《金属切削机床》课程设计--车床主轴箱设计】全套图纸】.pdf

中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 1 中北大学 课程设计任务书 06/07 学年第 一 学期 全套图纸，加 153893706 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 金属切削机床课程设计 （车床主轴箱设计） 起 迄 日 期： 1 月 4 日 1 月 17 日 课程设计地点： 机械工程与自动化学院 指 导 教 师： 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 2 系 主 任： 下达任务书日期: 2006 年 1 月 4 日 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 1设计目的： 通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传 动链） ，动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速） ，以及关键零 部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练。同时巩固金属切削机床课 程的基本理论和基本知识。 1运用所学的理论及实践知识，进行机床设计的初步训练，培养学生的综合设计能 力； 2掌握机床设计（主轴箱或变速箱）的方法和步骤； 3 掌握设计的基本技能， 具备查阅和运用标准、 手册、 图册等有关技术资料的能力； 4基本掌握绘图和编写技术文件的能力 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ： 1机床的类型、用途及主要参数 车床，工作时间：一班制，电动机功率：2.2nkw=，主轴最高、最低转速如下： rpmn1400 max = ， rpmn 5 . 31 min = 变速级数：z=12。 2工件材料：45 号钢 刀具材料：yt15 3设计部件名称：主轴箱 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等 ： 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 3 设计任务 1运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数， ，确定公比，绘制结构网、转速 图、计算齿轮齿数。 2动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮 带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算） 。 设计工作量要求： 1主轴箱展开图、剖面图各一张； 2齿轮零件图一张； 3机床传动系统图一张； 4编写课程设计说明书一份。 （a415 页） 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 4主要参考文献： 1 陈易新.金属切削机床课程设计指导书. 北京: 机械工业出版社, 1987.7 2 范云涨.金属切削机床设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,1994.7 5设计成果形式及要求： 图纸和说明书 6工作计划及进度： 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 4 2007 年 1 月 4 日 1 月 5 日 调查阶段 1 月 6 日 1 月 14 日 设计阶段 1 月 15 日 1 月 16 日 考核阶段 1 月 17 日 最终答辩 答辩或成绩考核 系主任审查意见： 签字： 年 月 日 目录目录 1机床总体设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.1 机床布局- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 1.2 绘制转速图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 1.3 确定带轮直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 1.4 验算主轴转速误差- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 1.5 绘制传动系统图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2估算传动件参数 确定其结构尺寸- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.1 确定传动见件计算转速- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.2 确定主轴支承轴颈尺寸- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.3 估算传动轴直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9. 2.4 估算传动齿轮模数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.5 普通 v 带的选择和计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 3机构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.1 带轮设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.2 齿轮块设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.3 轴承的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.4 主轴主件- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 5 3.5 