三菱加工中心系統(tǒng)使用

1、華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 第第18章減速器和變速器章減速器和變速器 18-1減速器減速器 18-2變速器變速器18-3摩擦輪傳動(dòng)簡介摩擦輪傳動(dòng)簡介 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 功用：功用：在機(jī)器中用來減速，也可以用來增速。在機(jī)器中用來減速，也可以用來增速。 齒輪減速器齒輪減速器 蝸桿減速器蝸桿減速器 蝸桿齒輪減速器蝸桿齒輪減速器 行星齒輪減速器行星齒輪減速器 擺線針輪減速器擺線針輪減速器 諧波齒輪減速器諧波齒輪減速器 18-1減速器減速器 組成：組成：由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。類型類型 除了部分旋轉(zhuǎn)類機(jī)械如鼓風(fēng)機(jī)、水泵等直接由原除了部分旋

2、轉(zhuǎn)類機(jī)械如鼓風(fēng)機(jī)、水泵等直接由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)之外、絕大多數(shù)的工作機(jī)械其工作部分的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)之外、絕大多數(shù)的工作機(jī)械其工作部分的轉(zhuǎn)速與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不一致，因此，需要協(xié)調(diào)原動(dòng)機(jī)與速與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不一致，因此，需要協(xié)調(diào)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的速度。工作機(jī)之間的速度。 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制展開式三級圓展開式三級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、工作可靠、壽命長、維護(hù)簡便、傳動(dòng)效率高、工作可靠、壽命長、維護(hù)簡便、 因而應(yīng)用很廣泛。因而應(yīng)用很廣泛。上述六種減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，只有在選不上述六種減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，只有在選不到合適的產(chǎn)品時(shí)，才

3、自行設(shè)計(jì)制造減速器。到合適的產(chǎn)品時(shí)，才自行設(shè)計(jì)制造減速器。 一、齒輪減速器一、齒輪減速器類型：類型：潘存云教授研制單級圓柱齒單級圓柱齒輪減速器輪減速器潘存云教授研制展開式雙級圓展開式雙級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制分流式雙級圓分流式雙級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器潘存云教授研制兩級錐齒輪兩級錐齒輪圓柱齒輪減速器圓柱齒輪減速器分流式三級圓分流式三級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器同軸式雙級圓同軸式雙級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器分流式雙級圓分流式雙級圓柱齒輪減速器柱齒輪減速器潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制單級錐齒輪單級錐齒輪減速器減速器潘存

4、云教授研制華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制產(chǎn)品實(shí)例：產(chǎn)品實(shí)例：展開式三級圓柱齒輪減速器展開式三級圓柱齒輪減速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制S潘存云教授研制S潘存云教授研制潘存云教授研制SS特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、工作平穩(wěn)、噪聲較小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、工作平穩(wěn)、噪聲較小、 傳動(dòng)效率低。傳動(dòng)效率低。二、蝸桿減速器二、蝸桿減速器類型：類型：其中其中 S S低速級，低速級， f 高速級高速級下蝸桿式下蝸桿式上蝸桿式上蝸桿式側(cè)蝸桿式側(cè)蝸桿式fff雙級蝸桿減速器雙級蝸桿減速器fS華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教

5、授 三維模型：三維模型：蝸桿減速器蝸桿減速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制特點(diǎn)：特點(diǎn)：兼有兩者的傳動(dòng)特點(diǎn)，通常把蝸桿傳動(dòng)作為高兼有兩者的傳動(dòng)特點(diǎn)，通常把蝸桿傳動(dòng)作為高 速級，因?yàn)樵诟咚贂r(shí)，蝸桿傳動(dòng)的效率較高。速級，因?yàn)樵诟咚贂r(shí)，蝸桿傳動(dòng)的效率較高。三、蝸桿三、蝸桿齒輪減速器齒輪減速器類型：類型：f潘存云教授研制Sff潘存云教授研制S華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制產(chǎn)品實(shí)例：產(chǎn)品實(shí)例：蝸桿蝸桿齒輪減速器齒輪減速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 18-2 變變 速速 器器有級變速器有級變速器有級變速器的傳動(dòng)只能按既定的設(shè)計(jì)要求通過操有級變

