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铣床主轴箱设计方案说明书1. 引言本文档旨在介绍铣床主轴箱设计方案，包括设计目标、技术要求、设计原理、结构设计和性能评估等内容。
该设计方案旨在满足铣床主轴箱的使用需求，并具备良好的可靠性和性能。
2. 设计目标铣床主轴箱的设计目标主要包括以下几个方面：1.提供稳定可靠的主轴转速和扭矩输出；2.实现精确的轴向和径向定位精度；3.具备良好的刚度和减震性能，保证加工精度；4.降低噪音和振动水平，提高操作舒适性；5.简化维护和保养流程，提高设备的可维护性。
3. 技术要求设计方案需要满足以下技术要求：1.主轴转速范围：1000-8000rpm；2.主轴最大扭矩：200Nm；3.轴向定位精度：0.01mm；4.径向定位精度：0.02mm；5.主轴箱结构刚度：足够抵抗加工过程中产生的剧烈振动；6.噪音水平（在标准工作负荷下）：不超过80dB；7.振动水平（在标准工作负荷下）：不超过5μm；8.维护保养周期：500小时。
4. 设计原理铣床主轴箱的设计原理主要包括以下几个方面：1.选用适当的主轴驱动方式，如直驱或带传动的方式，以达到所需的转速和扭矩输出；2.采用高精度轴承和传动组件，以实现精确的轴向和径向定位精度；3.结构设计中考虑刚度和减震性能，通过增加结构刚度或采用减震装置来减小振动；4.通过合理的隔音和减振材料使用，降低噪音和振动水平；5.设计易于拆卸和维护的结构，方便维修和保养。
5. 结构设计铣床主轴箱的结构设计应考虑以下几个方面：1.主轴箱外壳：选用高强度材料制造，结构紧凑，能够满足刚度要求和防护要求；2.主轴承支撑结构：采用高精度的轴承和稳定的支撑结构，以实现主轴的轴向和径向定位；3.主轴驱动系统：选用适当的驱动方式，如电机直接驱动或采用传动装置，并考虑到输出扭矩和转速要求；4.减震装置：在结构设计中考虑采用减震装置，以减小振动对工件加工的影响；5.隔音材料和结构：在外壳设计中应用隔音材料和合理的结构设计，降低噪音水平；6.维护保养设计：设计易于拆卸和维护的结构，方便维修和保养。
46机械装备Mechanized Equipment2017年8月下数控龙门铣床主轴箱设计任宣铭，杨龙允，刘宏钢，张伟鹏（山东科技大学机械电子工程学院，山东 青岛 266590）摘要：随着工业化进程的不断推进，数控技术不可避免地成为我国各行业发展的重要组成部分。
数控龙门铣床主要由主轴箱、进给伺服系统、机床床身等组成。
文章详细介绍了一种数控龙门铣床系统中主轴箱的设计方法。
关键词：数控技术；龙门铣床；主轴箱中图分类号：TG547 文献标志码：A文章编号：1672-3872（2017）16-0046-011 绪论1.1 数控技术发展概述数控技术对一些关系到国民生产和生活的重要领域的发展也起着越来越重要的作用，并且这些行业所装备的数控系统已经是现代工业发展的重要趋势。
我国所用的数控系统大多为传统的封闭式体系，已经不能适应制造业的发展趋势。
因此，对数控技术的改革变得尤为重要。
在市场需求方面，要重点解决数控系统以及相关配套部件的可靠性和生产规模的问题，使生产规模化、产业化。
1.2 数控机床的工作原理和组成所谓的数控机床，就是用数字化控制系统进行控制的机床。
用数控机床加工工件，首先，应该把零件图纸上的尺寸要求、位置要求以及技术要求转换成数控程序，即用规定的代码和格式编写加工程序，并且储存到机床系统中；其次，运用相关的机床输入系统将编写好的程序指令输入到机床系统中即CNC单元，CNC单元将程序进行翻译、运算后向机床的各个系统发出加工指令，并且驱动机床各部件装置进行加工，最后加工出我们所需要的合格零件。
1.3 数控机床的机械结构数控机床的机械结构一般由下面几个部分组成：①主传动系统。
其中包括动力装置、传动装置和主运动执行装置（比如主轴等）。
它的主要功能是使数控机床实现主运动；②进给传动系统。
其中包括动力装置、传动装置和主运动执行装置（比如工作台、刀架等）。
它的主要功能是使数控机床实现进给运动；③基础支撑件。
其主要功能是支撑机床本体的零件和部件，并且使这些零件和部件在加工的过程中的位置准确；④辅助系统。
127机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment数控龙门铣床主轴箱设计王艳妮（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）摘 要：随着我国工业化进程的不断加快，运用在工业中的设备需要不断更新，以赶上时代的变迁和社会的发展。