操纵机构- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3.6 滑系统设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 3.7 封装置设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 3.8 主轴箱体设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 3.9 主轴换向与制动结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 4传动件验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 4 .1 齿轮的验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 4.2 传动轴的验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 4.3 花键键侧压溃应力验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 4.4 滚动轴承的验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 4.5 主轴组件验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 5设计感想- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 6 参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 1 机床总体设计机床总体设计 轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制 造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加 工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔， 扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床布局机床布局 （1）确定结构方案）确定结构方案 1）主轴传动系统采用 v 带，齿轮传动。2）传动型采用集中传动。3）主轴换向，制动采用 双向片式摩擦离合器和带式制动器。4）变速系统采用多联划移齿轮变速。5）润滑系统采用 飞溅油润滑。 （2）布局）布局 采用卧式车床常规的布局形式。机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱， 车身等 6 个部件组成。 （3） 主传动系统运动设计主传动系统运动设计 确定变速组传动副数目 实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： 1）12=34 2）12=43 3）12=322 4）12=223 12=232 在上述的方案中 1 和 2 有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用 一个四联滑移齿轮的话则会增加轴向尺寸；如果用两个滑移双联齿轮，则操纵机构必须互梭 以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。 3，4，5 方案可根据下面原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零 件，转速较高从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则 可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 6 从这个角度考虑，以取 12=322的方案为好。 设计的机床的最高转速rpmn1400 max = 最低转速rpmn 5 . 31 min = 变速范围44.44 min max = n n rn z=12 412 . 1 5 . 31 1400 11 = n r 公比为=1.414 主轴转速共 12 级分别为 31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 则最大相对转速损失率: %29%100 41 . 1 1414 . 1 max = =a 选用 2.2kw 的电动机 型号为 yo- 31- 1 转速为 1430r/min （4） 结构网或结构式各种方案的选择结构网或结构式各种方案的选择 在 12=232中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方 案，其结构网和结构式见下面的图。在这些方案中可根据下列原则选择最佳方案。 1）传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 在降速传动时， 为防止被动齿轮的直径过 大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比 min i1/4。在升速时，为防止产生过大的震动和 噪声，常限制最大传动比2i。因此主传动链任一传动组的最大变速范围一般为 108 min max max = u u r。方案 a b c d 是可行的。方案 d f 是不可行的。 2）基本组和扩大组的排列顺序 a 12=3 631 22 b 12=3 612 22 c 12=3 162 22 d 12=3 361 22 e 12=3 214 22 f 12=3 124 22 在可行的四种方案 a b c d 中，还要进行比较以选择最佳的方案。原则是中间传动轴变 速范围最小的方案 。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速 范围小的，最低 转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。比较图中的方案 a b c e，方案 a 的中间轴变速范围最小故方案 a 最佳。