6、速器的傳動(dòng)只能按既定的設(shè)計(jì)要求通過操縱機(jī)構(gòu)分級進(jìn)行變速，有級變速器的類型見下頁?？v機(jī)構(gòu)分級進(jìn)行變速，有級變速器的類型見下頁。 功用：功用：根據(jù)需要能隨時(shí)改變傳動(dòng)比。根據(jù)需要能隨時(shí)改變傳動(dòng)比。 減速器的傳動(dòng)比是固定的，但在工程實(shí)際中，有減速器的傳動(dòng)比是固定的，但在工程實(shí)際中，有些工作機(jī)往往需要在幾種不同的轉(zhuǎn)速下工作，這就需些工作機(jī)往往需要在幾種不同的轉(zhuǎn)速下工作，這就需要根據(jù)使用要求在工作中隨時(shí)調(diào)整原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之要根據(jù)使用要求在工作中隨時(shí)調(diào)整原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的傳動(dòng)比。間的傳動(dòng)比。類型類型有級變速器有級變速器無級變速器無級變速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 I I主動(dòng)軸主動(dòng)軸II I

7、I從動(dòng)軸從動(dòng)軸滑移齒輪變速器滑移齒輪變速器潘存云教授研制I III II離合器式齒輪變速器離合器式齒輪變速器 潘存云教授研制I III II潘存云教授研制塔輪變速器塔輪變速器I III II潘存云教授研制拉鍵式變速器拉鍵式變速器I III II塔輪變速器塔輪變速器 滑移齒輪變速器滑移齒輪變速器 拉鍵式變速器拉鍵式變速器 離合器式齒輪變速器離合器式齒輪變速器 有級變速有級變速的器類型的器類型華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 無級變速器無級變速器滾輪滾輪平板式變速器平板式變速器 鋼球無級變速器鋼球無級變速器 菱錐無級變速器菱錐無級變速器 寬寬V V帶無級變速器帶無級變速器 類類型型實(shí)現(xiàn)無級

8、變實(shí)現(xiàn)無級變速的方法速的方法機(jī)械無級變速機(jī)械無級變速電氣無級變速電氣無級變速電氣無級變速電氣無級變速可控硅調(diào)速可控硅調(diào)速變頻調(diào)速變頻調(diào)速壓動(dòng)機(jī)調(diào)速壓動(dòng)機(jī)調(diào)速 無級變速器的傳動(dòng)比在設(shè)計(jì)預(yù)定的范圍內(nèi)無級地?zé)o級變速器的傳動(dòng)比在設(shè)計(jì)預(yù)定的范圍內(nèi)無級地進(jìn)行改變。進(jìn)行改變。工作原理：工作原理： 依靠摩擦傳動(dòng)，改變主動(dòng)件和從動(dòng)件的輸出半徑，依靠摩擦傳動(dòng)，改變主動(dòng)件和從動(dòng)件的輸出半徑，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的無變化。實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的無變化。類型：類型：本章介紹的內(nèi)容華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 主動(dòng)輪主動(dòng)輪I III從動(dòng)平盤從動(dòng)平盤彈簧彈簧 v =2 r2 = r1 1 (1) (1) 滾輪滾輪平板式變速器平板式