数控铣床作为工业生产中不可或缺的设备之一，在工业生产方面占据重要地位。
数控铣床的主动力供应就是主轴箱供给的，文章主要研究了一种数控龙门铣床的主轴箱，结合数控技术的发展和数控机床的工作原理以及机械结构，阐述数控龙门铣床主轴箱的设计。
关键词：数控技术；龙门铣床；主轴箱中图分类号：TG547 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）12-0127-01——————————————作者简介： 王艳妮（1985—），女，陕西西安人，本科，研究方向：专机、龙门铣设计及结构改进。
数控技术的产生彻底改变了工业生产形势，其高自动化、高进度、高效率的特点为我国的工业发展带来了福音。
但是我国现在各个工厂所使用的机床大多数都是传统的封闭式体系，这种传统的机床不能为我国的工业发展带来更多的便利，对此应该大力着手于数控技术的改革方案，在达到市场需求的同时，解决数控系统中微小零部件的可靠性和安全性问题，改革完毕后肯定会使得我国的工业生产更加的规范化、产业化[1]。
1 数控机床的工作原理和组成数控机床就是用数字化的控制系统去控制机床，把计算单元进行翻译，运算出加工指令，随之驱动机床进行加工，最后加工出所需要的零件[2]。
2 数控机床的机械结构数控机床的机械结构为以下几种：主传动系统、进给传动系统、基础支撑件、辅助系统和其他系统。
主传动系统就是为数控机床进行主运动的系统；进给传动系统，通常指工作台和刀架，它的主要功能就是使得工件可以自动进给的系统；基础支撑件，主要功能是支撑正在处在加工过程中的零件和机床本体，并且很大程度上确保了加工零件的位置不改变。
目录1.题目要求及参数确定-------------------------------------------2 1.1设计要求--------------------------------------------------------------------2 1.2运动参数确定-------------------------------------------------------------21.3动力参数的确定------------------------------------------------------------22.运动设计------------------------------------------------------ 2 2.1传动组的传动副数的确定--------------------------------------2 2.2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3 2.3拟定转速图----------------------------------------------------4 2.4齿轮齿数确定--------------------------------------------------52.5传动系统图----------------------------------------------------53.传动零件的初步计算---------------------------------------------6 3.1传动轴直径初定------------------------------------------------63.2齿轮模数的初步计算-------------------------------------------74.主要零件的验算-------------------------------------------------8 4.1三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8 4.2圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10 4.3传动轴的验算、强度验算、弯曲刚度验算---------------------144.4 滚动轴承的验算----------------------------------------------165.总结-----------------------------------------------------------------------------176.参考文献-------------------------------------------------------181. 题目要求及参数确定1.1设计要求1）机床的类型、用途及主要参数铣床，工作时间：二班制，电动机功率： 1.5N KW =，主轴最高、最低转速如下： max 1250n rpm =，min 100n rpm =变速级数：z=12。
