机床磨床主传动系统结构设计方案
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机床设计-传动系统
1400r/min 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5
转速图的绘制
主传动系统的传动路线表达式：
36
1
主电机 440r / min
φ126 φ256
I
3306 4224
II
42
4222 62
III
60
1380 72
IV(主
轴)
48
主轴的转速计算：
126
n主轴
=
n电机
× 256
×uI-II
×uII-III
×uIII-IV
a
126
n主轴max
=
n电机
× 256
×uI
-II
max
×uII -III max
×uIII-IVmax
126
n主轴min
=
n电机
× 256
×uI
-II
min
×uII -III min
×uIII-IVmin
直接标出转速值 。 注意： 转速格线间距大小并不代表公比ф的
数值大小。
转速图一点三线 转速点——传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。
如轴Ⅳ（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。
传动线——相邻两轴的相关两个 转速点之间的连线。
传传动比大于1其对数值为正，传 动线向右上倾斜；
应用： 普通机床应用最为广泛的一种变速方式。
变速方式的选择
主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。
（1）有级变速 变速机构——是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不 同转速的传动装置。 有级（或分级）变速机构
➢滑移齿轮变速机构 ➢交换齿轮变速机构 ➢多速电动机 ➢离合器变速机构 ➢摆移变速机构
转速图的绘制
主传动系统的传动路线表达式：
36
1
主电机 440r / min
φ126 φ256
I
3306 4224
II
42
4222 62
III
60
1380 72
IV(主
轴)
48
主轴的转速计算：
126
n主轴
=
n电机
× 256
×uI-II
×uII-III
×uIII-IV
a
126
n主轴max
=
n电机
× 256
×uI
-II
max
×uII -III max
×uIII-IVmax
126
n主轴min
=
n电机
× 256
×uI
-II
min
×uII -III min
×uIII-IVmin
直接标出转速值 。 注意： 转速格线间距大小并不代表公比ф的
数值大小。
转速图一点三线 转速点——传动轴上的圆点，表示该轴具有的转速。
如轴Ⅳ（主轴）上有12个圆点，表示具有12级转速。
传动线——相邻两轴的相关两个 转速点之间的连线。
传传动比大于1其对数值为正，传 动线向右上倾斜；
应用： 普通机床应用最为广泛的一种变速方式。
变速方式的选择
主传动系统的变速方式分为无级变速和有级变速两种。
（1）有级变速 变速机构——是指在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不 同转速的传动装置。 有级（或分级）变速机构
➢滑移齿轮变速机构 ➢交换齿轮变速机构 ➢多速电动机 ➢离合器变速机构 ➢摆移变速机构
精密数控磨床的总体结构设计
精密数控磨床的总体结构设计1.1 总体方案拟定磨床总体方案，包括以下三方面的内容：（1）调查分析；（2）工艺分析；（3）磨床总体布局。
1.2调查分析调查分析主要包括：（1）对加工对象的了解；（2）对使用要求与制造条件的了解；（3）对同类及类同设备的了解。
1.3加工对象加工对象是主轴箱上两个同轴轴承孔，2.1.1工件材料：孕育铸铁。
2.1.2 使用要求与制造条件本课题所要解决的关键问题是主轴箱上两个同轴轴承孔的超精密加工。
要求所加工的轴承孔的技术参数能达到：（1）圆柱度：0.002mm；（2）圆度：0.002mm；（3）平直度：0.002mm。
磨床的制造运用数控技术，现代测试手段，微量进给软件补偿技术，从而使精密机械设计达到所要求的精度。
2.1.3 同类及类同设备加工工艺方案工艺方法对磨床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致磨床的运动、传动、布局、结构、经济效果等方面的一系列变化。
常用的内孔加工方法主要有:切入式磨削、单油石磨削、多油石磨削。
切入式磨削切入式磨削: 将磨头沿轴向进入工件被加工孔。
一般数控加工机床是采用轴向加工方式，直接切入工件的表面。
采取切入式磨削方式的加工工艺方案如图所示。
砂轮回转，工件安装在工作台上，在加工时回转。
砂轮的径向进给（Fr）靠工作台沿X方向位移实现，上面的孔及上端面加工好后，砂轮通过在垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。
工件一次安装，以保证精度。
2.2.2 单油石磨削单油石磨削: 将1块油石沿轴向进入工件被加工孔。
数控加工机床是采用轴向加工方式，油石与工件内孔相接触，通过数控系统控制磨削部件内孔表面的质量。
采取单油石磨削的加工工艺方案如图所示。
油石并不回转，而是做往复直线运动，工件安装在工作台上，在加工时随工作台一起回转。
