C6140普通车床主轴箱传动设计说明书

1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书河南机电高等专科学校毕业设计说明书设计题目：C6140普通车床主轴箱传动设计系 部 机电工程系 专 业 数控技术 班 级 数控093 学生姓名 索林韬 学 号 091009109 指导教师 段翠芳 2012年 5 月 10日摘要目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。本文探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，确定设计方案：1. 参数拟定根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速和，公比（或级数 Z ），主传动电机功率N。2. 传动设计根据拟定的参数

2、，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。3. 动力计算和结构草图设计估算齿输模数m和直径d，选择和计算反向离合器，制动器。将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。4. V带的设计在结构草图的基础上，进行V带和带轮的设计和计算。5. 主轴变速箱装配设计主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。这样既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。关键词： 齿轮； 结构设计； 箱体AbstractThe machine tool spindl

3、e gear box design or to experience or analogy based on traditional design method ( experience ).This paper explores the application of scientific theory, scientific analysis of the processing experience, data and information, the determination of design scheme:According to the machine type, size and

4、 other characteristics, understanding the typical process of cutting parameters, with the world's terms and conditions, and with a similar machine after the comparative analysis to determine: speed and, common ratio ( or series Z ), the main drive motor power N.The 2transmission designAccording

5、to the parameter drafted, through the structure of network and speed chart analysis, determine the rotational structure scheme and the rotation system diagram, calculation of the rotation pairs of transmission ratio and gear teeth, and checking the spindle speed error.3dynamic calculation and struct

6、ure sketch designEstimation of gear modulus m and D diameter, selection and calculation of reverse clutch, brake.The transmission parts and other parts in the expansion plans and sections do preliminary arrangement, layout and design.4shaft and bearing calculationIn the structure of the draft on the

7、 basis, a transmission shaft stiffness and the shafting bearing life checking.5spindle gear box assembly designMain gearbox assembly drawing is the structure sketch for" papers", design and system. Map all parts to express clearly, and dimensioning and coordination.This can enhance the mac

8、hine tool design and manufacturing level, also will promote the modernization design method.Key words: gear box; structure design; 目录1.车床参数的拟定31.1概述 31.2参数的拟定 32.传动设计 52.1传动结构式、结构网的选择确定52.2 转速图的拟定 72.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制93.动力计算和结构草图设计133.1计算转速133.2传动轴的估算和验算133.3齿轮模数的估算和计算183.4轴承的选择和校核233.5摩擦离合器的选择与校核26

9、4.V带的设计294.1V带的传动计算294.2传动轴的估算314.3齿轮模数的确定和模数的计算334.4带轮结构设计384.5片式摩擦离合器的选择和计算385.主轴变速箱装配设计415.1主轴刚度验算415.2齿轮校验435.3轴承的校验445.4轴轮块的设计455.5传动轴的设计465.6主轴组件的设计47结束语5253致谢53参考文献541.车床参数的拟定1.1概述普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z1

10、43-79）工件最大回转直径D(mm)正转最高转速nmax( )电机功率N（kw）公比转速级数Z反转40014005.51.4112级数Z反=Z正/2；n反max1.1n正max1.2参数的拟定1.2.1 确定极限转速 ， 又=1.41 得Rn=43.79. 取 Rn=45；，去标准转速列.1.2.2 主电机选择合理的确定电机功率N，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。已知电动机的功率是5.5KW，根据车床设计手册附录表2选Y132S-4，额定功率5.5，满载转速1440 ，最大额定转距2.2。2.运动设计2.1传动结构式、结构网的选择确定2.1.1

11、传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z的传动系统由若干个顺序的传递组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3、个传动副.即Z=Z1Z2Z3传动副数由于结构的限制以2或3为适合，即变速级数Z应为2和3的因子： 即 Z=2a3b实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合:(1) 12=3×4 (2) 12=4×3(3) 12=3×2×2 (4) 12=2×3×2(5) 12=2×2×3按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3×2×2这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构，致使轴的轴向

