课程设计
专业机械设计制造及其自动化班级 082215H
学生姓名王飞
学号 2
课题车床主轴箱设计
指导教师贾育秦
2012 年 3 月 5 日
目录
1．设计计算3
1.1普通车床的规格3
1.1.1车床的规格系列和用处3
1.1.2 操作性能要求3
2.主电动机的选择4
3.变速结构的设计4
3.1主变速方案拟定4
3.2变速结构式、结构网的选择4
3.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目5
3.2.2 变速式的拟定5
3.2.3 结构式的拟定5
3.2.4 结构网的拟定6
3.2.5 结构式的拟定6
3.2.6 结构式的拟定6
3.2.7 确定各变速组变速副齿数8
3.2.8 绘制变速系统图9
4.结构设计10
4.1结构设计的内容、技术要求和方案10
4.2展开图及其布置10
4.3I轴（输入轴）的设计11
4.4齿轮块设计11
4.5传动轴的设计12
4.6主轴组件设计13
4.6.1 各部分尺寸的选择13
4.6.2 主轴材料和热处理14
4.6.3 主轴轴承14
4.6.4 主轴与齿轮的连接15
4.6.5 润滑与密封15
4.6.6 其他问题16
5.传动件的设计16
5.1带轮的设计16
5.2传动轴的直径估算19
5.2.1 确定各轴转速19
5.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径20
5.2.3 键的选择21
5.3传动轴的校核21
5.3.1 传动轴的校核21
5.3.2 键的校核22
5.4各变速组齿轮模数的确定和校核23
5.4.1 齿轮模数的确定23
5.4.2 齿宽的确定27
5.4.3 齿轮结构的设计27
5.5带轮结构设计28
5.6片式摩擦离合器的选择和计算30
5.7齿轮校验32
5.7.1 校核a变速组齿轮32
5.7.2 校核b变速组齿轮34
5.7.3 校核c变速组齿轮35
5.8轴承的选用与校核37
5.8.1 各轴轴承的选用37
5.8.2 各轴轴承的校核37
6、设计感想38
7、参考文献39
1．设计计算
1.1普通车床的规格
1.1.1车床的规格系列和用处
普通机床的规格和类型有系列型号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主轴变速箱。主要用于加工回转体。
1.1.2 操作性能要求
1）具有皮带轮卸荷装置
2）手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求
3）主轴的变速由变速手柄完
3.主动参数参数的拟定
根据【1】
P表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列?=1.41.
77
因为?=1.41=1.066，根据【1】
P表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，
77
再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400。
2.主电动机的选择
根据【3】
P表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,Y系列（IP44）
167
电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。
根据以上要求，我们选取Y132M-4型三相异步电动机，额定功率4kW,满载转r，质量81kg。
速1440min
3.变速结构的设计
3.1 主变速方案拟定
拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。
变速方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。
变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中变速型式的主轴变速箱。
3.2 变速结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的变速不失为有用的方法，但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。
3.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目
数为Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有1Z 、2Z ……个变速副。即 321Z Z Z Z =
变速副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 3?2= ，可以有三种方案：
32212,23212,22312??=??=??=
3.2.2 变速式的拟定
12级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。
在Ⅰ轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一变速组的变速副数不能多，以2为宜。
主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个变速组的变速副数常选用2。
综上所述，变速式为12=2×3×2。
3.2.3 结构式的拟定
对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：
6212?3?2=12， 6132?3?2=12， 1422?3?2=12，
2412?3?2=123162?3?2=121262?3?2=12
由于本次设计的机床I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选12612232=??的方案。
从电动机到主轴主要为降速变速，若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足变速副前多后少的原则，因此取12=2×3×2方案为好。
设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，在降速变速中，一般限制限制最小变速比41min ≥u ；为避免扩大传动误差，减少震动噪声，在升速时一般限制最大转速比2max ≤u 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取5.2max ≤u 。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围
())10~8(25.0)5.2~2(min max max ≤≤=u u R 。在设计时必须保证中间变速轴的变速范围最小。
3.2.4 结构网的拟定
根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：
3.2.5 结构式的拟定
主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即：
i n R R R R R 210=
检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。
()1222-??=P X R ?
其中41.1=?，62=X ，22=P
∴)10~8(46.81641.12≤=??=R ，符合要求。
3.2.6 结构式的拟定
绘制转速图
⑴、选择Y132M-4型Y 系列笼式三相异步电动机。
⑵、分配总降速变速比
总降速变速比 021.01440/5.31/min ===d n n i
又电动机转速min /1440r n d =不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。
⑶、确定变速轴轴数
变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ⑷、确定各级转速
由m in /5.31r n mim =、41.1=?、z = 12确定各级转速：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400r/min 。
⑸、绘制转速图
在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主轴）。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的变速组分别设为a 、b 、c 。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：
① 先来确定Ⅲ轴的转速
变速组c 的变速范围为]10,8[841.1max 66∈===R ?，结合结构式，
Ⅲ轴的转速只有一种可能：
125、180、250、355、500、710r/min 。
② 确定轴Ⅱ的转速
变速组b 的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取
4/1/141==?i b ，2/141.1/122==i b ，11/13==i b
轴Ⅱ的转速确定为：500、710r/min 。
③确定轴Ⅰ的转速
对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取
2/1/121==?i a ，41.1/1/12==?i a
确定轴Ⅰ转速为1000r/min 。
由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比44.11000/1440==i 。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。
3.2.7 确定各变速组变速副齿数
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z S 及小齿轮的齿数可以从【1】表3-9中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。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。
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。
⑴、变速组a:
∵2/1/121==?i a ，41.1/1/12==?i a ；
2/1/121==?i a 时：=z S ……57、60、63、66、69、72、75、78…… 41.1/1/12==?i a 时：=z S ……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77…… 可取=z S 84,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：28、35。
于是56/281=a i ，49/352=a i ，
可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：56、49。
⑵、变速组b:
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数,
∵4/1/141==?i b ，2/12=i b ,11/13==i b
4/1/141==?i b 时：=z S ……87、89、90、91、92……
2/12=i b 时：=z S ……87、89、90、91……
11/12==i b 时：=z S ……86、88、90、91……
可取 =z S 90，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：18、30、45。
于是 72/181=i b ，60/302=i b ，45/452=i b ，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：72，60、45。
⑶、变速组c:
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数,
4/11=i c ,22=c i
4/11=i c 时：=z S ……、85、89、90、94、95、108……
22=c i 时： =z S ……84、87、89、90、108……
可取 =z S 108.