油石的径向进给靠拖板的水平方向位移实现，以此来带动工作台上的工件，上面的孔及上端面加工好后，油石通过垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。
数控龙门导轨磨床总体方案设计
数控龙门导轨磨床总体方案设计数控龙门导轨磨床是一种用于加工平面、曲面和齿轮等工件的高精度磨床。
它具有工作台大，刚性好，加工精度高等特点，广泛应用于航空、造船、轨道交通、军工等行业。
在设计数控龙门导轨磨床的总体方案时，需要考虑到床身结构、传动系统、控制系统、磨削头和润滑系统等方面的设计。
床身结构是数控龙门导轨磨床的基础，其承载着整个磨床的负荷。
床身应设计成刚性好，具有足够的强度和稳定性。
一般采用铸铁材料制作，具备良好的阻尼性和抗挠性。
为了提高刚性和稳定性，可以采用加厚床身和加强支撑结构的方式。
传动系统是数控龙门导轨磨床的核心部分，其负责驱动工作台和磨削头的运动。
常用的传动方式有直流电机驱动、交流伺服电机驱动和液压驱动等。
其中，交流伺服电机驱动方式具有响应速度快、精度高和力矩大等优点，是较为常用的方式。
在设计传动系统时，需要考虑到工作台行程、速度范围和精度要求等因素，选择适合的传动方式和参数。
控制系统是数控龙门导轨磨床的智能核心，其负责对磨床进行精确的运动控制和加工参数设置。
控制系统通常采用高性能的数控系统，可以实现多轴、多工位的自动控制。
在设计控制系统时，需要考虑到磨削头的运动控制、加工路径规划、速度、加工力、冷却液供给等多个方面的因素，并与传动系统和磨削头进行良好的协调。
磨削头是数控龙门导轨磨床的加工部分，其负责对工件进行磨削。
磨削头通常由主轴、磨具和进给装置组成。
主轴是驱动磨具进行旋转的部分，其精度和稳定性直接影响到加工质量。
磨具是用来磨削工件表面的刀具，常用的有砂轮、磨条等。
进给装置负责工作台和磨削头的进给运动，通常采用伺服电机和滚珠丝杠等。
润滑系统是数控龙门导轨磨床的重要部分，其负责对床身、传动系统和磨削头等进行润滑和冷却。
有效的润滑系统可以减少磨损、降低摩擦系数，提高加工精度和寿命。
常用的润滑方式有喷雾润滑和油膜润滑等。
喷雾润滑方式适用于高速运动部件，如传动系统和主轴，可以通过喷嘴喷射润滑油来降低摩擦系数。
第三章数控机床的主传动系统
要使润滑油突破这层旋转气流很不容易，采用突入滚 道式润滑方式则可以可靠地将油送人轴承滚道处。
第三章 数控机床的主传动系统
(3)突入滚道式润滑方式 如图3—10所示为适应该要求而设计的特殊轴承。 润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵 效应，把润滑油吸人滚道。
若进油口较高，则泵效应差，当进油接近外滚道 时则成为排放口了，油液将不能进入轴承内部。
第三章 数控机床的主传动系统
3．冷却润滑技术的研究 过去，加工中心机床主轴轴承大都采用油脂润滑方 式，为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新 的冷却润滑方式相继开发出来，见表3—2。
第三章 数控机床的主传动系统
第一章 数控机床概述
(1)油气润滑方式 这种润滑方式不同于油雾方式， 油气润滑是用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中， 油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑 油可回收，不污染周围空气。图3—8是油气润滑 原理图。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型 图3—13a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈 为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移 动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。滚子数 目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大， 刚性好，允许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造 精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承 滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴 承只能承受径向载荷。
第一章 数控机床概述
(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。
第三章 数控机床的主传动系统
(3)突入滚道式润滑方式 如图3—10所示为适应该要求而设计的特殊轴承。 润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵 效应，把润滑油吸人滚道。
若进油口较高，则泵效应差，当进油接近外滚道 时则成为排放口了，油液将不能进入轴承内部。
第三章 数控机床的主传动系统
3．冷却润滑技术的研究 过去，加工中心机床主轴轴承大都采用油脂润滑方 式，为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新 的冷却润滑方式相继开发出来，见表3—2。
第三章 数控机床的主传动系统
第一章 数控机床概述
