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机床主轴变速箱设计机床主轴变速箱是机床工作中非常重要的零部件之一，主要用于控制主轴的转速和扭矩，实现工件的加工。
机床主轴变速箱设计的主要目标是高效、稳定地传递动力，并满足不同工件的加工要求。
以下是机床主轴变速箱设计的一些重要考虑因素和设计方法。
设计目标：1.齿轮传动效率高：齿轮是主轴变速箱传动的核心部件，对其齿形、齿数、模数等参数的设计需要考虑工作载荷、动力传递效率等因素，以确保齿轮传动效率高。
2.稳定性和可靠性强：主轴变速箱在工作过程中承受较大的载荷和振动，需要设计合理的支撑结构和稳固的轴承选型，以提高变速箱的稳定性和可靠性。
3.结构紧凑：主轴变速箱设计需要尽可能减少体积和重量，并将各个部件安排合理，以适应机床的空间限制。
设计方法：1.确定传动比：根据工件的加工要求和主轴驱动电机的特性，确定合适的传动比。
一般情况下，低速加工时需要较高的扭矩，高速加工时需要较高的转速，所以主轴变速箱需要提供多种传动比的选择。
2.齿轮副设计：根据主轴的额定功率和转速，选择合适的材料、齿数和齿距，以满足传动效率和工作寿命的要求。
在设计过程中，需要考虑齿轮的强度、齿面接触疲劳寿命和齿轮传动效率等因素。
3.轴承选型：根据主轴的受力情况和速度要求，选择合适的轴承类型和规格，并进行轴承的定位和支撑结构设计。
轴承的选用应能够承受主轴的径向和轴向载荷，并具有较高的转速限制。
4.润滑系统设计：主轴变速箱需要设计合理的润滑系统，以确保齿轮副和轴承的正常工作。
润滑系统应包括润滑油的供给和循环，以及冷却装置的设计，以控制变速箱的温度。
5.结构支撑设计：主轴变速箱需要设计合理的结构支撑，以保证变速箱的刚性和稳定性。
支撑结构应该能够减少变速箱的振动和变形，提高主轴的工作精度和稳定性。
综上所述，机床主轴变速箱的设计需要考虑齿轮传动效率、稳定性和可靠性、结构紧凑等因素，并根据工件的加工要求和主轴驱动电机的特性，确定合适的传动比、齿轮副设计、轴承选型、润滑系统设计和结构支撑设计等。
机床主传动系统设计机床主传动系统是机床的核心组成部分，它直接影响着机床的性能和加工质量。
主传动系统主要由电机、速度变换机构、主轴、传动装置等部分组成。
本文将从设计电机、速度变换机构、主轴和传动装置四个方面，对机床主传动系统的设计进行详细阐述。
首先是电机的设计。
电机作为机床主传动系统的动力源，其选型需考虑到机床加工的要求以及传动系统的性能要求。
一般情况下，机床加工精度要求高，所以应选择具有较高功率和较小扭矩波动的交流伺服电机。
考虑到机床的节能要求，可选择带有高效能力推力轴承和电子换向器的永磁同步电机。
其次是速度变换机构的设计。
速度变换机构主要用于实现不同速度的转换，使得机床能够适应不同加工工艺的要求。
常见的速度变换机构有齿轮传动、带式传动和链条传动等。
在实际设计中，应根据机床的加工要求和工艺特点选择合适的速度变换机构，并根据机械原理进行优化设计。
第三是主轴的设计。
主轴作为机床主传动系统的核心部件，其设计要考虑到机床的加工精度、刚性和动平衡等要求。
一般情况下，主轴采用高精度两端支撑方式，以保证主轴的刚性和稳定性。
在主轴的设计中，还应注意对主轴进行合理的冷却和润滑方式设计，以提高主轴的使用寿命和可靠性。
最后是传动装置的设计。
传动装置作为主传动系统的连接组件，其设计应满足机床的传动效率、刚性和减振要求。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和液压传动等。
对于机床主传动系统设计，可以根据机床的加工特点和需求，选用合适的传动装置进行设计，并通过结构优化和改进，提高传动效率和减少传动误差。
综上所述，机床主传动系统的设计需要综合考虑电机、速度变换机构、主轴和传动装置等多个方面因素。
在设计过程中，应根据机床的加工要求和工艺特点，选择合适的组件和参数，并进行优化设计，以提高机床的性能和加工质量。
只有设计出合理、可靠的主传动系统，机床才能够发挥其最大的潜力，达到高精度、高效率的加工效果。
第五章机床分级变速传动系统设计第一节机床主要技术参数的确定机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。
技术参数的确定，一般采用统计类比法。
尺寸参数包括与工件主要尺寸有关的参数，与工、夹、量具标准化有关的参数，与机床结构有关的参数。
尺寸参数按其对机床结构、性能的影响程度不同，又分为主参数、第二主参数和其他尺寸参数。
1．主参数主参数是代表机床规格大小的一种参数。
主参数对机床的性能、布局、传动和结构有显著的决定作用。
所以，确定尺寸参数时，首先确定主参数。
通用机床和专门化机床的主参数及其折算系数见JB1838—85《金屈切削机床型号编制方法》(附表4常用机床组、系代号及主参数)。
通用机床的主参数，除极少数机床外(如拉床)，一般均为尺寸参数。