目录目录 (1)1. 机床参数确定： (1)2. 运动设计 (1)2.1 传动组、传动副的确定： (1)2.2 结构式、结构网的选择： (2)2.3 拟定转速图： (2)2.4 齿轮齿数确定 (4)2.5传动系统图如图四所示： (5)2.6轴、齿轮的计算转速： (5)2．7展开图简图 (7)3. 传动零件的初步计算： (7)3.1传动轴直径初定 (7)3.2 主轴轴颈直径的确定 (8)3.3 齿轮模数的初步计算 (8)4. 主要零件的验算 (9)4.1 V带传动的计算和选定 (9)4.2 圆柱齿轮的强度计算： (10)4.3主轴的验算 (12)4.4 滚动轴承的验算 (13)参考文献 (15)1. 机床参数确定：运动参数： 回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。
其数列的公比φ应选取标准的公比值，取公比φ=1.26。
主轴转速级数：12126.1lg 5.12lg 1lg lg =+=+=ϕn R z 式中Rn 为主轴变速范围：5.121001250min max ===n n R n 。
机床传动系统的变速组大多采用双联齿轮或三联齿轮，因此转速级数宜为2、3因子的乘积，即n m Z 23⋅=为宜，其中m 、n 为正整数。
动力参数：由任务书设定电动机功率：N=3KW 。
查表应选用Y 系列三相异步电动机Y100L2-4，转速1420 r/min ，效率82.5%。
功率因素cos φ=0.81，额定转矩2.2KNm 。
2. 运动设计2.1 传动组、传动副的确定：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=3×4 2）12=4×3 3）12=3×2×2 4）12=2×3×2 5）12=2×2×3方案1）、2）可以省一根传动轴，但是其中一个传动组内有四个传动副，果增大了该轴的轴向尺寸这种方案不宜采用。
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计铣床主轴箱设计毛秋林成都工业职业技术学院 四川省成都市 610218摘 要： 铣床主轴箱是铣床的重要装备件，是铣床的输出端，对铣床输出的转速及加工精度起主要作用。
分析铣床主轴箱设计，从而为铣床主轴箱设计提供更加广泛的思路。
关键词：铣床；主轴箱；设计1 铣床传动轴的设计实际铣床传动轴的质量是连续分布的，用基于集中参数的模型来表示这样的铣床传动轴会导致分析结果与精确模型之间的差异，这些差异随着模型中集中点的数量而减少。
将具有分布质量的铣床传动轴划分为几个较短的单元，用第i个单元的质量、弹性和阻尼等集中参数来描述，可以得到与将轴划分为无限个单元时所得结果基本相同的计算机模拟结果，与波模型相对应。
上述划分过程称为运动结构的离散化，对应于铣床传动轴的多质量集中参数模型。
为了展示铣床传动轴模型的综合，采用了以下假设：铣床传动轴是弹性元件，在集总参数模型的情况下，轴被分成有限个相同的单元，其参数（弹性、质量和耗散）相同。
在分布参数模型的情况下，轴被分成无限多个相同的单元，这些单元的参数是相同的；轴由特定的（每单位长度）常数参数表示：特定的惯性矩J′，轴内粘滞摩擦系数D′和扭转敏感系数S′c，圆周运动由角速度表示，而轴偏转则省略，轴内的粘性摩擦也用集中阻尼参数D1m和Dm1表示，为轴的每个元件定义角速度和扭矩。
在上述假设的基础上，将铣床传动轴的运动结构（图1）转换成m个离散单元，其中，J1，…，Jm，Cs，12，…，Cs，m-1，m，Sc，12，…，Sc，m-1，m，D12，…，Dm-1，m是惯性矩，扭转刚度系数，扭转敏感系数（Sc=1/Cs）和分离铣床传动轴各元件内的粘性摩擦系数；D1，Dm是为轴承定义的摩擦系数。
图1 铣床传动轴的运动结构离散单元ω1ωmD1D12D23D m-1,mC s,m-1,mC s,23C s,12M1D mJ mm m m根据机电能转换理论，广义坐标是机械系统中的力或力矩和电路中的电压，而广义速度是机械系统中的速度或角速度和电气系统中的电流。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计梁式数控龙门铣床是一种常见的数控机床，它的整体结构设计非常重要。
