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江苏大学Ｔ稃硕士学位论文
第二章数控机床主传动系统的优化设计理论分析
２．１数控机床的主传动系统“¨，
机床主轴要求的功率特性和扭矩特性：以计算转速ｎ，为分晃，从ｎ。至最高转速ｎ一。的区域为恒功率区，在该区域内，任意转速下主轴都可输出额定的功率，最大转矩则随主轴转速的下降而上升。从最低转速皿。至ｎ。的区域为恒转矩区，在该区域内，最大转矩不再随转速下降而上升，任何转速下可能提供的转矩都不能超过计算转速下的转矩，这个转矩就是机床主轴的最大转矩￣ｌ。。在此区域内，主轴可能输出的最大功率Ｐ。，则随主轴转速的下降而下降。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。。
交流调频电机用调节电源频率来达到调速的目的。额定转速通常为１５００ｒｐｍ。电机的恒功率转速范围常为２～４，恒转矩变速范围则可达ｔＯＯＤＡ上。
很明显，变速电机的功率特性与机床主轴的要求不匹配：变速电机的恒功率范围小而主轴要求的范围大。因此，单凭总变速范围（最高、最低转速之比）设计主传动系统是不能满足加工要求的，必须考虑性能匹配问题。解决的方法是在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱。
图２．１为一台加工中心的主传动系统传动图。交流伺服电机通过三爪式联轴节将动力传递给Ｉ轴。Ｉ轴通过一对固定齿轮将动力传递至Ⅱ轴。Ⅱ轴上装有滑移齿轮，通过油缸带动拨叉，将动力传递给ＩＩＩ轴齿轮，并实现两档变速。ⅡＩ轴通过平键将动力传递给主轴。
图２．Ｉ主传动系统传动图７