2．第二主参数和其他尺寸参数第二主参数一般指主轴数、最大跨距、工作台工作面长度、最大加工工件长度、最大模数等。
第二主参数是直接反映机床加工范围的重要参数之一。
对机床的轮膨尺寸、重量等影响很大，其重要程度，仅次于主参数。
主参数和第二主参数确定后，还要确定一些其他尺寸参数。
如卧式车床刀架上的最大工件回转直径、通过主轴孔的最大棒料直径、主轴孔前端锥度等与工件大小和刀具标准化有关的尺寸。
二、运动参数运动参数是指机床的执行机构(如主轴、刀架、工作台等)的运动速度。
机床常用的运动参数见表5—1。
在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产串是确定运动参数的基本原则。
主运动参数的确定：主运动为回转运动时，主运动参数为主袖转速n。
1．极限转速调查和分析所设计的机床上可能进行的工序，从中选择要求最低、最高转速的典型工序，按照典型工序的切削速度和刀具〔或工件〕直径计算主抽的最高转速、最低转速(极限转速)n max和m min。
计算公式如下：式中n max、m min——分别为最低、最高切削速度；d max、d min——分别为最小、最大计算直径。
上述d max和d min不是机床上可能加工的最小、最大直径，而是常用的经济加工最小、最大直径。
车床传动设计的要求,主要步骤,流程
车床传动设计的要求主要包括以下几点：
1. 传动系统要能够提供足够的转矩和速度，以满足车床加工的需求。
2. 传动系统要具备良好的动力传递效率，减少能量损失。
3. 传动系统要具备相对较小的噪音和振动，以提高加工质量和操作人员的舒适度。
4. 传动系统要具备较高的可靠性和寿命，避免频繁维修和更换。
车床传动设计的主要步骤可以分为以下几个方面：
1. 确定车床的加工要求和工艺参数，包括加工材料、加工类型、加工精度等。
2. 分析车床的结构和运动方式，确定传动形式（如直接传动、间接传动）。
3. 根据传动比例和所需转矩，选择合适的传动装置（如齿轮传动、皮带传动、链传动）。
4. 进行传动系统的布局设计，确定传动装置的位置和套路。
5. 进行传动装置的尺寸计算和强度验证，确保传动装置足够强大和耐用。
6. 对传动系统进行动力学分析和模拟，检验传动效果和可靠性。
7. 进行传动装置的选型和零件设计，确保各个零部件能够配合良好并传递动力。
8. 进行传动系统的总体装配和调试，确保传动正常工作。
整个车床传动设计的流程应该根据实际情况做适当的调整和优化，以保证传动的稳定性、可靠性和效率。
机床运动机械变速传动系统的结构设计1.引言机床运动机械变速传动系统是实现机床主轴转速变化的关键装置之一、它利用传动装置将电动机的固定转速传递给机床主轴，以满足不同加工需求的转速要求。
本文将从结构设计的角度，探讨机床运动机械变速传动系统的设计原则和设计方法。
2.设计原则(1)传动效率高：机床主轴承载着加工负荷，因此传动效率的高低直接影响加工质量和加工效率。
传动效率高的传动系统对能源的利用率高，减少了能源浪费。
(2)可靠性好：机床通常是24小时连续工作的，因此传动系统的可靠性是至关重要的。
传动系统设计应具备充足的寿命和可靠的运行保证，能够适应长时间的高强度工作。
(3)可调性强：机床加工工艺多样，对主轴转速的要求不同。
传动系统应具备广泛的调速范围，以满足不同加工需求。
3.设计方法(1)传动类型选择：机床运动机械变速传动系统常用的传动类型有齿轮传动、带传动、链传动等。
根据机床的特性和转速调节范围要求，选择合适的传动类型。
(2)设计齿轮传动系统：齿轮传动是机床主轴传动的重要方式之一、其设计要素包括齿轮参数计算、齿轮材料选择、齿轮传动比选择、齿轮轴的设计等。
齿轮传动系统应具备传动效率高、传动稳定、噪音小等特点。
(3)设计带传动系统：带传动系统在一些中小型机床中常用。
其设计要素包括带传动比选择、带轮直径计算、张紧装置设计等。
带传动系统应具备传动效率高、运行平稳、噪音低等特点。
(4)设计链传动系统：链传动在对传动精度要求较高的机床中应用广泛。
其设计要素包括链条类型选择、齿轮传动比计算、链轮设计等。
链传动系统应具备传动效率高、运动平稳、寿命长等特点。
(5)结构参数设计：包括传动比的选择、轴承的选择、轴的强度计算等。
结构参数设计要兼顾传动效率、可靠性和可调性。
4.结论机床运动机械变速传动系统的结构设计是确保机床正常运行的重要环节。
通过合理选择传动类型，设计合适的齿轮传动系统、带传动系统或链传动系统，并优化结构参数设计，可以实现传动效率高、可靠性好、可调性强的传动系统。