如果没有别的要求则计量使扩大顺序和传动顺序一致 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 7 b)d)f) a) c)e) 图图 1 1.2 绘制转速图绘制转速图 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 8 电 动 机 iiiiii iv 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5 1430 (r/min) (r/min) 70:141 36:36 42:42 24:48 30:42 22:62 60:30 18:72 图图 2 转速图转速图 利用查表法求出各传动粗齿轮齿数 表表 1 齿轮齿数齿轮齿数 变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 72 84 90 齿轮 654321 zzzzzz 10987 zzzz 131211 zzz 14 z 齿数 36 36 30 42 24 48 42 42 22 62 60 30 18 72 1.3 确定带轮直径确定带轮直径 确定计算功率 knn j = k- 工作情况系数 工作时间为一班制 查表的 k=1 n- 主动带轮传动的功率 计算功率为kwkwn j . 2 2 . 21= 根据计算功率和小带轮的转速选用的三角带型号为 o 查表的小带轮直径推荐植为 70 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 9 大带轮直径 mmdd n n d141 710 1430 11 2 1 2 = 1.4 验算主轴转速误差验算主轴转速误差 主轴各级实际转速值用下列公式计算: cba d d e uuu d d nn=)1 ( 2 1 式中 cba uuu分别为第一,第二 第三变速组齿轮传动比. 转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示: )%1(10 = 实际 标准实际 n nn n 表表 2 转速误差表转速误差表 转速误差用实际转速和标准转速相对误差应小于等于 4.1% 转速误差满足要求。 1.5 绘制传动系统图绘制传动系统图 详见图 2估算传动件参数估算传动件参数 确定其结构尺寸确定其结构尺寸 2.1 确定传动见件计算转速确定传动见件计算转速 表表 3 传动件计算转速传动件计算转速 传动 件 轴 齿轮 i ii iii iv 1 z 2 z 3 z 4 z 5 z 6 z 7 z 8 z 9 z 10 z 11 z 12 z 13 z 14 z 计算 转速 710 355 125 90 710 710 710 500 710 355 710 710 355 125 125 250 355 90 2.2 确定主轴支承轴颈尺寸确定主轴支承轴颈尺寸 主轴转速 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 7 n 8 n 9 n 10 n 11 n 12 n 标准转速 r/min 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5 实际转速 r/min 1420 1014 710 503.8 359.87 251.9 177.5 126.7 88.7 62.98 44.98 31.49 转速误 差% 1.43 1.4 0 0.76 1.37 0.76 1.39 1.36 1.44 00 0.04 0.0137 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 10 根据机床课程设计指导书主轴的驱动功率为 2.2kw 在 1.5- 2.8 kw 范围内选取前支承 轴颈直径为 d=60- 80，选取mmd70 1 =。 后支承轴颈直径： 5 . 4949)85 . 0 7 . 0( 12 =dd 选取 mmd55 2 = 23 估算传动轴直径估算传动轴直径. 表表 4 估算传动轴直径估算传动轴直径 计算公式 轴 号 计算转速 min/rnj 电机至该轴传动 效率 输入 功率 kw p 允许扭 转角 mdeg/ 传动 轴长 度 mm 估计 轴的 直径 mm 花键轴尺寸 bddn 4 91 = j n p d i 710 0.96 2.112 1.5 500 19.2 522186 ii 355 0.96995. 0 2.1 1.5 500 22.8 525216 iii 125 0.96995. 099. 0 2.08 1.5 600 19.5 734286 2.4 估算传动齿轮模数估算传动齿轮模数 根据计算公式计算各传动组最小齿轮的模数 表表 5 估算齿轮摸数估算齿轮摸数 估算公式 传传 动动 组组 小小 齿齿 轮轮 齿齿 数数 比比 1u 齿齿 宽宽 系系 数数 m 传递传递 功率功率 p 载载 荷荷 系系 数数 k 系系 数数 h a 系系 数数 f a 许许 用用 接接 触触 应应 力力 hp 许用许用 齿齿 根应根应 力力 fp 计计 算算 转转 速速 c n 系数系数 fs y 模模 数数 h m 模模 数数 f m 选选 取取 模模 数数 m 按齿轮接触疲劳强度 3 22 1 ) 1( 267 uzn ukp am hpcm hh = 按齿轮弯曲疲劳强度 第第 一一 变变 速速 组组 5 z 24 2 7 2.112 1 61 1 1100 518 710 4.57 1.6 1.4 2 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 11 3 1 267 fpcm fs f zn kpy m = 第第 二二 变变 速速 组组 9 z 22 2.82 9 2.1 1 61 1 1100 518 355 4.65 1.9 1.7 2 第第 三三 变变 速速 组组 13 z 18 4 7 2.08 1 61 1 1100 518 355 4.9 2.2 2 3 2.5 普普通通 v 带的选择带的选择和和计算计算 设计功率 pkp ad =（kw） kwpd2 . 22 . 21= 皮带选择的型号为 o 型 两带轮的中心距mmddao)(26 . 0( 21+ =范围内选择。中心距过小时，胶带短因而增加胶带 的单位时间弯曲次数降低胶带寿命；反之，中心距过大，在带速较高时易引起震动。 422 6 . 126= o a 计算带的基准长度： mm a dd ddal o dd ddo do 6 . 