(1)油气润滑方式 这种润滑方式不同于油雾方式， 油气润滑是用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中， 油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑 油可回收，不污染周围空气。图3—8是油气润滑 原理图。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型 图3—13a为锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈 为1：12的锥孔，当内圈沿锥形轴颈轴向移 动时，内圈胀大以调整滚道的间隙。滚子数 目多，两列滚子交错排列，因而承载能力大， 刚性好，允许转速高。它的内、外圈均较薄， 因此，要求主轴颈与箱体孔均有较高的制造 精度，以免轴颈与箱体孔的形状误差使轴承 滚道发生畸变而影响主轴的旋转精度。该轴 承只能承受径向载荷。
第一章 数控机床概述
(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。
机床主传动设计
对于主运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动 参数是每分钟的往复次数。
通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需 要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最高转速。
1）.主轴最低（nmin）和最高转速（nmax）的确定
根据公式有：
nm in
1000 vm in
d m ax
nm ax
1000 vmax
2 、主电动机和传动机构须能供给和传递足够的功率和扭 矩，并具有较高的传动效率。
3、执行件（如主轴组件）须有足够的精度、刚度、抗振 性和小于许可限度的热变形和温升。
4 、噪声应在允许的范围内。 5、 操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和 维修。 6 、结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本 低。
此表不仅可用于转速、双行程数和进给量数列，而且也可用于机床 尺寸和功率参数等数列。表中的数列应优先选用。
图 7 1
3、公比的选用 a.对于通用机床，为使转速损失不过大，机床结构又不过于
复杂，一般取Ф=1.26或1.41。
b.对于大批量生产用的专用机床，自动化机床公比应取小些， 这些机床的生产率高，转速损失的影响显著，一般取 Ф=1.12或1.26
dm in
nmax和nmin的比值是变速范围Rn:
Rn nm ax nm in
注意：dmax和dmin不是机床上可能加工的最大和最小直径， 而是经济加工的最大和最小直径 （即不是理论上的最大和 最小直径），通常可取dmax= KD ； dmin=Rd dmax
最大加工直径dmax =( 0.5-0.6)D 最小加工直径dmin=(0.2-0.25)dmax
例：
以Ø 400mm普通车床为例，计算其主轴的极限转速。 (1)计算主轴最高转速nmax：
通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需 要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最高转速。
1）.主轴最低（nmin）和最高转速（nmax）的确定
根据公式有：
nm in
1000 vm in
d m ax
nm ax
1000 vmax
2 、主电动机和传动机构须能供给和传递足够的功率和扭 矩，并具有较高的传动效率。
3、执行件（如主轴组件）须有足够的精度、刚度、抗振 性和小于许可限度的热变形和温升。
4 、噪声应在允许的范围内。 5、 操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和 维修。 6 、结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本 低。
此表不仅可用于转速、双行程数和进给量数列，而且也可用于机床 尺寸和功率参数等数列。表中的数列应优先选用。
图 7 1
3、公比的选用 a.对于通用机床，为使转速损失不过大，机床结构又不过于
复杂，一般取Ф=1.26或1.41。
b.对于大批量生产用的专用机床，自动化机床公比应取小些， 这些机床的生产率高，转速损失的影响显著，一般取 Ф=1.12或1.26
dm in
nmax和nmin的比值是变速范围Rn:
Rn nm ax nm in
注意：dmax和dmin不是机床上可能加工的最大和最小直径， 而是经济加工的最大和最小直径 （即不是理论上的最大和 最小直径），通常可取dmax= KD ； dmin=Rd dmax
最大加工直径dmax =( 0.5-0.6)D 最小加工直径dmin=(0.2-0.25)dmax
例：
以Ø 400mm普通车床为例，计算其主轴的极限转速。 (1)计算主轴最高转速nmax：
机床传动系统及传动示意图
—— 机械自动车床 （邓P40） —— 数控机床
3．特点与应用
(Characteristics and Apply)
—— 机械 （邓P38） —— 液压 （邓P39 ） —— 数控 （邓P42 ）
谢谢聆听
单/击/此/处/添/加/副/标/题/内/容
