68,70,72,74ia2=1/1.41,SZ=,60,63,65,68,68,70,72,73,75,ia3=1/2SZ=,60,63,66,69,72,75,主传动系统设计,例如:
图示传动系的变速a中有三个传动副,其传动比分别是ia1=1,ia2=1/1.41,ia3=1/2。
查表得:
主传动系统设计,算出三个传动副的齿轮齿数为:
ia1=36/36,ia2=30/42,ia3=24/48。
根据传动副的齿数和相等、模数相等原则,查表选取Sz=60或72。
若取Sz=72,得主动齿轮齿数分别为36,30,24。
主传动系统设计,常用传动比的适用齿数表,主传动系统设计,练习:
某车床的主轴转速要求为n=31.51600r/min,转速级数为18级,电机转速n=1440r/min。
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- 第八 机床 传动 设计