4/11=i c 为降速变速，取轴Ⅲ齿轮齿数为22；
22=i c 为升速变速，取轴Ⅳ齿轮齿数为36。
于是得86/221=i c ,36/722=i c
得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为22，72；
得轴Ⅳ两齿轮齿数分别为86，36。
3.2.8 绘制变速系统图
根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：
4.结构设计
4.1 结构设计的内容、技术要求和方案
设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。
主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题：精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。
主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是：1）布置传动件及选择结构方案。
2）检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。
3）确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。
4.2 展开图及其布置
展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。
I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，否则齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级正向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第二种方案，
通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。
总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上，以免制动扭矩太大，使制动器尺寸增大。
齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。
4.3 I轴（输入轴）的设计
将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端，轴变形较大，结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带轮的拉力（采用卸荷装置）。I轴上装有摩擦离合器，由于组成离合器的零件很多，装配很不方便，一般都是在箱外组装好I轴在整体装入箱内。我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上，通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上。
车床上的反转一般用于加工螺纹时退刀。车螺纹时，换向频率较高。实现正反转的变换方案很多，我们采用正反向离合器。正反向的转换在不停车的状态下进行，常采用片式摩擦离合器。由于装在箱内，一般采用湿式。
在确定轴向尺寸时，摩擦片不压紧时，应留有0.2～0.4mm的间隙，间隙应能调整。
离合器及其压紧装置中有三点值得注意：
1）摩擦片的轴向定位：由两个带花键孔的圆盘实现。其中一个圆盘装在花键上，另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里，并转过一个花键齿，和
轴上的花键对正，然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起。这样就限
制了轴向和周向的两个自由度，起了定位作用。
2）摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现，在轴系上形成了弹性力的封闭系统，不增加轴承轴向复合。
3）结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的，即操纵力撤消后，有自锁作用。
I轴上装有摩擦离合器，两端的齿轮是空套在轴上，当离合器接通时才和轴一起转动。但脱开的另一端齿轮，与轴回转方向是相反的，二者的相对转速很高（约为两倍左右）。结构设计时应考虑这点。
齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承。滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承，但它的径向尺寸小。
空套齿轮需要有轴向定位，轴承需要润滑。
4.4 齿轮块设计
齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说，作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常成为变速箱的主要噪声源，并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时，应充分考虑这些问题。
齿轮块的结构形式很多，取决于下列有关因素：
1）是固定齿轮还是滑移齿轮；
2）移动滑移齿轮的方法；
3）齿轮精度和加工方法；
变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度会增加一倍，噪声约增大6dB。
工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。
为了控制噪声，机床上主传动齿轮都要选用较高的精度。大都是用7—6—6，圆周速度很低的，才选8—7—7。如果噪声要求很严，或一些关键齿轮，就应选6—5—5。当精度从7—6—6提高到6—5—5时，制造费用将显著提高。
不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同。
8级精度齿轮，一般滚齿或插齿就可以达到。
7级精度齿轮，用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因此，需要淬火的7级齿轮一般滚（插）后要剃齿，使精度高于7，或者淬火后在衍齿。
6级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须磨齿才能达到6级。
机床主轴变速箱中齿轮齿部一般都需要淬火。
滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿，有规定的形状和尺寸。圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不一样，应予注意。
选择齿轮块的结构要考虑毛坯形式（棒料、自由锻或模锻）和机械加工时的安装和定位基面。尽可能做到省工、省料又易于保证精度。
齿轮磨齿时，要求有较大的空刀（砂轮）距离，因此多联齿轮不便于做成整体的，一般都做成组合的齿轮块。有时为了缩短轴向尺寸，也有用组合齿轮的。
要保证正确啮合，齿轮在轴上的位置应该可靠。滑移齿轮在轴向位置由操纵机构中的定位槽、定位孔或其他方式保证，一般在装配时最后调整确定。
4.5 传动轴的设计
机床传动轴，广泛采用滚动轴承作支撑。轴上要安装齿轮、离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作。
首先传动轴应有足够的强度、刚度。如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大；两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。
传动轴可以是光轴也可以是花键轴。成批生产中，有专门加工花键的铣床和磨床，工艺上并无困难。所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴，不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴。
