13、(9)確定三角帶根數(shù)
得:
傳動比:
查表得= 0.40KW,= 3.16KW；=0.97；，=0.95
所以取 根
(10)計算預(yù)緊力
查《機械設(shè)計》表8-4，q=0.18kg/m
(11)計算壓軸力
4.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
當(dāng)。D是軸承外徑，查《機械零件手冊》確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸100mm。齒《機械設(shè)計》表8-10確定參數(shù)得：
帶輪寬度：
分度圓直徑：，
4.3傳動軸的估算
傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反
14、復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。
? 主軸的計算轉(zhuǎn)速
主軸 計算轉(zhuǎn)速為主軸從最低轉(zhuǎn)速算起，第一個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高級轉(zhuǎn)速，即為。同理有公式可以得出各軸的計算速度：NⅢ=180r\min、NⅡ=335r\min、NⅠ=710r\min。
? 各軸直徑的估算
15、
其中：P-電動機額定功率
K-鍵槽系數(shù)
A-系數(shù)
-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；
-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。
計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。
Ⅰ軸：K=1.05，A=110
所以 ， 取40mm
Ⅱ軸：K=1.05，A=110
, 取45mm
Ⅲ軸：K=1.05，A=92
, 取45
16、mm
Ⅳ軸：K=1.05，A=92
, 取54mm
此軸徑為平均軸徑，設(shè)計時可相應(yīng)調(diào)整。
4．4齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算
? 齒輪齒數(shù)的確定
當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機械制造裝備設(shè)計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)在17～21。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。
第一組齒輪：
17、傳動比：, ，
齒數(shù)和取72
=24，=30，=36，=48，=42，=36；
第二組齒輪：
傳動比：,，
齒數(shù)和取84：
=22，=42，=62，=42；
第三組齒輪：
傳動比：,
齒數(shù)和取90：
=18，=60，=72，=30；
各齒輪齒數(shù)表：
24
30
36
48
42
36
22
42
62
42
18
60
72
30
? 齒輪模數(shù)的計算
(1) 彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進行計算與計算）
齒輪彎曲疲勞的估算
Z4：
Z9：
Z13：
（2）齒面
18、點蝕估算
Z4：
Z9：
Z13：
齒數(shù)模數(shù)：
第一變速組
第二變速組
第三變速組
mw
2.43
3.17
3.36
mj
2.84
3.45
3.59
取m
4
4
4
(3)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：
從機械原理 表10-2查得以下公式
齒頂圓
齒根圓
分度圓
齒頂高
齒根高
齒輪的具體值見表
齒輪尺寸表：
齒輪
齒數(shù)Z
模數(shù)M
分度圓D
齒頂圓
1
24
4
96
104
2
30
4
120
128
3
36
4
144
152
4
48
4
19
19、2
200
5
42
4
168
176
6
36
4
144
152
7
22
4
88
96
8
42
4
168
176
9
62
4
248
256
10
42
4
168
176
11
18
4
72
80
12
60
4
240
248
13
72
4
288
296
14
30
4
120
128
齒輪
齒根圓
齒頂高
齒根高
1
106
4
5
2
130
4
5
3
154
4
5
4
202
4
5
5
178
4
5
20、6
154
4
5
7
98
4
5
8
178
4
5
9
258
4
5
10
178
4
5
11
82
4
5
12
250
4
5
13
298
4
5
14
130
4
5
? 齒寬確定
由公式得：
第一套嚙合齒輪
第二套嚙合齒輪
第三套嚙合齒輪
一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)主動輪比小齒輪齒寬大
所以；
，，
? 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
當(dāng)時，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)敲定
21、把齒輪14做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實心結(jié)構(gòu)。齒輪14計算如下：
，，
，
4.5 傳動軸間的中心距
4.6軸承的選擇
Ⅰ軸： 6208 D=80 B=18 深溝球軸承
Ⅱ軸： 7207C D=72 B=17 圓錐滾子軸承
Ⅲ軸： 7207C D=72 B=17 圓錐滾子軸承
Ⅳ軸： 7208C D=80 B=18 圓錐滾子軸承
五、動力設(shè)計
5.1傳動軸的驗算
由于變速箱各軸的應(yīng)力都比較小，驗算時，通常都是用復(fù)合應(yīng)力公式進行計算：
（MPa）
——為復(fù)合應(yīng)力（MPa）
22、
——[]為許用應(yīng)力（MPa）
——W為軸危險斷面的抗彎斷面模數(shù)
實心軸：
空心軸：
花鍵軸：
——d為空心軸直徑，花鍵軸內(nèi)徑
——D為空心軸外徑，花鍵軸外徑
——d0為空心軸內(nèi)徑
——b為花鍵軸的鍵寬
——Z為花鍵軸的鍵數(shù)
M為在危險斷面的最大彎矩
Nmm
T為在危險斷面的最大扭矩
——N為該軸傳遞的最大功率
——Nj為該軸的計算轉(zhuǎn)速
齒輪的圓周力：
齒輪的徑向力：
? Ⅰ軸的強度計算
Ⅰ軸：
? 作用在齒輪上的力的計算
已知大齒輪的分度圓直徑：
d=mz=484=19
23、2mm
圓角力：
徑向力：
軸向力：
方向如圖所示：
由受力平衡：
=1759.2N
=N
所以=－（1759.2+）=－2148.41N
以a點為參考點，由彎矩平衡得：
105+（105+40）－（300+40+105）=0
所以：=1635.65N
=512.76N
在V面內(nèi)的受力情況和彎矩圖如下：
受力平衡：
即：1759.2+778.420
以a點為參考點，由彎矩平衡：
105－（105+40）+（300＋105＋40）=0
所以=2989.32N
=451.7N
? 主
24、軸抗震性的驗算
（1）支撐剛度，包括軸承的彈性變形和坐圈接觸變形。
向心推力球軸承：=（0.7~0.002）d
圓錐孔雙列向力短圓柱滾子軸承：
=（mm）
前軸承處d=100，，R=5400kgf，
所以：=0.0108mm =0.0251mm
坐圓外變形：
對于向心球軸承：D=150，d=100，b=60，取k=0.01
所以：
對于短圓柱滾子軸承：D=150，d=100，b=37，取k=0.01，R=12500kgf
所以：
所以軸承的徑向變形：
=
=+=0.05+0.053=0.103mm
支撐徑向剛度：
k=
（2）量主要支撐的剛
25、度折算到切削點的變形
其中L=419mm，KA=121359.2kg/mm
所以：
（3）主軸本身引起的切削點的變形
其中：P=2940N，a=125mm，L=419mm，E=2107N/cm，D=91mm
I=0.05（D4-d4）=0.05（914-464）=3163377.25mm2
所以：
（4） 主軸部件剛度
（5） 驗算抗振性