二、控制系 统
(Control System)
—— 自动化程度 分
手动
1．控制方 式
自动： 送料—— 装夹
—— 控制 原理分
——切削——卸
机械、液压、
料
气动、电动、 半自动： 切削过
数控
程的自动化
2．典型机床控制系统
(Control System of Typical Machine)
二、型号 (Model ) (JB1838 - 85)
0123457891
6
0
M 分 类 型 代 号
类 型 代
特 性 代
组 别 代
系 别 代
主 要 参 数
号号号号代
号 进
变 形 机 床
第 二 主
数序 代 要 号号参
A、 1 、 数 B2代
号
2 机床典型系统分析 (Analyse of Machine Typical
《机械加工工艺基 础》
*** 课代表，请在课前将实验预习报告 收齐并上交作业
*** 请注意保持室内卫生
第二章 金属切削机床的基本知识
(Elementary Knowledge of Metal Cutting Machine)
§1 基本概念 (Fundamental Conception ) 一、分类 （Classify） —— 切削运动、刀具：C、X、B、M、 Z、T、L、G、 Y、S、D、Q —— 加工范围：万能、专门化、专用 —— 加工精度：一般、精密、高精密 —— 重量：一般、大型、重型、超重型 10-30t 30-100t >100t
3．特点与应用
(Characteristics and Apply)
—— 机械 （邓P38） —— 液压 （邓P39 ） —— 数控 （邓P42 ）
谢谢聆听
单/击/此/处/添/加/副/标/题/内/容
二、控制系 统
(Control System)
—— 自动化程度 分
手动
1．控制方 式
自动： 送料—— 装夹
—— 控制 原理分
——切削——卸
机械、液压、
料
气动、电动、 半自动： 切削过
数控
程的自动化
2．典型机床控制系统
(Control System of Typical Machine)
二、型号 (Model ) (JB1838 - 85)
0123457891
6
0
M 分 类 型 代 号
类 型 代
特 性 代
组 别 代
系 别 代
主 要 参 数
号号号号代
号 进
变 形 机 床
第 二 主
数序 代 要 号号参
A、 1 、 数 B2代
号
2 机床典型系统分析 (Analyse of Machine Typical
《机械加工工艺基 础》
*** 课代表，请在课前将实验预习报告 收齐并上交作业
*** 请注意保持室内卫生
第二章 金属切削机床的基本知识
(Elementary Knowledge of Metal Cutting Machine)
§1 基本概念 (Fundamental Conception ) 一、分类 （Classify） —— 切削运动、刀具：C、X、B、M、 Z、T、L、G、 Y、S、D、Q —— 加工范围：万能、专门化、专用 —— 加工精度：一般、精密、高精密 —— 重量：一般、大型、重型、超重型 10-30t 30-100t >100t
机床(磨床)主传动系统设计结构设计
1绪论1.1磨床简介磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。
磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。
十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。
这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。
1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。
它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。
1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。
1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。
随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。
例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。
自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。
到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。
随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。
数控龙门导轨磨床总体方案设计
我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过４个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年８月份的上海数控机床展览会和2001年４月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。
The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder.
