一）主参数和尺寸参数（一）主参数和尺寸参数四、四、 机床主要参数的确定机床主要参数的确定q机床主参数机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数一种参数q通用机床通用机床的主参数通常都以机床的最大加工尺寸来表示，的主参数通常都以机床的最大加工尺寸来表示，专专用机床用机床的主参数一般以与通用机床相对应的主参数表示为的主参数一般以与通用机床相对应的主参数表示为了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数后了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数后面标出面标出第二主参数，第二主参数，如最大工件长度、最大跨距等如最大工件长度、最大跨距等q机床尺寸参数是指机床主要结构的尺寸参数包括：机床尺寸参数是指机床主要结构的尺寸参数包括：q1 1）与工件有关的尺寸参数；）与工件有关的尺寸参数；如卧式车床刀架上最大加工直径，如卧式车床刀架上最大加工直径，摇臂钻床的立柱外径与主轴之间的最大跨距等摇臂钻床的立柱外径与主轴之间的最大跨距等q2 2）与工、夹、量具有关的尺寸参数与工、夹、量具有关的尺寸参数如卧式车床主轴锥孔及如卧式车床主轴锥孔及主轴前端尺寸。
主轴前端尺寸 （二）运动参数（二）运动参数1.1.主运动参数主运动参数q指机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台、刀架）的运指机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台、刀架）的运动速度q主运动为旋转运动时：主运动为旋转运动时：机床的主运动参数是主轴转速机床的主运动参数是主轴转速n(单位单位为为r／／min)：： q n=1000v/ dq n ——主轴转速（主轴转速（r/min）；）； v ——切削速度（切削速度（m/min）；）；q d ——工件或刀具直径（工件或刀具直径（mm） q主运动为往复直线运动时主运动为往复直线运动时，主运动参数是刀具或工件的每分，主运动参数是刀具或工件的每分钟往复次数钟往复次数(单位为次／单位为次／min)q专用机床专用机床可根据特定工序实际使用的切削速度和工件可根据特定工序实际使用的切削速度和工件(或刀具或刀具)的直径确定主轴转速，且大多数情况只需一种速度的直径确定主轴转速，且大多数情况只需一种速度q通用机床通用机床，为适应各种不同的加工要求，主轴应有一定的变，为适应各种不同的加工要求，主轴应有一定的变速范围和变速方式速范围和变速方式(有级或无级变速有级或无级变速)。
二）运动参数（二）运动参数 dmax = KD dmin = Rd dmax 式中式中 D D —— —— 机床能加工的最大直径（机床能加工的最大直径（mmmm）；）； K K —— —— 系数；系数； R Rd d —— —— 计算直径范围计算直径范围1.1.主运动参数主运动参数q式中：式中：vmax，， vmin，，可根据切削用里手册、现有机床使用情况可根据切削用里手册、现有机床使用情况调查或者切削试验确定通用机床的调查或者切削试验确定通用机床的dmax和和dmin并不是指机床并不是指机床上可能加工的最大和最小直径，而是指实际使用情况下，采用上可能加工的最大和最小直径，而是指实际使用情况下，采用vmax和和vmin时常用的经济加工直径对于通用机床，一般取时常用的经济加工直径对于通用机床，一般取q主轴转速和变速范围主轴转速和变速范围q（（1 1）） 最低（最低（n min）和最高（）和最高（n max）转速的确定）转速的确定 q如卧式车床如卧式车床 K = 0.5，摇臂钻床，摇臂钻床 K = 1.0，， 通常通常 R d = 0.2 0.25 。
q例如，￠例如，￠400mm 卧式车床，确定主轴的最高转速根据分卧式车床，确定主轴的最高转速根据分析，用硬度合金车刀对小直径钢材半精车外圆时，主轴转速析，用硬度合金车刀对小直径钢材半精车外圆时，主轴转速为最高，参考切削用量资料，可取为最高，参考切削用量资料，可取 v max = 200 m/min，对于，对于通用车床通用车床 K = 0.5，，R d = 0.25，则：，则：qd max = KD = 0.5 × 400 mm = 200 mmqd min = R d d max = 0.25 × 200mm = 50 mmq r/min = 1273r/minq（（1 1）） 最低（最低（n min）和最高（）和最高（n max）转速的确定）转速的确定 q通常用高速钢刀具，精车合金钢材料的梯形螺纹时主轴转速通常用高速钢刀具，精车合金钢材料的梯形螺纹时主轴转速较低，取较低，取v min = 1.5 m/min，在￠，在￠400mm 卧式车床上加工丝杠卧式车床上加工丝杠最大直径在￠最大直径在￠4 ￠￠50 mm 左右，则：左右，则：q实际使用中可能使用到实际使用中可能使用到 n max 或或 n min 的典型工艺不一定只有的典型工艺不一定只有一种可能，可以多选择几种工艺作为确定最低及最高转速的一种可能，可以多选择几种工艺作为确定最低及最高转速的参考。
同时考虑今后技术发展的储备，最后确定参考同时考虑今后技术发展的储备，最后确定 n max = 1600 r/min，，n min = 10 r/min q（（1 1）） 最低（最低（n min）和最高（）和最高（n max）转速的确定）转速的确定 q（（2 2）转速分级）转速分级q主轴转速的合理排列确定了主轴转速的合理排列确定了 n max 和和 n min 之后，在已知变之后，在已知变速范围内若采用有级变速，则应进行转速分级；如果采用无速范围内若采用有级变速，则应进行转速分级；如果采用无级变速，有时也需用分级变速机构来扩大其无级变速范围级变速，有时也需用分级变速机构来扩大其无级变速范围q所谓分级即在变速范围内确定中间各级转速所谓分级即在变速范围内确定中间各级转速目前，多数机目前，多数机床主轴转速是按等比级数排列，其公比用符号床主轴转速是按等比级数排列，其公比用符号 表示则转表示则转速数列为：速数列为：n1 = n min，，n 2 = n minφ，，n 3 = n minφ2，，… ，，n Z = n minφ Z－－11.1.主运动参数主运动参数 q主轴转速数列呈等比级数规律分布，主要原因是在转速范主轴转速数列呈等比级数规律分布，主要原因是在转速范围内的转速相对损失均匀。
围内的转速相对损失均匀q如如 在加工中某一工序要求的合理转速为在加工中某一工序要求的合理转速为 n，而在，而在Z级转速中级转速中没有这个最佳转速，而是处于没有这个最佳转速，而是处于n j 和和 n j+1 之间，即之间，即 n j < n < n j+1q若采用若采用n j+1比比n转速高，由于过高的切削速度会使刀具耐用转速高，由于过高的切削速度会使刀具耐用度下降q为了不降低刀具耐用度，一般选用为了不降低刀具耐用度，一般选用n j ，将造成转速损失，，将造成转速损失，其转速损失为（其转速损失为（n－－n j），相对转速损失率为），相对转速损失率为（（2 2）转速分级）转速分级 q在其它条件（直径、进给、切深）不变的情况下，转速的损在其它条件（直径、进给、切深）不变的情况下，转速的损失就反映了生产率的损失对于普通机床，如果认为每级转失就反映了生产率的损失对于普通机床，如果认为每级转速的使用机会都相等，那么应使速的使用机会都相等，那么应使A max为一定值，即：为一定值，即：q可见任意两级转速之间的关系应为：可见任意两级转速之间的关系应为：q n j+1 = n j φq此外，应用等比级数排列的主轴转速，可借助于串联若干个此外，应用等比级数排列的主轴转速，可借助于串联若干个滑移齿轮来实现。
使变速传动系统简单并且设计计算方便滑移齿轮来实现使变速传动系统简单并且设计计算方便2 2）转速分级）转速分级 q 为了使用记忆方便，转速数列中的转速系是十倍比的，故为了使用记忆方便，转速数列中的转速系是十倍比的，故φ应符合如下关系应符合如下关系 ，， ，，E 1是正整数；如采用多速电动机是正整数；如采用多速电动机驱动，通常电动机转速为驱动，通常电动机转速为3000/1500或或3000/1500/750 r/min，，故故φ也应符合如下关系，也应符合如下关系， ，，E 2 也为正整数也为正整数3 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 q转速由转速由 n min 至至nmax必须递增，所以公比应大于必须递增，所以公比应大于 l；为了限制；为了限制转速损失的最大值转速损失的最大值 A max 不大于不大于 50%，则相应的公比，则相应的公比φ不大不大于于2，故：，故：1< φ 2 q为了简化机床设计和使用，规定了几个标准值，这些数值是为了简化机床设计和使用，规定了几个标准值，这些数值是选取选取2 2或或1010的某次方根，的某次方根，1.061.06、、1.121.12、、1.261.26、、1.411.41、、1.581.58、、1.781.78、、2 2。
标准公比见表标准公比见表3 3-2-23 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 q当选定标准公比当选定标准公比 之后，转速数列可从表之后，转速数列可从表3-3中查出表中给中查出表中给出了公比为出了公比为1.06的从的从1～～15000的数列，其它公比的数列可由的数列，其它公比的数列可由此派生得到此派生得到q表表3-2和表和表3-3均适用于转速、双行程和进给系列，也可以用均适用于转速、双行程和进给系列，也可以用于机床尺寸和功率参数等数列于机床尺寸和功率参数等数列3 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 1.01.061.121.181.251.321.41.51.61.71.81.92.02.122.242.362.52.652.833.153.353.553.754.04.254.54.755.05.35.666.36.77.17.58.08.59.09.5表表3-2 公比公比 ＝＝1.06的标准数列的标准数列 1010.611.211.812.513.21415161718192021.222.423.62526.5283031.533.535.537.54042.54547.5505356606367717580859095（（3 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 （（3 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 1.0611.062 = 1.121.064 = 1.122 = 1.26 1.066 = 1.123 = 1.411.068 = 1.124 = 1.262 = 1.58 1.0610 = 1.125 = 1.781.0612 =1.126 =1.263 =1.412 = 2q七个公比值之间的关系七个公比值之间的关系（（3 3）标准公比）标准公比φφ值和标准转速数列标准公比的确定值和标准转速数列标准公比的确定 q1）公比是）公比是2的某次方根，其数列每隔若干项增加或缩小的某次方根，其数列每隔若干项增加或缩小2倍，倍，如如 = ，数列为，数列为10、、12.5、、16、、20、、25、、32、、40、、…，每，每隔三项增大隔三项增大2倍。
