机电装备设计(DOC)
《机械制造装备设计》课程标准
《机械制造装备设计》课程标准一、课程概述机械制造装备设计是机械工程的一门分支学科。
是一门研究各种机械制造装备的结构、工作原理和设计方法的科学。
《机械制造装备设计》是机械类专业的主干专业课程，与《机电一体化设计》、《模具设计》等学科处于同一层次。
它与《机床电器控制》、《机械CAD/CAM》、《现代制造技术》等构成机械制造及自动化方向的专业选修课程体系。
该课程是将原机制专业的四门专业课程（即机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人）融合形成机械制造装备设计新学科内容，是按照重基础、少学时、低重心、新知识、宽面向的原则整合而成的，是实施素质教育的机制专业课程体系改革的主要内容之一。
这门学科的重点是为机械制造及其自动化专业的学生，了解典型机械制造装备的工作原理、性能、传动与结构，掌握机械制造装备设计的基本理论、基本知识和基本方法，完成复杂机械制造装备的设计能力的培养服务的。
先修课程有《工程力学》、《机械设计》、《机械工程材料》、《机械制造技术基础》、《机械设计课程设计》、《金工实习》等。
二、课程目标1.了解常用机械制造装备的典型结构、运动与传动等。
2.掌握分析和调整机械制造装备运动、传动的方法。
3.掌握机械制造装备运动、传动设计的方法。
4.掌握机械制造装备整机和主要部件的设计方法。
5.了解机械制造装备性能的实验研究方法。
6.掌握机械制造装备运动学理论，掌握机械制造装备传动系统设计、主要零部件的载荷及力学分析、传动件计算条件确定的有关理论，了解精度、强度、刚度、动态特性、热特性、噪声理论在机械制造装备设计中的应用。
7.具有分析、比较和选择机械制造装备主要参数的能力、机械制造装备整体方案设计的能力、机械制造装备主要部件设计的能力。
三、课程内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：知道——是指对这门学科、机械制造装备的结构和工作原理的认知。
理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般机械装备的结构与性能之间的相互关系。
机械制造装备设计复习(部分)
机械制造装备设计复习（部分）课程导入*机械的定义：机械是由人为制造的、具有特定功能的、能够进行能量转换的产物。
＊为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
*机械制造装备包括那几个部分?各有什么作用?机械制造装备包括:加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装备等。
(1)加工装备主要指机床（工作母机),包括金属切削机床、锻压机床、特种加工机床、木工机床等；(2)工艺装备是指在产品制造过程中所用各种工具的总称，包括刀具、夹具、量具、辅具、模具、检具、钳具、工具、工位器等，是保证产品质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段；（3）输送及仓储装备主要包括物料输送装置、机床上料装置、各级仓储装置及立体仓库等，物料输送装置用于实现毛坯、半成品、成品等在车间内工作中心传送的设备。
仓储是用来存储原料、毛坯、外购件、半成品、成品、工具等物品的设施。
（4）辅助装备辅助装备包括清洗剂、排屑装置和计量装置等。
＊机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求?1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能 2)符合工业工程要求符合绿色工程要求*什么是加工精度，影响加工精度的因素有那些？加工精度是指加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度,一般包括尺寸精度、表面形状精度、相互位置精度和表面粗糙度等。
满足加工精度方面的要求。
影响机械制造装备加工精度的因素有很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、传动精度、运动精度、定位精度（机床的定位件运动到达规定位置的精度)和低速运动平稳性等.＊机床精度包括：几何精度，传动精度，运动精度和定位精度。
＊机床主要设计内容有哪些？1.总体设计（1)主要技术指标确定（2）总体设计 :基本参数设计，传动设计，总体布局设计，控制设计。
机电装备设计(DOC)
2.1 主传动系统设计定义：运用转速图的基本原理，拟定满足转速数列的经济、合理的传动系统方案，确定主要传动件的空间布置。
内容：★选择变速组及其传动副数；★确定各变速组中的传动比；★计算齿轮齿数和皮带轮直径；★设计主要传动件的空间布置、轴向定位及其结构尺寸。
组成：由动力源、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台)，开停、换向和制动机构等部分组成。
动力源给执行件提供动力，变速装置传递动力以及变换运动速度，执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。