9、變速器 接觸點(diǎn)的速度：接觸點(diǎn)的速度： 組成：組成： 主動(dòng)輪、從動(dòng)盤、彈簧。主動(dòng)輪、從動(dòng)盤、彈簧。 工作原理：工作原理： 調(diào)整主動(dòng)輪的位置，就調(diào)整主動(dòng)輪的位置，就改變了改變了r2 的大小，從而實(shí)的大小，從而實(shí)現(xiàn)無級變速?，F(xiàn)無級變速。 潘存云教授研制I III主動(dòng)輪主動(dòng)輪從動(dòng)平盤從動(dòng)平盤彈簧彈簧 r1r2特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；結(jié)構(gòu)簡單、制造方便； 因?yàn)榇嬖谳^大相對滑動(dòng)，故磨損嚴(yán)重，傳遞功率因?yàn)榇嬖谳^大相對滑動(dòng)，故磨損嚴(yán)重，傳遞功率 不大。不大。 傳動(dòng)比：傳動(dòng)比： i12 =1 / 2 =r2 / r1 單擊動(dòng)畫華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 (2) (2) 鋼球無級變速器鋼球

10、無級變速器 傳動(dòng)比：傳動(dòng)比： i12 = R2 r1 / R1 r2 組成：組成：錐輪、鋼球（通常為錐輪、鋼球（通常為6 6個(gè)）、支承軸。個(gè)）、支承軸。 工作原理：工作原理： 調(diào)整支承軸的傾角，可調(diào)整支承軸的傾角，可改變鋼球的傳動(dòng)半徑改變鋼球的傳動(dòng)半徑r1和和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。從而實(shí)現(xiàn)無級變速。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)，相對滑動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)，相對滑動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊； 要求鋼球加工精度高。要求鋼球加工精度高。鋼球鋼球 支承軸支承軸從動(dòng)錐輪從動(dòng)錐輪主動(dòng)錐輪主動(dòng)錐輪= r1 / r2 因?yàn)镽1=R2 I III潘存云教授研制I IIIr1 R1 r2 R2實(shí)際上是

11、兩對摩擦輪傳動(dòng)華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 (3) (3) 菱錐無級變速器菱錐無級變速器 傳動(dòng)比：傳動(dòng)比： i12 = r1 R2 / R1 r2 組成：組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、錐菱、支承架。主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、錐菱、支承架。 工作原理：工作原理： 調(diào)整支架的水平位置，調(diào)整支架的水平位置，可改變菱錐的傳動(dòng)半徑可改變菱錐的傳動(dòng)半徑r1和和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。 從動(dòng)輪從動(dòng)輪主動(dòng)輪主動(dòng)輪I III菱錐菱錐支承架支承架潘存云教授研制支承架支承架從動(dòng)輪從動(dòng)輪 菱錐菱錐r1r2R1R2華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 寬寬V V帶帶(4) (4) 寬寬V V帶無級變

12、速器帶無級變速器 傳動(dòng)比：傳動(dòng)比： i12 = r2 / r1 組成：組成：固定錐輪、活動(dòng)錐輪、寬固定錐輪、活動(dòng)錐輪、寬V V帶。帶。 工作原理：工作原理： 同步調(diào)整活動(dòng)錐輪的軸同步調(diào)整活動(dòng)錐輪的軸向位置，可改變錐輪的傳向位置，可改變錐輪的傳動(dòng)半徑動(dòng)半徑r1和和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。級變速。 固定錐輪固定錐輪III活動(dòng)錐輪活動(dòng)錐輪潘存云教授研制IIIr2r1華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制產(chǎn)品實(shí)例：產(chǎn)品實(shí)例：機(jī)械式無級變速器機(jī)械式無級變速器機(jī)械機(jī)械電器組合式無級變速器電器組合式無級變速器變頻器變頻器減速器減速器華中科技大學(xué)武昌分校 作者：

13、孫立鵬教授 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能保證精確的傳動(dòng)比不能保證精確的傳動(dòng)比機(jī)械無級變速器的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械無級變速器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單過載時(shí)可利用摩擦傳動(dòng)元件間的打滑而避免損壞過載時(shí)可利用摩擦傳動(dòng)元件間的打滑而避免損壞 機(jī)器機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲，可用于較高轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)；易運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲，可用于較高轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)；易 于平緩連續(xù)的變速于平緩連續(xù)的變速 承受過載和沖擊能力差，傳遞大功率時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸過大承受過載和沖擊能力差，傳遞大功率時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸過大 軸和軸承上的載荷較大軸和軸承上的載荷較大華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 3 3汽車汽車變速器簡介變速器簡介 汽車變速器是一種典型的機(jī)械式有汽車變速器是一種典

