数控机床主传动系统设计
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能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面 时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。
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。
3. 1 主传动系统设计概述
数控机床和大型机床中，有时为了在变速范围内，满足一定恒功率和恒转矩 的要求，或为了进一步扩大变速范围，常在无级变速器后面串接机械分级变 速装置。
3. 2. 3结构网及结构式
传动系统设计方案的简洁表达方式: (1)结构网(2)结构 网
结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速 的绝得值.
Rn=r0r1….ri…..rj
主轴的转速级数为Z=p0p1p2…. (Pi为变速组的传动副数)
3. 2 分级变速主传动系统设计
各变速组的级比、级比指数和变速范围的数值见表3-1 :
主轴的转速范围(或变速范围)Rn，等于各变速组的变速范围的乘积. 主轴的转速级数为Z=p0p1p2….
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 1转速图的概念
转速图由“三线一点”组成，即传动轴线、转速 线、传动线和转速点。
3. 2 分级变速主传动系统设计
转速图可以清楚地表示: 主轴各级转速的传动路线; 主轴得到这些转速所需的变速组数目及每个变速组中的传动副数; 各个传动比的数值; 传动轴的数目; 传动顺序及各轴的转速级数与大小。
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 2变速规律 机床主轴多级转速是由数个变速传动组(简称变速组或传动组)串联实现的。 这是主传动变速系统的基本形式，称为基型变速系统(或常规变速系统)，即
以单速电动机驱动，由若干变速组串联，使主轴得到既不重复又排列均匀(指 单一公比)的等比数列转速的变速系统。
停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。 ②主电动机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以
满足机床的动力要求。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.2主传动系统的设计要求 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗振性，热变
形和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求。 ④操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求。 ⑤结构简单紧凑，工艺性好，成本低，以满足经济性要求。
第3章 数控机床主传动系统设计
3. 1 主传动系统设计概述 3.1.1数控机床主传动系统的特点
①转速高、功率大。 ②变速范围宽。
③主轴变速迅速可靠。 ④主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.2主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开
3. 2 分级变速主传动系统设计
(1)机床主传动运动设计的任务
按照已确定的运动参数、动力参数和传动
方案，设计出经济合理、性能先进的传动系统。
(2)主要设计内容:
拟定结构式或结构网;
拟定转速图，
拟定各传动副的传动比;
确定带轮直径、齿轮齿数;
布置、排列齿轮，绘制传动系统图。
3. 2 分级变速主传动系统设计
5)变速组的变速范围:该变速组的最大传动比iimax与最小传动比 iimin之比
xi
ri
ii max ii min
xi ( pi 1)
来自百度文库
:变速组内相邻两传动比之比(级比)
xi-----相邻两传动比相距的格数(级比指数)
3. 2 分级变速主传动系统设计
主轴的转速范围(或变速范围)Rn:等于各变速组的变速范围ri的乘积 :
（2）通过带传动的主传动
电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变 速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适 用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是V带 和同步齿形带。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1 主传动系统设计概述
（3）两个电动机分别驱动主轴
高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转，低速时， 另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿 轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功 率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不 够且电动机功率不能充分利用的缺陷。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1. 3数控机床主传动系统配置方式 （1）带有变速齿轮的主传动 :
通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，以满足主轴低速 时对输出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机 无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1 主传动系统设计概述
(3)按变速的连续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速，
变速级数一般不超过20~30级。 分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、
牙嵌式、齿轮式离合器)变速。
3. 1 主传动系统设计概述
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；
3. 1 主传动系统设计概述
（4）内装电动机主轴传动
这种主传动方式大大简化了主轴的结构，有效地 提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电 动机发热对主轴影响较大。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.4主传动系统的类型 (1)按动力源的类型 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分为单速交流电动机驱动、
调速交流电动机驱动和交流伺服电动机驱动。 调速交流电动机动又有多速交流电动机驱动和变
频调速交流电动机驱动。 驱动方式的选择主要根据变速形式和运动特性要
求来确定。
3. 1 主传动系统设计概述
（2)按传动装置类型 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
3. 1 主传动系统设计概述
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 2变速规律 一些术语:
1)级比 :同一变速组内相邻两传动比之比 2)级比指数 :相邻两传动比相距的格数称为级比
指数 3)基本(变速)组 :变速组的级比指数为1 4)扩大(变速)组 :起变速扩大作用的变速组
xi
3. 2 分级变速主传动系统设计
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。
3. 1 主传动系统设计概述
数控机床和大型机床中，有时为了在变速范围内，满足一定恒功率和恒转矩 的要求，或为了进一步扩大变速范围，常在无级变速器后面串接机械分级变 速装置。
3. 2. 3结构网及结构式
传动系统设计方案的简洁表达方式: (1)结构网(2)结构 网
结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速 的绝得值.