花键轴承载能力高，加工和装配也比带单键的光轴方便。
轴的部分长度上的花键，在终端有一段不是全高，不能和花键空配合。这是
D为65～85mm。
加工时的过滤部分。一般尺寸花键的滚刀直径
刀
机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升、空载功率和噪声等方面，球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支撑孔的加工精度要求都比较高。因此球轴承用的更多。但是滚锥轴承内外圈可以分开，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
的型号和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其他结构条件。
同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺。成批生产中，广泛采用定径镗刀和可调镗刀头。在箱外调整好镗刀尺寸，可以提高生产率和加工精度。还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺。下面分析几种镗孔方式：对于支撑跨距长的箱体孔，要从两边同时进行加工；支撑跨距比较短的，可以从一边（丛大孔方面进刀）伸进镗杆，同时加工各孔；对中间孔径比两端大的箱体，镗中间孔必须在箱内调刀，设计时应尽可能避免。
既要满足承载能力的要求，又要符合孔加工工艺，可以用轻、中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求。
两孔间的最小壁厚，不得小于5～10mm，以免加工时孔变形。
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。
一般传动轴上轴承选用G级精度。
传动轴必须在箱体内保持准确位置，才能保证装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴向定位。对受轴向力的轴，其轴向定位就更重要。
回转的轴向定位（包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位）在选择定位方式时应注意：
1）轴的长度。长轴要考虑热伸长的问题，宜由一端定位。
2）轴承的间隙是否需要调整。
3）整个轴的轴向位置是否需要调整。
4）在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈。
5）加工和装配的工艺性等。
4.6 主轴组件设计
主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件（车床）或者刀具（铣床、钻床等）的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量（加工精度和表面粗糙度），设计时主要围绕着保证精度、刚度和抗振性，减少温升和热变形等几个方面考虑。
4.6.1 各部分尺寸的选择
主轴形状与各部分尺寸不仅和强度、刚度有关，而且涉及多方面的因素。
1）内孔直径
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。为了扩大使用范围，加大可加工棒料直径，车床主轴内孔直径有增大的趋势。
2）轴颈直径
前支撑的直径是主轴上一主要的尺寸，设计时，一般先估算或拟定一个尺寸，结构确定后再进行核算。
3）前锥孔直径
前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏六号锥孔。
4）支撑跨距及悬伸长度
为了提高刚度，应尽量缩短主轴的外伸长度a。选择适当的支撑跨距L，一L =2～3.5，跨距L小时，轴承变形对轴端变形的影响大。所以，般推荐取：
a
L应选大值，轴刚度差时，则取小值。
轴承刚度小时，
a
跨距L的大小，很大程度上受其他结构的限制，常常不能满足以上要求。安排结构时力求接近上述要求。
4.6.2 主轴材料和热处理
在主轴结构形状和尺寸一定的条件下，材料的弹性模量E越大，主轴的刚度也越高，由于钢材的E值较大，故一般采用钢质主轴，一般机床的主轴选用价格便宜、性能良好的45号钢。提高主轴有关表面硬度，增加耐磨性，在长期使用中不至于丧失精度，这是对主轴热处理的根本要求。机床主轴都在一定部位上承受着不同程度的摩擦，主轴与滚动轴承配合使用时，轴颈表面具有适当的硬度可改善装配工艺并保证装配精度，通常硬度为HRC40-50即可满足要求。一般机床的主轴，淬火时要求无裂纹，硬度均匀；淬硬层深度不小于1mm，最好1.5-2mm,使精磨后仍能保留一点深度的淬硬层，主轴热处理后变形要小。螺纹表面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能过深，台阶交接处应该倒角；渗氮主轴的锐边、棱角必须倒圆R>0.5mm,可避免渗氮层穿透剥落。
4.6.3 主轴轴承
1）轴承类型选择
主轴前轴承有两种常用的类型：
双列短圆柱滚子轴承。承载能力大，可同时承受径向力和轴向力，结构比较简单，但允许的极限转速低一些。
与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种：
600角双向推力向心球轴承。是一种新型轴承，在近年生产的机床上广泛采用。具有承载能力大，允许极限转速高的特点。外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些。在使用中，这种轴承不承受径向力。
推力球轴承。承受轴向力的能力最高，但允许的极限转速低，容易发热。
向心推力球轴承。允许的极限转速高，但承载能力低，主要用于高速轻载的机床。
2）轴承的配置
大多数机床主轴采用两个支撑，结构简单，制造方便，但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了。三支撑结构要求箱体上三支撑孔具有良好的同心度，否则温升和空载功率增大，效果不一定好。三孔同心在工艺上难度较大，可以用两个支撑的主要支撑，第三个为辅助支撑。辅助支撑轴承（中间支撑或后支撑）保持比较大的游隙（约0.03～0.07mm），只有在载荷比较大、轴产生弯曲变形时，辅助支撑轴承才起作用。
轴承配置时，除选择轴承的类型不同外，推力轴承的布置是主要差别。推力轴承布置在前轴承、后轴承还是分别布置在前、后轴承，影响着温升后轴的伸长
方向以及结构的负责程度，应根据机床的实际要求确定。
在配置轴承时，应注意以下几点：
①每个支撑点都要能承受经向力。
②两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受。
③径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上，即负荷都由机床支撑件承
受。
3）轴承的精度和配合
主轴轴承精度要求比一般传动轴高。前轴承的误差对主轴前端的影响最大，所以前轴承的精度一般比后轴承选择高一级。
普通精度级机床的主轴，前轴承的选C或D级，后轴承选D或E级。选择轴承的精度时，既要考虑机床精度要求，也要考虑经济性。
轴承与轴和轴承与箱体孔之间，一般都采用过渡配合。另外轴承的内外环都是薄壁件，轴和孔德形状误差都会反映到轴承滚道上去。如果配合精度选的太低，会降低轴承的回转精度，所以轴和孔的精度应与轴承精度相匹配。
1）轴承间隙的调整
为了提高主轴的回转精度和刚度，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、噪声和抗震性也有改善。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的小果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。
轴承间隙的调整量，应该能方便而且能准确地控制，但调整机构的结构不能太复杂。双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动，当内圈向大端轴向移动时，由于1：12的内錐孔，内圈将胀大消除间隙。
其他轴承调整也有与主轴轴承相似的问题。特别要注意：调整落幕的端面与螺纹中心线的垂直度，隔套两个端面的平行度都由较高要求，否则，调整时可能将轴承压偏而破坏精度。隔套越长，误差的影响越小。
