13、(9)確定三角帶根數(shù)
得:
傳動(dòng)比:
查表得= 0.40KW,= 3.16KW；=0.97；，=0.95
所以取 根
(10)計(jì)算預(yù)緊力
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，q=0.18kg/m
(11)計(jì)算壓軸力
4.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)。D是軸承外徑，查《機(jī)械零件手冊(cè)》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(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10確定參數(shù)得：
帶輪寬度：
分度圓直徑：，
4.3傳動(dòng)軸的估算
傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)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(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)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(yàn)算軸的強(qiáng)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(dòng)軸有足夠的剛度。
? 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
主軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸從最低轉(zhuǎn)速算起，第一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高級(jí)轉(zhuǎn)速，即為。同理有公式可以得出各軸的計(jì)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(dòng)機(jī)額定功率
K-鍵槽系數(shù)
A-系數(shù)
-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；
-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。
計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)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(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。
4．4齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算
? 齒輪齒數(shù)的確定
當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)在17～21。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，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(dòng)比：, ，
齒數(shù)和取72
=24，=30，=36，=48，=42，=36；
第二組齒輪：
傳動(dòng)比：,，
齒數(shù)和取84：
=22，=42，=62，=42；
第三組齒輪：
傳動(dòng)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(jì)算
(1) 彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進(jìn)行計(jì)算與計(jì)算）
齒輪彎曲疲勞的估算
Z4：
Z9：
Z13：
（2）齒面
18、點(diǎn)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(jī)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(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大
所以；
，，
? 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)時(shí)，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(shí)心結(jié)構(gòu)。齒輪14計(jì)算如下：
，，
，
4.5 傳動(dòng)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(dòng)力設(shè)計(jì)
5.1傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
由于變速箱各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，通常都是用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算：
（MPa）
——為復(fù)合應(yīng)力（MPa）
22、
——[]為許用應(yīng)力（MPa）
——W為軸危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù)
實(shí)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(xiǎn)斷面的最大彎矩
Nmm
T為在危險(xiǎn)斷面的最大扭矩
——N為該軸傳遞的最大功率
——Nj為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
齒輪的圓周力：
齒輪的徑向力：
? Ⅰ軸的強(qiáng)度計(jì)算
Ⅰ軸：
? 作用在齒輪上的力的計(jì)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(diǎn)為參考點(diǎn)，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(diǎn)為參考點(diǎn)，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(yàn)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(duì)于向心球軸承：D=150，d=100，b=60，取k=0.01
所以：
對(duì)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(diǎn)的變形
其中L=419mm，KA=121359.2kg/mm
所以：
（3）主軸本身引起的切削點(diǎn)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(yàn)算抗振性
則：
所以：
所以主軸抗振性滿足要求。
5.2齒輪校驗(yàn)
在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸 應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，齒
26、輪7，齒輪12這三個(gè)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(dòng)載荷系數(shù)；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù)
查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》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(jī)械裝備設(shè)計(jì)》圖10-18得，所以：
（2）彎曲應(yīng)力：
查《金屬切削手冊(cè)》有Y=0.378，代入公式求得： =158.5Mpa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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?yàn)椋?，故滿足要求，另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。
5.3軸承的校驗(yàn)
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(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得
為1.2到1.8，取，則有：
N
N
軸承的壽命 因?yàn)椋园摧S承1的受力大小計(jì)算：
h
故該軸承能滿足要求。
六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明
6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案
設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪和齒輪等）、主軸組件、操縱機(jī)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(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。
29、
主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。
精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)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(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)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(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。
? 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)正。
? 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供
30、必要的數(shù)據(jù)。
6.2 I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)
將運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)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(jì)
齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)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(jì)時(shí)，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(dòng)滑移齒輪的方法。
? 齒輪精度和加工方法。
6.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。
首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(dòng)、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(huì)引起上述問題。
傳動(dòng)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(shí)的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。
機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)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(duì)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(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)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(xiàn)資料
[1]《金屬切削機(jī)床》 .大連理工大學(xué) 戴曙主編.機(jī)械工業(yè)出版社
[2]《機(jī)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(cè)》.劉文劍.科學(xué)技術(shù)出版社
八、 總結(jié)
對(duì)于現(xiàn)代生產(chǎn)，幾乎全部利用機(jī)床加工。機(jī)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(duì)機(jī)床設(shè)備的要求越來越高！主傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)床的核心部分，它將直接影響機(jī)床加工的精確性、可靠性。因而，對(duì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得十分重要。
在此感謝指導(dǎo)老師祝老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)，謝謝你在此區(qū)間對(duì)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(jì)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(qǐng)教的方式，使自己學(xué)到了不少的知識(shí)，也經(jīng)歷了不少的艱辛，但也有了巨大的收獲。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作的信心，相信這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活方面都會(huì)有非常重要的影響。而且大大的提高了動(dòng)手的能力。
機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及了多門機(jī)械課程，可以說此次設(shè)計(jì)是對(duì)過去三年學(xué)習(xí)的體驗(yàn)和提高。通過此次設(shè)計(jì)能夠提高個(gè)人的專業(yè)素質(zhì)和培訓(xùn)同學(xué)間的團(tuán)體協(xié)作精神，對(duì)我們未來的發(fā)展和立足社會(huì)有著很大的幫助。在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終生受益。
26
臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