The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder.
万能外圆磨床液压传动系统设计（有全套图纸）
万能外圆磨床液压传动系统设计摘要：随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。
本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。
设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
关键词：液压传动、数据计算、装量目录第一章引言 (1)第二章万能外圆磨床液压系统的设计步骤与设计要求 (2)2.1设计步骤 (2)2.2明确设计要求 (2)第三章万能外圆磨床液压系统工作原理及特点 (2)3.1万能外圆磨床液压系统工作原理 (3)3.2万能外圆磨床液压系统的特点 (6)第四章制定基本方案和绘制液压系统图 (7)4.1基本方案 (7)4.2液压系统图 (9)第五章型万能外圆磨床各液压元件的选择 (11)5.1液压泵的选择 (11)5.2阀的选择 (12)5.3器的选择 (13)5.4尺寸的确定 (13)5.5量的确定 (14)第六章磨床中上料机的液压系统进行设计计算 (16)6.1分析 (16)6.2缸主要参数的确定 (16)6.3液压系统图 (17)6.4元件的选择 (18)6.5系统的性能验算 (20)第七章型外圆磨床的故障分析及维修 (22)7.1型外圆磨床的故障分析 (22)7.2型外圆磨床的维修 (25)第八章总结 (28)第九章毕业设计小结 (29)第十章致谢 (30)参考文献 (31)第一章引言液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。
本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。
当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。
数控车床主传动系统结构与控制设计
沈阳理工大学课程设计专用纸图 1.1转速图和主轴功率特性图2．齿轮齿数的确定（1）Ⅰ轴与Ⅱ轴的中间齿轮的齿数取 301min ==Z Z 111/'0.6u Z Z == 根据上式求得 150z '=且1180120z z '+=<，所以满足要求。
（2）Ⅱ轴与Ⅲ轴之间齿轮的齿数取 min 220Z Z == 222/'0.33u Z Z == 根据上式求得 260Zz =且2280120z z '+=<，所以满足要求。
（3）Ⅲ轴与Ⅳ轴之间齿轮的齿数取 min 325Z Z == 333/'0.33u Z Z == 根据上式求得 '75Z =且33100120z z '+=<，所以满足要求。
（4）Ⅳ轴与Ⅴ轴之间齿轮的齿数取 min 450Z Z '== 444/'0.99u Z Z == 根据式求得 450Z =且44100120z z '+=≤，所以满足要求。
联立上面两式求得：Z 5=55, 550z '=。
图1.23．主轴及各传动轴计算转速的确定： (1) 主轴计算转速的确定：根据转速图得中型车床主轴的计算转速80min v n r =。
(2) 各轴的计算转速的确定主轴计算转速确定后，就可以从转速图上得出各传动轴的计算转速，对于上述转速图可得各传动轴的计算转速如下：2轴的计算转速：1250min n r = 1轴的计算转速：750min n r =44444110.810.939257.1318P d kA mm n η⨯≥=⨯⨯= 圆整后取458d mm = 5齿轮模数估算（1）第一对齿轮：1750min n r =；301=Z ；10.6u =；()()3312222111 1.680.41116300163002.408300.41250750m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值5.21=m （2）第二对齿轮：2250min n r =； 220Z =；20.33u =；()()332222222130.51116300163002.718350.51250250m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值32=m （3） 第三对齿轮：2250min n r =；423=Z ；67.01=u ；()()333222233130.671116300163002.8188420.671250250m j uPm Z u n φσ±+⨯===⨯⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦取标准值33=m （4）第四对齿轮：m in 1254r n =； 534=Z ；8.04=u ；()[]()90.212512508.0538118.0116300116300322342244=⨯⨯⨯⨯⨯+=±=n u Z Pu m j m σϕ取标准值34=m 所以取m=3 两组都是 6中心距的计算： D1=二 传动轴的验算轴在载荷的作用下会产生弯曲和扭转变形，当这些变形超过某个允许值时，会使机器零部件工作状况恶化，甚至使机器无法正常工作，故对精密机器的传动和对刚度要求高的轴，要进行刚度校核，以保证轴的正常工作。