12、尺寸过大，所以此方案不宜采用，而应先择12=2×3×2。方案(4）是比较合理的 12=2×3×22.1.2 传动系统扩大顺序的安排12=2×3×2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有6种形式：(1) 12=21×32×26 (2) 12=21×34×22(3) 12=23×31×26 (4) 12=26×31×23(5) 12=22×34×21 (6) 12=26×32×21根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，

13、应选用Z=21×32×26这一方案，然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题：第一变速组采用降速传动时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得轴上的齿轮直径不能太小，轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使-轴间中心距加大，而且-轴间的中心距也会辊大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。如果第一变速组采用升速传动，则轴至主轴间的降速传动只能同后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的杉限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。如果采用Z=××这一方案则可解决上述存在的问题。2.1.3 绘制结构网图2.1结构网

14、2.1.4 传动组的变速范围的极限值齿轮传动最小传动比Umin1/4,最大传动比Umax2,决定了一个传动组的最大变速范围rmax=umax/umin8。因此，要按照下表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数X,X,值为：表2.1 公比极限传动比指数1.41X值：Umin=1/44X,值：Umax=x, =22(X+ X,)值：rmin=x+x=862.1.5最大扩大组的选择正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为：Z=Z11Z2Z1Z3Z1Z2最后扩大组的变速范围，按照r8原则，导出系统的最大级数Z和变速范围Rn为：表2.2 Z3 2 3 1.41 Z=12 Rn=4

15、4 Z=9 Rn=15.6最后扩大组的传动副数目Z3=2时的转速范围远比Z3=3时大因此，在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。同时，最后传动组与最后扩大组往往是一致的。安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或接近传动比的齿轮副承受最大扭距，在结构上可获得较为满意的处理，这也就是最后传动组的传动副经常为2的另一原因。2.2 转速图的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转速图，使主运动逐步具体化。2.2.1主电机的选定1电机功率N：中型机床上，一般都采用三相交流异步电动机作为动力源。

16、根据机床切削能力的要求确定电机功率：N=5.5KW电机转速：选用时，要使电机转速与主轴最高转速和I轴转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。=1440r/min3）分配降速比: 该车床主轴传动系统共设有四个传动组其中有一个是带传动。根据降速比分配应“前慢后快”的原则以及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。u总=/ =28/1440=1/51.4分配总降速传动比时，要考虑是否增加定比传动副，以使转速数列符合标准和有利于减小齿数和减小径向与轴向尺寸，必须按“前慢后快”的原则给串联的各变速器分配最小传动比。a 决定轴-的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用

17、，所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限1/4，公比=1.41，1.414=4，因此从 轴的最下点向上4格，找到上对应的点，连接对应的两点即为-轴的最小传动比。b 决定其余变速组的最小传动比根据“前慢后快”的原则，轴-间变速组取umin=1/3，即从轴向上3格，同理，轴-间取u=1/3，连接各线。c 根据个变速组的传动比连线按基本组的级比指数x0=3，第一扩大组的级比指数x1=1，第二扩大组的级比指数x3=6,画出传动系统图如2.2所示 图2.2转速图2.3 齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制2.3.1齿轮齿数的确定的要求可用计算法或查表确定齿轮齿数，后者更为简便，根据要求的传动比u和初步定出

18、的传动副齿数和，查表即可求出小齿轮齿数。选择时应考虑：1.传动组小齿轮应保证不产生根切。对于标准齿轮，其最小齿数=172.齿轮的齿数和SZ不能太大，以免齿轮尺寸过大而引起机床结构增大，一般推荐齿数和SZ100-120，常选用在100之内。3.同一变速组中的各对齿轮，其中心距必须保证相等。4.保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的壁厚5. 保证主轴的转速误差在规定的范围之内。 图2.3 齿轮的壁厚 2.3.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 1）确定齿轮齿数 1. 用计算法确定第一个变速组中各齿轮的齿数 Zj+Zj= Zj/Zj =uj其中 Zj主动齿轮的齿数 Zj被动齿轮的齿数 uj一对

