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1、目录1、机床设计的目的22、各运动参数的确定22.1确定传动方案22.1.1已知条件22.1.2结构分析式32.1.3 绘制转速图32.1.4绘制传动系统图43、传动带设计53.1确定计算功率53.2选取V带型53.3确定带轮直径和验算带速53.4确定带传动的中心距和带的基准长度63.5求中心距和小带轮的包角63.6确定带的根数73.7求轴上载荷73.8主轴转动误差的验算83.9确定传动件计算转速：94、齿轮的传动设计104.1齿轮的计算转速：104.2确定各轴的功率及扭矩104.3计算各轴的输入转矩124.4模数的确定与模数的校核124.5 齿轮强度的校核164.5.1变速组b164.5.2
2、变速组c195、轴的设计225.1轴（主轴）直径确定：225.2轴直径的确定：235.3轴直径的确定245.4轴的校核245.5轴的受力分析255.6轴上力的计算255.7计算弯矩265.8弯矩图275.9扭矩的计算285.10按弯扭合成应力校核轴的强度286、轴承的选择与校核296.1轴承的选择296.2轴承的校核297、结构设计及说明30 1、机床设计的目的通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，使大家得到设计构思、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：培养综合运用已学过的知识，提高理论联系实际的设计与计算
3、能力：培养收集、阅读、分析和运用资料，提高独立工作的能力；使学生初步掌握机床设计的方法与步骤，提高结构设计与编制技术文件的能力。2、各运动参数的确定2.1确定传动方案2.1.1已知条件【1】确定转速范围：根据粗铣要求，计算出这几道工序需要主轴转数范围是50r/min63r/min, 因此可取主轴最小转速nmin=50 r/min。【2】确定公比：由机床设计课件，取 =1.26。【3】转速级数:根据要求，在8到12级之间，取Z=9级。2.1.2结构分析式此传动为9级传动，设计时选择从电动机到主轴主要为降速传动；若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，
4、也就是满足“传动副前多后少”的原则，因此取9=3X3的方案。本设计采用直齿轮变速，在降速传动中，受径向尺寸限制常使最小传动比 ；在升速时，为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网，故而确定按对称形式分布的结构网如下图所示：2.1.3 绘制转速图根据各变速组的级比、级比指数确定其他各传动副的传动比。检验各传动比，均未超出极限值。【1】确定各级转速并绘制转速图由nmin=50r/min, =1.26,Z=9确定各级转速，分别为315、250、200、160、125、100、80
5、、63、50r/min。在四根轴中，除去电动机轴，其余三轴按传动顺序依次设为、，电动机与、与、与之间的传动组分别设为a、b、c。(1) 先确定轴的转速 传动组c的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取ci1=3=2，ci2=1 ，ci3= 1/3=0.5。 确定轴的转速确定为： 160、125、100r/min。(2) 确定轴的转速传动组b的级比指数为1,可取bi1=1/=0.79，bi2=1/2=0.63，bi3= 1/3=0.5。确定轴转速为200r/min。(3)确定电动机与轴之间的定传动比 初选电动机Y160M-8，转速n=720r/min,额定功率
6、P=5.5KW，由此也可确定加在电动机与轴之间的定传动比i=720/200=3.6。转速图如下所示：2.1.4绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件，查表可有如下系统图：3、传动带设计初选电动机Y160M2-8，转速n=720r/min,额定功率P=5.5KW，传动比i=3.6，两班制，一天运转16小时，工作年数10年。3.1确定计算功率 文献机械设计表11.5，取1.2。则。3.2选取V带型 由文献机械设计图11.15，根据小带轮的转速和计算功率，选A型带。3.3确定带轮直径和验算带速1、初选小带轮的基准直径 由文献机械设计表11.4和表11.6选小带轮基准直径。3、计算大带轮的基