螺母端面对螺纹中心线垂直度、轴上和孔上套简两端平行度等均有严格的精度要求。
4.6.4 主轴与齿轮的连接
齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键；轴做成圆柱体，或者锥面（锥度一般取1：15左右）。锥面配合对中性好，但加工较难。平键一般用一个或者两个（相隔180度布置），两国特键不但平衡较好，而且平键高度较低，避免因齿轮键槽太深导致小齿轮轮毂厚度不够的问题。
4.6.5 润滑与密封
主轴转速高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。
主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。防漏的措施有两种：
1）堵——加密封装置防止油外流。
主轴转速高，多采用非接触式的密封装置，形式很多，一种轴与轴承盖之间留0.1～0.3mm的间隙（间隙越小，密封效果越好，但工艺困难）。还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽（圆弧形或v形），效果比上一种好些。
在轴上增开了沟槽（矩形或锯齿形），效果又比前两种好。
在有大量切屑、灰尘和冷却液的环境中工作时，可采用曲路密封，曲路可做成轴向或径向。径向式的轴承盖要做成剖分式，较为复杂。
2）疏导——在适当的地方做出回油路，使油能顺利地流回到油箱。
4.6.6 其他问题
主轴上齿轮应尽可能靠近前轴承，大齿轮更应靠前，这样可以减小主轴的扭转变形。
当后支承采用推力轴承时，推力轴承承受着前向后的轴向力，推力轴承紧靠在孔的内端面，所以，内端面需要加工，端面和孔有较高的垂直度要求，否则将影响主轴的回转精度。支承孔如果直接开在箱体上，内端面加工有一定难度。为此，可以加一个杯形套孔解决，套孔单独在车床上加工，保证高的端面与孔德垂直度。
主轴的直径主要取决于主轴需要的刚度、结构等。各种牌号钢材的弹性模量基本一样，对刚度影响不大。主轴一般选优质中碳钢即可。精度较高的机床主轴考虑到热处理变形的影响，可以选用Cr 40或其他合金钢。主轴头部需要淬火，硬度为HRC 50～55。其他部分处理后，调整硬度为HBS 220～250。
5.传动件的设计
5.1 带轮的设计
三角带传动中，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定比传动。电动机转速n=1440r/min,传递功率P=4kW,传动比i=1.44，两班制，一天运转16小时，工作年数10年。
(1)、选择三角带的型号
由【4】156P 表8-7工作情况系数A K 查的共况系数A K =1.2。
故根据【4】156P 公式（8-21）
)(8.442.1kW P K P A ca =?==
式中P--电动机额定功率， A K --工作情况系数
因此根据ca P 、1n 由【4】157P 图8-11普通V 带轮型图选用A 型。
(2)、确定带轮的基准直径1D ，2D
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1D 不宜过小，即min D D ≥1。查【4】157P 表8-8、图8-11和155P 表8-6取主动小带轮基准直径1D =125mm 。
由【4】150P 公式(8-15a)()ε-=
112
12D n n D 式中：
1n -小带轮转速，2n -大带轮转速，ε-带的滑动系数，一般取0.02。 ∴mm D 4.176)02.01(1251000
14402=-?=
，由【4】157P 表8-8取圆整为224mm 。 (3)、验算带速度V ， 按【4】150P 式（8-13）验算带的速度
11
3.1412514409.42601000601000
D n m V s π??===?? ∵s m v s m 305<<，故带速合适。
(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【4】152P 经验公式（8-20）
)(2)(7.021021D D A D D +≤≤+
取()2125224698mm ?+=，取0A =600mm.
(5)、三角带的计算基准长度0L
由【4】158P 公式（8-22）计算带轮的基准长度
()()0
2122100422A D D D D A L -+++=π ()()2
02241253.1426001252241751.9324700
L mm -=?+?++=? 由【4】146P 表8-2，圆整到标准的计算长度 1800L mm =
(6)、验算三角带的挠曲次数
100010.3140s mv u L
==≤次，符合要求。
(7)、确定实际中心距A
按【4】158P 公式（8-23）计算实际中心距
00A 6001800175226242
L L A mm -=+=+-÷=（） (8)、验算小带轮包角1α
根据【4】158P 公式（8-25）
O O O o A
D D 1209.1703.57180121>=?--≈α，故主动轮上包角合适。 (9)、确定三角带根数Z
根据【4】158P 式（8-26）得
00ca l
p z p p k k α=+? 查表【4】153P 表8-4d 由 i=1.44和m in 14401r n =得0p ?= 0.15KW,
查表【4】表8-5，k α=0.98；查表【4】表8-2，长度系数l k =1.01
95.101
.198.0)15.092.1(8.4=??+=Z ∴取Z 2= 根
(10)、计算预紧力
查【4】表8-3，q=0.1kg/m
由【4】式（8-27）
20)5.2(500qv k k vZ p F ca +-=α
α 其中： ca p -带的变速功率,KW ；
v-带速,m/s ；
q-每米带的质量，kg/m ；取q=0.1kg/m 。
v = 1440r/min = 9.42m/s 。
N F 46.20642.91.0)98
.098.05.2(242.98.450020=?+-???= ⑾、计算作用在轴上的压轴力
N ZF F Q 1.205829.170sin 46.206522sin 21
0=???≈≈
α 传动比
12
1440/1000 1.44v i v === 查表【4】152P 表8-4a 由mm D 1251=和m in 14401r n =得0p = 1.92KW
5.2 传动轴的直径估算
传动轴除应满足强度要求外，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。
5.2.1 确定各轴转速
⑴、确定主轴计算转速：计算转速j n 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。 根据【1】表3-10，主轴的计算转速为
min /88.83r 41.131.5n n 131213z min =?==--?j
⑵、各变速轴的计算转速：
①轴Ⅲ的计算转速可从主轴90r/min 按90/18的变速副找上去，轴Ⅲ的计算转速3j n 为125r/min ；
②轴Ⅱ的计算转速2j n 为500r/min ；
③轴Ⅰ的计算转速1j n 为1000r/min 。
⑶、各齿轮的计算转速
各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。
① 变速组c 中，22/86只需计算z = 22 的齿轮，计算转速为355r/min ； ② 变速组b 计算z = 18的齿轮，计算转速为500r/min ；
③ 变速组a 应计算z = 28的齿轮，计算转速为1000r/min 。
⑷、核算主轴转速误差
∵min /43.144636/9045/4549/35224/1261440r n =????=φφ实
min /1400r n =标
∴%5%3.3%1001400
)140043.1446(%100)(<=?-=?-标标实n n n 所以合适。
5.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径
根据【5】公式（7-1），[]mm n P
d j 491?≥，并查【5】表7-13得到[]?取1.