本文将从整体结构设计的角度出发，探讨梁式数控龙门铣床的设计要点和优化方法。
梁式数控龙门铣床的整体结构主要由机床床身、龙门横梁、工作台、滑块、主轴箱、进料机构、控制系统等组成。
其中，机床床身是数控龙门铣床的基础结构，承受整个机床的重力和切削力。
龙门横梁起到支撑和导向工作台的作用，承受加工过程中的惯性力和切削力。
工作台是工件安装和加工的平台，具有往复运动和旋转运动的功能。
滑块是主轴箱的运动装置，用于控制主轴的上下运动。
主轴箱包括主轴、减速器、驱动装置等，是数控龙门铣床的核心部件。
进料机构用于控制工作台的前进、后退和左右移动。
控制系统负责对整个机床的运动进行控制和监测，保证加工的精度和稳定性。
在整体结构设计中，需要考虑以下几个方面。
首先，应根据加工要求确定机床的加工范围和刚度需求，以确定床身的尺寸和形式。
其次，龙门横梁的尺寸和结构应考虑工作台的大小和负载要求，保证工作台的稳定性和刚度。
工作台的大小和形式应考虑加工件的尺寸和类型，以满足加工的要求。
滑块的结构和运动方式应具有足够的刚度和精度，以确保主轴的运动稳定和加工精度。
主轴箱的结构和轴承选择应考虑主轴的转速和刚度要求，以保证加工质量。
进料机构的结构和运动方式应根据加工件的尺寸和复杂程度来确定，以提高加工效率和质量。
最后，控制系统的性能和功能应与机床的结构相匹配，以实现精确的加工控制和监测。
在梁式数控龙门铣床整体结构设计中，需要注意优化设计。
首先，应采用适当的材料和结构形式，以提高机床的刚度和稳定性。
其次，应优化各组件的尺寸和位置，以减少功耗和噪声，并提高加工精度和效率。
此外，应选择合适的传动方式和轴承结构，以提高机床的工作精度和可靠性。
最后，应合理布置各部件和管线，以提高机床的维护便利性和使用寿命。
总之，梁式数控龙门铣床的整体结构设计是决定其加工质量和效率的关键因素。
铣床主轴箱设计方案说明书16设计方案说明书1.设计目标本设计方案旨在设计一台铣床主轴箱，以满足以下要求：- 能够实现高速旋转和稳定的工作状态- 具备较高的承载能力和刚性- 能够适应不同的铣削工艺要求- 结构紧凑、操作方便2.设计原理该铣床主轴箱采用直线导轨和滚珠螺杆副作为主要的运动轴承结构，通过电机驱动实现主轴的旋转运动。
为了提高主轴箱的刚性和稳定性，主轴箱的外壳采用高强度铝合金材料制造，并且采用了箱形结构设计。
主轴箱内部设置有主轴轴承和冷却系统，用于保证主轴的高速旋转和稳定工作。
主轴轴承选用高速轴承，具备高承载能力和高刚度，同时具备良好的自润滑性能。
冷却系统采用循环水冷却方式，通过冷却水循环流过主轴和轴承，以确保主轴的温度控制在合理范围内。
3.设计方案细节主轴箱的外形尺寸为500mm×500mm×500mm，采用箱形结构设计，既能满足刚性和稳定性要求，又易于安装和维修。
主轴轴承选用高速角接触轴承，具备良好的刚性和承载能力。
为了减少轴承的工作温度，轴承内部设置了自润滑装置，可以自行供润滑油，减少磨损和摩擦。
冷却系统采用循环水冷却方式，由一个水泵和一个散热器组成。
冷却水通过水泵流经主轴和轴承，达到冷却的目的，然后通过散热器散热，以保持冷却水的温度在合理范围内。
主轴箱内部还配备了润滑系统和润滑油箱，用于对主轴和轴承进行润滑。
润滑系统采用自动供油方式，通过一台润滑泵将润滑油供给到主轴和轴承的润滑部位，以减少磨损和摩擦。
4.总结通过以上设计方案，可以设计一台高性能的铣床主轴箱，满足高速旋转和稳定工作的要求。
该主轴箱具备较高的刚性和承载能力，能够适应不同的铣削工艺要求。
其结构紧凑、操作方便，易于安装和维修。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计摘要：根据国内与国外對于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合实际的生产需要。
其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。
其运行是采用伺服电机然后是滚珠丝杠进行传动。
总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。
并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的方法对其进行了分析。
龙门铣床；数控；伺服电机；滚珠丝杠1 机床的设计要求数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了：（1）总体布局设计：各个部件的位置、各个部件的运动进行分析、还有其整体的外观。