目录1.概述和机床参数确定 (1)1.1机床运动参数的确定 (1)1.2机床动力参数的确定 (1)1.3机床布局 (1)2.主传动系统运动设计 (2)2.1确定变速组传动副数目 (2)2.2确定变速组的扩大顺序 (2)2.3绘制转速图 (3)2.4确定齿轮齿数 (3)2.5确定带轮直径 (3)2.6验算主轴转速误差 (4)2.7绘制传动系统图 (4)3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5)3.1确定传动转速 (5)3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6)3.3估算传动轴直径 (6)3.4估算传动齿轮模数 (6)3.5普通V带的选择和计算 (7)4．结构设计 (8)4.1带轮设计 (8)4.2齿轮块设计 (8)4.3轴承的选择 (9)4.4主轴组件 (9)4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9)4.6主轴箱体设计 (9)4.7主轴换向与制动结构设计 (9)5.传动件验算 (10)5.1齿轮的验算 (10)5.2传动轴的刚度验算 (12)5.3花键键侧压溃应力验算 (16)5.4滚动轴承的验算 (16)5.5主轴组件验算 (17)6. 主轴位置及传动示意图 (20)7.归纳总结 (21)8.参考文献 (22)1.概述1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教案环节。
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技术方案过程中，得到设计构思，技术方案分析，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。
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 机床运动参数的确定（1）确定公比φ及Rn已知最低转速nmin =85r/min，最高转速nmax=1600 r/min，变速级数Z=6，则公比：φ= （nmax /nmin）1/（Z－1） =（1600 r/min/85r/min）1/（6－1）≈1.41转速调整范围：Rn=nmax/nmin=45（2）求出转速系列根据最低转速nmin =47.5rpm，最高转速nmax=2120rpm，公比φ=1.41，按《机床课程设计指导书》（陈易新编）表5选出规范转速数列：2120 1500 1060 750 530 375265 190 132 95 67 47.51.2机床动力参数的确定已知电动机功率为N=1.5kw，根据《金属切削机床课程设计指导书》（陈易新编）附录2选择主电动机为Y90L-4，其主要技术数据见下表1：表1 Y90L-4技术参数（r/min ）功率 （kw ） 流 矩 矩 同步转速（r/min ）级数电流 （A ） 效率 （%） 功率因数 额定电流（倍） 额定转矩（倍） 额定转矩（倍） 2120 4 8.884.5 0.82 7.02.22.2150041.3机床布局 确定结构技术方案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）制动采用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）布局采用卧式铣床常规的布局形式。
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。
主轴的空间位子布局图2 主传动系统运动设计 2.1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=4⨯3 3）12=322⨯⨯ 4）12=223⨯⨯5)12=232⨯⨯技术方案中1）和2）可省一根轴。
但是有一个传动组内有四个变速传动副，会增加轴向尺寸。
这种技术方案不宜采用。
根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，技术方案3）是可取的。
可以使传动副传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，这样节省了材料。
2.2确定变速组的扩大顺序12=2×3×2的传动副组合，其传动组的顺序又可有以下六种形式：1） 12=31×23×262） 12=31×26×233） 12=32×21×264） 12=34×21×225） 12=32×26×216） 12=34×22×21选着中间轴的变速范围最小的技术方案，变速范围小，转速高，转矩较小，传动件的尺寸九可以小些，尽量使扩大组的顺序要与传动顺序一致的原则。
所以选择技术方案1）较为合理。