①Ⅰ轴的直径：取min /1000,96.011r n j ==η []mm n d j 65.221
100096.04915.79144=??=≥?η ②Ⅱ轴的直径：取min /500,922.099.099.098.0212r n j ==???=ηη []mm n d j 66.261
500922.04915.79144=??=≥?η ③Ⅲ轴的直径：取min /125,89.099.098.0323r n j ==??=ηη []mm n d j 38.371
12589.04915.79144=??=≥?η 其中：P-电动机额定功率（kW ）；
η-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；
j n -该传动轴的计算转速（m in r ）
； []?-传动轴允许的扭转角（m o ）。
当轴上有键槽时，d 值应相应增大4～5%;当轴为花键轴时，可将估算的d 值减小7%为花键轴的小径;空心轴时，d 需乘以计算系数b ，b 值见【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ为由键槽并且轴Ⅳ为空心轴，Ⅱ和Ⅲ为花键轴。根据以上原则各轴的直径取值：mm d 30=I ，∏d 和I I I d 在后文给定，I 轴采用光轴，II 轴和I I I 轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴。因为矩形花键定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度，故我采用矩形花键连接。按19871144-T GB 规定，矩形花键的定心方式为小径定心。查【15】表5-3-30的矩形花键的基本尺寸系列，II 轴花键轴的规格742368??????为B D d N ；I I I 轴花键轴的规格848428??????为B D d N 。
一、前言 1.设计目的 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主传动部件（主轴变速箱）设计计算进行集合训练。 （1）.掌握机床主传动部件设计过程和方法，包括参数拟定，传动设计，零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。 （2）.综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。 （3）.训练和提高设计的基本技能。如计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等。 2.完成的内容 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练 最大工件回转直径是 350 mm普通车床主轴变速箱设计 一、运动设计 1．确定各运动参数 2．确定结构式 3．绘制转速图 4．确定齿轮齿数 5．绘制传动系统图(转速图与传动系统图绘在同一张图纸) 二、动力设计 1．确定主电动机功率 2．确定各轴的直径 3．确定各齿轮的模数 三、结构设计 1．设计主轴组件 2．主轴组件的验算 3．绘制主轴组件装配图 (1号图纸) 四、编写设计说明书(不少于20页) 五、答辩。
二、运动设计 1.确定各运动参数 （1）确定极限切削速度max V 和min V 。 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要求考虑：工序种类、工艺要求、 取max V =200 m/min ，min V =5 m/min 。 （2）确定主轴的转速、公比及变速范围。 1）主轴的最大极限转速 max n = min max d V 1000?π 式中，查《机床设计指导 》有，min d 按经验公式（0.1-0.2）D 取0.125D=0.125?350=43.75mm ； 求得，主轴的最大极限转速max n =1455 m/min 。 2）主轴的最小极限转速 min n = max min d V 1000?π 式中，查《机床设计指导 》有，max d 考虑车螺纹和铰孔时，其加工最大直径应根据实际加工情况选取0.1D 和50mm 左右；取max d =50mm ； 求得，主轴的最小转速min n =31.8 m/min 。 3）车床的变速范围R R= min max n n =45.7 4）确定公比?。 取机床的变速级数为Z=12级， 由公式R=1Z -?，得?=1.4155，取标准值?=1.41.
《卧式车床主主传动系统设计》课程设计说明书 学院、系：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 学生姓名： 班级： 指导教师姓名：姚建明职称：副教授 最终评定成绩： 2015 年12月10日至2016 年01月09日
目录 1普通车床传动系统的设计参数2 参数的拟定 3传动设计 4传动件的估算 5动力的设计 6结构设计及说明 7参考文献 8总结
一、普通车床传动系统的设计参数 1.1普通车床传动系统设计的设计参数： （a ）主轴最低转速15主轴最高转速1500 （b ）公比φ=1.26； （c ）电机功率为7.5KW ； （d ）电机转速为1440r/min 。 二、参数的拟定 2.2 电机的选择 已知异步电动机的转速有3000 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ，已知额P =7.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132M-4，额定功率7.5kw ,满载转速为1440 min r ，87.0=η。 1min max -== z n N N R ? n Z n R 1-=? 1lg lg += ? n R Z z=11 为了方便计算取z==12 三、传动设计 3.1 主传动方案拟定 此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择
? 确定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动组组成，各传动组分别有1Z 、 2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 3?2= ，可以有3种方案：12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 ? 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，选传动式为12=3×2×2。 ? 结构式的拟定 对于12=3×2×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 12=32×21×26 12=31×23×26 12=34×22×21 12=34×21×22 12=31×26×23 12=32×26×21 根据主变速传动系统设计的一般原则传动顺序与扩大顺序相一致的原则 13612322=??
机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。 2．通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔 主轴。 3．通用传动轴 通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢， 热处理S0.5～C59。 4．通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1．多轴箱设计原始依据图
1) 多轴箱设计原始依据图 图5－1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5－1.主轴参数表 3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2． 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算： (30~m ≥=≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62）
数控机床主传动系统 第一节概述 1、对主传动系统的要求 (1)调速范围 :多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，低速大转矩功能，较高的速度，如车削加工中心。 (2)热变形: 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度: 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。 (4)主轴的静刚度和抗振性: 数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 (5)主轴组件的耐磨性: 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。 2、主轴变速方式 (1).无级变速 (2)(分段无级变速 :1)带有变速齿轮的主传动2)通过带传动的主传动3)用两个电动机分别驱动主轴 (3)(液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨耳来完成 3、主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 机床的主轴部件满足的要求:主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。 对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。 (1)、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩 主轴为空心，前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。 1)莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。锥度很小，利用摩擦力可以传递一定的扭矩，方便拆卸。莫氏锥度又分为长锥和短锥,长锥多用于主动机床的主轴孔,短锥用于机床附件和机床连接孔, (2)主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 (3)滚动轴承的精度 主轴部件所用滚动轴承的精度有高级E、精密级D、特精级C和超精级B。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取C、D级，后支承用D、E级。特高精度的机床前后支承均用B级精度液体静压轴承和动压轴承主要应用在主轴高转速、高回转精度的场合，对于要求更高转速的主轴，可以采用空气静压轴承，这种轴承达每分钟几万转的转速，有非常高的回转精度。 (4)(主轴滚动轴承的预紧
一、设计题目 设计一台普通橱窗的主传动系统，完成变速级数为12~8级。 二、设计目的 1、运用、巩固和扩大已学过的知识，特别是机床课程，提高理论联系实际的设计与计算能力。 2、初步掌握机床主传动系统的设计方法与步骤，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练。 3、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4、是毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 （一）运动设计 1、传动方案设计 采用集中传动方案 2、转述调整范围R 选第一组参数进行计算与设计 1.1190 1000 min max === n n R n 3、公比 由已知条件知，该传动系统为单公比传动系统公比41.1=?