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1绪论1.1磨床简介磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。
磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。
十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。
这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。
1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。
它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。
1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。
1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。
随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。
例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。
自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。
到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80M/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。
随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。
磨床的分类1.2．磨床可分为十余种：1、外圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。
2、内圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。
3、座标磨床：具有精密座标定位装置的内圆磨床。
4、无心磨床：工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。
5、平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。
6、砂带磨床：用快速运动的砂带进行磨削的磨床。
7、珩磨机：用于珩磨工件各种表面的磨床。
8、研磨机：用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。
9、导轨磨床：主要用于磨削机床导轨面的磨床。
10、工具磨床：用于磨削工具的磨床。
11、多用磨床：用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。
12、专用磨床：从事对某类零件进行磨削的专用机床。
按其加工对象又可分为：花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。
1.3国内外磨床的现状1.3.1机床的模块化设计从最早的德国在1930年首先提出的“模块化构造”的设计方法到本世纪5 0 年代欧美一些国家正式提出所谓“模块化设计”的概念，机床的模块化设计愈来愈受到重视。
并己形成较成熟的模块化系统，取得了很好的经济效益，因而采用模块化设计在世界各地得到了迅速发展。
采用模块化设计产品有下列优点：1、产品更新换代快；2、可以缩短设计和制造周期；3、可以降低成本；、维修方便；4．5、产品性能可靠。
这种方法可以提高机床设计的柔性和可变性。
1.3.2新型砂轮材料的应用带来磨削技术的变革刀具磨削加工是高速、高精度的成形磨削，这也是生产中的关键问题。
成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这两者往往是有矛盾的；二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度，国外现己采用高精度金刚石滚轮来修整砂轮，并开发了连续修整成形磨削新工艺，效果较好。
磨削加工最基本的特点之一，是磨料粒度很小，由于磨料的内聚性，使用普通的方法，难以制造出均匀一致的细粒度砂轮。
应用电泳沉积10-20nm 超细粒度磨料形成磨料粒，是值得注意的新技术。
近年来低压化学气相沉积( CVD ) 金刚石膜，发展速度迅速。
为了生产出质量更高的砂轮，各国都在积极改进传统的粘结剂，以便生产出适合不同要求的CBN砂轮。
2磨床传动方案的分析确定机械传动装置位于原动机和工作机之间，用以用以传递运动和动力或改变运动方式。
传动方案设计是否合理，对整个机械的工作性能、尺寸、重量和成本等影响很大，因此，传动方案的设计是整个机械设计中的关键环节。
2.1磨床对传动方案的要求合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、重量轻、成本低廉、工艺性好、使用和维护方便等要求。
