課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目主軸變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者指導(dǎo)老師學(xué)院班級(jí)學(xué)號(hào)目錄序言2一、機(jī)床主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)311設(shè)計(jì)題目及已知條件312主運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定313動(dòng)力參數(shù)的確定電機(jī)的選擇314主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)415齒輪齒數(shù)確定616主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題617轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的確定7二、機(jī)床傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算921三角帶傳動(dòng)計(jì)算922傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算1323齒輪模數(shù)的初步計(jì)算和驗(yàn)算2124片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算23三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明2431結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案2432展開(kāi)圖及其布置2433I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)2534齒輪塊設(shè)計(jì)2535傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)2636主軸組件設(shè)計(jì)26四、設(shè)計(jì)體會(huì)32五、主要參考資料33序言機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床主傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算等方面的訓(xùn)練。對(duì)我來(lái)說(shuō)，希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己的將來(lái)從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，對(duì)今后工作能有更多幫助。由于實(shí)際實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足、個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)中尚存在許多不足之處，請(qǐng)老師給予批評(píng)指正一、機(jī)床主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)11設(shè)計(jì)題目及已知條件以設(shè)計(jì)傳動(dòng)級(jí)數(shù)較少的中型通用車(chē)床的主傳動(dòng)部件為主。設(shè)計(jì)床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑630MM普通車(chē)床的主軸變速箱，其條件為1電動(dòng)機(jī)功率N20KW；2級(jí)數(shù)Z18；3最大轉(zhuǎn)速；MAX18/INRN4最小轉(zhuǎn)速；I/I5公比；266變速范圍；50RN12主運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定根據(jù)已知條件主軸的最低轉(zhuǎn)速，由公比MIN18/IR，級(jí)數(shù)Z18，則根據(jù)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)P45表2241260標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表取相應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，由18按相隔4級(jí)取值，即18、22、28、36、45、56、71、90、112、140、180、224、280、355、450、580、710、900，因此相應(yīng)的得各級(jí)轉(zhuǎn)速都確定了。13動(dòng)力參數(shù)的確定電機(jī)的選擇合理地確定電動(dòng)機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。根據(jù)已知條件給定電動(dòng)機(jī)功率為N20KW，轉(zhuǎn)速為N2800R/MIN，因此只需考慮電動(dòng)機(jī)的選擇。根據(jù)電動(dòng)機(jī)選擇表可得選用Y180M2電機(jī)較合適。14主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1確定變速組及各變速組中傳動(dòng)副的數(shù)目；級(jí)數(shù)為Z18的傳動(dòng)系統(tǒng)由于若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、個(gè)傳動(dòng)副。即1Z234ZZ123傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或者3位置合適，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子ZAB由于已知條件已經(jīng)給出方案?jìng)鲃?dòng)副數(shù)分別為2、3、3的三個(gè)傳動(dòng)組方案。18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組方案，可以安排成，或，或。3232選擇傳動(dòng)組安排方案時(shí)，要考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在軸如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以2為宜。有時(shí)甚至只用一個(gè)定比傳動(dòng)副。主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響最大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選2，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。根據(jù)上述原則，經(jīng)過(guò)比較方案，或者都1831832是可取的。2結(jié)構(gòu)網(wǎng)或者結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇；對(duì)于，或者等傳動(dòng)，均有6種可能排列，18231832亦有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，根據(jù)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的可能結(jié)構(gòu)和綜合效果的分析根據(jù)以下原則選擇最佳方案。傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和變速組的極限變速范圍。若用齒輪傳動(dòng)，在降速時(shí)為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比。在升速時(shí)，為MIN14防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪聲，常限制最大傳動(dòng)比。如用斜齒輪傳動(dòng)，則。因此，主傳MAX2IAX25I動(dòng)鏈任一變速組的最大變速范圍一般為。AXIN810R基本組和擴(kuò)大組的排列順序。選擇中間軸傳動(dòng)軸變速范圍最小的方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿粋鲃?dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小些。如果沒(méi)別的要求，則應(yīng)盡量是擴(kuò)大組順序與傳動(dòng)順序一致。分配傳動(dòng)比，繪制轉(zhuǎn)速圖。電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速時(shí)已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或者結(jié)構(gòu)式后，就可以分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速，再加上定比傳動(dòng)，就可以畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖。15齒輪齒數(shù)確定為了便于設(shè)計(jì)和制造，同一傳動(dòng)組內(nèi)各齒輪的模數(shù)常取為相同。此時(shí)，各傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)和相同。顯然，齒數(shù)和太小，則小齒輪的齒數(shù)少，將會(huì)發(fā)生根切，或造成其加工齒輪中心孔的尺寸不夠（與傳動(dòng)軸直徑有關(guān)），或造成加工鍵槽（傳遞運(yùn)動(dòng)需要）時(shí)切穿齒根；若齒數(shù)和太大，則齒輪結(jié)構(gòu)尺寸大，造成主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大。因此，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)軸直徑等適當(dāng)選取。通常用計(jì)算法或者查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)便。根據(jù)要求的傳動(dòng)比Z和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和S查表即可求出小齒輪齒數(shù)。常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）見(jiàn)機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P20表。16主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題（1）、軸設(shè)置摩擦離合器時(shí)，應(yīng)注意一下的問(wèn)題A、為避免軸的軸向尺寸過(guò)長(zhǎng)，、軸之間采用兩對(duì)齒輪副。為便于裝拆，軸組件設(shè)計(jì)成可組裝的獨(dú)立單元，軸上所有零件的外徑尺寸均小于箱體上的裝入孔徑。B、為減小、軸的中心距和加大主動(dòng)齒輪的外徑，該A、變速組可選定為第一擴(kuò)大組和升速傳動(dòng)，并使主動(dòng)齒輪根圓直徑大于離合器外轂。但應(yīng)注意中心距不宜過(guò)小，以防止軸上的第A、二變速組中最大主動(dòng)齒輪齒頂與軸上離合器相碰。（2）、傳動(dòng)比選用選用極限傳動(dòng)比和，可獲MAX2IIN14得最大的變速范圍和減少傳動(dòng)件數(shù)。但會(huì)導(dǎo)致齒輪和箱體尺寸加大，齒輪線速度增大，容易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，使精度要求提高。因此，應(yīng)謹(jǐn)慎選用極限傳動(dòng)比。17轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的確定綜上擬定轉(zhuǎn)速圖如下綜上擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下根據(jù)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖，可知其傳動(dòng)路線表達(dá)式如下503442156M893IIIIV280R/IN305762094305VI2187KW主電動(dòng)機(jī)主軸二、機(jī)床傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算在傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定各零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫(huà)出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸，然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等。必要時(shí)做結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫(huà)出正式裝配圖。對(duì)主要零件進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，主要驗(yàn)算內(nèi)容有1主軸前一傳動(dòng)軸的剛度及其軸承壽命；2小齒輪的模數(shù)。21三角帶傳動(dòng)計(jì)算三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以鉸大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N電2800R/MIN，功率P電20KW，傳動(dòng)比I2243，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，載荷變動(dòng)小，工作年數(shù)10年。1、選擇三角帶的型號(hào)（1）確定計(jì)算功率根據(jù)公式CAPK查機(jī)械設(shè)計(jì)課本P100頁(yè)，表67，取工作情況系數(shù)KA11，則計(jì)算功率為PCKAP112022KW（2）選取V帶型號(hào)根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本P101圖610，選取V帶的型號(hào)為B型。2、確定帶輪的計(jì)算直徑、1D（1）、小帶輪計(jì)算直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課本P93頁(yè)表63，小帶輪最小基準(zhǔn)直徑75MM，再參考課本圖610，取小帶輪基準(zhǔn)直徑MINDD156MM。I（2）、大帶輪計(jì)算直徑由公式12ND式中1N小帶輪轉(zhuǎn)速，大帶輪，所以，2N8056349M根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表63中基準(zhǔn)直徑系列，取標(biāo)準(zhǔn)值350MM。2D3、確定V帶的速度按照機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（625）驗(yàn)算V帶的速度按公NMVS因?yàn)?M/SV25M/S，帶速合適。4、初定帶傳動(dòng)的中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式1201207DADM得03M初取中心距為800MM。0A5、三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度0L（1）、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（626）初步計(jì)算V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度21012024DDLAA2035638682945DM查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表62，選取V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。5DL（2）、計(jì)算帶傳動(dòng)的實(shí)際中心距A根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本課本式（627），帶傳動(dòng)實(shí)際中心距A00A23945874DLM（）中心距的變化范圍為AMINAX01520152709338DLM6、驗(yàn)算小帶輪包角1一般情況下，小帶輪的包角不應(yīng)小于120O。000211857612DA所以，小帶輪包角合適。7、確定V帶的根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（628）得00CCLPZK查表64用內(nèi)插法得基本額定功率489KW查表65用內(nèi)插法得額定功率的增量0P查表66用內(nèi)插法得包角修正系數(shù)6A查表62得V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度的修正系數(shù)19LK為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10根。23848906109Z所以，取Z4根。8、計(jì)算帶的張緊力（初拉力）0F由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（629）得2051CAPQVVZK查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表61得A型V帶，所以MKG/02052848/096KWFSMSN9、計(jì)算作用在軸上的壓力QF按機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（630）得012COSIN654SI235ZFN22傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速變速箱圓柱齒輪傳動(dòng)選取8級(jí)精度，主軸箱精度要求高，選取7級(jí)精度。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為了使傳動(dòng)件工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊，必須對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算。