19、齿轮的传动比 一对齿轮的齿数和为了保证不产生根切以及保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度，最小齿轮必然是在降速比最大的传动副上出现。把Z1的齿数取大些：取Z1=Zmin=20则 Z2= =58齿数和SZ=Z1+Z2=20+58=78同样根据公式 Z3=Z4=39 2. 用查表法确定第二变速组的齿数a 首先在u1、u2、u3中找出最小齿数的传动比u1b 为了避免根切和结构需要，取Zmin=24c 查表找到u1=1/1.413的倒数2.82的行找到Zmin=24查表最小齿数和为92d 找出可能的齿数和Sz的各种数值，这些数值必须同时满足各传动比要求的齿轮齿数 能同时满足三个传动比要求的齿数和

20、有SZ=92 96 99 102e 确定合理的齿数和 SZ=102 依次可以查得Z5=27 Z6=75Z7=34 Z8=68Z9=42 Z10=60同理可得其它的齿轮如下表所示：表2.3变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和78102114齿轮Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14齿数20583939247834684260239176382）验算主轴转速误差由于确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计的理论转速难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过±10(-1)%。主轴各级实际转速值用下式计算n实=nE×(1-)×ua

21、×ub×uc×ud其中 滑移系数=0.2ua ub uc ud分别为各级的传动比12/45 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n=±10(-1)%n实1=1440×0.625×0.98×0.35×0.35×0.25=27.8n=(27.8-28)/28=0.7%3） 齿轮的布置为了使变速箱结构紧凑以及考虑主轴适当的支承距离和散热条件，其齿轮的布置如下图2.4所示。4）绘制主传动系统图按照主传动转速图以及齿轮齿数绘制主传动系统图如下2.5所示 图2.4 齿轮结构的布置图2.5主传动系统图3

22、 .强度计算和结构草图设计3.1 计算转速3.1.1主轴的计算转速nj=nminz/3-1z=12nj=nmin3=28×2.82=79r/min3.1.2中间传动件的计算转速轴上的6级转速分别为：112、160、224、315、450、630r/min.主轴在79r/min以上都可以传递全部功率。轴经Z13-Z14传递到主轴，这时从112r/min以上的转速全部功率，所以确定最低转速112r/min为轴的计算转速。按上述的方法从转速图中分别可找到计算转速：轴为315r/min,轴为900r/min,电动机轴为1440r/min.3.1.3齿轮的计算转速Z10安装在轴上，从转速图可见

23、Z10齿轮本身有6种转速，其要传递全部的功率的计算转速为112r/min。3.2传动轴的估算和验算3.2.1传动轴直径的估算传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径： mm其中：N该传动轴的输入功率KWNd电机额定功率；从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积该传动轴的计算转速r/min每米长度上允许的扭转角(deg/m),可根据传动轴的要求选取如表3.2所示表3.2 刚度要求允许的扭转角 主 轴 一般的传动轴较低的传动轴0.5111.51.52对于一般的传动轴，取=1.5 KW=900 r/min mm取mmKW=425 r/min =37 mm取 KW=150 mm采用花键轴结构，即

24、将估算的传动轴直径d减小7%为花键轴的直径，在选相近的标准花键。d1=29.3×0.93=27.0d2=34.5×0.93=32.0d3=42.2×0.93=40.0查表可以选取花键的型号其尺寸分别为轴取 6-28×32×7轴取 8-32×36×6轴取 8-42×46×80 3.2.2 主轴的设计与计算主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件的主轴参与切削成形运动，此，它的精度和性能性能直接影响加工质量（加工精度与表面粗糙度）。1）主轴直径的选择查表可以选取前支承轴颈直径D1=90 mm后支承轴颈直径 D2