（2）技术参数设计：各个部件的尺寸、刀具的转速和进给量、电机的功率和所能承载的力。
（3）结构优化设计：整个机床的刚度、运动特性、受热性能等。
此机床符合国家的标准，其参数为：工作台的整体尺寸为：3000×1200mm，工作台所能承受的最大载荷为2吨，能够具有高的速度和效率，结构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂的零件。
2 设计方案我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙门铣床。
这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了（1）成本低，生产较为简单。
这种龙门铣床的整体的长度必须比工作台行程的长度多两倍。
而移动式的龙门铣床的整体的长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。
（2）这种机床的动态响应好。
这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工零件的精度和动态响应性。
我所采用的为西门子 4-05的数控系统，因为这个数控系统具有龙门轴的同步功能。
这一项功能能够让龙门框架的进给轴（X1，X2）达到无机械偏差的位移的目的。
可以对运动的值进行比对，能够检测出很小的偏差并且及时的更正，增大了其精度。
铣床的整体装配图如下图所示：3 主轴箱的设计要求（1）使其所调节的速度范围能够达到其最大值而且能够进行无极变速。
（2）提高主轴箱的刚性与稳定性，以及它的精度。
铣床主轴箱设计说明书目录1、绪论 (2)金属切削机床在国民经济中的地位 (2)本课题研究目的 (2)2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3)原始数据与技术条件 (3)机床主传动系统运动设计 (3)传动零件的初步计算 (7)3、结构设计及说明 (15)结构设计的内容、技术要求和方案 (15)展开图及其布置 (16)轴（输入轴）的设计 (16)齿轮块设计 (17)传动轴的设计 (18)主轴组件设计 (19)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1、绪论金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。
在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
本课题研究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，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。
通过本课题设计可以达到以下目的：1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。
2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。
3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。
4. 进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/Engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。
龙门铣床主传动系统设计龙门铣床主传动系统设计铣床是在一般机床的基础上发展起来的，其传动系统的核心环节是主传动系统。
铣床的机械结构主要由传动系统、支承部件、分度台等部分组成。
传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件，而且要保证传递过程中具有良好的动态特性。
传动系统在工作过程中，经常受到激振力和激振力矩的作用，使传动系统的轴组件产生弯曲振动和扭转振动，影响了机床的工作性能。
随着机床切削速度的提高和自动化方向的发展，传动系统的结构组成越来越简单。
三坐标双柱龙门铣床简单的运动结构图为如下：铣床的主传动系统的布局可分成集中传动和分离传动两种类型。
主传动系统的全部变速结构和主轴组件集中装在同一个箱体内，称为集中传动布局；传动件和主轴组件分别装在两个箱体内，中间采用带或链传动，称为分离传动布局。