任何一个方案，要同时满足以上所有要求是时分困难的，因此要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。
2.2磨床传动方案的拟定满足同一工作机功能要求，往往可采用不同的传动机构，不同的组合和布局，从而可得出不同的传动方案。
拟定传动方案时，应充分了解各种传动机构的性能及适用条件，结合工作机所传递的载荷性质和大小、运动方式和速度以及工作条件等，对各种传动方案进行分析比较，合理的选择。
本次设计的任务主要是磨床主传动系统的结构设计。
下面提出几个方案进行比较：1、齿轮传动齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动装置中一般应首先采用齿轮传动。
由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好，故在高速级或要求传动平稳的场合，常采用斜齿圆柱齿轮传动。
2、带传动具有传动平稳、吸振等特点，且能起过载保护作用。
但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率的条件下，传动结构尺寸较大。
3、链传动由于工作时链速和瞬时传动比呈周期性变化，运动不均匀、冲击振动大，一般布置在传动系统的低速级。
经过分析，决定采用斜齿圆柱齿轮传动，经过一级变速达到设计效果。
3总体设计3.1电动机的选择3.1.1电动机类型的选择电动机的类型和结构形式应根据电源种类、工作条件、工作时间的长短及载荷的性质、大小、启动性能和过载情况等条件来选择。
工业上一般采用三相交流电动机。
Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用广泛。
本次设计采用Y系列三相异步电动机。
3.1.2电动机功率的选择电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性能都有影响。
功率选得过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选得过大，则电动机的价格高，且经常不在满载下运行，电动机效率和因数都较低，造成很大的浪费。
电动机功率的确定，主要与其载荷大小、工作时间长短、发热多少有关。
对于长期稳定工作的机械，可根据电动机所需功率P来选择，而不必校验电动机的发热和启d动力矩。
选定磨床砂轮型号尺寸为250×25×75，同时确定砂轮转速为1450r/min。
工作机有效功率：P=Fv/1000ηWW根据砂轮转速及尺寸可确定v=18.84m/s ,其中F=250N，η=1，W因此，P=Fv/1000η=250×18.84/1000×1=4.71kWWW计算电动机所需功率：首先确定传动装置的总效率η。
设各效率分别为η（8级1闭式齿轮传动）、η（滚动轴承）、η2-2（弹性联轴器）。
查机械设计课程设计表32．得：η=0.97、η=0.98、η=0.99，总效率3122η=0.97×0.98×η=ηη0.99=0.92312电动机所需功率为：P=P/η=4.71/0.92=5.12kWwd由机械设计课程设计表16-1选电动机额定功率5.5kW3.1.3电动机转速的选择同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750r/min等几种。
一般来说，电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外轮廓尺寸愈小，价格愈低。
反之，外轮廓尺寸愈大，价格愈贵。
当工作机转速较高时，选用高速电动机较经济。
选电动机的同步转速3000r/min，工作机转速n=1450r/min，总传动比i=n/n wmw 表3.1 电动机相关数据型号额定功率同步转速满载转速传动比25.5kW3000r/minY132S1-22900r/min查机械设计课程设计表16-2知电动机机座中心高132mm，外伸轴径38mm，外伸轴长度80mm。
3.2传动装置运动和动力计算3.2.1各轴转速计算n=n=2900r/min mⅠn=n=1450r/minwⅡ3.2.2各轴输入功率P=Pηη=4.92×0.99×0.98=4.77Kw 3Ⅰ2d P=Pηη=4.77×0.97×0.98=4.53Kw2Ⅰ1Ⅱ3.2.3各轴输入转矩T=9550P/n=9550×4.77/2900=15.71Nm ⅠⅠⅠT=9550P/n=9550×4.53/1450=29.84NmⅡⅡⅡ表3.2 各轴动力与运动参数轴号转速功率转矩传动比15.71Nm Ⅰ 2900r/min 4.77kW 229.84Nm4.53kW1450r/minⅡ．4传动零件的设计计算4.1齿轮的设计齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千万，圆周速度可达200m/s。
齿轮传动的主要特点有：1、效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。
2、结构紧凑在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。
3、工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。