倍q便于采用双速电动机，因为双速电动机的两个同步转速比便于采用双速电动机，因为双速电动机的两个同步转速比值是值是2，例如，例如3000／／1500或或1500／／750等，同时也便于记忆等，同时也便于记忆和写出等比数列和写出等比数列q2）公比是）公比是10的某次方根，其数列每隔若干项增大或缩小的某次方根，其数列每隔若干项增大或缩小10倍q这特性符合常用十进制习惯，如这特性符合常用十进制习惯，如 = ，数列为，数列为10、、16、、25、、40、、63、、100、、160、、 250、、400、、630、、…，每隔五项增，每隔五项增大大10倍，使数列整齐好记倍，使数列整齐好记q标准公比特性标准公比特性 q公比的选取一般原则公比的选取一般原则q 从使用性能考虑，选取公比从使用性能考虑，选取公比 最好小一些，但最好小一些，但 小，级数增小，级数增多，结构复杂多，结构复杂q大批大量生产的自动化与半自动化机床，要求较高的生产率，大批大量生产的自动化与半自动化机床，要求较高的生产率，相对转速损失要小，因此，相对转速损失要小，因此， 要小些，要小些， 选取选取1.12或或1.25。
q大型机床加工大尺寸工件，机动时间长，选择合理的切削速大型机床加工大尺寸工件，机动时间长，选择合理的切削速度对提高生产率作用较大，度对提高生产率作用较大， 应小些，取应小些，取1.12、、1.25q中型通用机床，万能性较大，要求转速级数多，但结构又不中型通用机床，万能性较大，要求转速级数多，但结构又不能过于复杂，公比能过于复杂，公比 常选取常选取1.25或或1.41q小型机床切削加工时间常比辅助时间少，结构要求简单，机小型机床切削加工时间常比辅助时间少，结构要求简单，机动时间短，变速级数不多，公比动时间短，变速级数不多，公比 常取常取1.58或或1.78 1.1.主运动参数主运动参数q(5)(5)变速范围变速范围RnRn、公比、公比 和级数和级数z z的关系的关系 q 由等比级数规律可则：由等比级数规律可则：q已知任意两个可求第三个，用公式求出的已知任意两个可求第三个，用公式求出的 和和Z应圆整为标应圆整为标准数和整数准数和整数q常用的常用的Z：：3，，4，，6，，8，，9，，12，，16，，18，，24 q采用等比数列的优点采用等比数列的优点q对于某一个公比对于某一个公比 ，任意两个相邻转速之间的最大相对速度，任意两个相邻转速之间的最大相对速度损失损失Amax为一个常数，转速分布的疏密程度均匀合理。
为一个常数，转速分布的疏密程度均匀合理q这种转速数列可由几个变速组的不同传动比搭配相乘得到，这种转速数列可由几个变速组的不同传动比搭配相乘得到，能用较少的齿轮实现较多级的转速，使传动系统得到简化能用较少的齿轮实现较多级的转速，使传动系统得到简化1.1.主运动参数主运动参数 2. 2. 进给运动参数进给运动参数q机床的进给运动多数是直线运动，进给量用工件或刀具每转机床的进给运动多数是直线运动，进给量用工件或刀具每转位移表示，即位移表示，即mm／／r；也可以用每一往复行程的位移表示，；也可以用每一往复行程的位移表示，即即mm／／行程行程 q机床进给量的变换可用无级变速（数控机床）和有级变速方机床进给量的变换可用无级变速（数控机床）和有级变速方法q采用有级变速方式时，进给量一般为等比数列确定方法与采用有级变速方式时，进给量一般为等比数列确定方法与主轴转速的确定方法相同主轴转速的确定方法相同q进给量也是等差数列而用交换齿轮改变进给量大小的自动进给量也是等差数列而用交换齿轮改变进给量大小的自动车床，其进给量就不是按一定规则排列的车床，其进给量就不是按一定规则排列的 q螺纹加工机床和普通车床的进给量按照加工标准螺纹导程数螺纹加工机床和普通车床的进给量按照加工标准螺纹导程数列来选取，进给量数列为列来选取，进给量数列为分段等差数列。
分段等差数列q刨床和插床采用棘轮机构实现进给运动，进给量大小靠每次刨床和插床采用棘轮机构实现进给运动，进给量大小靠每次拨动一齿、二齿或几个齿来改变，进给量也是拨动一齿、二齿或几个齿来改变，进给量也是等差数列等差数列而而用交换齿轮改变进给量大小的自动车床，其进给量就不一定用交换齿轮改变进给量大小的自动车床，其进给量就不一定按一定规则按一定规则2. 2. 进给运动参数进给运动参数 q数控机床一般采用电动机无级变速形式其他机床多采用数控机床一般采用电动机无级变速形式其他机床多采用有级变速形式或无级与有级变速组合形式有级变速形式或无级与有级变速组合形式q机床运动的驱动方式常用的有电动机驱动和液压驱动机床运动的驱动方式常用的有电动机驱动和液压驱动q驱动方式的选择主要根据机床的变速形式和运动特性要求驱动方式的选择主要根据机床的变速形式和运动特性要求来确定3 3．变速形式与驱动方式选择．变速形式与驱动方式选择 三、动力参数三、动力参数q动力参数指主运动、进给运动和辅助运动的动力消耗，它动力参数指主运动、进给运动和辅助运动的动力消耗，它主要由机床的切削载荷和驱动的工件质量决定主要由机床的切削载荷和驱动的工件质量决定。
q对于专用机床，机床的功率可根据特定工序的切削用量计对于专用机床，机床的功率可根据特定工序的切削用量计算或测定；算或测定；q对于通用机床，目前单纯用计算的方法来确定功率是困难对于通用机床，目前单纯用计算的方法来确定功率是困难的，故通常用类比、测试和近似计算几种方法互相校核来的，故通常用类比、测试和近似计算几种方法互相校核来确定 电动机的功率电动机的功率主运动主运动电动机功率电动机功率进给运动进给运动电动机功率电动机功率快速移动快速移动电动机功率电动机功率q 定义：电动机功率、液压缸牵引力、液压马达或定义：电动机功率、液压缸牵引力、液压马达或步进电机的额定扭矩等步进电机的额定扭矩等三、动力参数三、动力参数q下面介绍用近似计算的方法确定机床动力参数下面介绍用近似计算的方法确定机床动力参数 车、镗、磨等工序车、镗、磨等工序钻、扩等工序钻、扩等工序1 1、主运动电动机功率、主运动电动机功率 切削功率切削功率P切切主运动电动机功率主运动电动机功率 空载功率空载功率P空空 附加机械摩擦损失功率附加机械摩擦损失功率P机机 ⑴ ⑴ 切削功率切削功率 可按下表计算可按下表计算 表表 常用工序切削功率计算式常用工序切削功率计算式 Fz —切削力切削力 v —切削速度切削速度Mk—切削扭矩切削扭矩 q⑵ ⑵ 空载功率空载功率q机床主运动可空转时由于传动件摩搽、搅油、空气阻力等原机床主运动可空转时由于传动件摩搽、搅油、空气阻力等原因电动机要消耗一部份功率，其值随传动件转速增大而增加，因电动机要消耗一部份功率，其值随传动件转速增大而增加，与传动件预紧程度及装配质量有关，小型机床主传动空载功与传动件预紧程度及装配质量有关，小型机床主传动空载功率损失可由下列实验公式估算：率损失可由下列实验公式估算：1 1、主运动电动机功率、主运动电动机功率 1 1、主运动电动机功率、主运动电动机功率q⑶ ⑶ 附加机械摩擦损失功率附加机械摩擦损失功率 机床切削时．由于传动件正压力加大，则摩擦损失将增加，机床切削时．由于传动件正压力加大，则摩擦损失将增加，显然显然P P辅随辅随P P切的变化而变化。
可按下式计算切的变化而变化可按下式计算q因此，主运动电动机功率为：因此，主运动电动机功率为：q P主主＝＝P切切＋＋P空空＋＋(P切切／／ 机机－－P切切)＝＝P空空＋＋P切切／／ 机机q当机床结构尚未确定时，应用上式有一定困难粗略估算当机床结构尚未确定时，应用上式有一定困难粗略估算可用右列经验公式：可用右列经验公式： q其中其中 床床为机床总机械效率，主运功为回转运动时，为机床总机械效率，主运功为回转运动时， 床床＝＝0.7-0.85，主运动为直线运动时，，主运动为直线运动时， 床床＝＝0.6-0.7；；q对于间断地工作的机床，由于允许电动机短时超载工作故对于间断地工作的机床，由于允许电动机短时超载工作故式式P主是指电动机在允许的范围内超载时的功率，电动机的额主是指电动机在允许的范围内超载时的功率，电动机的额定功率可按下式计算：定功率可按下式计算：q P额定额定= P主主/K1 1、主运动电动机功率、主运动电动机功率 2 2、进给运动电动机功率、进给运动电动机功率q ⑴ ⑴ 进给运动与主运动共用电动机进给运动与主运动共用电动机 q 进给运动消耗的功率远小于主运动。
进给运动消耗的功率远小于主运动q ⑵ ⑵ 进给运动与快速移动共用电动机进给运动与快速移动共用电动机q ∵ ∵ 快速移动所消耗的功率＞＞进给运动功率快速移动所消耗的功率＞＞进给运动功率q ∴ ∴ 电动机功率确定取决于快速移动功率不必单独考虑电动机功率确定取决于快速移动功率不必单独考虑工作进给所需功率工作进给所需功率 ⑶ ⑶ 单独使用电动机单独使用电动机q确定方法：采用参考同类型机床和计算相结合的方法由于确定方法：采用参考同类型机床和计算相结合的方法由于进给运动的速度较低，空载功率很小，所以在计算时可略去进给运动的速度较低，空载功率很小，所以在计算时可略去q进给运动电机功率取决于进给的有功功率和传动件的机械效进给运动电机功率取决于进给的有功功率和传动件的机械效率即： 2 2、进给运动电动机功率、进给运动电动机功率 2 2、进给运动电动机功率、进给运动电动机功率 3 3、快速移动电动机功率、快速移动电动机功率 P快快＝（＝（P惯惯＋＋P摩摩））×Kq快速移动电机在启动时的消耗功率最大，此时须同时克服快速移动电机在启动时的消耗功率最大，此时须同时克服惯性力惯性力和和摩擦力摩擦力q启动时的电动机功率为：启动时的电动机功率为：q式中式中 P快快 — 快速运动电动机功率（快速运动电动机功率（KW）；）；q P摩摩 — 克服摩擦力所需的功率（克服摩擦力所需的功率（KW）；）；q P惯惯 — 克服惯性力所需的功率（克服惯性力所需的功率（KW）；）；q K — 安全系数，安全系数，K=1.5～～2.5。
⑴⑴ P惯惯的计算的计算⑵⑵ P摩摩的计算的计算1）水平运动）水平运动2 2）升降运动）升降运动3 3、快速移动电动机功率、快速移动电动机功率 F3.4.1 3.4.1 必须满足的设计基本要求必须满足的设计基本要求F3.4.2 3.4.2 主传动系统分类与传动方式主传动系统分类与传动方式F3.4.3 3.4.3 分级变速主传动系统分级变速主传动系统F3.4.4 3.4.4 无级变速主运动传动系统设计无级变速主运动传动系统设计F3.4.5 3.4.5 数控机床主传动系统设计数控机床主传动系统设计第四节第四节 主传动系统设计主传动系统设计 3.4.1 3.4.1 须满足须满足的的设计基本设计基本要求要求•1)1)满足机床使用性能要求机床的末端执行件满足机床使用性能要求机床的末端执行件( (如主轴如主轴) )应应有足够的转速范围和变速级数有足够的转速范围和变速级数•2)2)机床的动力源和传动机构应能够输出和传递足够的功率机床的动力源和传动机构应能够输出和传递足够的功率和转矩，并有较高的传动效率和转矩，并有较高的传动效率•3)3)机床的传动结构，特别是末端执行件必须有足够的精度、机床的传动结构，特别是末端执行件必须有足够的精度、刚度、抗振性能和较小的热变形。
刚度、抗振性能和较小的热变形•4)4)应该合理地满足机床的自动化程度和生产率的要求应该合理地满足机床的自动化程度和生产率的要求•5)5)机床的操作和控制要灵活，安全可靠，噪声小，维修方机床的操作和控制要灵活，安全可靠，噪声小，维修方便机床的制造要方便，成本要低机床的制造要方便，成本要低 3.4.23.4.2主传动系统分类与传动方式主传动系统分类与传动方式q( ( ( (一一一一) ) ) )主传动系分类主传动系分类主传动系分类主传动系分类 q(1)(1)按驱动主传动的电动机类型按驱动主传动的电动机类型 q 可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动交流电动可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动调速交流电动机驱动又有多速交流电动机和无级调速交流调速交流电动机驱动又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动电动机驱动q(2)(2)按传动装置类型按传动装置类型 q 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。