7、准直径其中-小带轮转速，r/min；-小带轮直径，mm； 取2、 大带轮带速 根据参考资料机械设计177页知带的工作范围一般为，故速度符合要求。3.4确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为,则 于是318.5a910, 初取中心距为500mm。带长 查机械设计图11.4取相近的基准长度，。3.5求中心距和小带轮的包角带传动实际中心距则小带轮的包角 则包角符合要求。3.6确定带的根数1、 带速已算 由机械设计表11.8 ； 表11.7 ； 表11.12 ； 表11.10插值 ；由式11.22取Z=4根,满足小于等于1012根的要求。3.7求轴上载荷（1）计算预紧力 由式11.21 其中：-
8、带的传动功率,KW；v-带速,m/s；q-每米带的质量，由表11.4取q=0.10kg/m； （2）轴上载荷由式11.23 其中带轮结构如机械设计表11.4所示。3.8主轴转动误差的验算 转速误差： 为主轴的实际转速。，合格。，合格。，合格。，合格。，合格。，合格。，合格。，合格。，合格。3.9确定传动件计算转速：主轴（即轴）： 由实用机床设计手册p90表6-8知，所设计的是铣床，则主轴计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即（含义：主轴能传递全部功率的最低转速）各传动轴： 轴可从主轴为80r/min按24/48的传动副找上去，应为160r/min。但是由于轴上的最低转速100r/
9、min经传动副可使主轴得到50/min、100r/min和200r/min三种转速。100r/min和200r/min传递全部功率，所以轴的计算转速应为100r/min。 轴的计算转速为200r/min。4、齿轮的传动设计4.1齿轮的计算转速： 根据参考资料机械制造装备设计，齿轮计算转速的确定方法，确定各齿轮计算转速如下;单位r/min200200200100100160125100160100200804.2确定各轴的功率及扭矩 带传动的效率，齿轮传动的效率，轴承传动的效率。由老师选定的铣削加工工艺（粗铣），各个参数如下表所示参数 加工工艺粗铣底面（端铣）粗铣40孔左右端面（端铣）n(r/m
10、in)5063v(m/min)18.6418.84ap(mm)21.5f(mm/min)160157.5d(mm)125100ae(mm)125100由机械制造工艺学课程设计指导书135页公式：其中，则粗铣底面（端铣）粗铣40孔左右端面（端铣）两者取较大值，即计算主轴电动机功率：，-机械传动装置总效率两对7级精度齿轮： 带传动：7级精度轴承： 联轴器：得，所以=3.4kw，所以选取的Y160M2-8电动机功率为5.5kw，符合机床的切削功率。即电机选择合格。计算各轴的输入功率： 轴的输入功率为， 轴的输入功率为， 轴的输入功率为。4.3计算各轴的输入转矩电动机轴的输入转矩轴的输入转矩轴的输入转
11、矩轴的输入转矩 4.4模数的确定与模数的校核（1）模数的确定按下列公式初定模数： 式中：为按接触疲劳强度估算的齿轮模数（mm）；为被计算齿轮（小齿轮）所在轴的功率（kw）；为被计算齿轮（小齿轮）的计算转速（r/min）；u为大齿轮与小齿轮齿数之比，“+”号用于外啮合，“-”号用于内啮合；为被计算齿轮的齿数（一般取传动中的小齿轮）；为齿宽系数，B为齿宽，m为模数，取；为许用接触应力（MPa）。两齿轮材料均为45钢整淬，=1100Mpa。则轴和轴（b组）：取轴和轴（c组）：取（2）模数的校核按接触疲劳强度计算齿轮模数：按弯曲疲劳强度计算齿轮模数 其中: 1）P是被验算齿轮传递的功率（KW），2）是
12、工作状况系数，考虑载荷冲击的影响：冲击性机床（刨床、插床）=1.6-1.8 ，主运动（中等冲击）=1.2-1.6 辅助运动（轻微冲击）=1-1.23）是动载荷系数（考虑由于齿轮制造误差引起的齿轮附加动载荷影响） 4）是齿向载荷分布系数，5）是寿命系数，的极限值、，当时，取 ，当时，取6) 是工作期限系数，7)n是齿轮的最低转速（r/min）8）m是交变载荷下的疲劳曲线指数9）是基准循环次数10）T是预定的齿轮工作期限，中型机床推荐T=15000-20000h11）是转速变化系数12) 是功率利用系数13）是材料强化系数14）Y是齿型系数对于b组：按变速组内最小齿轮Z=30算各齿轮模数。齿轮选用45钢，整淬处理，7级精度。按接触疲劳强度计算，取=1.4； =1.3；=1.04；T取18000； m=3；、均查表，代入公式： 得：则 根据机械设计表12.3取第一系列模数为 4mm。按弯曲疲劳强度计算 根据机械设计表12.3取第一系列模数为 3mm。综上，取m=4mm。对于c组：按变速组内最小齿轮Z=24算各齿轮模数。齿轮选用45钢，整淬处理，7级精度。按接触疲劳强度计算，取=1.4； =1.3 ；=1.04；T取18000； m=3； 、均查表，代入公式得：则 根据机械设计表12.3取第一系列模数为 4mm。按弯曲疲劳强度计算 根据机械设计表12.3取第一系列模数为 3mm。