25、=(0.70.85)D1=6377 mm 选取 D2=70 mm2）主轴内径的选择车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆必须是空心轴。确定孔径的原则是在满足对空心主轴孔径要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求尽可能取大些。推荐：普通车床d/D(或d1/D1)=0.550.6其中 D主轴的平均直径，D=(D1+D2)/2 d1前轴颈处内孔直径d=(0.550.6)D=4448 mm所以，内孔直径取45mm3）前锥孔尺寸前锥孔用来装顶尖或其它工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。选择如下：莫氏锥度号取5号标准莫氏锥度尺寸大端直径 D=44.3994）主轴前端悬伸量的

26、选择确定主轴悬伸量a的原则是在满足结构要求的前提下，尽可能取小值。主轴悬伸量与前轴颈直径之比a/D=0.61.5a=(0.61.5)D1=54135 mm所以，悬伸量取100mm5）主轴合理跨距和最佳跨距选择 根据表3-14 见机械设计手册计算前支承刚度。 前后轴承均用3182100系列轴承，并采用前端定位的方式。查表 =1700×901.4=9.26×105 N/mm因为后轴承直径小于前轴承，取KB =6.61×105N/mm其中 为参变量综合变量其中 E弹性模量，取E=2.0×105 N/mm2 I转动惯量，I=(D4-d4)/64=3.14

27、5;(804-454)=1.81×106mm =0.3909由图3-34中，在横坐标上找出=0.3909的点向上作垂线与的斜线相交，由交点向左作水平线与纵坐标轴相交，得L0/a=2.5。所以最佳跨距L0 L0=2.5a=2.5×100=250 mm又因为合理跨距的范围 L合理=(0.751.5)L0=187.5375 mm所以取L=260 mm6）主轴刚度的验算对于一般机床主轴，主要进行刚度验算，通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度要求。对于一般受弯矩作用的主轴，需要进行弯矩刚度验算。主要验算主轴轴端的位移y和前轴承处的转角A。图3.1 主轴支承的简化 切削力 Fz=302

28、6N挠度 yA= = =0.01 y=0.0002L=0.0002×260=0.052 yAy倾角 A= = =0.00011前端装有圆柱滚子轴承，查表A=0.001rad AA 符合刚度要求。3.2.3 主轴材料与热处理材料为45钢，调质到220250HBS，主轴端部锥孔、定心轴颈或定心圆锥面等部位局部淬硬至HRC5055，轴径应淬硬。3.3 齿轮模数的估算和计算3.3.1齿轮模数的估算根据齿轮弯曲疲劳的估算：mm齿面点蚀的估算：mm其中为大齿轮的计算转速，A为齿轮中心距。由中心距A及齿数、求出模数：mm根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。1）齿数为32与64的齿轮N=5

29、.28KW mm= mm mm取模数为22）齿数为56与40的齿轮 mm=mmmm取模数为23）齿数为27与75的齿轮 N=5.25KWmm =mmmm取模数为2.54）齿数为34与68的齿轮N=525KW mm=10.8 mm mm取模数为2.55）齿数为42与60的齿轮 N=5.25KW mm=mmmm取模数为2.56）齿数为23与91的齿轮N=5.20KWmm =mmmm取模数为2.57）齿数为76与38的齿轮 N=5.20KW mm =mmmm取模数为2.53.3.2 齿轮模数的验算结构确定以后，齿轮的工作条件、空间安排、材料和精度等级等都已确定，才可能核验齿轮的接触疲劳和弯曲疲劳强度