以及它们的组合q(3)(3)按变速的连续性按变速的连续性 q 可以分为分级变速传动和无级变速传动可以分为分级变速传动和无级变速传动 机械传动装置分类机械传动装置分类有级变速有级变速无级变速无级变速速度可变速度可变速度恒定速度恒定机械无级变速机械无级变速液压无级变速液压无级变速电气无级变速电气无级变速滑移齿轮滑移齿轮变换齿轮变换齿轮交换皮带轮交换皮带轮速速度度 q分级变速传动在一定的变速范围内只能得到某些转速，变分级变速传动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速级数一般不超过2020～～3030级传动方式有滑移齿轮变速、级传动方式有滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器交换齿轮变速和离合器( (如摩擦式、牙嵌式、齿轮式离合器如摩擦式、牙嵌式、齿轮式离合器) )变速传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可变速传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，广泛应用于通用机床缺点是有速度损失，不能在运靠，广泛应用于通用机床缺点是有速度损失，不能在运转中进行变速转中进行变速q无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以无级变速传动可以在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转负载中变速，便于实便得到最有利的切削速度；能在运转负载中变速，便于实现变速自动化。
无级变速传动可由机械摩擦无级变速器、现变速自动化无级变速传动可由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和电气无级变速器实现液压无级变速器和电气无级变速器实现 ( ( (一一一一) ) ) )主传动系分类主传动系分类主传动系分类主传动系分类 q应用：应用：通用机床中多数机床的主变通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式适用于速传动系都采用这种方式适用于普通精度的大中型机床普通精度的大中型机床q优点：优点：结构紧凑，便于实现集中操结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便纵，安装调整方便q缺点：缺点：运转的传动件在运转过程中运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产所产生的振动、热量，会使主轴产生变形，使主轴回转中心线偏离正生变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度确位置而直接影响加工精度q1 1．集中传动方式．集中传动方式q主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，称为集中传动方式称为集中传动方式 ( ( (二二二二) ) ) )主传动系的传动方式主传动系的传动方式主传动系的传动方式主传动系的传动方式 q2 2．分离传动方式．分离传动方式q主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式。
变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式q特点：特点：变速箱各传动件所产生的振动变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，和热量不能直接传给或少传给主轴，减少了主轴的振动和热变形，利于提减少了主轴的振动和热变形，利于提高机床的工作精度高机床的工作精度q主轴高速运转时，由皮带经齿轮离合主轴高速运转时，由皮带经齿轮离合器直接传动，传动链短，运转平稳，器直接传动，传动链短，运转平稳，空载损失小；主轴低速运转时，由皮空载损失小；主轴低速运转时，由皮带轮经背轮机构传动，转速显著降低，带轮经背轮机构传动，转速显著降低，扩大了变速范围扩大了变速范围 ( ( (二二二二) ) ) )主传动系的传动方式主传动系的传动方式主传动系的传动方式主传动系的传动方式 3.4.3 分级变速主传动系统•（一）（一）转速图与转速图与结构式结构式•（二）各变速组的变速范围及极限传动比（二）各变速组的变速范围及极限传动比•（三）（三）主传动系统设计的基本原则与方法主传动系统设计的基本原则与方法•（四）（四）主传动系统主传动系统的几种特殊设计的几种特殊设计•（五）扩大传动系变速范围的方法（五）扩大传动系变速范围的方法•（六）齿轮齿数的确定（六）齿轮齿数的确定•（七）计算转速（七）计算转速•（八）变速箱内传动件的空间布置与计算（八）变速箱内传动件的空间布置与计算 （一）（一）转速图与转速图与结构式结构式 X2010X2010龙门铣床龙门铣床传动系统图传动系统图转速图转速图 q传动系统图传动系统图 q1 1）距离相等的竖直）距离相等的竖直线代表传动系统的各线代表传动系统的各轴，从左到右依次标轴，从左到右依次标注注ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ，，……。
q距离相等竖直线并不距离相等竖直线并不意味着中心距相等意味着中心距相等q2 2）距离相等的横直）距离相等的横直线代表各级转速线代表各级转速q距离相等的横直线并距离相等的横直线并不表示转速差相等不表示转速差相等q1.1.转速图转速图 q横直线坐标取对数坐标，在相横直线坐标取对数坐标，在相交点直接写出转速的数值交点直接写出转速的数值q3 3）距离相等的横直线与竖直线）距离相等的横直线与竖直线的相交点（用圆圈表示），用的相交点（用圆圈表示），用来代表各级转速来代表各级转速q4 4）相邻两轴之间相应转速的连）相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比线代表相应传动副的传动比q1.1.转速图转速图 q相邻两轴之间的相应转速的连线：传动副的传动比相邻两轴之间的相应转速的连线：传动副的传动比q传动比的大小以连线的倾斜方向和倾斜度表示传动比的大小以连线的倾斜方向和倾斜度表示q 从左向下斜：降速传动从左向下斜：降速传动q 向上斜：向上斜： 升速传动升速传动q 水平连线：水平连线： 等速传动等速传动q1.1.转速图转速图 qX2010X2010龙门铣床龙门铣床q第一变速组（第一变速组（II-IIIII-III轴），三对齿轮轴），三对齿轮q第二变速组（第二变速组（Ⅱ一一ⅢⅢ轴），二对齿轮轴），二对齿轮 q第三变速组（第三变速组（IV-VIV-V轴），二对齿轮轴），二对齿轮qX2010X2010龙门铣床龙门铣床q等比数列相乘等比数列相乘= =等比数列？等比数列？q等比数列1——10，12.5，16q等比数列2——10，20，40q两个等比数列相乘：q100，125，160，200，250， 320，400，500，640 q变速的基本规律变速的基本规律q（一）变速系统的变速级数（一）变速系统的变速级数 变速系统的变速级数变速系统的变速级数Z =各变速组传动副数的乘积各变速组传动副数的乘积 主轴的变速级数为：主轴的变速级数为： Z = papbpc…pm qpa、、pb、、pc、、…、、pm ——分别代表各变速组的传动副数分别代表各变速组的传动副数qZ ——变速级数变速级数 qa、、b、、c、、…、、m ——相应的变速组和传动顺序，相应的变速组和传动顺序，q传动顺序传动顺序——电动机、主轴传动的先后排列电动机、主轴传动的先后排列 q（二）总变速范围（二）总变速范围q变速组的变速范围变速组的变速范围 = = 最大传动比和最小传动比之比最大传动比和最小传动比之比q总变速范围总变速范围 = = 各变速组变速范围的乘积各变速组变速范围的乘积q变速的基本规律变速的基本规律 q（三）变速组的传动比之间的关系（三）变速组的传动比之间的关系q变速组内相邻传动比之间的比值变速组内相邻传动比之间的比值——级比级比 0 0q变速组的级比指数变速组的级比指数 0 0——是指转速图中变速组内主动轴上是指转速图中变速组内主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，相当于相邻两传同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，相当于相邻两传动线与被动轴交点之间相距的格数（相邻传动比（线）相动线与被动轴交点之间相距的格数（相邻传动比（线）相间隔的格数）。
间隔的格数）q 0 0=1=1，表示间隔，表示间隔1 1个格个格q变速的基本规律变速的基本规律 q第一变速组：第一变速组： 相邻传动比相邻传动比=1：： ：： 2，即，即x0=1q三个传动比的连线相隔三个传动比的连线相隔1格格q变速后，变速后，ⅡⅡ轴可以得到三级连续等比数列的转速，即轴可以得到三级连续等比数列的转速，即500、、630、、800qx0 = 1的变速组的变速组 “基本组基本组”或或“基本变速组基本变速组”q基基 本本 组组q变速的基本规律变速的基本规律 qx1 —— 该变速组的级比指数，该变速组的级比指数，x1=3q变速组内相邻传动比（线）之间相差变速组内相邻传动比（线）之间相差 3倍，即相差倍，即相差3个格q第第ⅢⅢ轴得到轴得到6级连续的等比数列级连续的等比数列q第二变速组的作用：将基本组的变速范围进行第一次扩大第二变速组的作用：将基本组的变速范围进行第一次扩大 ——第一扩大组第一扩大组q第二变速组第二变速组q变速的基本规律变速的基本规律 •x2——该变速组的级比指数，该变速组的级比指数，x2= 6，，•相邻传动比之间相差相邻传动比之间相差 6倍倍•第第ⅣⅣ轴可以得到轴可以得到3×2×2= 12级级转速转速•第二次把基本组的转速范围扩第二次把基本组的转速范围扩大大——第二扩大组第二扩大组q第三变速组q变速的基本规律变速的基本规律 q扩大顺序q按扩大转速范围过程而排列的基本组、第一扩大组、第按扩大转速范围过程而排列的基本组、第一扩大组、第二扩大组二扩大组……的排列顺序。
的排列顺序q变速的基本规律变速的基本规律 •基本组基本组 p0=3 级比级比 x0 x0=1•第一扩大组第一扩大组 p1=2 级比级比 x1 x1=3= p0•第二扩大组第二扩大组 p2=2 级比级比 x2 x2= 6=p0 p1•第三扩大组第三扩大组 p3=2 级比级比 x3 x3= p0 p1 p2•类推类推…•第第j扩大组级比扩大组级比 xj xj= p0 p1 p2…pj-1q级比规律级比规律q变速的基本规律变速的基本规律 q级比规律级比规律q如果违背上述规律，出现情况如下：如果违背上述规律，出现情况如下：q变速的基本规律变速的基本规律 q变速的基本规律变速的基本规律q变速组的变速范围变速组的变速范围rn：：变速组中最大与最小传动比的比值变速组中最大与最小传动比的比值q基本组的变速范围基本组的变速范围r0：：q第一扩大组的变速范围第一扩大组的变速范围r1 q第二扩大组的变速范围第二扩大组的变速范围r 2r 2：：q变速的基本规律变速的基本规律q同理，第同理，第j 扩大组变速范围扩大组变速范围rjq主轴的变速范围主轴的变速范围Rn q变速的基本规律变速的基本规律q结论：结论：q以基本组为基础，通过第一、第二、以基本组为基础，通过第一、第二、……、扩大组把各轴的转、扩大组把各轴的转速级数和变速范围逐步扩大，各变速组相邻传动比之间遵循速级数和变速范围逐步扩大，各变速组相邻传动比之间遵循级比规律，则机床传动系统的转速数列是连续的等比数列。