集中传动式布局的机床结构紧凑，便于实现集中操控，且只用一个箱体，但传动结构运转中的振动和热变形。
当采用轮传动时，皮带将高速直接传给主轴，运转平稳，加工质量好，低速时经轮机构传动，转矩大，适应粗加工要求。
1、变速机构变速方式分为有级变速和无级变速。
有级变速机构有下列几种：·交换齿轮变速机构这种变速机构的变速简单，结构紧凑，主要用于大批量生产的自动或半自动机床，专用机床及组合机床等；·滑移齿轮变速机构这种变速机构广泛应用于通用机床和一部分专用机床中；·离合器变速运动在离合器变速机构中应用较多的有牙嵌式离合器，齿轮式离合器和摩擦片式离合器。
2、齿轮的布置与排列·变速度组的滑移齿轮一般布置在主轴上，为了避免同一滑移齿轮变速组内两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距应大于滑移齿轮的总宽度，即留有一定的间隙（1-2mm）, 如无特殊情况，应尽量缩小齿轮轴向排列尺寸。
滑移齿轮的轴向位置排列通常有窄式和宽式两种，一般窄式排列轴向长度较小；·为了减小变速箱的尺寸，既需缩短轴向尺寸，又要缩短径向尺寸，它们之间往往是相互联系的，应该根据具体情况考虑全局，恰当地解决齿轮布置问题；·在强度允许的条件下，尽量选取较小的齿数和使齿轮的降速传动比大于1/4。
第20卷 第5期1998年10月武 汉 汽 车 工 业 大 学 学 报JOU RNAL O F W U HAN AU TOM O T I V E POL YT ECHN I C UN I V ER S IT Y V o l.20N o.5 O ct.1998 XK2116数控龙门镗铣床主轴结构设计李 列(江汉大学)摘 要 介绍了XK2116数控龙门镗铣床主轴主要参数的确定及主轴结构设计的特点。
关键词 数控龙门镗铣床;主轴参数;结构设计中图法分类号 TH133.10 概 述机床主轴是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面形成运动的旋转轴,其设计内容包括主轴及与其直接有关的轴承、转动件和其他相关件等。
主轴是数控机床的关键部件,对加工质量的影响极其明显,因此,对它的要求很高。
这些要求是:①精度高。
主轴的径向跳动和轴向跳动小,轴心线的回转精度高。
②刚度高。
主轴的静刚度和动刚度高,在切削力作用下变形小。
③振动小。
由主轴电机、齿轮和轴承等高速旋转的不平衡引起的振动小。
④热变形小。
主轴由电机、齿轮传动、轴承、离合器和压力油等引起的温升和热位移小。
⑤噪声小。
由电机、齿轮传动和轴承等引起的噪声小。
以上5点要求是为了保证零件加工的高精度、高表面粗糙度、高效率和好的操作环境所需要的。
XK2116数控龙门镗铣床的主轴就是在加工时直接带动刀具进行切削的主旋转轴,其主轴结构的设计除必须满足上述要求外,还应具有现代数控机床所必须具备的诸如自动拉刀,主轴径向定位等功能。
1 主轴主要参数的确定XK2116数控龙门镗铣床主轴的主要参数包括:主轴前轴颈直径D1、主轴序号、主轴悬伸量a和主轴支承跨距l[1](见图1)。
1.1 主轴前轴颈直径D1的确定主轴前轴颈直径D1是数控龙门镗铣床主轴参数中最为重要的一个参数。
在进行主轴结构设计时,要尽量使主轴不承受因齿轮传动而产生的径向力,从而避免主轴产生弯曲,这样主轴只传递扭矩。
当确定主轴参数时,就能够仅从静刚度条件出发来决定主轴参数,也就是说,主轴的计算主要是从刚度观点来考虑。
课程设计任务书1.设计目的本次课程设计是毕业课程设计前一次对我们大学四年期间机械专业基础知识的考核和检验。
它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识。
它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问题的运用。
通过本专业课程设计的训练，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，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。
2.设计内容和要求1．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。
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（如齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。