2.1.2 分类和布局形式1、分类1）按动力源的类型，分为交流电动机驱动、直流电动机驱动和液压驱动。
○交流电动机驱动：单速交流电动机、调速交流电动机和交流伺服电动机驱动。
调速交流电动机驱动：多速交流电动机和变频调速交流电动机驱动。
2）按变速的连续性，分为有级变速传动和无级变速传动。
○有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，变速级数不超过20～30级。
有级变速方式:滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速。
优点:除摩擦片式离合器外，传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，应用于各种普通机床。
缺点:有速度损失，不能在运转中变速。
摩擦片离合器：可在运转过程中变换转速，操纵方式为机械的、电磁的或液压的，便于实现自动化。
但传动比不准确，发热量大。
无级变速传动：可在一定的变速范围内连续变速，以得到最有利的速度，能在运转中变速，便于实现变速自动化。
构成：由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和无级变速电动机实现。
特点：机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠，常用在中小型车床、铣床等的主传动中。
液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小，易于实现直线运动，常用于主运动为直线运动的机床，如磨床、拉床、刨床等机床的主传动中。
※无级变速电动机：直流电动机或交流变频调速电动机，可大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速，广泛应用在数控机床上。
机械制造装备设计试卷及答案复习重点.doc
选择1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为 [ B ]。
A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2．借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求的金属板制件的设备，称为 [ B ]。
A. 挤压机B. 冲压机C. 轧制机D. 锻造机3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为 [ A ]。
A. 纵系列产品 B. 横系列产品 C. 跨系列产品 D. 基型产品 4．机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 [ D ]。
A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度5．为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，应选 [ B ]。
A. 滑动导轨 B. 卸荷导轨 C. 滚动导轨 D. 动压导轨6．一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为[ C ]。
A. M O //4321γγγγ B. M Z O //321γγγ C. M ZX O //21γγ D. M XYZ O //γ7．在 ＡＧＶ的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为[ B ]。
A.电磁引导 B. 惯性导航 C.光学引导 D. 激光导航8．适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择[ B ]。
A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型 9．铣床进给量的单位为[ C ]。
A.毫米/每转B. 毫米/冲程C.毫米/分钟D. 转/分钟10．要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选 [ C ]。
A. 矩形导轨B. 三角形导轨C. 燕尾形导轨D. 圆柱形导轨 填空1．当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和______资本_______的密集积累。
2．机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，从微米级发展到亚微米级，乃至_____纳米级_____。
《机电一体化专业技术装备标准》、《机电一体化专业技术装备标准》编写说明.doc