4、结构式采用 42130222238??=?==z （1）确定系数 018710=+-=+-= ' Z L R L x n n n ? （2）确定结构网和结构式 ①基本组传动副数一般取20=P ②基型传动系数的结构式为：4212228??= ③因为系数00=' x ，所以变形传动系统的结构式为：4 212228??= （3）验算原基本组的变速范围 841.112<=' =?r （4）验算最末变速组的变速范围 895.341.1)12(4)12(43<===-?-??r 故所选结构式符合要求。 5、绘制转速图 1212.1119010001 ≈= ?? ? ??=-u 结构网如下：
转速图： 6、三角带设计 由<<机械设计>>表11.5知2.1=A K （1）计算功率KW P K P A c 4.55.42.1=?==。 （2）型号 由kw P c 4.5=，min /14401r n =及表11.8知应选A 型带。 （3）带轮直径1D ，2D 选mm D 1001=，则mm D D 1501000 1500 12== （4）校核带速V s m n D V /23.56000 1000 10014.36000 1 1=??= = π s m V /5min ≥；s m V /25max ≤ 所以选的带型号符合要求。 （5）初定中心矩0A mm mm D D A 500~150))(2~6.0(210=+≈
制造装备 课程设计任务书 （2015~2016学年） 设计题目普通车床主传动系统的设计 学院名称电气工程与自动化学院机械工程系 专业（班级）机械设计制造及自动化 姓名（学号）Z41214054XX 起讫日期 指导教师 下发任务书日期 201X年 X月 X 日
安徽大学制造装备课程设计任务书
安徽大学 审阅 课程设计成绩评定 答辩
目录１、参数的拟定 ２、运动的设计 ３、传动件的估算和验算 ４、展开图的设计 ５、总结
一、参数拟定 １、确定公比φ 已知Ｚ＝8级（采用集中传动） n max =1250 n min=40 R n=φz-1 所以算得φ≈1.26 2、确定电机功率N 已知电机功率N=4.4kw 二、运动的设计 1、列出结构式 8=2[2] 3[] 2[4] 因为：在I轴上如果安置换向摩擦离合器时，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。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。由于I轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。 2、拟定转速图 1）主电机的选定 电动机功率N：4.4KW 电机转速n d:
因为n max =1250vr/min ，根据N=4.4KW ，由于要使电机转速n d 与主轴最高转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。所以初步定电机为：Y132m-4，电机转速1440r/min 。 2）定比传动 在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面要求，以及满足不同用户的使用要求。为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮。 3）分配降速比 8级降速为：250315400500 630 8001000 315 1250 （r/min ） 画出转速图 8=2[2]2[2]2[4] 电 ⅡⅢ Ⅳ Ⅰ250 315400500 630800100012501440r/min 结构大体示意图:
陕西理工学院 车床主传动系统设计 设计题目 系别 专业 学生姓名 班级学号 设计日期
目录 第一章概述--------------------------------------------------------------4 1、车床主传动系统课程设计的目的----------------------------4 2、设计参数----------------------------------------------------------4 第二章参数的拟定-----------------------------------------------------4 1、确定极限转速----------------------------------------------------4 2、主电机选择-------------------------------------------------------5第三章传动设计--------------------------------------------------------5 1、主传动方案拟定-------------------------------------------------5 2、传动结构式、结构网的选择----------------------------------5 3、转速图的拟定----------------------------------------------------6第四章传动件的估算---------------------------------------------------7 1、三角带传动的计算----------------------------------------------7 2、传动轴的估算----------------------------------------------------9 3、齿轮齿数的确定和模数的计算-------------------------------11 4、齿宽确定----------------------------------------------------------15 5、齿轮结构设计----------------------------------------------------16 6、带轮结构设计----------------------------------------------------16 7、传动轴间的中心距----------------------------------------------16 8、轴承的选择-------------------------------------------------------17第五章动力设计---------------------------------------------------------17
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
普通车床的主动传动系统设计书 一、专用镗床I型的主轴箱部件设计 2. 工艺要求 1. 加工工件材料为铸铁，粗加工、可加工通孔、沉孔、倒角。 2.加工零件的孔径为Φ150，要求正反转。 3.设备装备型式：主轴箱安置在主柱上，可作上、下移动。 二、设计内容 1）运动设计：根据给定的转速确定主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。 2）动力计算：选择电动机型号，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（出算和验算）。 3）绘制下列图纸： ①机床主传动系统图（画在说明书上）。 ②操纵机构设计、主轴箱上、下移动机构设计（以原理图形式画在说明书上）。 ③主轴箱部件展开图及主要剖面图。 ④主轴零件图。 4)编写设计说明书一份。
一、概述 1.1机床课程设计的目的 课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 二、参数拟定 2.1确定转速范围 确定转速范围：主轴最小转速n nim （r/min ）=140r/min 、n max （r/min ）=1800r/min 查机械制造装备设计书表2-5得：140r/min ，180r/min ，224r/min ，280r/min ，355r/min ，450r/min ，560r/min ，710r/min ，900r/min ，1120r/min ，1400r/min ， 1800r/min 。 2.2 主电机的选择 合理的确定电机功率，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3KW ，根据《机械设计手册》第3版，选Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1450r/min ，堵转转矩/额定转矩=2.2 最大转矩/额定转矩=2.3 镗床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 三、传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。 传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。 传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变