主軸及其他傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸主要根據(jù)它所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小來(lái)決定，即與傳遞的功率和轉(zhuǎn)速兩個(gè)因素有關(guān)。因而要計(jì)算主軸所能傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速即主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。確定的順序通常是先定出主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，再順次由后向前，定出各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，然后再確定齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速13MIN8265/INZJR2各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸序號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)速/R/MINJN12501120580180224562各軸直徑的估算一般按照扭轉(zhuǎn)剛度初算傳動(dòng)軸直徑MM491JNDN其中；NKW為該傳動(dòng)軸的傳遞功率；為電動(dòng)機(jī)的輸出功率；D該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；JN為從電動(dòng)機(jī)到傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；（DEG/M）為每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角，可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，各傳動(dòng)的效率為聯(lián)軸器，帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，軸10920963096承（可忽略不計(jì)）。4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JN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。1）、軸的直徑處于結(jié)構(gòu)的考慮，I軸設(shè)計(jì)為套在主軸后端的軸套。內(nèi)徑為80MM,外徑為100MM。2）、軸的直徑，20960918NKW120/MINJNR1DEG/M4362/75D取。MDI34（3）、軸的直徑，21809184NKW580/MINJNR1DEG/39/71D相應(yīng)花鍵軸取。4035IM（4）、軸的直徑,，218918NKW180/INJNR1DEG/M4952D相應(yīng)花鍵軸取50IVDM5、軸的直徑，3180976NKW24/MINJNR1DEG/4176300/5D相應(yīng)花鍵軸取。35V（6）、VI軸（主軸）的直徑機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)圖主軸直徑直接影響主軸部件的剛度。直徑越粗，剛度越高，但同時(shí)與它相配的軸承等零件的尺寸也越大。故設(shè)計(jì)之初，只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料選擇主軸直徑。由主軸所傳遞的功率查數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)課本表44，取主軸前軸頸的直徑。主軸直徑常是自150DM前往后逐步減小的，前軸頸直徑大于后軸頸直徑。一般2，取。主軸孔徑取主軸平均直徑的12907D275MD5565，取D50MM。（7）允許扭轉(zhuǎn)角的確定一般，機(jī)床各軸的允許扭轉(zhuǎn)角參考值見(jiàn)下表3表3機(jī)床各軸允許扭轉(zhuǎn)角本次設(shè)計(jì)，中間傳動(dòng)軸允許扭轉(zhuǎn)角均取1DEG3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2057BBMW（MPA）為復(fù)合應(yīng)力（MPA）B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32DM空心軸4301D花鍵軸2332ZBDMD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2XYMNMMT為在危險(xiǎn)斷面的最大扭矩49510JNTN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2TTPD齒輪的徑向力05RT具體到本次設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)分析主要對(duì)長(zhǎng)軸III進(jìn)行驗(yàn)算。（1）確定III軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)III軸的強(qiáng)度計(jì)算21809184IPKW5/MINJR443909905JNMNT（2）選擇軸的材料選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表141查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力。160MPA（3）計(jì)算齒輪受力齒輪1為直齒輪223、齒輪2為直齒輪423齒輪1為直齒輪，其受力如下116MTDZ3209TTPND548RT齒輪2為直齒圓柱齒輪，其受力如下2216MDZ32091426TTPND5RT齒輪1齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離，齒輪2齒寬中點(diǎn)距左支1LM點(diǎn)距離。250LM（4）計(jì)算軸上的支反力水平面支反力（如圖）12936401590425816TTNHFLN12230TT垂直面支反力（如圖）12458RRNVFL122674RRNVFL（5）計(jì)算軸的彎矩，并作出彎矩圖。階梯軸截面的水平彎矩132891620785HNNMMFL階梯軸截面的垂直彎矩1324267380162VNNMFL/3545VM階梯軸截面的合成彎矩2119081HVMNM2235/11/2/2247690HV作合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖。（6）、按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即階梯軸交界截面）的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面驚醒強(qiáng)度校核。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本式144，取，則有061232231035960914856CAMTWPPA/1232218476091057960CAMTWPPA故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度。軸校驗(yàn)合格。23齒輪模數(shù)的初步計(jì)算和驗(yàn)算1、齒輪模數(shù)的估算當(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36（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）ZS中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。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。按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度初定齒輪模數(shù)，計(jì)算公式如下32JNMZN式中為齒輪傳遞的功率；N為齒輪齒數(shù)；Z為該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。JN由于已知條件齒輪模數(shù)已經(jīng)給出，所以齒輪模數(shù)的計(jì)算過(guò)程可以省略。2、齒輪模數(shù)的驗(yàn)算結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)都確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度值是否滿足要求。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Z18。