《机电一体化专业技术装备标准》、《机电一体化专业技术装备标准》编写说明.doc附件7：《机电一体化专业技术装备标准》、《机电技术应用专业技术装备标准》编制说明一、编制仪器设备配备标准的依据和目的编制仪器设备装备标准的依据是：①根据《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》、《高端装备制造业“十二五”发展规划》的精神；②根据国家发展现代制造服务业，加大服务领域的发展力度，提升职业院校社会服务能力，扩大校企合作范围；③按照教育部基于真实生产过程的教育教学改革的要求，实训车间的设备达到生产型、社会化的标准。
编制仪器设备装备标准的目的是：①保证教学的规范性和科学性；②满足机电一体化和机电技术应用专业的教学要求，更好地达到教学目标；③提高教学质量和学生的专业技能；④使职业院校设备购置有章可循；⑤使教学与生产更紧密的结合，为社会服务；⑥更好地满足企业对机电人才的需求。
二、编制仪器设备配备标准的基本情况根据全国教学仪器标准化技术委员会、中国职业技术教育学会职教装备专业委员会对部分职业教育专业技术装备标准制定和修订的工作安排，机电专业组于2012年2月28日在北京开始了对中职“机电技术应用”专业、高职“机电一体化”专业仪器设备装备标准的修订、制定工作。
在2月28日～29日机电专业组全体成员对标准进行了讨论和研究。
首先明确了本次标准制定的工作意义和具体要求，统一了编制标准的结构框架，确定了标准内容的分类，明确分工和工作进度计划。
具体内容：1.标准定位机电一体化设备标准对接职业教育的高职和中职两个层面的教学，职业定位不同，要求也不同，1个标准不能覆盖，所以确定分拆成面向高职院校的“机电一体化专业仪器设备配备标准”和面向中职院校的“机电技术应用专业仪器设备配备标准”，2个标准在中高职教育衔接上考虑了通用性和递进关系。
2.结构框架的定位与研究机电一体化作为专业涉及不同学科和领域的知识，考虑职业教育在技能培养的需求，调研了部分院校的培养方案，参考其他已有的专业设备标准规范，将课程门类进行规划设计，在实训教学类别的分类中，规划了基础实训、专业基础实验、专业实验、专业综合实训四个层次，不同层次的实验与实训对接培养计划中专业基础课程和专业实践的需求，为培养学生具备基本的科学理论知识和工程技术素养构建了合理、有效的实训体系。
机电装备设计
Transmission Part Design for Electro-
mechanical Equipment
此次课讲授内容
3.5 轴系 3.5.1 概述 3.5.2 主轴轴系旳基本要求 3.5.3 主轴轴承选择 3.5.4 主轴滑动轴承 3.5.5 主轴组件布局 3.5.6 轴系组件初步计算 3.5.7 主轴滚动轴承旳预紧 3.5.8 主轴组件旳润滑和密封
主轴旳温升梯度不要大，要温度场对称.
8
2）热位移 定义：使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生旳位移。
热线位移可在笛卡尔坐标中产生三个坐标轴方向旳分量。 3）轴系主要热特征参数 主要特征参数：热源强度、温升和工作部分旳热位移。 热源强度： 轴系旳热源有轴承、传动件、密封件等单位时间 内发烧量旳总和。
1
3.5.9 提升主轴组件性能旳措施
3.5.1 轴系概述
定义：轴系由轴、轴承和安装于轴上旳传动体、密 封件及定位件构成。 功能：支承旋转零件、传递转矩和运动。 构成：轴系按其在传动链中所处旳地位不同可分为 传动轴轴系和主轴轴系，一般对传动轴旳要求不 高，对主轴有较高旳要求。
2
3.5.2 对主轴（spindle)轴系旳要求
整体要求：确保在一定旳载荷与转速下，主轴组件 精确而稳定地绕其轴心旋转，并长久地保持这种性 能。从下列五方面分析： 1 回转精度 2 静刚度 3 动态特征 4 热特征与热变形 5 精度保持性
3
1 回转精度 定义：指主轴装配后，在无载荷、低转速条件下，主轴前端 旳径向和轴向跳动量。 回转中心线：轴件作回转运动时线速度为零旳点旳连线。
置形式和预紧、滑动轴承旳油膜刚度、支承距离，主轴前端悬伸
量，组件旳装配等。
(完整版)机械制造装备设计课后习题答案整理
1—1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用?制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁.装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
1—2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求?为什么？（需要看教材确认答案）1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2）符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
2)数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中,不同工件可以同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工.1—6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面?可获得什么好处？1）机械制造装备的机电一体化体现在:其系统和产品的通常结构是机械的,用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。