级比规律，则机床传动系统的转速数列是连续的等比数列q基本组的级比等于基本组的级比等于 ，级比指数，级比指数x x＝1 1；扩大组的级比；扩大组的级比 x xj j ，，级比指数级比指数x xj j应等于该扩大组前面的基本组传动副数和各扩大应等于该扩大组前面的基本组传动副数和各扩大组传动副数的乘积组传动副数的乘积q变速系统的变速级数是各变速组传动副数的乘积变速系统的变速级数是各变速组传动副数的乘积 Z=P0P1P2P3P4…q机床的总变速范围机床的总变速范围RnRn是各变速组变速范围的乘积是各变速组变速范围的乘积 Rn=r0r1r2r3r4 … q三、结构网和结构式三、结构网和结构式q1.1.结构网：结构网：转速图的转速图的对称对称形式形式q二轴间连线二轴间连线: : 仅表示传动仅表示传动关系q轴上各圆点轴上各圆点: : 不表示该轴不表示该轴的具体转速的具体转速q转速图有一致的变速特性，转速图有一致的变速特性，一个转速图对应一个结构一个转速图对应一个结构网q一个结构网可以画出很多一个结构网可以画出很多不同的转速图。
不同的转速图 12 = 31×23×26q三、结构网和结构式三、结构网和结构式q2.2.结构式结构式q结构网又可以简化为结构式结构网又可以简化为结构式q结构式：专门用来表示变速结构式：专门用来表示变速系统特性的式子系统特性的式子q12 — 转速级数转速级数q3、、2、、2 — 变速组的传动副数和传动顺序变速组的传动副数和传动顺序q1、、3、、6 — 各变速组级比指数各变速组级比指数 •x0，，x1，，x2•31--基本组，基本组，x0=1，，p0＝＝3•23--第一扩大组，第一扩大组， x1＝＝3、、p1＝＝2•26--第二扩大组，第二扩大组，x2=6，，p2= 2q各组变速范围分别为各组变速范围分别为 2、、 3、、 6等，它和结构网一样只表等，它和结构网一样只表示变速特性的相对关系示变速特性的相对关系q三、结构网和结构式三、结构网和结构式ó结构式简单、直观，能清楚地显示出变速传动系中主轴转速结构式简单、直观，能清楚地显示出变速传动系中主轴转速级数级数Z Z、各变速组的传动顺序、传动副数和各变速组的级比指、各变速组的传动顺序、传动副数和各变速组的级比指数，一般表达式为数，一般表达式为 1 1．传动副前多后少原则．传动副前多后少原则．传动副前多后少原则．传动副前多后少原则•根据转矩公式（单位根据转矩公式（单位N·m））T= 9550P/n•当当机机床床的的传传动动功功率率P为为定定值值时时，，转转速速n越越高高，，转转矩矩T就就小小，，零零件尺寸就较小。
件尺寸就较小•主主变变速速传传动动系系从从电电动动机机到到主主轴轴，，通通常常为为降降速速传传动动，，接接近近电电动动机机的的传传动动件件转转速速较较高高，，传传递递的的扭扭矩矩较较小小，，尺尺寸寸小小一一些些；；反反之之，，靠靠近近主主轴轴的的传传动动件件转转速速较较低低，，传传递递的的扭扭矩矩较较大大，，尺尺寸就较大寸就较大•所所以以应应该该尽尽量量选选择择传传动动副副数数多多的的变变速速组组放放在在传传动动顺顺序序前前面面的的高高速速范范围围，，而而把把变变速速组组传传动动副副数数少少的的放放在在传传动动顺顺序序的的后后面从而能节省材料和减少变速箱外形尺寸从而能节省材料和减少变速箱外形尺寸q四、四、主传动系统设计的基本原则主传动系统设计的基本原则 2 2 2 2．传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏）．传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏）．传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏）．传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏）q四、四、主传动系统设计的基本原则主传动系统设计的基本原则q图图b b第一扩大组在最前第一扩大组在最前面，面，ⅡⅡ轴的转速范围轴的转速范围比图比图a a大。
大q两方案两方案ⅡⅡ轴的最高转轴的最高转速一样，图速一样，图b b中中ⅡⅡ轴的轴的最低转速较低，在传最低转速较低，在传递相等功率的情况下递相等功率的情况下 受的扭矩较大，传动件的尺寸也就比前方案大受的扭矩较大，传动件的尺寸也就比前方案大q将图将图3-14a3-14a所示方案与其它多种扩大顺序方案相比，可以得出所示方案与其它多种扩大顺序方案相比，可以得出同样的结论同样的结论 3 3 3 3．变速组的降速要前慢后快（前慢后快）．变速组的降速要前慢后快（前慢后快）．变速组的降速要前慢后快（前慢后快）．变速组的降速要前慢后快（前慢后快）v从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各变速组从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，前面的变速组降速要慢些，后面变速组降速要快些，的尺寸，前面的变速组降速要慢些，后面变速组降速要快些，但中间轴的转速不应过高，以免产生振动、发热和噪声但中间轴的转速不应过高，以免产生振动、发热和噪声v中间轴的最高转速不超过电动机的转速中间轴的最高转速不超过电动机的转速。
v上述原则在设计主变速传动系时一般应该遵循但有时还须上述原则在设计主变速传动系时一般应该遵循但有时还须根据具体情况加以灵活运用根据具体情况加以灵活运用q四、四、主传动系统设计的基本原则主传动系统设计的基本原则 4.4.4.4.变速组的变速范围及极限传动比变速组的变速范围及极限传动比变速组的变速范围及极限传动比变速组的变速范围及极限传动比q四、四、主传动系统设计的基本原则主传动系统设计的基本原则q变速组的极限传动比变速组的极限传动比q一般限制降速的最小传动比一般限制降速的最小传动比umin≥1／／4，对升速的最大传动比，对升速的最大传动比umax≤2～～2.5主传动系统各变速组的变速范围限制在主传动系统各变速组的变速范围限制在r＝＝8～～10之间q在变速级数在变速级数Z Z一定时，减少变速组个数势必增加各变速组的一定时，减少变速组个数势必增加各变速组的传动副数，并且降速过快而导致齿轮的径向尺寸增大，为使传动副数，并且降速过快而导致齿轮的径向尺寸增大，为使变速箱中的齿轮个数最少，每个变速组的传动副数最好取变速箱中的齿轮个数最少，每个变速组的传动副数最好取2 2～～3 3个q为使最后传动组的变速范围不超出允许值，最后扩大组的传为使最后传动组的变速范围不超出允许值，最后扩大组的传动副一般取动副一般取P=2较合适。
较合适 I I轴上装有双向摩擦片式离合器，轴向尺寸较长，为使结构紧凑，第一变轴上装有双向摩擦片式离合器，轴向尺寸较长，为使结构紧凑，第一变速组采用了双联齿轮，而不是按照前多后少的原则采用三个传动副速组采用了双联齿轮，而不是按照前多后少的原则采用三个传动副 X62W铣床的主传动系统分析铣床的主传动系统分析 l主轴转速范围为30～1500r／min，主轴18级转速，公比1．26l共三个变速组l主传动系统的总降速比为l／48l增加一对26／54的降速传动齿轮副，使中间的两个变速组降速得以缓慢一些，齿轮的径向尺寸可小一些X62W铣床的主传动系统分析铣床的主传动系统分析 q五、转速图的拟定五、转速图的拟定q任务：为了寻找最佳的变速系统方案任务：为了寻找最佳的变速系统方案q方法与步骤：方法与步骤： q1）根据）根据Rn、、z、、 确定变速组个数及其传动副数确定变速组个数及其传动副数q2）确定结构式（结构网））确定结构式（结构网）q3）画出转速图）画出转速图q4）分配传动比）分配传动比q5）确定齿轮的齿数）确定齿轮的齿数q6）画出传动系统图）画出传动系统图 q例题例题q已知某车床的主轴转速为已知某车床的主轴转速为n=31.5~1450r/min，公比，公比 =1.41，电动机转速为，电动机转速为n电电=1440r/min，试拟定该，试拟定该机床的主传动系。
机床的主传动系q确定主轴转速级数和主传动系结构式；确定主轴转速级数和主传动系结构式；q拟定转速图；拟定转速图；q确定各传动轴与各齿轮的计算转速确定各传动轴与各齿轮的计算转速q确定齿轮齿数、带轮直径；确定齿轮齿数、带轮直径；q验算转速误差；验算转速误差；q画出主传动系统图画出主传动系统图 q1. 转速级数转速级数Z传动方案的确定传动方案的确定q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定q 一定变速级数的变速系统可由不同数目的变速组组成一定变速级数的变速系统可由不同数目的变速组组成q 传动方案有：传动方案有：改变排列顺序，可得到不同方案q 12＝＝6 2；；12＝＝2 6；；q 12＝＝4 3；；12＝＝3 4；；q 12＝＝3 2 2；；12＝＝2 3 2；；12＝＝2 2 3 q 1））12=6×2 需需2+6=8对齿轮对齿轮q 2））12=4×3 需需4+3=7对齿轮对齿轮 q 3））12=3×2×2 需需3+2+2=7对对q1 1）、）、2 2）方案中变速组中分别有）方案中变速组中分别有6 6对和对和4 4对齿轮啮合，实现对齿轮啮合，实现传动并互不干涉非常困难，甚至不可能，故舍去。
传动并互不干涉非常困难，甚至不可能，故舍去q根据传动副的根据传动副的“前多后少前多后少”原则；原则；传动副数较多的变速组传动副数较多的变速组排在前面的高速轴上，因扭矩小，传动件（如轴、齿轮）排在前面的高速轴上，因扭矩小，传动件（如轴、齿轮）的尺寸小，可节省材料，减少传动系统的转动惯量三种的尺寸小，可节省材料，减少传动系统的转动惯量三种不同传动方案不同传动方案1212＝＝3 3××2 2××2 2，，1212＝＝2 2××3 3××2 2，，1212＝＝2 2××2 2××3 3中，中，q应选择结构式应选择结构式 1212＝＝3 3×2 2×2 2q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定 q2.2.结构式或结构网的选择结构式或结构网的选择q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定q依据传动副的依据传动副的“前紧后松前紧后松”和变速组的和变速组的扩大顺序与传动顺扩大顺序与传动顺序一致序一致原则：原则：q选：选： 12=31×23×26 q12= 3×2×2的六种方案的六种方案12=31×23×26 12=31×26×23 12=32×21×26 12=34×21×22 12=32×26×21 12=34×22×21 q在转速图上表现为在转速图上表现为——前面变速组传动比连线分布较密，前面变速组传动比连线分布较密，后面变速组传动比连线分布疏松后面变速组传动比连线分布疏松q目的：使前面的各轴转速范围较小目的：使前面的各轴转速范围较小q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定 q结构网结构网 q结构网结构网 q结构网结构网 •降降速速传传动动中中，，主主动动齿齿轮轮的的最最少少齿齿数数受受到到限限制制，，u min= 1/4；；避免被动齿轮的直径过大。