30、值是否满足要求。根据齿轮的接触疲劳计算齿轮模数公式为：mm根据齿轮的弯曲疲劳强度计算齿轮模数公式为：mm式中：N-计算齿轮传递的额定功率 -计算齿轮（小齿轮）的计算转速r/min-齿宽系数，常取610；-计算齿轮的齿数，一般取传动中最小齿轮的齿数；-大齿轮与小齿轮的齿数比，；“+”用于外啮合，“-”号用于内啮合；-寿命系数，；3.5-工作期限系数，；3.6齿轮等传动件在接触和弯曲交变载荷下的疲劳曲线指数m和基准循环次数Con-齿轮的最低转速r/min;T-预定的齿轮工作期限，中型机床推荐：T=1500020000h;-转速变化系数-功率利用系数-材料强化系数。幅值低的交变我荷可使金属材料的晶粒

31、边界强化，起着阻止疲劳细缝扩展的作用；（寿命系数）的极限当；-工作情况系数。中等冲击的主运动：=1.21.6；-动载荷系数-齿向载荷分布系数Y-齿形系数；、-许用弯曲、接触应力MPa1)齿数为32与64的齿轮KWmm节圆速度m/s由表8可得：取精度等级为7级 。 =1.2 由表9得：=1 =0.71 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 许用应力知，可取齿轮材料为45 整淬=1100MPa =320MPa由表10可知 可查得 Y=0.45 所以 模数取2适合要求。同样可以校核其它齿轮的模数也符合要求。3.4 轴承的选择与校核机床传动轴常用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升。空载功率和噪音等

32、方面，球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支承孔的加工精度要求都比较高，异常球轴承用得更多。但滚锥轴承的内外圈可以公开。装配方便，间隙容易调整。所以有时在没有轴向力时，也常采用这种轴承。选择轴承的型式和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其它结构条件。即要满足承载能力要求，又要符合孔的加工工艺，可以用轻、中、或重系列的轴承来达到支承孔直径的安排要求。花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径，一般传动轴承选用G级精度。3.4.1一般传动轴上的轴承选择在传动轴上选择6200系列的深沟球轴承，其具体的型号和尺寸如下表3.3所示表3.3 传动轴 轴承型号620572067207

33、 轴承尺寸 25×52 30×5535×723.4.2主轴轴承的类型主轴的前轴承选取3182100系列双列向心短圆柱滚子轴承。这种轴承承载能力大，内孔有1：12锥度，磨擦系数小，温升低，但不能承受轴向力，必须和能承受轴向力的轴承配合使用，因此整个部件支承结构比较复杂。 图3.13.4.3 轴承间隙调整为了提高主轴回转精度和刚度，主轴轴承的间隙应能调整。把轴承调到合适的负间隙，形成一定的预负载，回转精度和刚度都能提高，寿命、噪声和抗振性也有改善。预负载使轴承内产生接触变形，过大的预负载对提高刚度没有明显效果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。调整结构

34、形式如下图所示： 图3.2调整说明：转动调整螺母，使内圈向大端移动。特点：结构简单。移动量完全靠经验，一旦调整过紧，难以把内圈退回。3.4.4轴承的较核1) 滚动轴承的疲劳寿命验算或额定寿命 (h) 额定动载荷(N) 动载荷(N)滚动轴承的许用寿命(h)，一般取1000015000(h)寿命指数，对球轴承 =3 ，对滚子轴承=10/3速度系数， 轴承的计算转数 r/min寿命系数， 使用系数 转化变化系数 齿轮轮换工作系数 当量动负荷(N)2)滚动轴承的静负荷验算 静负荷 (N) 额定静负荷 (N)安全系数 当量静载荷 (N) (N)、静径向，轴向系数校验第根轴上的轴承T=10000h查轴承样