Rn=r0r1….ri…..rj
主轴的转速级数为Z=p0p1p2…. (Pi为变速组的传动副数)
3. 2 分级变速主传动系统设计
各变速组的级比、级比指数和变速范围的数值见表3-1 :
主轴的转速范围(或变速范围)Rn，等于各变速组的变速范围的乘积. 主轴的转速级数为Z=p0p1p2….
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 1转速图的概念
转速图由“三线一点”组成，即传动轴线、转速 线、传动线和转速点。
3. 2 分级变速主传动系统设计
转速图可以清楚地表示: 主轴各级转速的传动路线; 主轴得到这些转速所需的变速组数目及每个变速组中的传动副数; 各个传动比的数值; 传动轴的数目; 传动顺序及各轴的转速级数与大小。
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 2变速规律 机床主轴多级转速是由数个变速传动组(简称变速组或传动组)串联实现的。 这是主传动变速系统的基本形式，称为基型变速系统(或常规变速系统)，即
以单速电动机驱动，由若干变速组串联，使主轴得到既不重复又排列均匀(指 单一公比)的等比数列转速的变速系统。
停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。 ②主电动机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以
满足机床的动力要求。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.2主传动系统的设计要求 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗振性，热变
形和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求。 ④操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求。 ⑤结构简单紧凑，工艺性好，成本低，以满足经济性要求。
第3章 数控机床主传动系统设计
3. 1 主传动系统设计概述 3.1.1数控机床主传动系统的特点
①转速高、功率大。 ②变速范围宽。
③主轴变速迅速可靠。 ④主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.2主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开
3. 2 分级变速主传动系统设计
(1)机床主传动运动设计的任务
按照已确定的运动参数、动力参数和传动
方案，设计出经济合理、性能先进的传动系统。
(2)主要设计内容:
拟定结构式或结构网;
拟定转速图，
拟定各传动副的传动比;
确定带轮直径、齿轮齿数;
布置、排列齿轮，绘制传动系统图。
3. 2 分级变速主传动系统设计
5)变速组的变速范围:该变速组的最大传动比iimax与最小传动比 iimin之比
xi
ri
ii max ii min
xi ( pi 1)
来自百度文库
:变速组内相邻两传动比之比(级比)
xi-----相邻两传动比相距的格数(级比指数)
3. 2 分级变速主传动系统设计
主轴的转速范围(或变速范围)Rn:等于各变速组的变速范围ri的乘积 :
（2）通过带传动的主传动
电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变 速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适 用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是V带 和同步齿形带。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1 主传动系统设计概述
（3）两个电动机分别驱动主轴
高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转，低速时， 另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿 轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功 率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不 够且电动机功率不能充分利用的缺陷。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1. 3数控机床主传动系统配置方式 （1）带有变速齿轮的主传动 :
通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，以满足主轴低速 时对输出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机 无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。
3. 1 主传动系统设计概述
3. 1 主传动系统设计概述
(3)按变速的连续性 可以分为分级变速传动和无级变速传动。 分级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速，
变速级数一般不超过20~30级。 分级变速传动方式有滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器(如摩擦片式、
牙嵌式、齿轮式离合器)变速。
3. 1 主传动系统设计概述
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；
3. 1 主传动系统设计概述
（4）内装电动机主轴传动
这种主传动方式大大简化了主轴的结构，有效地 提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电 动机发热对主轴影响较大。
3. 1 主传动系统设计概述
3.1.4主传动系统的类型 (1)按动力源的类型 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分为单速交流电动机驱动、
调速交流电动机驱动和交流伺服电动机驱动。 调速交流电动机动又有多速交流电动机驱动和变
频调速交流电动机驱动。 驱动方式的选择主要根据变速形式和运动特性要
求来确定。
3. 1 主传动系统设计概述
（2)按传动装置类型 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
3. 1 主传动系统设计概述
3. 2 分级变速主传动系统设计
3. 2. 2变速规律 一些术语:
1)级比 :同一变速组内相邻两传动比之比 2)级比指数 :相邻两传动比相距的格数称为级比
指数 3)基本(变速)组 :变速组的级比指数为1 4)扩大(变速)组 :起变速扩大作用的变速组
xi
3. 2 分级变速主传动系统设计