避免被动齿轮的直径过大•升升速速传传动动比比最最大大值值umax＝＝2（（斜斜齿齿传传动动umax= 2.5））尽尽量量减减少振动和噪声少振动和噪声•各变速组的变速范围各变速组的变速范围r=8～～10之间之间q变速组的变速范围变速组的变速范围q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定q最后扩大组的变速范围最大最后扩大组的变速范围最大q只需要检查最后扩大组的变速范围不超过限制范围只需要检查最后扩大组的变速范围不超过限制范围q第第j 扩大组变速范围扩大组变速范围rj q本例本例 Z=12，， ＝＝1.41q12＝＝312326q最后扩大组变速范围最后扩大组变速范围q r2= (pj-1)xj= (p2-1)xj =1.41(2-1)6=8q合格合格q（一（一) )主轴转速级数和主传动系结构式主轴转速级数和主传动系结构式的确定的确定 q( (二二) )拟定转速图拟定转速图q绘制转速图时的注意点：绘制转速图时的注意点：分配传动比，合理安排降速分配传动比，合理安排降速•l））各传动副的最大、最小传动比应尽可能不超出极限传动比各传动副的最大、最小传动比应尽可能不超出极限传动比umax和和 umin。
•2））uamin≥ubmin ≥ucmin ≥…，， 而且最后扩大组的而且最后扩大组的ujmin一般取极一般取极限值，这是在降速传动时采取限值，这是在降速传动时采取“前缓后急前缓后急”（前慢后快）的（前慢后快）的原则原则•3）选用标准的传动比，传动比尽量是取公比的整数次方，）选用标准的传动比，传动比尽量是取公比的整数次方，即即 u= ± E（（E为整数）为整数）•4）当变速系统是降速传动时，要求各中间轴转速适当安排）当变速系统是降速传动时，要求各中间轴转速适当安排高一些，以减少传动件的尺寸高一些，以减少传动件的尺寸 q12=31×23×26，，一般从末变速组向前拟定一般从末变速组向前拟定q从上式中看出：有从上式中看出：有3个变速组，需个变速组，需4根传动轴，加上电机轴，根传动轴，加上电机轴，转速图中共有转速图中共有5条竖线；条竖线；12级转速表示图中有级转速表示图中有12条横线q31是基本组，是基本组，23是第一扩大组，是第一扩大组，26是第二扩大组是第二扩大组q26传动比分配：传动比分配：2表示表示2个传动副，个传动副，6表示表示2条传动线间隔条传动线间隔6格，格， =1.41，， 6=8，分配升速，分配升速 2=2，降速，降速umin= -4=1/4。
q其余变速组的其余变速组的umin根据根据“前缓后急前缓后急”的原则q画出各变速组的传动比连线按基本组的级比指数画出各变速组的传动比连线按基本组的级比指数x0=1，第一，第一扩大组的级比指数扩大组的级比指数x1=3，第二扩大组级比指数，第二扩大组级比指数x2=6，画出各，画出各变速组的传动比连线图，画出全部传动比连线图变速组的传动比连线图，画出全部传动比连线图q( (二二) )拟定转速图拟定转速图 q是否需要增加降速的定比传动副是否需要增加降速的定比传动副q总降速比为总降速比为31.5/1450=1／／46，，q最小降速比为最小降速比为1/4，则总降速比为（，则总降速比为（1/4））3 =1/64，小于，小于1/46，不需增加降速的定比传动副不需增加降速的定比传动副q注意：注意：主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，最主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，最后一个变速组的后一个变速组的umin一般取极限值一般取极限值1／／4q( (二二) )拟定转速图拟定转速图 q( (二二) )拟定转速图拟定转速图 q转速图转速图 ( (三三) )计算转速计算转速v计算转速计算转速nj：主轴或各传动件传递全部功率的最低转速。
主轴或各传动件传递全部功率的最低转速v主轴从最高转速到计算转速之间应传递全部功率，而其输出主轴从最高转速到计算转速之间应传递全部功率，而其输出扭矩随转速的降低而增大，称之为恒功率区扭矩随转速的降低而增大，称之为恒功率区v从计算转速到最低转速之间，主轴不必传递全部功率，输出从计算转速到最低转速之间，主轴不必传递全部功率，输出的扭矩不再随转速的降低而增大，保持计算转速时的扭矩不的扭矩不再随转速的降低而增大，保持计算转速时的扭矩不变，传递的功率则随转速的降低而降低，称之为恒扭矩区变，传递的功率则随转速的降低而降低，称之为恒扭矩区v大型机床，由于应用范围很广，大型机床，由于应用范围很广， 调速范围很宽，计算转速可取得调速范围很宽，计算转速可取得 高些v对于精密机床、滚齿机，由于应对于精密机床、滚齿机，由于应 用范围较窄，调速范围小，计算用范围较窄，调速范围小，计算 转速可取得低一些转速可取得低一些 ( (三三) )计算转速计算转速 2.2.变速传动系中传动件计算转速的确变速传动系中传动件计算转速的确定：定：v变速传动系中的传动件包括轴和齿变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它们的计算转速可根据主轴的轮，它们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图确定。
计算转速和转速图确定v确定的顺序：确定的顺序：通常是先定出主轴的通常是先定出主轴的计算转速，再顺次由后往前，定出计算转速，再顺次由后往前，定出各传动轴的计算转速，然而再确定各传动轴的计算转速，然而再确定齿轮的计算转速齿轮的计算转速v如：如：ⅢⅢ轴计算转速轴计算转速185185；； ⅡⅡ轴计算转速轴计算转速315315；；ⅠⅠ轴计算转速轴计算转速14401440( (三三) )计算转速计算转速 q计算转速的确定计算转速的确定q主轴主轴ⅣⅣ计算转速为：计算转速为： Z/3=12/3=4Z/3=12/3=4 注：计算结果有小数时圆整注：计算结果有小数时圆整 即为第四级转速：即为第四级转速：9090 能够传递全功率的：能够传递全功率的：qⅢⅢ轴计算转速为：轴计算转速为：125125qⅡⅡ轴计算转速为：轴计算转速为：355355qⅠⅠ轴计算转速为：轴计算转速为：710710 q各轴的计算转速各轴的计算转速 q计算转速的确定计算转速的确定q各齿轮的计算转速各齿轮的计算转速齿轮72 Ⅳ18Ⅲ30 Ⅳ60Ⅲ62Ⅲ22Ⅱ42Ⅲ计算转速9 90 03 35 55 52 25 50 01 12 25 51 12 25 53 35 55 53 35 55 5齿轮42Ⅱ48Ⅱ24Ⅰ42Ⅱ30Ⅰ36Ⅱ36Ⅰ计算转速3 35 55 53 35 55 57 71 10 05 50 00 07 71 10 07 71 10 07 71 10 0 q( (三三) )计算转速作业计算转速作业 ( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定v对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可依据机械设计手册对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可依据机械设计手册推荐的计算方法确定。
推荐的计算方法确定v对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和时，变速组内每对齿轮的齿数和S Sz z及小齿轮的齿数可从表及小齿轮的齿数可从表3—63—6中选取v表中所列值是传动副的被动齿轮齿数；齿数和表中所列值是传动副的被动齿轮齿数；齿数和S Sz z减去被动齿减去被动齿轮齿数就是主动齿轮齿数轮齿数就是主动齿轮齿数v表中所列的表中所列的u u值全大于值全大于1 1，即全是升速传动对于降速传动副，，即全是升速传动对于降速传动副，可取其倒数查表，查出的齿数则是主动齿轮齿数可取其倒数查表，查出的齿数则是主动齿轮齿数 ( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定q各变速组的传动比确定后，可确定齿轮齿数、带轮直径各变速组的传动比确定后，可确定齿轮齿数、带轮直径q确定齿轮齿数的方法：确定齿轮齿数的方法：有计算法和查表法有计算法和查表法q为了便于设计和制造，齿轮模数的种类尽可能少为了便于设计和制造，齿轮模数的种类尽可能少q同一个变速组采用相同的模数同一个变速组采用相同的模数q步骤：步骤：q找出不产生根切的最少齿找出不产生根切的最少齿Z min q确定最合适的齿数和确定最合适的齿数和Szq根据传动比，确定其它齿轮的齿数根据传动比，确定其它齿轮的齿数 （一）同一变速组内模数相同时（一）同一变速组内模数相同时( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定1.1.计算法计算法q各对齿轮模数相同，不采用变位齿轮，则各对齿轮的齿数各对齿轮模数相同，不采用变位齿轮，则各对齿轮的齿数和也必然相等。
和也必然相等q zj’ +zj= sz=常数常数q zj/ zj’ = uj 举举 例：例：( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定qzmin在降速比最大的传动副在降速比最大的传动副u1中中，即，即z1=zminq若取不产生根切的最少齿数若取不产生根切的最少齿数 z1=24，则，则z1ˊ=24×2=48q则：则：Sz=z z1 1+ z+ z1 1ˊ=ˊ=24+48=72 2 2．查表法．查表法 表表3-6 3-6 见见P88-P89P88-P89页页( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定q横行横行Sz ：表示齿数和表示齿数和q纵列纵列 u ：：表示一对齿轮的传动比表示一对齿轮的传动比q表中间的数值：表中间的数值： 表示一对小齿轮齿数表示一对小齿轮齿数q当当u＞＞1时：升速传动，小齿轮为从动轮时：升速传动，小齿轮为从动轮q当当u＜＜1时：降速传动，小齿轮为主动轮，用传动比时：降速传动，小齿轮为主动轮，用传动比u的倒数的倒数来查表q表中数值：小齿轮齿数大齿轮齿数表中数值：小齿轮齿数大齿轮齿数= Sz-小齿轮齿数小齿轮齿数q表中空白格，表示没有合适的齿数表中空白格，表示没有合适的齿数。
例如：例如：u1=1/2，，u2=1/1.41，，u3=1q查表的步骤如下：查表的步骤如下：q1）在）在u1、、u2、、u3中找到出现中找到出现zmin的传动比的传动比u1q2）避免根切和结构设计需要，取）避免根切和结构设计需要，取Zmin = 22q3）找出）找出u1=1/2的倒数的倒数2一行中找到一行中找到Zmin = 22时，查到时，查到Smin＝＝66q4）按）按u=1、、1.41、、2查表，找出可能采用的齿数和查表，找出可能采用的齿数和Sz各种数各种数值必须同时满足各传动比要求值必须同时满足各传动比要求qu1=1 Sz= ····· 60，，62，，64，，66，，68，，70，，72，，74，，····· u2=1.41 Sz= ····· 60，，63，，65，，67，，68，，70，，72，，73，，····· u3=2 Sz= ····· 60，，63，， 66，，69，， 72，，75，，····· ( (四四) )齿轮齿数的确定（例题）齿轮齿数的确定（例题） q5））确定合理的齿数和确定合理的齿数和 Sz ，并根据它决定各齿轮的齿数。