35、本可知，6205轴承的基本额定动载荷=212000N =850 r/min =096 =0.8 =0.8 = =21437500同样可以较核其它轴承也符合要求。3.5 摩擦离合器的选择与验算3.5.1按扭矩选择K=Kx9550 Nm式中离合器的额定静力矩(Kgm) K安全系数 运转时的最大负载力矩查机械设计手册表，取K=2 =0.96K= =118.8 Nm3.5.2外摩擦片的内径d根据结构需要采用轴装式摩擦片，摩擦片的内径d应比安装在轴的轴径大26mm,取d=35mm3.5.3选择摩擦片尺寸(自行设计)尺寸如下表3.4所示 表3.4片数静力矩dDD1Bb96035909830103.5.4计

36、算摩擦面的对数Z 式中：f-摩擦片间的摩擦系数； p-许用压强MPa；D-摩擦片内片外径 mm； d-摩擦片外片内径 mm；-速度修正系数； -接合面数修正系数； -接个次数修正系数； K-安全系数。分别查表 1.2 mm =35mm 1.0 =103.5.5摩擦片片数摩擦片总数为（z+1）片，即11片，根据具体情况设内为6片，外5片。计算轴向压力Q=3.14×1.0××=5073N4V带的设计4.1 V带传动的计算V带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的

37、定比传动。(1) 选择V带的型号根据公式式中P-电动机额定功率，Ka -工作情况系数(此处取为1.1)。 查机械设计图5-10，因此选择A型带，尺寸参数为B=80mm，bd =11mm，h=10，。(2)确定带轮的计算直径，带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜过小，即。查机械设计取主动轮基准直径=125。由公式 式中：-小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。所以 ，由机械设计V带带轮基准直径的标准系列，取圆整为250mm。实际传动比 传动比误差相对值 一般允许误差5%，所选大带轮直径可选。(3)确定三角带速度按公式 在525m/s之间，满足带速

38、要求。(4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式 即 ，取A0=500mm.(5)V带的计算基准长度 由机械设计表5-4，选取带轮的基准长度为。(6)确定实际中心距(7)验算小带轮包角，主动轮上包角合适。(8)确定V带根数由式 查表5-9，5-6 得p0= 0.17KW,p0 = 1.92KW查表5-11，k =0.98；查表5-12，kl =0.99 所以取根.(9)验算V带的挠曲次数 ，符合要求。(10)计算带的张紧力和压轴力查机械设计表5-2，q=0.1kg/m 单根带的张紧力 带轮轴的压轴力 4.2 传动轴的估算传动轴除应满足强

39、度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。4.2.1 确定各轴转速 (1) 确定主轴计算转速：主轴的计算转速为(2) 各传动轴的计算转速： 轴可从主轴90r/min按22/88的传动副找上去，轴的计算转速125r/min；轴的计算转速为500r/min；轴的计算转速为710r/min。（3）核算主轴转速误差 主轴各级实际转速值用下式计算：式中 分别为第一、第

40、二、第三变速组齿轮传动比，取0.02 。 反转实际转速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：%其中为主轴标准转速。正转转速误差表主轴转速标准转速31.5456390125180实际转速31.3843.9362.7687.87125.52175.73转速误差%0.302.340.382.370.422.37主轴转速n7n8n9n10n11n12标准转速25035550071010001400实际转速247.66346.72495.31693.44990.631386.88转速误差%0.942.300.942.300.940.94 转速误差满足要求。反转转速误差表主轴转速标准转速4

41、7.5951903757501500实际转速46.6093.19186.38367.73735.461470.93转速误差%1.901.901.901.901.901.90 转速误差满足要求。4.2.2 传动轴直径的估算其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数 A-系数-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速。计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。查机械制造装备设计表3-11，I、II、III轴都是花键轴，;轴是单键轴，。1轴的直径：，取28mm.2轴的直径：，取30mm.3轴的直径：,取42.