目录 摘要............................................................................................................ II ABSTRACT. ............................................................................................... III 第一章前言 .. (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2国内外研究现状及发展趋势 (1) 1.2.1 数控系统的发展趋势 (1) 1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 (2) 1.3课题研究内容及方法 (5) 1.3.1 课题研究内容 (5) 1.3.2 研究方法 (5) 1.4论文构成 (5) 第二章主传动系统的设计 (6) 2.1主传动系统的设计要求 (6) 2.2总体设计 (6) 2.2.1 拟定传动方案 (6) 2.2.2 选择电机 (7) 2.2.3 主运动调速范围的确定 (9) 2.2.4 转速图 (11) 第三章传动系统零部件设计 (12) 3.1传动皮带的设计和选定 (12) 3.1.1．V带传动设计 (12) 3.2轴系部件的结构设计 (14) 3.2.1 I轴结构设计 (14) 3.2.2 II轴结构设计 (17) 3.2.3电磁摩擦离合器的计算和选择 (21) 第四章主轴结构设计 (23) 4.1对主轴组件的性能要求 (23) 4.2轴承配置型式 (24) 4.3主要参数的确定 (24) 4.4主轴头的选用 (25) 4.5编码器的选择与安装 (25) 第五章结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
安徽建筑大学毕业设计 (论文) 专业机械设计制造及自动化 班级 09 城建机械3班 姓名 学号 09290070312 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 2013 年 6 月 10 日
摘要 主传动系统设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要由机床的级数入手，于结构式、结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择各种主传动配合件，对轴和齿轮及配合件进行校核，将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计，完成设计任务。 本次突出了结构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则，拟定机构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度需要的同时，材料的选择也是采用折中的原则，没有选择过高强度的材料从而造成浪费。 【关键词】车床、主传动系统、结构式、电动机。
Abstract Main drive system design is Very important part of the Machine Design, The design of the series to start primarily by machine, In the structure, the structure network developed, to the design of gears and shafts, Choose a variety of main drive with the pieces of the shaft and gear, and checked with the parts ，design and motive of completion sport spread the lord to move the project "the structure turn" , Design a principal axis to become soon a box assemble diagram and spare parts diagram and lay particular emphasis on to carry on spread to move stalk module, principal axis module and become soon organization, box a body, lubricate and seal completely, spread to move stalk and slippery move wheel gear spare parts of design to complete design tasks. This highlights the structural design requirements, under the basic requirements for ensuring the machine ,According to the principles of machine tool design, Development of institutional and structural net, Streamlining of the machine tool sector, Strive to reduce production costs, No choice of materials resulting in high strength waste. 【Keywords】lather, Main drive system, Structure , Electric motor.
机械工程学院 课程设计说明书 专业机械设计制造及其自动化 班级XXXXXXXXXXX 姓名XXXXXXXX 学号XXXXXXXXXXXX 课题普通车床主传动系统设计 指导教师XXXXXXXXXX ___________ 年月曰
普通车床主传动系统设计说明书 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数: （选择第三组参数作为设计数据） 、运动设计 =1.41，因为=1.41=1.06 6,根据《机械制造装备设计》P77表3-6标准数列。首先找到 最小极限转速25,再每跳过5个数（1.26?1.06 6）取一个转速，即可得到公比为 1.41 的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000。 （4）结构式采用：12 31 23 26 1）确定系数X o x0l^R n Z 1 11 12 1 0 (1)传动方案设计（选择集中传动方案） (2) 转速调速围Rn n max 200044.44 n min 45 (3)根据《机械制造装备设计》p78公式（3-2 ）因为已知 R n ig R n z Z= lg +1 (Z 1}R n =11444 = 根据《机械制造装备设计》p77表3-5标准公比。这里我们取标准公比系列
In 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取P o 2 ，在这里取 F0 3 3）基型传动系统的结构式应为：12 2?2￡26 4）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将兀基本组基比指数I 加上X。而成，应为X o为0,故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取12 31 23 26 5）验算原基本组变形后的变速围 R2X2 F2 1 1.413 （2 1）1.413 2.8 8 6）验算最末变速的组变速围 R3 X3 F3 1 1.416"21）1.4167.858 8 传动系的结构网
目录 一、参数拟定 (2) 1.1 确定公比 (2) 1.2 确定主轴主要技术参数 (2) 二、运动的设计 (3) 2.1确定传动顺序及传动副数 (3) 2.2确定扩大顺序 (3) 2.3 画出结构网如图2-1 (3) 2.4拟定转速图如2-2 (3) 2.5计算各传动副的传动比 (4) 2.6 确定齿轮齿数 (4) 2.7 主轴转速检验 (5) 2.8 主传动系统图如图2-3 (6) 三、进给箱设计 (6) 3.1 增倍组齿数的确定 (6) 3.2 进给传动系统图 (9) 3.3、车螺纹传动路线表达式 (9) 3.4、验算螺纹螺距 (10) 四、溜板箱的设计 (10) 4.1 溜板箱齿轮齿数的确定 (10) 4.2 验算横向进给 (11) 4.3 验算纵向进给 (11) 4.4 溜板箱的传动系统图如图2-4 (11) 五、车床传动系统图如图2-5 (12) 六、总结 (13) 参考文献： (13)
一、参数拟定 1.1 确定公比 ? 已知CA6136机床的转速级数为Z=8,转速范围42-980 r/min max min 980/min,42/min n r n r == 由1Z R φ-=可以得到max min lg lg lg lg980lg 42 lg 1181 n n R Z Z ?--= == --- 参照标准公比，可算的公比 1.58φ= 1.2 确定主轴主要技术参数 表1 主要技术参数
二、运动的设计 2.1 确定传动顺序及传动副数 由级比规律和设计机床三项原则：传动副“前多后少”，传动比线“前密后疏”，降速“前慢后快”,可得CA6136的结构式为Z=8=421222??。 2.2 确定扩大顺序 （1）主电机的选定 电动机功率N ：4KW ；电机转速n d : 1440r/min （2）按照前小后大、前密后疏的原则 由max min 980/min,42/min n r n r ==,z=8,?=1.58可得到8级转速如下： 42,65,102,160,255,400,640,1010（r/min ） （3）计算误差范围： ()()%58.0%10158.1%101=?-=?-? %,8.506.3980980 1010'≤=-=-n n n %,8.5%0424242'≤=-=-n n n 转速980r/min 和42r/min 都在误差范围之内，可取。 2.3 画出结构网如图2-1 图2-1 结构网 2.4 拟定转速图如2-2 根据传动副→“前多后少”，传动比线→“前密后疏”，降速→“前慢后快”原则拟定转速图。
哈尔滨工业大学 题目：无丝杠车床主传动系统运动和动力设计