1134 4 )( )( 2 2 2 22 21 = += 按上式计算所得的值查表选取计算长度 l 及作为标记的三角带的内圆长度1120= n l 标准的计算长度为mmyll n 1139=+= 实际中心距 a= 8 )(8 2 12 2 ddaa+ 12.1615)14170(11392)(2 21 =+=+=ddla a= 2 . 402 8 71812.161512.1615 22 = + 为了张紧和装拆胶带的需要，中心距的最小调整范围为 a l lh 02 . 0 )01 . 0 ( + + 002l 是为了张紧调节量为 22.78 ( h+0.01l) 是为装拆调节量为胶带厚度. 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 12 定小带轮包角 0 1 o o o a dd 120 180 180 120 1 = 求得 o 4 . 176 0 1 =合格 带速 sm nd v/24 . 5 60000 143070 60000 11 = = 对于 o 型带smv/255pp 选用合格. 带的挠曲次数: 402 . 9 1139 24 . 5 210001000 = = l mv u 合格 带的根数 1 cn n z c j = o n单根三角带能传递的功率 1 c小带轮的包角系数 87 . 5 98 . 0 39 . 0 2 . 2 = =z 取六根三角带。 3结构设计结构设计 3.1 带轮设计带轮设计 根据 v 带计算，选用 6 根 o 型 v 带。由于 i 轴安装了摩擦离合器，为了改善它们的工作 条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。 3.2 齿轮齿轮块块设计设计 机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用 了销钉联结装配式结构。第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。所有滑 移出论与传动轴间均采用了花键联结。 从工艺的角度考虑，其他固定齿轮也采用花键联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本 而采用了单键联结。 3.3 轴承的选择轴承的选择 为了安装方便 i 轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径并采用 0000 型向心球轴承 为了便于装配和轴承间隙 ii iii iv 轴均采用乐 2700e 型圆锥滚子轴承。v 轴上的齿轮受力小 线速度较低采用了衬套式滚动轴承。 滚动轴承均采用 e 级精度。 3.4 主轴主件主轴主件 本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴 主件。前轴承采用了 318000 型双列圆柱滚子轴承，后支承采用了 46000 型角接触球轴承和 8000 型单向推力球轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整 轴承的间隙。主轴前端采用了圆锥定心结构型式。 前轴承为 c 级精度，后轴承为 d 级精度。 3.5 操纵操纵机构机构 为了适应不同的加工状态， 主轴的转速经常需要调整。 根据各滑依齿轮变速传动组的特点， 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 13 分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。 3.6 滑系统设计滑系统设计 主轴箱采用飞溅式润滑。油面高度为 65mm 左右，甩油轮浸油深度为 10mm 左右。润滑油 型号为：hj30。 3.7 封装置设计封装置设计 i 轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用了皮碗式接触密封。而主轴直径大， 线速度较高，则采用了非接触式 密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂 物进入。 3.8 主轴箱体设计主轴箱体设计 箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单，明快。 并采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单，定位可靠。 3.9 主轴换向与制动结构设计主轴换向与制动结构设计 本机床属于万能性的轻型车床，适用于机械加工车间和维修车间。主轴换向比较频繁，采 用双向片式摩擦离合器。这种离合器结构简单。工作原理是，移动滑套，钢球沿斜面向中心 移动并使滑块，螺母左移，压紧摩擦片，实现离合器啮合。摩擦片间间隙可通过放松销，螺 母来进行调整。制动器采用了带式制动器，并根据制动器设计原则，将其放置在靠近主轴的 较高转速的 iii 轴上。为了保证离合器与制动器的联锁运动，采用一个操纵手柄控制。 4传动件验算传动件验算 以 ii 轴为例，验算轴的弯曲刚度，花键的挤压应力，齿轮模数及轴承寿命。 4 .1 齿轮的验算齿轮的验算 验算变速箱中齿轮强度应选择相同模数承受载荷最大齿数最小的齿轮进行接触压力和 弯曲压力计算，一般对高速传动的齿轮验算齿面接触压力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲 压 力对硬齿面软齿心渗碳淬火的齿轮要验算齿根弯曲压力。 接触压力的验算公式： ) 1(102081 321 3 j j s j ubn nkkkku zm = 弯曲应力的验算公式： 10208 2 321 5 w j s w bynzm nkkkk = 表表 6 齿轮验算齿轮验算 第一传动组 第二传动组 第三传动组 齿轮传递功率 n 2112 21 208 齿轮计算转速 j n 710 355 355 齿轮的模数 m 2 2 3 齿宽 b 15 18 22 小齿轮数 z 24 22 18 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 14 大齿轮与小齿轮齿数比 u 2 282 4 寿命系数 s k 1 1 1 速度转化系数 n k (接触载荷) 弯曲载荷 0.74 0.85 0.98 0.9 0.92 0.92 功率利用系数 n k （接触载荷） 弯曲载荷 0.58 0.58 0.58 0.78 0.78 0.78 材料利用系数 q k （接触载荷） 弯曲载荷 0.76 0.76 0.76 0.77 0.77 0.77 工作情况系数 1 k 1.5 1.5 1.5 动载荷系数 2 k 1 1 1 齿向载荷分布系数 3 k 1.05 1.05 1.05 齿形系数 y 0.42 0.408 0.378 其中寿命系数 s k qnnts kkkkk = t k工作期限系数 o t c tn mk 1 60 = t- 齿轮在机床工作期限（) s t的总工作时间 h ht200015000= ，同一变速组内的齿轮 总工作时间可近似地认为 p t t s =，p 为该变速组的传动副数。 