42、5mm.4主轴的直径：,取50mm.此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算4.3.1 齿轮齿数的确定当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从表3-9（机械制造装备设计）中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。第一组齿轮：传动比：, 查机械制造装备设计表3-9，齿数和取84

43、=42，=42，=35，=49；第二组齿轮：传动比：,，齿数和取90：=18，=72，=45，=45，=30，=60；第三组齿轮：传动比：,齿数和取110：=73，=37，=22，=88，反转齿轮： 传动比：， 取，得 4.3.2 齿轮模数的计算(1)- 齿轮弯曲疲劳的计算： （机床主轴变速箱设计指导P36，为大齿轮的计算转速，可根据转速图确定）齿面点蚀的计算： 取A=81，由中心距A及齿数计算出模数： 根据计算选取两个中的较大值，选取相近的标准模数。取，所以取(2) -齿轮弯曲疲劳的计算：齿面点蚀的计算： 取A=127，由中心距A及齿数计算出模数： 根据计算选取两个中的较大值，选取相近的标准

44、模数。取 ，所以取(3)- 齿轮弯曲疲劳的计算：齿面点蚀的计算：，取A=140，由中心距A及齿数计算出模数： 根据计算选取两个中的较大值，选取相近的标准模数。取，所以取(4)标准齿轮：从机械原理 表5-3查得以下公式：齿顶圆 齿根圆 分度圆 齿顶高 齿根高 齿轮的具体值见表齿轮尺寸表齿轮齿数z模数m分度圆d齿顶圆齿根圆齿顶高齿根高1423126132118.533.752423126132118.533.75335310511197.533.754493147153139.533.755183546046.533.756723216222198.533.757453135141127.533.

45、758453135141127.533.759303909682.533.7510603180186172.533.7511733219225211.533.7512373111117103.533.7513223667258.533.7514883264270256.533.751535310511197.533.7516233697561.533.75173339910591.533.754.3.4齿宽确定 由公式(610,m为模数)得：第一套啮合齿轮 第二套啮合齿轮 第三套啮合齿轮 反转啮合齿轮一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上

46、，应主动轮比小齿轮齿宽大所以，4.3.5 齿轮结构设计 当时，可做成腹板式结构，再考虑到加工问题，现敲定把齿轮14做成腹板式结构。其余做成实心结构。齿轮14计算如下： ， 4.4 带轮结构设计 查机械设计P156页，当。D是轴承外径，查机械零件手册确定选用深沟球轴承6211，d=55mm,D=100mm。带轮内孔尺寸是轴承外径尺寸100mm。齿机械设计表8-10确定参数得： 带轮宽度： 分度圆直径：，4.5 片式摩擦离合器的选择和计算片式摩擦离合器目前在机床中应用广泛，因为它可以在运转中接通或脱开，具有结合平稳、没有冲击、结构紧凑的特点，部分零件已经标准化，多用于机床主传动。(1) 确定摩擦片

47、的径向尺寸：摩擦片的外径尺寸受到外形轮廓的限制，内径又由安装它的轴径d来决定，而内外径的尺寸决定着内外摩擦片的环形接触面积的大小，直接影响离合器的结构与性能。表示这一特性系数是外片内径D1与内片外径D2之比，即一般外摩擦片的内径可取：D1=1.5d=1.536=42mm;机床上采用的摩擦片值可在0.570.77范围内，此处取=0.6，则内摩擦片外径D2=70mm。(2) 按扭矩确定摩擦离合面的数目Z：Z其中T为离合器的扭矩； K安全系数，此处取为1.3；P摩擦片许用比压，取为1.2MPa；f摩擦系数，查得f=0.06；S内外片环行接触面积，S（D22 D12）=2461.76mm2;诱导摩擦半径，假设摩擦表面压力均匀分布，则=28.58mm；KV速度修正系数，根据平均圆周速度查表取为1.08；结合次数修正系数，查表为1.5；摩擦结合面数修正系数， 查表取为1；将以上数据代入公式计算得Z11.1，圆整为整偶数12，离合器内外摩擦片总数i=Z+1=13。(3) 计算摩擦离合器的轴向压力Q： (4) 摩擦片厚度b = 1，1.5，1.75，2毫米，一般