并根据它决定各齿轮的齿数qSz= 72q由由u1=2.00的一行中找出的一行中找出z1＝＝24，，q 则则z1 ＇＇= Sz - z1= 72-24= 48；；q由由u2= 1.41的一行中找出的一行中找出z2= 30，，q 则则z 2 ＇＇= Sz - z2= 72-30= 42；；q由由u3= 1的一行中找出的一行中找出z3= 36，，q 则则z 3 ＇＇= Sz -z3= 72-36=36 (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 （二）同一变速组中齿轮的模数不同，齿轮齿数的确定（二）同一变速组中齿轮的模数不同，齿轮齿数的确定•Sz1、、Sz2 ——分别为分别为m1、、m2两传动副的齿数和两传动副的齿数和 Sz1/Sz2 = m2/ m1 = e2/e1 •或或 Sz1= ke2；； Sz2= ke1•e1、、e2——无公因数的整数；无公因数的整数； k ——整数q当变速组的齿轮传动比相差很大时，各传动副上受力差别也当变速组的齿轮传动比相差很大时，各传动副上受力差别也很大，如最后扩大组或背轮传动中，齿轮副的速度变化大，很大，如最后扩大组或背轮传动中，齿轮副的速度变化大，受力差别也大。
为了得到合理的结构尺寸，可以采用不同模受力差别也大为了得到合理的结构尺寸，可以采用不同模数的齿轮副，最多只采用二种模数数的齿轮副，最多只采用二种模数 (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 •在在确确定定不不同同模模数数的的齿齿轮轮传传动动副副的的齿齿数数时时常常常常需需要要几几次次试试算算才才能决定，其步骤大致如下：能决定，其步骤大致如下：•1）估算传动副的模数）估算传动副的模数m1、、m2；；•2））选选择择k值值，，计计算算Sz1、、Sz2，，在在选选择择k值值时时应应注注意意使使Sz﹤100，，以免轴间尺寸过大；以免轴间尺寸过大；•3）按传动比分配齿数按传动比分配齿数 (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 •传动比传动比u1=1/4、、u2=2分别取分别取m1= 4、、m2 = 3• Sz1/Sz2 = m2/ m1 = e2/e1＝＝3/4• 取取k ＝＝30• Sz1 = ke2= 30×3＝＝90• Sz2 = ke1= 30×4＝＝120• 按传动比将齿数分配如下：按传动比将齿数分配如下：• u1=1/4=18/72≈19/71• u2=2=80/40≈82/38q例如：例如：X62wX62w铣床主传动中铣床主传动中IV-VIV-V轴间的两对齿轮轴间的两对齿轮( (四四) )齿轮齿数的确定（例题）齿轮齿数的确定（例题） v总结：总结：v齿轮模数的设定：齿轮模数的设定：应参考同类型机床的设计经验。
应参考同类型机床的设计经验 如齿轮模数设定得过小，齿轮经不起冲击，易磨损；如齿轮模数设定得过小，齿轮经不起冲击，易磨损； 如设定得过大，齿数和将较少，使变速组内的最小齿轮齿如设定得过大，齿数和将较少，使变速组内的最小齿轮齿数小于数小于1717，产生根切现象，最小齿轮也有可能无法套装到，产生根切现象，最小齿轮也有可能无法套装到轴上v为简化工艺，变速传动系内各变速组的齿轮模数最好一样，为简化工艺，变速传动系内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过通常不超过2 2～～3 3种模数v越后面的变速组的齿数和模数选择较大值越后面的变速组的齿数和模数选择较大值 (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 v确定齿轮齿数：确定齿轮齿数：关键是选取合理的齿数和确定有时需经过关键是选取合理的齿数和确定有时需经过多次反复即初选齿数和，确定主、被动齿轮齿数，计算齿多次反复即初选齿数和，确定主、被动齿轮齿数，计算齿轮模数，如模数过大应增大齿数和，反之则减少齿数和轮模数，如模数过大应增大齿数和，反之则减少齿数和v为减少反复次数，按传递扭矩要求可先初选中心距，设定齿为减少反复次数，按传递扭矩要求可先初选中心距，设定齿轮模数，再算出齿数和。
轮模数，再算出齿数和v有时在希望的齿数和范围内，找不到变速组各传动副相同的有时在希望的齿数和范围内，找不到变速组各传动副相同的齿数和，可选择齿数和不等，但差数一般小于齿数和，可选择齿数和不等，但差数一般小于1 1～～3 3的方案，的方案，然后采用齿轮变位的方法使各传动副的中心距相等然后采用齿轮变位的方法使各传动副的中心距相等v齿轮齿数确定后，还应验算一下实际传动比齿轮齿数确定后，还应验算一下实际传动比( (齿轮齿数之比齿轮齿数之比) )与理论传动比与理论传动比( (转速图上给定的传动比转速图上给定的传动比) )之间的之间的转速误差转速误差转速误差转速误差是否是否在允许范围之内在允许范围之内 (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 ( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定v采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系： 三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4保证滑移时，保证滑移时，Z3 的齿顶不碰撞的齿顶不碰撞Z2 的齿顶不相碰的齿顶不相碰qZ3 -Z2 =4 可使次大齿轮的齿顶圆减小一点。
可使次大齿轮的齿顶圆减小一点qZ3 -Z2 <4 在不加大齿数和时，可从齿轮的排列上解决在不加大齿数和时，可从齿轮的排列上解决q双联齿轮不存在此问题双联齿轮不存在此问题 •确定齿数时注意：确定齿数时注意：•齿轮的齿数和齿轮的齿数和Sz常选用在常选用在100之内之内•一般推荐一般推荐Sz ≤100～～120 •同一变速组中的各对齿轮，其中同一变速组中的各对齿轮，其中 心距必须保证相等心距必须保证相等•不产生根切的最小齿轮齿数不产生根切的最小齿轮齿数 对于标准齿轮，对于标准齿轮， Z min ≥18 ～～ 20 •应保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度应保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度•为为保保证证轮轮齿齿受受力力后后和和热热处处理理之之后后，，齿齿根根部部分分不不致致于于断断裂裂，，一般推荐一般推荐a≥2m ( (四四) )齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 q例如：例如：n12实实=1440× =31.4365（五）主轴转速的转速误差（五）主轴转速的转速误差qn12合格，同理计算其余合格，同理计算其余1111级转速的转速误差。
级转速的转速误差 •拟定万能卧式中型铣床的主传动系统的转速图拟定万能卧式中型铣床的主传动系统的转速图•主主轴轴的的转转速速范范围围为为3030～～1500r1500r／／minmin，，常常用用 为为1.261.26或或1.411.41，，异步电动机的转速异步电动机的转速1440r1440r／／minmin1 1．选定．选定转速级数转速级数Z Z•选定转速级数选定转速级数Z Z和各级转速和各级转速•中型通用机床，中型通用机床，本例选定本例选定 = 1.26= 1.26 •RnRn = =n nmaxmax/n/nminmin = 1500/30= 50 = 1500/30= 50•Z=1+lgRn/lgZ=1+lgRn/lg ＝＝1+lg50/lg1.26=17.91+lg50/lg1.26=17.9，取，取Z=18Z=18q例例2 2：： 2 2．选择传动式与结构式．选择传动式与结构式1 1）确定变速组和传动副数目）确定变速组和传动副数目 18= 318= 3×3 3×2 18= 32 18= 3×2 2×3 18= 23 18= 2×3 3×3 32 2）确定各变速组的排列次序）确定各变速组的排列次序 根据根据“前多后少前多后少”的原则的原则 选择选择18= 318= 3×3 3×2 2的方案的方案q转速数列：转速数列：q30，， 37.5，，47.5，，60，， 75，，95，， 118，， 150，， 190，，235，，300，，375，， 475，， 600，，750，，950，，1180，，1500q例例2 2：： 3）确定变速组的扩大顺序。
确定变速组的扩大顺序 18= 31×33×29 18= 31×36×23 18= 33×31×29 18= 36×31×23 18= 32×36×21 18= 36×32×21 根据根据“前密后疏前密后疏”的原则，选择结构式的原则，选择结构式 18= 31×33×294）验算最后扩大组的变速范围，）验算最后扩大组的变速范围，在允许的变速范围之内在允许的变速范围之内 r2 = (pj-1)xj = 9×1 =1.269 = 8 max5) 画出结构网画出结构网q例例2 2：： q例例2 2：： 3 3．是否需要增加降速的定比传动副．是否需要增加降速的定比传动副•总降速比为总降速比为30／／1450=1／／48，，•最最小小降降速速比比为为1／／4，，则则总总降降速速比比为为（（1／／4））3 =1／／64，，不不需增加降速的定比传动副需增加降速的定比传动副•为为使使中中间间的的二二个个变变速速组组降降速速缓缓慢慢，，减减少少结结构构的的径径向向尺尺寸寸，，在轴在轴I到轴到轴II间增加一对间增加一对26／／54的降速传动的降速传动•有利于变型机床的设计有利于变型机床的设计q例例2 2：： q例例2 2：： 4.4.分配各变速组的最小传动比分配各变速组的最小传动比, , 拟定转速图拟定转速图（（1））轴轴 IV-V 的的最最小小传传动动比比：：主主轴轴上上的的齿齿轮轮希希望望大大一一些些，，能能起起到到飞飞轮轮的的作作用用，，最最后后一一个个变变速速组组的的umin取取极极限限值值1／／4，，公比公比 =1.26，，1.266=4，，（（2）其余变速组的）其余变速组的umin根据根据“前缓后急前缓后急”的原则。
的原则3））画画出出各各变变速速组组的的传传动动比比连连线线按按基基本本组组的的级级比比指指数数x0=1，，第第一一扩扩大大组组的的级级比比指指数数x1=3，，第第二二扩扩大大组组级级比比指指数数x2=9，，画出各变速组的传动比连线图，画出全部传动比连线图画出各变速组的传动比连线图，画出全部传动比连线图q例例2 2：： q例例2 2：： q例例2 2：转速图：转速图 q例例2 2：传动系统图：传动系统图 q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q当转速图和齿轮齿数确定之后，变速箱的结构基本确定（如当转速图和齿轮齿数确定之后，变速箱的结构基本确定（如齿轮个数，轴数，支承数）齿轮个数，轴数，支承数）q为使变速箱结构紧凑，齿轮是否合理布置直接影响到变速箱为使变速箱结构紧凑，齿轮是否合理布置直接影响到变速箱的尺寸，变速操纵的方便性和结构实现的可能性等问题的尺寸，变速操纵的方便性和结构实现的可能性等问题q在考虑主轴适当的支承距和散热条件下，一般应尽可能减少在考虑主轴适当的支承距和散热条件下，一般应尽可能减少变速箱尺寸变速箱尺寸q变速箱的轴向尺寸和径向尺寸经常不可能同时缩小变速箱的轴向尺寸和径向尺寸经常不可能同时缩小q一般一般 L=2B + 2L=2B + 2～～4mm4mm q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q1.1.滑移齿轮布置：滑移齿轮布置：q滑移齿轮最好布置在主动轴上，转速高（降速传动时），尺寸滑移齿轮最好布置在主动轴上，转速高（降速传动时），尺寸小，重量轻，操纵省力。