材料强化系数 转速变化系数 疲劳曲线指数 基准循环次数 齿轮的最低转速（ p n k k m c rpmn 0 1 ) 稳定工作用量载荷下 s k 的极限值 s k =1。高速传动件可能存在的 maxss kk 情况，此时取 maxss kk =，大载荷低速传动件可能存在 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 15 maxminminmin ; sssssss kkkkkkkpp当的情况，此时取=时取计算值。 1100938 710152 112 . 2 105 . 1 5 . 13 242 102081 3 p= = j 320142 355378 . 0 229 08 . 2 05 . 1 5 . 110208 1100873 355154 08 . 2 105 . 1 5 . 15 223 102081 354230 355408 . 0 18224 1 . 2105 . 1 5 . 110208 137035.1252 3551882 . 2 1 . 205 . 1 5 . 182 . 3 222 102081 320161 71042 . 0 15244 112 . 2 105 . 1 5 . 110208 5 5 5 3 5 p f p p p = = = = = = = = = = w j w j w 第一传动组和第三传动组的齿轮是经过淬火的许用接触应力为 1100mp 许用弯曲应力为 320mp 第二传动组的齿轮是经过高频淬火其许用接触应力为 1370mp 许用弯曲应力为 354mp. 4.2 传动轴的验算传动轴的验算 对于传动轴要进行强度和刚度的验算， 轴的刚度验算包括滚动轴承处的倾角验算和齿轮的 齿向交角的验算。如果是花键还要进行键侧压溃应力计算。 （1） 轴的轴的强度强度验算验算 由于机床变速箱中各轴的应力都比较小，验算时，通常采用复合应力公式进行计算： 循环当考虑应力集中和载荷，由查表选取。选时适为许用应力复合应力式中：, 5 . 0 22 mprmpr mpr w tm r bb bb + = 特性等因素； w- 轴的危险断面的抗弯断面模数 2 mm 矩形花键轴： 32 )( 32 2 24 mm d ddddzb d d w + += 2 2 mmnt mmnmmm mmnm z b mmd mmd yx += 在危险面上的最大扭矩 距在危险断面上的最大弯 花键轴的键数 花键轴键宽 花键轴外经 径实心轴直径，花键轴内 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 16 109559 4 rpmn kwn mmn n n t j j 该轴的计算转速 该轴传递的最大功率 = 轴 ii 的 56493 1 . 1081 2532 46456 2532 21 24 = = + = t w 428.35 239.086 934.62 745.356 2 3 9 . 0 8 6 1 8 9 . 2 6 4 7 4 5 . 3 5 6 1 6 4 9 6 . 9 3 4 1 2 1 6 3 . 8 3 4 2567.86 2697.53 1176.9 1047.23 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 17 1047.23 129.67 2697.53 72258.87 51252.33 弯 矩 图 剪 力 图 mpar m b 115 6 . 113 18.741 564935 . 074118 74118934.1649687.72258 2 22 = + = =+= 经过验算轴合格。 对对轴轴 i 倾角进行倾角进行验算验算 a b 309.25 428.35 119.1 图图 3 剪剪力图力图和弯矩和弯矩图图 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 18 左轴承 8153 64 4043018 64 )( )(101 . 2 )( 6 2424 5 22 = + = + = = = ddddbnd i mpae bl eil pb a 001 . 0 0009 . 0 2508153101 . 26 ) 5 . 180250( 5 . 18035.428 5 22 p= = a 右轴承 001 . 0 00067 . 0 25081531 . 26 ) 5 . 180 5 . 692( 5 . 69 5 . 18035.428 6 )2( p= + = + = eil bapab b 倾角允许值 =0.001 4.3 花键键侧压溃花键键侧压溃应力验算应力验算 花键键侧工作表面的挤压应力为： )( 8 22 max mpa lzdd t jvjv = 式中： 75 . 0 , max mpa z mml mmdd mmnt jv 许用压溃应力 通常载荷分布不均匀系数， 花键齿数 花键的工作长度 花键的外径和内径 花键传递的最大扭矩 = = mpa jv jvjv 140100 18 . 2 75 . 0 6250)2125( 564938 22 = = = 花键热处理 经过验算合格。 4.4 滚滚动轴承的验算动轴承的验算 机床的一般传动轴用的轴承，主要是因为疲劳破坏而失效，故应进行疲劳寿命验算。 滚动轴承的疲劳寿命验算： )(500hth klpkf cf l sf n h = 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 19 工作期限系数 转速变化系数 功率利用系数（ 时载荷对材料的强化影响寿命系数，不考虑交变 齿轮轮换工作系数， 寿命指数，滚子轴承 = = t n n tnnss l k k k kkkkk k )99 . 0 ( )58 . 0 8 . 0 3 10 ）额定动负荷（滚动轴承尺寸所表示的 轴向系数 径向系数 轴向载荷 径向载荷 当量动载荷 速度系数， 轴承的计