结构网图如下：图2变速组扩大顺序2.3绘制转速图图3转速图2.4确定齿轮齿数利用查表法由《机床课程设计指导书》（陈易新编）表9，求出各传动组齿轮齿数表2 各传动组齿轮齿数变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 72 8490齿轮 Z 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 齿数36 36 24 48 30 30 49 35 28 56 60 30 18 722.5确定带轮直径 确定计算功率 kN N j =K-工作情况系数 工作时间为一班制 查表的k=1.1 N-主动带轮传动的功率 计算功率为N j =1.1x4=4.4kw根据计算功率和小带轮的转速选用的三角带型号为 A ， 查表的小带轮直径推荐植为80mm ，大带轮直径 mm D D n n D 6.153750144011212=⨯=⨯= 2.6绘制传动系统图图4传动系统图3估算传动件参数确定其结构尺寸3.1确定传动转速表4计算转速图传动件轴齿轮ⅠⅡⅢⅣZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14算转速750 375 190 47.5 530 750 1060 750 375 275 265 375 192 375 67 132 375 47.53.2确定主轴支承轴颈尺寸根据《机床课程设计指导书》主轴的驱动功率为1.5kw选取前支承轴颈直径为D=70-90，后支承轴颈直径：6856)85.07.0(12-=-=D D ，选取mm D 602=。
3.3估算传动轴直径表5估算传动轴直径3.4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6估算齿轮模数3.5普通V 带的选择和计算设计功率 P K P A d =（kw ） kw P d 4.441.1=⨯= 皮带选择的型号为A 型两带轮的中心距mm D D A O ))(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。
①计算胶带速度s m n D v /03.66000014408014.36000011=⨯⨯==π②初定中心距③计算带的基准长度：mm A D D A L oD D o 5.12314)(222)(21120=+++=-π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1250=N Lmm mm A O 466~8.139=规范的计算长度为mm Y L L N 1275=+= ④实际中心距 A=8)(82122D D a A --+5.1816)6.15380(12692)(221=+-⨯=+-=ππD D L a A=mm 5.45285.7385.18165.181622=⨯-+ 为了张紧和装拆胶带的需要，中心距的最小调整范围为A LL h 02.0)01.0(++-0．02L 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.⑤定小带轮包角o ooA D D 1201801801201≥⨯--=πα求得o 34.16701=α合格.⑥带的挠曲次数:4046.9127503.6210001000≤=⨯⨯==L mv u 合格 ⑦带的根数 1c n n Z c j =-o n 单根三角带能传递的功率-1c 小带轮的包角系数9.498.09.04.14=⨯=Z 取5根三角胶带。
4．结构设计 4.1带轮设计根据V 带计算，选用3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。
4.2齿轮块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。
4.3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。
4.4主轴组件本铣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。
4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计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，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。
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。
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。
4.6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。
4.7制动结构设计本机床属于卧式铣床，适用于机械加工车间和维修车间。
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。
5.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。