2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2。
对机器或机组系统工作程序的控制；3。
用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
1—7 对机械制造装备如何进行分类？1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
3）仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
4)辅助装备：清洗机和排屑装置等设备.1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？1)工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学.2）产品设计符合工业工程的需求:在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设备,减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装备的总体布局,优化操作步骤和方法，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研,保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超频工作量。
机械制造装备设计.docx
机械制造装备设计机械制造及装备设计方法第一节、概述机械制造装备的发展趋势1、向高效、高速、高精度方向发展2、多功能复合化、柔性自动化3、绿色制造与可持续发展4、智能制造技术与智能化装备第二节机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能需满足以下几方面要求：一般的功能要求柔性化：结构/功能精密化自动化一般的功能要求包括（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗振性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求机械制造装备应满足的一般功能要求：①加工精度②强度、刚度和抗振性③加工稳定性④耐用度⑤技术经济方面要求柔性化是指什么？试分析组合机床，普通机床，数控机床，加工中心的柔性化表现在那里？答：产品结构柔性化：设计时用模块化设计和机电一体化技术，只对结构少量重组修改或修改软件。
功能柔性化：进行少量调整或修改软件可该笔那产品功能。
* 机床可进行调整以满足不同工件的加工，如采用备用主轴，位置可调主轴，工夹量具成组化，工作程序软件化和部分动作实现数控化等。
机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？答：机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体化优化法，有机地组成的最佳技术系统。
可获功能：（1）对机器或机组系统的运行参数进行巡检和控制(2)对机组或机组系统工作程序的控制。
可实现复杂的控制任务，提高智能化和可靠性（3）用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
具有较高的可靠性，维修方便，性价比高。
机械制造装备分类：1.加工装备2工艺装备3.仓库传送装备4辅助装备第三节机械制造装备的分类机械制造装备的分类1、加工装备（机床或工作母机）2、工艺装备3、储运装备4、辅助装备加工装备包括：金属加工机床、特种加工机床、锻压机床、冲压机床、注塑机、焊接设备、铸造设备等。
金属切削机床可按如下特征进行分类：1、按机床的加工原理分为：车床、钻床、镗床、纹加工机床、铣床、刨(插)床、拉床、切断机床和其它机床等。
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2.1 主传动系统设计定义：运用转速图的基本原理，拟定满足转速数列的经济、合理的传动系统方案，确定主要传动件的空间布置。
内容：★选择变速组及其传动副数；★确定各变速组中的传动比；★计算齿轮齿数和皮带轮直径；★设计主要传动件的空间布置、轴向定位及其结构尺寸。
组成：由动力源、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台)，开停、换向和制动机构等部分组成。
动力源给执行件提供动力，变速装置传递动力以及变换运动速度，执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。
2.1.2 分类和布局形式1、分类1）按动力源的类型，分为交流电动机驱动、直流电动机驱动和液压驱动。
○交流电动机驱动：单速交流电动机、调速交流电动机和交流伺服电动机驱动。
调速交流电动机驱动：多速交流电动机和变频调速交流电动机驱动。