小，重量轻，操纵省力q“空档空档”位置：位置：滑移齿轮必滑移齿轮必须具有须具有“空档空档”位置，即只位置，即只有当一对齿轮完全脱开啮合有当一对齿轮完全脱开啮合之后，才允许另一对齿轮开之后，才允许另一对齿轮开始进入啮合即两个相隔较始进入啮合即两个相隔较远齿轮的间距，须大于相应远齿轮的间距，须大于相应两个啮合齿轮的宽度两个啮合齿轮的宽度 q影响：影响：如果无空档位置，如果无空档位置，则一对齿轮未脱开啮合，另一对齿则一对齿轮未脱开啮合，另一对齿轮往往因顶齿而无法进入；即使进入啮合，也有可能使变速轮往往因顶齿而无法进入；即使进入啮合，也有可能使变速组内两对不同齿数的齿轮同时参与啮合，一旦起动将造成重组内两对不同齿数的齿轮同时参与啮合，一旦起动将造成重大设备事故，因此滑移齿轮具有空档位置是一项重要的安全大设备事故，因此滑移齿轮具有空档位置是一项重要的安全措施q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q间隙量：间隙量：轴向间隙量轴向间隙量△△=1~4mm，，通常为通常为△△=1~2mmq对于到位控制准确的滑移齿轮，为对于到位控制准确的滑移齿轮，为了缩短轴向尺寸，可了缩短轴向尺寸，可△△=0mm 因为齿端有为齿端有12°倒角，实际上两个齿倒角，实际上两个齿轮在齿端处仍有间隙存在。
轮在齿端处仍有间隙存在 q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q为便于设计操纵机构，也可把两个相邻的滑移齿轮放在同一为便于设计操纵机构，也可把两个相邻的滑移齿轮放在同一根轴上滑移齿轮在从动轴上还可降低齿轮啮合冲击噪声滑移齿轮在从动轴上还可降低齿轮啮合冲击噪声 q2.2.一个变速组内齿轮轴向排列一个变速组内齿轮轴向排列q齿轮的轴向排列，无特殊原因，应尽量缩短其轴向长度齿齿轮的轴向排列，无特殊原因，应尽量缩短其轴向长度齿轮排列方式有下列几种：轮排列方式有下列几种：q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q 1)1)窄排列与宽排列窄排列与宽排列q窄排列：窄排列：一般应采用窄一般应采用窄排列，即滑移齿轮相互排列，即滑移齿轮相互靠近使之轴向尺寸窄小，靠近使之轴向尺寸窄小，因此占用的轴向长度较因此占用的轴向长度较小，如图所示小，如图所示 q宽排列：宽排列：宽排列的滑移齿轮相互远离使之轴向尺寸宽大，宽排列的滑移齿轮相互远离使之轴向尺寸宽大，故占用的轴向长度较大，如图所示故占用的轴向长度较大，如图所示q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q这在相同负荷条件下会这在相同负荷条件下会加大传动轴及齿轮的径加大传动轴及齿轮的径向尺寸。
因此，除非结向尺寸因此，除非结构要求固定齿轮必须紧构要求固定齿轮必须紧靠，一般不采用宽排列靠，一般不采用宽排列 q 2)2)小齿数差排列小齿数差排列q当三联滑移齿轮相邻齿数差小于当三联滑移齿轮相邻齿数差小于4 4时，除用其他解决的措施以时，除用其他解决的措施以外，还可采用如图所的小齿数差排列方式外，还可采用如图所的小齿数差排列方式q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q即：滑移齿轮的最小齿轮越过最即：滑移齿轮的最小齿轮越过最小固定齿轮，其最大齿轮与最小小固定齿轮，其最大齿轮与最小齿轮的齿数差不小于齿轮的齿数差不小于4 4即可，而即可，而其他两齿轮的齿数差可小于其他两齿轮的齿数差可小于4 4q但这种排列方式的轴向尺寸较大但这种排列方式的轴向尺寸较大 q 3)3)顺序变换排列顺序变换排列q上述三联齿轮变速组的排列方式，其转速的变换顺序不是由上述三联齿轮变速组的排列方式，其转速的变换顺序不是由小到大或由大到小，而是混杂变换的；这还会使一对将要啮小到大或由大到小，而是混杂变换的；这还会使一对将要啮合的齿轮造成较大的线速度差，从而增加变速的困难因此，合的齿轮造成较大的线速度差，从而增加变速的困难因此，如果要求转速按大小顺序进行变换时，齿轮可采用如图所示如果要求转速按大小顺序进行变换时，齿轮可采用如图所示的顺序变换排列。
的顺序变换排列q但占用的轴向尺寸较大但占用的轴向尺寸较大q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 q4)4)分组排列分组排列q将二联或四联滑移齿轮拆成两组进行排列，如图所示，可将二联或四联滑移齿轮拆成两组进行排列，如图所示，可减小齿轮滑移距离并缩短变速组占用的轴向长度，且对齿减小齿轮滑移距离并缩短变速组占用的轴向长度，且对齿数差没有要求但为了防止两组齿轮同时啮合，必须有联数差没有要求但为了防止两组齿轮同时啮合，必须有联锁装置，操纵机构较为复杂锁装置，操纵机构较为复杂q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 q3.3.两个变速组内齿轮轴向排列两个变速组内齿轮轴向排列q两个变速组串联工作时，其中间传动轴既是从动轴又是主两个变速组串联工作时，其中间传动轴既是从动轴又是主动轴，故负荷较大，因此应尽可能缩短其轴向尺寸齿轮动轴，故负荷较大，因此应尽可能缩短其轴向尺寸齿轮排列方式有下列几种排列方式有下列几种q六、齿轮的布置六、齿轮的布置q1)1)并行排列并行排列 q图为两个变速组齿轮的并行排图为两个变速组齿轮的并行排列方式，其占用的轴向长度较列方式，其占用的轴向长度较大，但不受其他条件限制，排大，但不受其他条件限制，排列容易。
列容易 q2)2)交错排列交错排列q图为两个变速组齿轮的交错排列方式图为两个变速组齿轮的交错排列方式. .其总的轴向长度较小，其总的轴向长度较小，但对齿数差有要求但对齿数差有要求q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 q 3)3)公用齿轮排列公用齿轮排列q如图所示，采用公用齿轮不仅减小了齿轮个数，还可缩短轴如图所示，采用公用齿轮不仅减小了齿轮个数，还可缩短轴向尺寸，双公用齿轮比单公用齿轮排列的轴向尺寸更短向尺寸，双公用齿轮比单公用齿轮排列的轴向尺寸更短q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 q 4)4)折回式排列折回式排列q两个变速组的轴心距离相等或相近两个变速组的轴心距离相等或相近〔〔采用变位齿轮采用变位齿轮) )时，可时，可将其中的两根轴布置在同一轴线上，如图所示，虽然轴向尺将其中的两根轴布置在同一轴线上，如图所示，虽然轴向尺寸稍大，但径向尺寸明显缩小，而且减少了箱体孔的排数，寸稍大，但径向尺寸明显缩小，而且减少了箱体孔的排数，使其加工工艺性得到改善，这时需注意同心度误差要小，避使其加工工艺性得到改善，这时需注意同心度误差要小，避免运动干涉现象，以降低噪声免运动干涉现象，以降低噪声q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 （一）缩小轴间尺寸（一）缩小轴间尺寸•1）采用合理的滑移齿轮块在轴上的排列结构：窄式和宽式）采用合理的滑移齿轮块在轴上的排列结构：窄式和宽式•2）采用公用齿轮：节省齿轮个数，缩短轴向尺寸。
采用公用齿轮：节省齿轮个数，缩短轴向尺寸•3）当小齿轮的直径相同时，升速比越小或降速比越大，轴）当小齿轮的直径相同时，升速比越小或降速比越大，轴间距越小，当两轴变速组中的最大传动比（间距越小，当两轴变速组中的最大传动比（umax）与最小传）与最小传动比（动比（umin）互为倒数，即）互为倒数，即umax umin = 1时，在转速图中时，在转速图中umax和和umin呈对称分布呈对称分布q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 4)4)相邻变速组的主动和被动齿轮交错排列相邻变速组的主动和被动齿轮交错排列•如如果果在在同同轴轴上上相相邻邻变变速速组组的的主主动动齿齿轮轮和和被被动动齿齿轮轮都都固固定定在在轴轴上，则可交错排列这些齿轮以缩短轴向尺寸上，则可交错排列这些齿轮以缩短轴向尺寸q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 5)5)尽量使各轴在空间布置紧凑尽量使各轴在空间布置紧凑•为为了了压压缩缩变变速速箱箱径径向向的的面面积积，，在在各各个个齿齿轮轮和和轴轴之之间间不不发发生生碰碰撞撞的的情情况况下下，，应应在在设设计计剖剖面面图图时时，，使使各各轴轴在在空空间间的的布布置置尽量紧凑尽量紧凑q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 •可以减少轴向尺寸可以减少轴向尺寸•但轴的数目和支承的数目相应增多，且径向尺寸增大。
但轴的数目和支承的数目相应增多，且径向尺寸增大6 6）增加定比传动）增加定比传动q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 （二）缩小径向尺寸（二）缩小径向尺寸q有些机床如卧式镗床，龙门铣床等的变速箱连同主轴一起沿有些机床如卧式镗床，龙门铣床等的变速箱连同主轴一起沿立柱（或横梁）导轨移动，为了不使变速箱悬出过多，减少立柱（或横梁）导轨移动，为了不使变速箱悬出过多，减少变速箱对导轨的颠覆力矩，提高机床的刚度和运动的平稳性，变速箱对导轨的颠覆力矩，提高机床的刚度和运动的平稳性，应使变速箱的重心和主轴尽可能靠近导轨面，这就要求缩小应使变速箱的重心和主轴尽可能靠近导轨面，这就要求缩小变速箱的径向尺寸变速箱的径向尺寸q1.1.尽可能选用较小的齿数和；尽可能选用较小的齿数和；q2.2.尽可能少用尽可能少用u≤1/4u≤1/4的传动比，的传动比，可用可用u=1/2×1/2u=1/2×1/2方案方案q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 3 3．使传动轴中某些轴线相互重合．使传动轴中某些轴线相互重合q同轴使相邻变速组的轴间距相等同轴使相邻变速组的轴间距相等q可以大大缩小径向尺寸可以大大缩小径向尺寸q减少箱体上孔的排数，改进了镗孔工艺性减少箱体上孔的排数，改进了镗孔工艺性q六、齿轮的布置六、齿轮的布置 七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计1.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计缺点就是当电动机在高速时，没有完全发挥其能力。
v可简化机床的机械结构，使用方便，并可在运转中变速，适于半自动、自动机床及普通机床 1.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计q 机床主传动采用多速交流异步电动机变速时，通常选用双速机床主传动采用多速交流异步电动机变速时，通常选用双速或三速电动机，其同步转速为或三速电动机，其同步转速为750/1150、、 1500/3000r/min或或750/1500/3000r/min，即同步转速之比为，即同步转速之比为 E=2q也有采用同步转速为也有采用同步转速为1000 / 1500 r/min或或750/1000/1500 r/min的多的多速电动机，其同步转速之比为速电动机，其同步转速之比为 E=1.5 ，但主轴转速不能得到标，但主轴转速不能得到标准公比的等比数列准公比的等比数列 q由于电动机参与变速，本身具有两级或三级转速因此在传由于电动机参与变速，本身具有两级或三级转速因此在传动系统中，多速电动机就相当于有两个或三个传动副动系统中，多速电动机就相当于有两个或三个传动副(pE=2或或3)的变速组，故又称之为的变速组，故又称之为“电变速组电变速组”。