3．结构设计进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。
4．编写设计说明书1）机床的类型、用途及主要参数主轴转速范围：.m in /630m in,/50max min r n r n ==变速级数：z=12，主电动机：P=13KW ，n=1460r/min 。
工作台尺寸：1000x3000mm 。
主轴孔径：29mm 。
主轴套筒：直径250mm ，手动调整距离200mm 。
主轴箱进给范围：18级，10——500mm/min ，快速移动速度1.5m/min ，回转角度±30°。
推荐最大刀盘直径：350mm 。
2）设计部件名称：X2010型龙门铣床主轴箱。
3.设计工作任务要求1．专业课程设计设计说明书一份2．主轴箱展开图一张3．主轴箱剖面图一张4．机床传动系统图一张5．一个零件工作图（主轴）一张目录一、概述 (3)二、参数的确定2.1转速范围、各级转速等的确定 (3)三、传动设计3.1确定结构式及结构网 (4)3.2绘制转速图 (5)3.3绘制传动系统图 (6)四、传动件的估算4.1齿轮齿数确定 (7)4.2 各轴和齿轮计算转速 (9)4.3验算主轴各级转速相对误差 (10)五、动力设计5.1电机型号 (11)5.2各轴直径估算 (11)5.3齿轮模数的估算 (13)5.4尺宽的确定 (14)5.4轴承的选择 (15)六、结构设计6.1齿轮的轴向布置 (15)6.2各传动轴及其上传动元件的布置 (15)6.3主轴及其组件的配置 (17)6.4传动件的验算 (18)七、总结 (19)八、参考文献 (19)一、概述在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
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。
该铣床主要用于大中型零件的平面加工。
由于机床具有足够的刚度，可用镶硬质合金端铣刀进行高速铣削。
该铣床工作台只有纵向进给运动。
主轴箱做成单独部件，安装在立柱及横梁上，可沿导轨作横向和垂直进给运动，横梁可沿立柱导轨作垂直方向的调整。
主轴也可以沿其轴向作调整。
主轴采用手动变速。
进给系统的滑移齿轮变速机构、离合器的开合、横梁的卡紧与松开，都采用液压装置来控制。
调整工作台侧面T形槽内撞块，可使工作台运动实现自动循环。
二、参数的拟定2.1确定转速范围、各级转速已知.m in /630m in,/50max min r n r n ==，z=12， 由minmaxn n R n =、ϕlg )1(lg -=Z R n ，可得n R =12.6，ϕ=1.26.所以查18页表1.4（《机械制造装备设计》（陈立德主编））得各级转速为：50r/min ， 63r/min ， 80r/min, 100r/min, 125r/min, 160r/min, 200r/min, 250r/min, 315r/min, 400r/min, 500r/min, 630r/min 。
三、传动设计为了便于集中操作，箱体数目减少，本方案采用集中传动式布局，采用直齿滑移轮变速，采用电动机开停及制动方式。
3.1确定结构式及结构网由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或3为宜，即变速级数Z 应为2和3的因子，故其结构式为：b a Z 3⨯2=.对于12级传动，其结构式可为以下三种形式：22312⨯⨯=；23212⨯⨯=；32212⨯⨯=。
在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩越小，传动件和传动轴的集合尺寸就越小。
因此，从传动顺序来讲，尽量使前面的传动件多一些，即前多后少原则。
故本设计采用结构式为：22312⨯⨯=。
为了使一根轴上变速范围不超过允许值，传动副数越多，级比指数应小一些。
考虑到传动顺序中有前多后少原则，扩大顺序应采用前小后大的原则，即所谓的前密后疏原则。
故本设计采用的结构式为：63122312⨯⨯=。
12：级数。
3，2，2：按传动顺序的各传动组的传动副数。
1，3，6：各传动组中级比间的空格数，也反映传动比及扩大顺序。
验算转速范围：8426.1)12(6)1(222<===--p x r ϕ，在允许范围内。
该传动形式反映了传动顺序和扩大顺序，且表示传动方向和扩大顺序一致。