2）按变速的连续性，分为有级变速传动和无级变速传动。
○有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，变速级数不超过20～30级。
有级变速方式:滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速。
优点:除摩擦片式离合器外，传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，应用于各种普通机床。
缺点:有速度损失，不能在运转中变速。
摩擦片离合器：可在运转过程中变换转速，操纵方式为机械的、电磁的或液压的，便于实现自动化。
但传动比不准确，发热量大。
无级变速传动：可在一定的变速范围内连续变速，以得到最有利的速度，能在运转中变速，便于实现变速自动化。
构成：由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和无级变速电动机实现。
特点：机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠，常用在中小型车床、铣床等的主传动中。
液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小，易于实现直线运动，常用于主运动为直线运动的机床，如磨床、拉床、刨床等机床的主传动中。
※无级变速电动机：直流电动机或交流变频调速电动机，可大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速，广泛应用在数控机床上。
为了匹配主轴的性能要求，扩大恒功率无级变速范围，常在无级变速电动机与机床主轴之间串联机械有级变速装置。
变速形式的选择主要考虑机电装备的自动化程度和成本两个因素。
2、布局形式1）集中传动布局传动系统的全部传动件、变速装置和执行件集中装在一个箱体内，称为集中传动式布局。
多数通用机床的主传动系统都采用这种布局。
优点：结构紧凑，便于实现集中操纵和调整与维修，箱体数目少，降低了成本。
缺点：高速运转的传动件所产生的振动和发热会直接影响主轴的工作精度。
这种传动布局适用于普通精度的大中型机床。
2）分离传动式有些高速、高精度机电装备，为了避免变速箱的振动和热变形对执行件的影响，常把变速箱与执行件分开，即把传动系统的主要传动件和变速机械与执行构件分别装在两个不同的箱体内，中间用皮带、链条等方式传动，称为分离传动式布局。
优点：●变速箱各传动件所产生的振动和热量不会传给或少传给主轴，减少了主轴的振动和热变形，提高了机床的工作精度；●高速运转时，运动由皮带经齿轮离合器直接传动，传动链短，主轴高速转时平稳，传动效率高，转动惯量小，便于启动和制动；●主轴作低速运转时，运动经背轮机构的两对降速齿轮传动后，转速显著降低，达到扩大变速范围的目的。
缺点：多了一个箱体，增加加工成本；低速时皮带负荷大，容易打滑。
这种布局方式适用于中、小型高速精密机床。
3 、变速机构在传动链中的位置变速机构零件多，传动件的尺寸决定于所传递的转矩。
功率一定，转矩与转速成反比。
□变速机构应位于传动链的高速部分。
□执行件的转速较低，变速机构接近动力源，降速机构在后。
由于噪声与传动件(如齿轮)速机构的线速度不能过高。
转速图是分析和设计分级变速传动系统的重要工具，由一些互相平行和垂直的格线组成。
距离相等的一组水平线与竖直线相交，得相应的圆圈交点，代表各轴的转速。
将转速图上的竖直线坐标取为对数坐标，代表各级转速的水平线的间距相等，任意相邻两水平线相距一格，即一个lgφ，即相邻转速之比是φ，卧式车床φ＝1.41，在Ⅳ轴上有12个转速点，表示主轴具有12级转速，从31.5～1400r／min。
转速图上相邻两轴格线转速点之间的连线，表示一对传动副传动比u，用主动齿轮与被动齿轮的齿数比或主动带轮与被动带轮的轮径比表示。
●传动比u与速比i互为倒数关系，即u＝1/i；●在转速图中，传动比的大小以代表该传动副的连线倾斜方向和倾斜程度表示；●连续向右下方倾斜为降速传动，u<1；●向右上方倾斜为升速传动，u>l ；●水平连线则为等速传动，u=1；在转速图上两轴间相互平行的连线是代表同一传动副。
电动机轴与I轴之间为皮带定比传动，其传动比为轴I～II间的变速组a有三个传动副，其传动比分别为轴Ⅱ～Ⅲ轴间的变速组b有两个传动副，其传动比分别为Ⅲ～Ⅳ轴之间的变速组c有两个传动副，其传动比分别为转速图可表示：◆主轴的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。
2）结构网及结构式结构网或结构式用于分析和比较不同的传动系统设计方案，与转速图的主要差别是：▲结构网只表示传动比的相对关系，不表示传动比和转速的绝对值；▲结构网上代表传动比的射线呈对称分布；▲结构网也写成结构式来表示；下图结构式12＝31 x 23 x 26式中：△12表示主轴的变速级数；△3、2、2分别表示按传动顺序排列各变速组的传动副数；即变速组a的传动副数为3，变速组b的传动副数为2，变速组c的传动副数为2；△结构式中的下标1、3、6表示各变速组中相邻两传动比相距的格数。