q采用多速电动机变速时，因其转速级数较少，一般还要与其采用多速电动机变速时，因其转速级数较少，一般还要与其他变速方式组合使用，其变速系统也符合级比规律，但有下他变速方式组合使用，其变速系统也符合级比规律，但有下述一些特点述一些特点q（（1）扩大顺序：多速电动机的同步转速之比）扩大顺序：多速电动机的同步转速之比 E就等于这个就等于这个电变速组的级比电变速组的级比 xE即即 E = xE1.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计 1.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计q电变速组的级比指数电变速组的级比指数xE为一正整数，由上式可知，它与电动为一正整数，由上式可知，它与电动机的同步转速之比机的同步转速之比 E、主轴转速数列的公比、主轴转速数列的公比 有关q当当 E =2时，公比时，公比 不能任意选择，由不能任意选择，由 表可见，变速系统的表可见，变速系统的标准公比只能是标准公比只能是 =1.06,1. 12, 1. 26, 1. 41和和2值，值， xE与这些与这些公比公比 的关系为：的关系为：q xE = 2 = 1.0612 = 1. 126 = 1. 263 = 1. 412q根据级比指数根据级比指数xE即可断定它的扩大顺序。
其中，常用的公比即可断定它的扩大顺序其中，常用的公比是是 =1. 26, 1. 41，若，若 =1. 26 ，则电变速组的级比，则电变速组的级比 xE =1. 263 ，可见是扩大组，由于级比指数，可见是扩大组，由于级比指数xE =3，只能是第一扩大，只能是第一扩大组组(x1=xE=3)，因此还必须有一个传动副数为，因此还必须有一个传动副数为p0=x1=3的基本的基本组 q如图所示，若如图所示，若 =1. 41，则电变速组的级比，则电变速组的级比 xE =1. 412 ，也，也只能是第一扩大组，级比指数只能是第一扩大组，级比指数x1=xE=2，亦须有一个传动副，亦须有一个传动副数为数为p0=x1=2q结构网中电变速组的传动线用虚线表示结构网中电变速组的传动线用虚线表示q电变速组为第一扩大组时，电变速组为第一扩大组时， 基本组的传动副数是限定的基本组的传动副数是限定的q若若 =1. 26 xE =1. 263 q则：则：p0=x1=3q若若 =1. 416 xE =1. 412 q则：则：p0=x1=21.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计 q (2)(2)传动顺序传动顺序q多速电动机总是在传动链的最前面，按传动顺序而言，这个多速电动机总是在传动链的最前面，按传动顺序而言，这个电变速组是第一变速组，而基本组在它的后面。
电变速组是第一变速组，而基本组在它的后面q采用多速电动机的变速系统，通常扩大顺序与传动顺序不一采用多速电动机的变速系统，通常扩大顺序与传动顺序不一致（公比致（公比 = 2= 2者除外），不符合传动线者除外），不符合传动线“前紧后松前紧后松”的原则的原则q (3)(3)转速级数转速级数Z Z与电变速组级比指数与电变速组级比指数xE的关系的关系q采用多速电动机采用多速电动机( ( = 2= 2) )与变速箱串联使用的传动系统，主与变速箱串联使用的传动系统，主轴的转速级数轴的转速级数Z Z为为qZ=pEZ1 Z1-变速箱的转速级数变速箱的转速级数1.1.1.1.具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计具有多速电动机的主变速传动系设计 2.2.2.2.具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计对于成批生产用的机床，加工中一般不需要变速或仅在较小范围内变速；但换一批工件加工，需要变换成别的转速或在一定的转速范围内进行加工。
为简化结构，常采用交换齿轮变速方式，或将交换齿轮与其它变速方式(如滑移齿轮、多速电动机等)组合应用交换齿轮用于每批工件加工前的变速调整，七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计 q优点：可用少量齿轮，得到多级转速，不需要操纵机构，变优点：可用少量齿轮，得到多级转速，不需要操纵机构，变速箱结构大大简化速箱结构大大简化q缺点：是更换交换齿轮较费时费力；如果装在变速箱外，润缺点：是更换交换齿轮较费时费力；如果装在变速箱外，润滑密封较困难，如装在变速箱内，则更换麻烦滑密封较困难，如装在变速箱内，则更换麻烦2.2.2.2.具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计具有交换齿轮的变速传动系设计七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计q为了减少交换齿轮的数量，相啮合为了减少交换齿轮的数量，相啮合的两齿轮可互换位置安装，即互为的两齿轮可互换位置安装，即互为主、被动齿轮反映在转速图上，主、被动齿轮反映在转速图上，交换齿轮的变速组应设计成对称分交换齿轮的变速组应设计成对称分布的 3.3.3.3.采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计q公用齿轮：即是前一变速组被公用齿轮：即是前一变速组被动齿轮，又是后一变速组主动动齿轮，又是后一变速组主动齿轮。
齿轮q优点：可减少齿轮的数目，简优点：可减少齿轮的数目，简化结构，缩短轴向尺寸化结构，缩短轴向尺寸q类型：按相邻变速组内公用齿类型：按相邻变速组内公用齿轮的数目，常用的有单公用和轮的数目，常用的有单公用和双公用齿轮双公用齿轮 q条件：采用公用齿轮时，两条件：采用公用齿轮时，两个变速组的模数必须相同个变速组的模数必须相同q原因：公用齿轮轮齿受的弯原因：公用齿轮轮齿受的弯曲应力属于对称循环，弯曲曲应力属于对称循环，弯曲疲劳许用应力比非公用齿轮疲劳许用应力比非公用齿轮要低，因此应尽可能选择变要低，因此应尽可能选择变速组内较大的齿轮作为公用速组内较大的齿轮作为公用齿轮3.3.3.3.采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计采用公用齿轮的传动系设计七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计 1 1）增加变速组）增加变速组）增加变速组）增加变速组v由于受变速组极限传动比的限制，增加由于受变速组极限传动比的限制，增加的变速组的级比指数往往不得不小于理的变速组的级比指数往往不得不小于理论值，并导致部分转速的重复论值，并导致部分转速的重复v例如：例如： =1.41，，12=31×23×26v增加一个变速组后：增加一个变速组后：v24=31×23×26×212v因末级变速范围因末级变速范围>8，故改为：，故改为：v24-6=31×23×26×212-6v表示：表示：主轴得到主轴得到18级转速，并有级转速，并有6级转速级转速重复。
重复七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计4.4.4.4.扩大变速范围的几种方法扩大变速范围的几种方法扩大变速范围的几种方法扩大变速范围的几种方法 2 2 2 2）采用背轮机构）采用背轮机构）采用背轮机构）采用背轮机构v又称回曲机构又称回曲机构v在机床上应用得较多在机床上应用得较多设计时应注意当高速直设计时应注意当高速直联传动时联传动时( (图例为离合器图例为离合器M M接通接通) )，应使背轮脱开，，应使背轮脱开，以减少空载功率损失，以减少空载功率损失，噪声和发热，以及避免噪声和发热，以及避免超速现象超速现象v图示的背轮机构不符合图示的背轮机构不符合上述要求上述要求七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计 q机床在使用中，每级机床在使用中，每级转速使用的机会不太转速使用的机会不太相同经常使用的转相同经常使用的转速一般是在转速范围速一般是在转速范围的中段，转速范围的的中段，转速范围的高、低段使用较少高、低段使用较少q针对这一情况，设计针对这一情况，设计主轴转速数列分两个主轴转速数列分两个公比，转速范围中经公比，转速范围中经常使用的中段采用小常使用的中段采用小公比，不经常使用的公比，不经常使用的高、低段用大公比。
高、低段用大公比3 3 3 3）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计 七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计•双公比变速传动系是在常规变双公比变速传动系是在常规变速传动系基础上，通过改变基速传动系基础上，通过改变基本组的级比指数演变来的本组的级比指数演变来的•如要演变成双公比变速传动系，如要演变成双公比变速传动系，基本组的传动副数常选为基本组的传动副数常选为2将基本组的级比指数将基本组的级比指数X＝＝1增大增大到到“1+2n”，，n是大于是大于1的正整的正整数3 3 3 3）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系 3 3 3 3）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系）采用双公比的传动系七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计q例如：12＝21×22×24×28 12＝21+4×22×24×28 q根据根据“前密后疏前密后疏”的原则，调整传动顺序为：的原则，调整传动顺序为：q12=212=22 2×2 25 5×2 24 4×2 28 8q表达：表达：q转速上下各有转速上下各有2 2级间隔级间隔 4 4 4 4）采用分支传动）采用分支传动）采用分支传动）采用分支传动v分支传动是在串联型式变分支传动是在串联型式变速传动系的基础上，增加速传动系的基础上，增加并联分支以扩大变速范围。
并联分支以扩大变速范围v本例主变速传动系采用分本例主变速传动系采用分支传动方式，变速范围扩支传动方式，变速范围扩大到大到RnRn＝＝14001400／／1010＝＝140140v采用分支传动方式还具有采用分支传动方式还具有缩短高速传动路线，提高缩短高速传动路线，提高传动效率，减少了噪声的传动效率，减少了噪声的优点七、主变速传动系的几种特殊设计七、主变速传动系的几种特殊设计 八、变速箱内传动件的空间布置与计算八、变速箱内传动件的空间布置与计算 ——变速箱内各传动轴的空间布置变速箱内各传动轴的空间布置•变速箱内各传动轴的空间布置首先要满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便•其中变速箱的形状和尺寸限制是影响传动轴空间布置最重要的因素•图是卧式车床主轴箱的横截面图•首先确定主轴的位置，主要根据车床的中心高确定；确定传动主轴的轴，以及与主轴有齿轮啮合关系的轴的位置；确定电动机轴或运动输入轴(轴1)的位置；最后确定其它各传动轴的位置各传动轴常按三角布置 •为缩小径向尺寸，还可以使箱内某些传动轴的轴线重合，如图3—24中的Ⅲ、Ⅴ两轴。
八、变速箱内传动件的空间布置与计算八、变速箱内传动件的空间布置与计算 ——变速箱内各传动轴的空间布置变速箱内各传动轴的空间布置 。