（1）接觸應(yīng)力公式31208VSAFJUKNQZMBN式中U大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；K齒向載荷分布系數(shù)；V動(dòng)載荷系數(shù)；A工況系數(shù)；SK壽命系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表及圖得，15,2015,2AVHFKK假定齒輪工作壽命是48000H，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為96047837HNNJL次查機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖819和圖820得，所以0,HNFK3338151296202012084750FMPA（2）彎曲應(yīng)力35219015096347896VASWJKNQZMBYNMP查金屬切削手冊(cè)有Y0378，代入公式求得296MPAWQ查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021E,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、40CR滲碳小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖1021E讀出165FPA。因?yàn)?，故滿足要求，另外其他齒920WMPA,FFW輪計(jì)算方法如上，均符合要求。24片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器目前在機(jī)床中廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開(kāi)，且具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。選用時(shí)應(yīng)作必要的計(jì)算。1、按扭矩選擇一般應(yīng)選用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩和額定動(dòng)扭矩JM滿足工作要求，由于普通車(chē)床是在空載下起動(dòng)和反向的，故只DM需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來(lái)選。即95018424NJJNMMK對(duì)于需要在負(fù)載下起動(dòng)和變速，或起動(dòng)時(shí)間有特殊要求時(shí)，應(yīng)按動(dòng)扭矩設(shè)計(jì)離合器。2、步驟（1）、決定外摩擦片的內(nèi)徑D。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，如為軸裝式時(shí)，摩擦片內(nèi)徑D應(yīng)比安裝軸的軸徑大26MM。故取為35MM（2）、選擇摩擦片尺寸目前摩擦片尺寸上未制定系列標(biāo)準(zhǔn)，但也有一些通用型摩擦片系列尺寸（如下圖），課供設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)選用和參考。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明31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、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)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(kāi)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(huà)展開(kāi)圖。32展開(kāi)圖及其布置1離合器結(jié)構(gòu)與軸上的傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選擇將三級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。這樣軸間距變大但是軸向距離卻大為減少。（2）反向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選用將惰輪裝在短軸上的設(shè)計(jì)。這樣箱體的加工比較容易。（3）變速方案及傳動(dòng)件的布置本設(shè)計(jì)的布置方案?jìng)鲃?dòng)體統(tǒng)圖已經(jīng)給定。不做設(shè)計(jì)。33輸入軸和摩擦離合器的設(shè)計(jì)（1）傳入軸的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減少空間尺寸。所以將輸入軸設(shè)計(jì)為套在主軸后端的套筒。扭矩由帶輪傳遞給套筒，套筒通過(guò)軸承固定在箱體上。（2）摩擦離合器操作方式的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中摩擦離合器裝子II軸上，選擇片式摩擦離合器。采用濕式。操作方式選擇機(jī)械式。34齒輪塊設(shè)計(jì)（1）精度等級(jí)的選擇為了控制噪聲，機(jī)床主傳動(dòng)齒輪選用較高的精度。選766（2）多聯(lián)齒輪的設(shè)計(jì)詳細(xì)見(jiàn)展開(kāi)圖。齒寬選擇6M。（3）組合齒輪形式選擇和齒輪的軸向定位具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)展開(kāi)圖。35傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)軸形式設(shè)計(jì)I軸設(shè)計(jì)為空心套軸，II軸因?yàn)樾枰惭b摩擦離合器所以設(shè)計(jì)為光軸，III軸、IV軸、V軸因?yàn)闉榱朔奖慊讫X輪所以都選擇花鍵軸的形式。具體尺寸見(jiàn)前面的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)。（2）各軸軸承的選擇本設(shè)計(jì)中沒(méi)有斜齒輪，所以以徑向載荷為主，故傳動(dòng)軸都選擇深溝球軸承。詳細(xì)見(jiàn)展開(kāi)圖。（3）回轉(zhuǎn)軸軸向定位方式的選擇應(yīng)注意1）軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。2）軸承的間隙是否需要調(diào)整。3）整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4）在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5）加工和裝配的工藝性等。36主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車(chē)床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。（1）、各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1）內(nèi)孔直徑車(chē)床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤(pán)的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車(chē)床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。2）軸頸直徑前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3）前錐孔直徑前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4）支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹蜛跨距，一般推薦取35，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變LALL形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則A取小值?？缇嗟拇笮?，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以L上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。（2）、主軸軸承1）軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。2）軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約003007），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，M輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3）軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或CDD級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)E性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。1）軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于112的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。（3）、主軸與齒輪的連接齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取115左右）。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔180度布置），兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。（4