14、型的機(jī)械式有級變速器。級變速器。應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例： 桑塔納轎車變速器。桑塔納轎車變速器。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（活塞式內(nèi)燃機(jī)）的扭矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，無法適應(yīng)實(shí)際使用的要求，因此，需在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置變速器。它有：四個(gè)前進(jìn)擋，它有：四個(gè)前進(jìn)擋， 一個(gè)倒擋，一個(gè)倒擋， 一個(gè)空擋位置。一個(gè)空擋位置。潘存云教授研制潘存云教授研制輸入軸輸入軸 4 4擋擋 3 3擋擋 2 2擋擋 倒擋倒擋 1 1擋擋輸出軸輸出軸華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制空空 擋擋離合器離合器1 1離合器離合器2 2換擋手柄換擋手柄 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制第一擋：

15、第一擋：i i1 1=3.455 =3.455 輸出軸反向旋轉(zhuǎn)輸出軸反向旋轉(zhuǎn) 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制第二擋：第二擋：i i2 2=1.944 =1.944 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制第三擋：第三擋：i i3 3=1.286 =1.286 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制第四擋：第四擋：i i3 3=0.909 =0.909 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 潘存云教授研制潘存云教授研制倒擋倒擋 i iR R輸出軸同向旋轉(zhuǎn)輸出軸同向旋轉(zhuǎn)AA向向 倒擋齒輪倒擋齒輪華中科技大學(xué)武昌分校 作者

16、： 孫立鵬教授 潘存云教授研制圓錐摩擦輪傳動(dòng)圓錐摩擦輪傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)除了在機(jī)械無級變速器中廣泛采用外，摩擦輪傳動(dòng)除了在機(jī)械無級變速器中廣泛采用外，在鍛壓、起重、運(yùn)輸、機(jī)床、儀表等設(shè)備中也常用到，在鍛壓、起重、運(yùn)輸、機(jī)床、儀表等設(shè)備中也常用到，其基本型式見下圖：其基本型式見下圖：18-3摩擦輪傳動(dòng)簡摩擦輪傳動(dòng)簡介介潘存云教授研制F圓柱平摩擦輪傳動(dòng)圓柱平摩擦輪傳動(dòng)圓柱槽摩圓柱槽摩擦輪傳動(dòng)擦輪傳動(dòng)a潘存云教授研制D2D1FpFp中間為空擋正轉(zhuǎn) 潘存云教授研制潘存云教授研制反轉(zhuǎn) 華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 摩擦輪傳動(dòng)基本型式的演化摩擦輪傳動(dòng)基本型式的演化 ：潘存云教授研制潘存云教授研制增

17、速增速減速減速華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 摩擦輪傳動(dòng)靠摩擦傳遞運(yùn)動(dòng)，接觸處不可避免地摩擦輪傳動(dòng)靠摩擦傳遞運(yùn)動(dòng)，接觸處不可避免地要產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，有的傳遞型式還要產(chǎn)生幾何滑動(dòng)，要產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，有的傳遞型式還要產(chǎn)生幾何滑動(dòng)，過載時(shí)會(huì)出現(xiàn)打滑。過載時(shí)會(huì)出現(xiàn)打滑。 主要失效形式是主要失效形式是對摩擦輪材料的主要要求是：對摩擦輪材料的主要要求是： . 接觸疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好、以便延長工作壽命；接觸疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好、以便延長工作壽命；摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算公式見后續(xù)表。摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算公式見后續(xù)表。 摩擦輪傳動(dòng)常用的材料副、工作條件、性能數(shù)據(jù)摩擦輪傳動(dòng)常用的材料副、工作條件、性能數(shù)據(jù)及使用場合