則：
所以：
所以主軸抗振性滿足要求。
5.2齒輪校驗
在驗算算速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸 應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗算。這里要驗算的是齒輪2，齒
26、輪7，齒輪12這三個齒輪。
（1）接觸應(yīng)力公式：
u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；
---齒向載荷分布系數(shù)；----動載荷系數(shù)；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù)
查《機械裝備設(shè)計》表10-4及圖10-8及表10-2分布得
假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為
查《機械裝備設(shè)計》圖10-18得，所以：
（2）彎曲應(yīng)力：
查《金屬切削手冊》有Y=0.378，代入公式求得： =158.5Mpa
查《機械設(shè)計》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的
27、硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因為：，故滿足要求，另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。
5.3軸承的校驗
Ⅰ軸選用的是角接觸軸承7206 其基本額定負(fù)荷為30.5KN
由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。
齒輪的直徑
Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
Nm
齒輪受力 N
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為
28、 N
N
因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機械設(shè)計》表10-5查得
為1.2到1.8，取，則有：
N
N
軸承的壽命 因為，所以按軸承1的受力大小計算：
h
故該軸承能滿足要求。
六、結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明
6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案
設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪和齒輪等）、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。
29、
主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。
精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。
主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：
? 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。
? 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時正。
? 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供
30、必要的數(shù)據(jù)。
6.2 I軸（輸入軸）的設(shè)計
將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。
齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小?？仗X輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。
6.3齒輪塊設(shè)計
齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主
31、要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些問題。
齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：
? 是固定齒輪還是滑移齒輪。
? 移動滑移齒輪的方法。
? 齒輪精度和加工方法。
6.4傳動軸的設(shè)計
機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。
首先傳動軸應(yīng)有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。
傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工
32、花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。
花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。
軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。
機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮
33、其他結(jié)構(gòu)條件。
七、主要參考文獻資料
[1]《金屬切削機床》 .大連理工大學(xué) 戴曙主編.機械工業(yè)出版社
[2]《機械原理（第七版）》.孫恒、陳作模主編.高等教育出版社
[3]《工程力學(xué)》.劉申全、黃璟主編.兵器工業(yè)出版社
[4] 《數(shù)控編程技術(shù)》.張超英、謝富春主編.化學(xué)工業(yè)出版社
[5] 《夾具工程師手冊》.劉文劍.科學(xué)技術(shù)出版社
八、 總結(jié)
對于現(xiàn)代生產(chǎn)，幾乎全部利用機床加工。機床是工業(yè)之母，它的技術(shù)含量的高低直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量的高低。隨著產(chǎn)品質(zhì)量的精密化，產(chǎn)品品種的多樣化
34、，這對機床設(shè)備的要求越來越高！主傳動系統(tǒng)是機床的核心部分，它將直接影響機床加工的精確性、可靠性。因而，對機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計顯得十分重要。
在此感謝指導(dǎo)老師祝老師對我的悉心教導(dǎo)，謝謝你在此區(qū)間對學(xué)生不厭其煩的指導(dǎo)和受教，并且感謝所有給予我?guī)椭睦蠋焸?，在此次設(shè)計過程中我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流和自學(xué)，并向老師請教的方式，使自己學(xué)到了不少的知識，也經(jīng)歷了不少的艱辛，但也有了巨大的收獲。在整個設(shè)計過程中我懂得了許多，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作的信心，相信這對我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活方面都會有非常重要的影響。而且大大的提高了動手的能力。
機床傳動系統(tǒng)的設(shè)計涉及了多門機械課程，可以說此次設(shè)計是對過去三年學(xué)習(xí)的體驗和提高。通過此次設(shè)計能夠提高個人的專業(yè)素質(zhì)和培訓(xùn)同學(xué)間的團體協(xié)作精神，對我們未來的發(fā)展和立足社會有著很大的幫助。在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終生受益。
26
臥式車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計