4、传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。
齿轮传动广泛应用，也是由于具有这一特点。
4.1.1齿轮各参数的设计计算选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。
因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。
1、初选直齿圆柱齿轮试算2、选定齿轮精度为7级精度3、材料的选择由机械设计表10-1选小齿轮材料为45钢，调质，硬度235HBS；大齿轮材料45钢，正火，硬度190HBS。
硬度差为45HBS。
4、初选小齿轮齿数Z=24,则大齿轮齿数Z=iZ=24×2=48,u=21215、按齿面接触强度计算???u???Hd确定公式内各数值(1)．2??TKZ1u?1t 2.32≥d E??31t??=1.3 试选载荷系数K1)t计算小齿轮传递的转矩2)4Nmm10T=T=15.71Nm=1.571×Ⅰ1=1选齿宽系数Φ3)由机械设计教材表10-7d=189.8Z 由机械设计教材表10-6查得材料弹性影响系数4)MPa E5)由机械设计教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限σ=550Mpa，由图10-21c查得大齿轮接触疲劳强度极限σ=390MpaHlim2Hlim16)计算应力循环次数9 10×260)=3.62××1×(10×8N=60njL=60×2900h119 10×109/2=1.81×N=N/u=3.62127)由图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.9 K=0.91 HN2HN18)计算接触疲劳许用应力取失效概率1%，安全系数S=1[σ]=Kσ/S=0.9×550MPa=495MPaHlim1HN11H/S=0.91=K×σ390MPa=354.9MPa[σ]Hlim2HN22H计算(2) ]中较小的值代入试算小齿轮分度圆直径 [σ1) H22??4189.81.3?1.571?103TKZ1u?????1t=47.83mm 2.32d≥=E??33??1t?????354.912u?????Hd2) 计算圆周速度v=πdn/60×1000=3.14×47.83×2900/60000=7.26m/s11t由v>2m/s 故改用斜齿圆柱齿轮6、选齿轮精度等级、材料及齿数(1)精度等级仍选7级(2)材料同上(3)选小齿轮齿数Z=24,大齿轮齿数Z=48 21(4)初选螺旋角14 =β、按齿面接触强度计算7．2?≥31d (1)确定公式内各计算数值=1.6试选K1)t=2.433 选区域系数Z2)由机械设计教材图10-30H=0.765，ε由教材图10-26查得ε=0.89，则 3)2αα1=ε+εε=1.65512ααα4)许用接触应力：[σ]=[σ]+[σ]/2=495+354.9/2=424.95Mpa21HHH其余尺寸与上述直齿圆柱齿轮相同(2)计算22??4189.832.433?1.6?1.571?102?T2KZZ1?u????1t d1)EH=≥??33??1t??????424.951.65521?u??????Hd=37.75mm2)计算圆周速度v=πdn/60×1000=3.14×37.75×2900/60000=5.73m/s11t3)计算齿宽b及模数m nt b=Φd =1×37.75=37.75mm1td m=dcosβ/Z=37.75×cos/24=1.526mm141nt1t h=2.25m=3.43nt4)b/h=37.75/3.43=10.9935)计算纵向重合度14=1.903tan24×=0.318×1×βε=0.318ΦZtan1βd6)计算载荷系数K查机械设计教材表10-2选K=1.25,由v=5.73m/s,7级精度，查图10-8得动载荷A系数K=1.36,由表10-4查得K=1.342,由表10-3查得K=K=1.4，由图10-13查得αV αFHH βK=1.4,故载荷系数 βF K=KKKK1.342=3.194 ×1.4×1.36×=1.25βH αHVA ．7) 按实际载荷系数校正分度圆直径3.19×=d =47.53m=37.75331t1K 1.6t 计算模数m8) n /24=1.922cos=dmcos β/Z=47.53×1411n 、按齿根弯曲强度计算8 2?cos KTY 2YY ?1SaFa ≥m 3n ??2??Z ??F 1d (1)确定公式内各计算参数1) 计算载荷系数K=KKKK=1.25×1.35×1.4×1.4=3.332βF αFAV 2) 根据纵向重合度ε=1.903，从机械设计教材图10-28查得Y=0.88 ββ 计算当量齿数3)33=26.258 =ZZ/cos=24/cos β141V1 33=52.516β=48/cos/cosZ=Z 142V2 查取齿形系数4)=2.42 =2.590,Y 由机械设计教材表10-5查得Y Fa2Fa1=1.708 5) 查应力校正系数：Y=1.598,Y Sa2Sa1 弯曲疲劳许用应力计算6)=410Mpa σ查得小齿轮弯曲疲劳强度极限，大齿轮弯曲由机械设计教材图10-2c FE1=245Mpa 。