结构网只表示各传动副传动比的相关关系，而不表示数值， 因而绘制成对称形式：3.2绘制转速图绘制X2010龙门铣床转速图前，有必要先说明：为了结构紧凑，减小振动和噪声，通常限制：a：最小传动比Imin>=1/4;b：最大传动比Imax<=2(斜齿轮<=2.5);所以，在一个变速组中，变速范围要小于等于8，对应本次设计，转速图中，一个轴上的传动副间最大不能相差6格，可知上述结构式是符合要求的。
c：前缓后急原则；即传动在前的传动组，其降速比小，而在后的传动组，其降速比大。
3.3绘制传动系统图四、传动件的估算4.1齿轮齿数确定本设计中，各轴由电动机直接带动，未经过带传动驱动。
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表1-7（《机械制造装备设计》陈立德主编）中选取。
为了便于设计和制造，同一传动组内各齿轮的模数常取为相同。
此时，各传动副的齿轮齿数和相同。
显然，齿数和太小，则小齿轮的齿数少，将会发生根切，或造成其加工齿轮中心孔的尺寸不够（与传动轴直径有关），或造成加工键槽（传递运动需要）时切穿齿根；若齿数和太大，则齿轮结构尺寸大，造成主传动系统结构庞大。
因此，应根据传动轴直径等适当选取。
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。
Ⅱ轴与Ⅲ轴间的传动比为1、26.11、226.11，当各对齿数和相等时主动齿轮齿数为35、31、27，从动齿轮齿数为35、39、43。
齿数和为70。
Ⅲ轴与Ⅳ轴间的传动比为1、326.11，当各对齿数和相等时主动齿轮齿数为39、26，从动齿轮齿数为39、52。
齿数和为78。
Ⅳ轴与Ⅴ轴间的传动比为226.1、426.11，当各对齿数和相等时主动齿轮齿数为49、23，从动齿轮齿数为31、57。
齿数和为80。
Ⅴ轴与Ⅵ轴间为降速传动，传动比为326.11，主动齿轮齿数为29，从动齿轮齿数为57，齿数和为86。
电机轴（即Ⅰ轴）与Ⅱ轴间传动比为1460800，主动齿轮齿数为24，从动齿轮齿数为44，齿数和为68。
第一变速组第二变速组 第三变速组 zS70 78 80 n Z 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13Z 14Z 齿数 27 31 35 43 39 35 26 39 52 39 23 49 57 31传动过程中，会采用三联滑移齿轮，为避免齿轮滑移中的干涉，三联滑移齿轮中最大和次大齿轮之间的齿数差应大于4。
所选齿轮的齿数符合设计要求。
4.2 各轴和齿轮计算转速此机床为大型机床，主轴Ⅵ计算转速n 为主轴第二个三分之一转速范围内的最低一级转速12626.1503123min =⨯==Zn n ϕr/min 。
取n=125r/min 。
Ⅴ轴有12级转速，其中转速250r/min 通过齿轮副29/57可获得Ⅵ轴计算转速125r/min ，需传递全部功率，故轴Ⅴ的250r/min 转速也应能传递全部功率，是计算转速。
轴Ⅳ有6级转速，其中最低转速250r/min 通过双联滑移齿轮可使轴Ⅴ获得两级转速：100r/min 和400r/min 。
400r/min 比轴Ⅴ的计算转速高，需传递全部功率，故轴Ⅳ的最低转速也应能传递全部功率，是计算转速。
由于轴Ⅳ的最低转速是其计算转速，所以前面的各轴的最低转速均应是它们的计算转速，所以有：轴Ⅲ计算转速为500r/min，轴Ⅱ计算转速为800r/min，电机轴Ⅰ的计算转速为1460r/min。
各变速组内一般只计算最小的，也是强度最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。
轴Ⅴ轴Ⅵ间齿轮z=29在250r/min时可以使轴Ⅵ获得计算转速125r/min，所以齿轮z=29的计算转速为250r/min。
轴Ⅳ轴Ⅴ间变速组的最小齿轮是z=23，经该齿轮传动，使轴Ⅴ获得6级转速：100r/min，125r/min，160r/min，200r/min，250r/min，320r/min。
轴Ⅴ的计算转速为250r/min，故z=23的齿轮在630r/min时应能传递全部功率，是计算转速。
轴Ⅲ轴Ⅳ间变速组的最小齿轮是z=26，经该齿轮传动，使Ⅳ轴获得3级转速：250r/min，320r/min，400r/min。
轴Ⅳ的计算转速为250r/min，故z=26齿轮在500r/min时应能传递全部功率，是计算转速。
轴Ⅱ轴Ⅲ间变速组的最小齿轮是z=27，经该齿轮传动，使轴Ⅲ获得一级转速:500r/min。
轴Ⅲ的计算转速为500r/min，故z=27齿轮在800r/min时应传递全部功率，是计算转速。
而由转速图可看出电机轴与Ⅱ轴间的齿轮z=24也传递了全部功率，是计算转速。