18、見下頁表。及使用場合見下頁表。 . 彈性模量大，以便減小彈性滑動(dòng)和功率損耗；彈性模量大，以便減小彈性滑動(dòng)和功率損耗；. 摩擦系數(shù)大，以便在滿足所需要摩擦力的前提下，摩擦系數(shù)大，以便在滿足所需要摩擦力的前提下， 降低壓緊力。降低壓緊力。 接觸疲勞接觸疲勞過度磨損過度磨損打滑打滑華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 摩擦輪傳動(dòng)常用的材料機(jī)械性能摩擦輪傳動(dòng)常用的材料機(jī)械性能 摩擦輪傳動(dòng)材料副摩擦輪傳動(dòng)材料副工作工作條件條件摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力p /MPa許用線性載荷許用線性載荷q /(N/mm)適用場合適用場合鋼鋼-鋼鋼 0.10.2 1.21.5HBS 鑄鐵鑄鐵-鋼或鑄鐵

19、鋼或鑄鐵 0.10.15 1.5 Bb 淬火鋼淬火鋼-淬火鋼淬火鋼 油中油中 0.030.05 2530HRC 夾布膠木夾布膠木-鋼或鑄鐵鋼或鑄鐵皮革皮革-鑄鐵鑄鐵木材木材-鑄鐵鑄鐵橡膠橡膠-鑄鐵鑄鐵無潤滑無潤滑0.20.25 4080 0.250.35 2030 0.40.5 515 0.450.6 1030 傳動(dòng)空間較小，傳動(dòng)空間較小，轉(zhuǎn)速較高，功率轉(zhuǎn)速較高，功率較大工作頻繁較大工作頻繁傳動(dòng)空間較大，傳動(dòng)空間較大，功率、轉(zhuǎn)速一般，功率、轉(zhuǎn)速一般，開式傳動(dòng)開式傳動(dòng)傳動(dòng)功率較小，傳動(dòng)功率較小，轉(zhuǎn)速較低，間歇轉(zhuǎn)速較低，間歇工作工作注：注：Bb為鑄鐵的彎曲疲勞極限，單位為為鑄鐵的彎曲疲勞極限，單位

20、為MPa華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 圓柱平摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算公式圓柱平摩擦輪傳動(dòng)的計(jì)算公式 傳動(dòng)傳動(dòng)類型類型計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式計(jì)算公式 說說 明明 法向壓緊力法向壓緊力Fp按接觸疲勞按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中強(qiáng)度計(jì)算中心距心距a按許用線性按許用線性載荷計(jì)算中載荷計(jì)算中心距心距aF 傳遞的圓周力傳遞的圓周力 NF 摩擦系數(shù)；摩擦系數(shù)；K 載荷系數(shù)載荷系數(shù)i 減速傳動(dòng)比；減速傳動(dòng)比；E 綜合彈性模量綜合彈性模量 MPa； 2E1E2 K= E1+E2P1-主動(dòng)軸傳動(dòng)功率主動(dòng)軸傳動(dòng)功率 kW；a-輪寬系數(shù)，輪寬系數(shù)， a =b/a, 常取常取0.2-0.4;n2-從動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù) r/min；正號用于外接觸，正號用于外接觸，負(fù)號用于內(nèi)接觸；負(fù)號用于內(nèi)接觸； KP1 1290a = (i1) 3 E ( )2 a f n2 iH KP1 (i1) a = 3090 afn2 iq KFFp = f圓圓柱柱平平面面摩摩擦擦輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)華中科技大學(xué)武昌分校 作者： 孫立鵬教授 傳動(dòng)傳動(dòng)類型類型計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式計(jì)算公式 說說 明明 徑向壓緊力徑向壓緊力Fp按接觸疲勞強(qiáng)按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中心距度計(jì)算中心距a/mm按許用線性載按許用線性載荷計(jì)算中心距