目录 一、运动设计 (3) 1 确定极限转速 (3) 2 确定公比 (4) 3 求出主轴转速级数 (3) 4 确定结构式 (3) 5 绘制转速图 (3) 6 绘制传动系统图 (5) 7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (6) 8 校核主轴转速误差 (7) 二、动力设计 (8) 1 传动轴的直径确定 (8) 2 齿轮模数的初步计算 (9) 参考文献 (11)
一、运动设计 1、 确定极限转速 根据设计参数，主轴最低转速为30r/min ，级数为11，且公比φ=1.41。于是可以得到主轴的转速分别为：26.5,37.5, 53, 75, 106, 150, 212, 300, 425, 600, 850r/min ，则转速的调整范围 。 2、 确定公比φ 根据设计数据，公比φ=1.41。 3、 求出主轴转速级数Z 根据设计数据，转速级数Z=11。 4、 确定结构式 按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为53122312??=的传动方案。其最后扩大组的变速范围86.541.1)12(52≤==-?R ,符合要求，其它变速组的变速范围也一定符合要求。 5、 绘制转速图 （1）选定电动机 根据设计要求，机床功率为4KW ，最高转速为850r/min ，可以选用Y132M2-8，其同步转速为1000r/min ，满载转速为960r/min ，额定功率5.5KW 。 （2）分配总降速传动比U 总降速传动比为027.0850 5 .26min === Nd N U ，又电动机转速min /960r n d = 不在所要求标准转速数列当中，因而需要增加一定比传动副。 （3）确定传动轴的轴数 轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。 08 . 32 26.5 850 min max = = = N N Rn
摘要 随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。采用经济型数控系统对普通机床进行数控改造，尤其适应我国机床拥有数量大，生产规模小的具体国情。 本文对C6150普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床关键部件参数的计算、对机床主传动系统结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。经过改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率。降低了劳动强度。 关键词：普通车床，数控技术，数控化改造
Abstract With the rapid devlopment of science and technology, CNC is becoming an important symbol to measure a country，s machinery manufaucturing level .Using economic numerical control system to transform General machine tools, adapts to our country which has large number General machine tools and is small scale production. The paper studied thoroughly the retrofitting technology on C6150 universal lathe ,including thecomutating of parameters of key components, the design of lathe structure ,optimization of the retrofitting scheme,as well as matters needing attention of reform in detail ,etc.The result shows that the machine tools achieveed expected function and precision after retrofitting ,the machine can sufficienfly execute automatic control on outside diameter taper screw ends etc, it important the production rate of the machine and decreases the labor stress from the operator. Key words: Unversal Lathe Numerical Technology Numerical Control Transformation
普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数： (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 （1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速范围2000 max 44.4445 min n Rn n == = （3）根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41，因为?=1.41=1.066，根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 （4）结构式采用：13612322=??
1）确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取 02 P =，在这里取 03 P = 3）基型传动系统的结构式应为：12612232= 4）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将元基本组基比指数 加上'0 x 而成，应为' 0x 为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取13612322=?? 5）验算原基本组变形后的变速范围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6）验算最末变速的组变速范围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 传动系的结构网
机械制造装备设计课程设计说明书 设计题目: 车床的主传动系统设计 院系：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化专业班级：12级机制十五班 学号：201233460 姓名：霍道义 指导老师：刘军 日期：2015年12月18日
车床的主传动系统设计任务书 姓名霍道义学号 201233460 专业机制本班级 15班 最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 原始数据： 主要技术参数题目 主电动机功率P/kw 4 最大转速2500 最小转速112 公比 1.41 工件材料：钢铁材料。 刀具材料：硬质合金。 设计内容： 1）运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图，计算齿轮齿数。 2）动力计算：选择电动机型号及转速，确定各传动件的计算转速，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。 3）绘制下列图纸： ①机床主传动系统图（画在说明书上）。 ②主轴箱部件展开图及主要剖面图。 ③主轴零件图。 4）编写设计说明书1份。
目录 1 绪论 (4) 2 普通车床主动传动系统参数的拟定 (5) 2.1电动机的选择 (5) 2.2确定转速级数 (5) 3 传动设计 (6) 3.1拟定传动方案 (6) 3.2 确定结构式 (6) 3.3设计结构网 (7) 3.4绘制转速图 (9) 3.5各传动组传动副齿轮齿数 (10) 3.6绘制传动系统图 (13) 4.传动零件设计 (13) 4.1 V带传动设计 (13) 4.2齿轮传动设计 (16) 4.3轴的设计计算 (19) 4.4轴承的选用 (23) 4.5 键的选用 (24) 4.6 圆盘摩擦离合器的选择和计算 (24) 4.7轴承端盖设计 (25) 5 动力计算 (26) 5.1齿轮的强度校核 (26) 5.2各传动轴轴承的校核 (28) 5.3主轴的校核 (29) 5.4键的校核 (31) 6 箱体的结构设计 (32) 6.1箱体材料 (32) 6.2箱体结构 (32) 7 润滑设计及润滑油选择 (33) 7.1润滑设计 (33) 7.2润滑油的选择 (35) 8 总结 (36) 9 参考文献 (37)
第一章概论 一、数控系统发展简史 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。二、国内数控机床状况分析 （一）国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。 （二）国内数控机床的特点 1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。 三、数控系统的发展趋势 1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 2.向高速化和高精度化发展 这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 3.向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。 （1）应用自适应控制技术 数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （3）引入故障诊断专家系统