变速组内相邻两传动比之比称为级比,即Φxi相邻两传动比相距的格数称为级比指数，用xi表示。
设计时要使主轴转速为连续的等比数列，必须有一个变速组的级数比指数为1，此变速组称为基本组。
基本组的级比指数用x0表示，即x0＝1。
△上例的(31)即为基本组；△后面变速组因起变速扩大作用，统称为扩大组；△第一扩大组的级比指数x1 ，一般等于基本组的传动副数p0，即x1= p0；△上例中基本组的传动副数p0=3，变速组b为第一扩大组，其级比指数为x1=3。
经扩大后，Ⅲ轴得3×2=6的转速；△第二扩大组将第一扩大组扩大的变速范围第二次扩大，级比指数x2等于基本组的传动副数和第一扩大组传动副数的乘积，即x2=p0p1 ＝3×2＝6 ，经扩大后使Ⅳ轴得到3×2×2＝12种转速；△如有第j 扩大组，则依次类推，其级比指数xj= p0p1 …pj-1○变速组按其级比指数xi值，由小到大的排列顺序称为扩大顺序，即基本组、第一、第二…扩大组；○在结构上，由电动机到主轴传动的先后排列顺序称为传动顺序，即变速组a、b、c…；○设计传动系统方案时，传动顺序和扩大顺序可能一致，也可能不一致。
图示方案是传动顺序和扩大顺序相一致的情况，若将基本组和各扩大组采取不同的传动顺序，还有许多方案。
如，12＝32×21×26，12＝31×23×26 ,…。
总结：结构网或结构式简单、直观，能清楚地表示出变速传动系统中主轴转速级数Z、各变速组的传动顺序、传动副数pi,各变速组的级比指数xi和各变速组的变速范围。
数控机床主传动设计特点：1、主传动采用直流或交流电动机无级调速直流电动机无级调速：采用调压和调磁方式来得到主轴所需的转速。
◇通过调节电枢电压，保持励磁电流恒定的方法进行调速，为恒转矩调速，起动力矩大，响应快，能满足低速切削需要；◇从额定转速至最高转速，通过改变励磁电流，改变励磁磁通，保持电枢电压恒定的方法进行调速，为恒功率调速。
直流电动机恒转矩调速范围达30或更大；恒功率调速范围仅达2～3，满足不了机床的要求。
直流电动机在早期的数控机床上应用较多。
交流电动机无级调速通过变频进行变速。
当转速为1500r/min时，恒功率调速范围达1:4左右。
直流、交流调速电动机功率特性图设计数控机床主传动时，须考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。
通常，恒功率区约占整个主轴变速范围的2/3～3/4，恒转矩区约占1/4～1/3。
★ 直流电机的额定转速为1000～1500r ／min 。
从nd 至nmax 用调磁调速；从nmin 至nd 用调节电枢电压法调速。
★ 交流变频电动机额定转速为1500r ／min 。
这两种电动机的恒功率转速范围常为2～4，恒转矩变速范围则可达100以上。
★ 变速电动机的功率特性与机床主轴的要求不配。
主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机的恒功率变速范围；在电动机与主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其恒 功率调速范围。
满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。
设计分级变速箱时，主要考虑机床结构复杂程度、运转平稳性。
变速箱公比φf 选取有三种情况：1）取变速箱的公比φf 等于电动机的恒功率调速范围RdP ，即φf ＝RdP特点：功率特性图是连续、无缺口和无重合的。
如变速箱的变速级数为Z ，则主轴的恒功率变速范围有，2）为简化变速箱结构，变速级数应少些，变速箱公比可取大于电动机的恒功率调速范围RdP , 即 φf ＞RdP 。
特点：变速箱每档内有部分低转速只能恒转矩变速，主传动系统功率特性图中出现“缺口”，称之功率降低区。
为保证缺口处输出功率，电动机的功率应相应增大。
主轴的恒功率变速范围有，3）如果数控机床为了恒线速切削需在运转中变速时取 ，φf ＜RdP特点：主传动系统功率特性图上有小段重合，这时变速箱的变速级数为，例; 某一数控机床主轴的最高转速为8000r/min ，计算转速为125r/min ，最大切削功率为5.5kw ，采用交流调频主轴电机，额定转速为1500r/min ，最高转速6000～8000r/min 。
试解：主轴的恒功率调速范围 恒功率区电动机的恒功率调速范围由于Rnp ＞Rdp ，必须配以分级变速箱。
取变速齿轮的公比φf ＝Rdp ＝ 4，电动机本身的无级变速范围与公比相等，作为基本组， 变速齿轮应作为扩大组。
变速级数Z为简化变速箱，便于自动变速，希望用双速变速箱，双联齿轮作为扩大组的变速范围Rkp为▲ 由于结构尺寸的限制，齿轮传动时，升速比不应大于2，降速比不应小于1/4 。
双联齿轮的变速范围不超过8，即使主轴的恒功率调速范围减小了；▲ 为满足主轴调速范围要求，降低电动机恒功率计算转速，把低于额定转速的部分恒转矩区视为恒功率区进行计算；若扩大后的电动机调速范围为Rdf，即公比φf ＝Rdf ，则 ★ 电动机的恒功率的计算转速为6000/8＝750r/min ；★ 电动机的计算转速比额定转速低；★ 计算转速到额定转速区间是恒转矩调速，因而使电动机功率图产生缺口。