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寧
XXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
專(zhuān)用銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
本論文主要說(shuō)明專(zhuān)用銑床設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及要求。專(zhuān)用銑床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成同一種工序或多種不同工序的加工。專(zhuān)用銑床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：專(zhuān)用銑床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由底座、立柱、工作臺(tái)、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
關(guān)鍵詞：專(zhuān)用銑床；設(shè)計(jì)；過(guò)程；功能
57
Abstract
The manipulator is a new device developed in the mechanization, automation of production process, a grasping and moving the workpiece function of automation device use. The manipulator can repeat boring to do dangerous work instead of humans,, improve labor productivity, reduce labor intensity. The device covers the position control technology of programmable control technology, detection technology. The material of hydraulic manipulator this subject to the grasping be up in space objects, flexible, any changes to the relevant parameters according to the change and the movement flow requirements, but instead of manual operation in high risk areas,.
Key Words: manipulator, hydraulic manipulator, crawl, enhance
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 1
第1章 加工原理及操縱性能要求 2
2.1 銑床加工基本原理 2
2.2操縱性能一些基本要求 2
第2章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3
2.1選定電機(jī) 3
2.2轉(zhuǎn)速的確定 3
2.2.1速度級(jí)數(shù)Z的確定 3
2.2.2確定結(jié)構(gòu)式 3
2.3繪制轉(zhuǎn)速圖 4
2.4確定變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù) 4
2.5主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 6
2.6核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 6
第3章 傳動(dòng)件的估算 8
3.1V帶傳動(dòng) 8
3.1.1選擇帶的型號(hào) 8
3.1.2確定從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 8
3.1.3驗(yàn)算帶速 8
3.1.4確定中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)度 8
3.1.5計(jì)算根數(shù)z 9
3.2傳動(dòng)軸的估算 10
3.3確定矩形花鍵的尺寸 12
3.4齒輪的計(jì)算 12
3.5 離合器的選用 15
3.6.傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅰ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 15
3.6.1齒輪的驗(yàn)算 15
3.6.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 16
3.6.3 軸承疲勞強(qiáng)度校核 18
3.7 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 19
3.7.1齒輪的驗(yàn)算 19
3.7.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 21
3.7.3軸組件的剛度驗(yàn)算 22
3.8 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 24
3.8.1齒輪的驗(yàn)算 24
3.8.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 26
3.8.3 軸組件的剛度驗(yàn)算 28
3.9傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 30
3.9.1齒輪的驗(yàn)算 30
3.9.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 31
3.9.3軸組件的剛度驗(yàn)算 33
3.10 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 35
3.10.1齒輪的驗(yàn)算 35
3.10.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 36
3.10.3軸組件的剛度驗(yàn)算 38
3.11 主軸合理跨距的計(jì)算 40
3.12 軸的校核 41
3.13 軸承壽命校核 43
第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明 44
4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 44
4.2 展開(kāi)圖及其布置 44
第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45
5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 45
5.2展開(kāi)圖及其布置 46
5.3 I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) 46
5.4 齒輪塊設(shè)計(jì) 47
5.4.1齒輪塊設(shè)計(jì) 47
5.4.2 其他問(wèn)題 48
5.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 48
5.6 主軸組件設(shè)計(jì) 50
5.6.1 各部分尺寸的選擇 50
5.6.2 主軸軸承 50
5.6.3 主軸與齒輪的連接 52
5.6.4 潤(rùn)滑與密封 52
5.6.5 其他問(wèn)題 53
結(jié) 論 54
參考文獻(xiàn) 55
致 謝 56
緒論
銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。
最早的銑床是美國(guó)人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國(guó)人布朗于1862年創(chuàng)制第一臺(tái)萬(wàn)能銑床，這是升降梯銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門(mén)銑床；二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-決速”或“決速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度，尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。
銑床的種類(lèi)很多，一般是按布局形式和適用范圍加以區(qū)分，主要的有升降臺(tái)銑床、龍門(mén)銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。
升降臺(tái)銑床有萬(wàn)能式、臥式和 立式幾種，主要用加工中小型零件，應(yīng)用最廣；龍門(mén)銑鏜床、龍門(mén)銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件；單柱銑床的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給；單臂銑床的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng)，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度，單柱銑床和單臂銑床均用于加工大型零件。
儀表銑床是一種小型的升降臺(tái)銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件；工具銑床主要用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬(wàn)能角度工作臺(tái)和插頭等多種附件，還可進(jìn)行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床還有鍵槽銑床、凸輪銑床和曲軸銑床等，他們都是為加工相應(yīng)的工件而制造的專(zhuān)用銑床。
第1章 加工原理及操縱性能要求
2.1 銑床加工基本原理
普通機(jī)床的規(guī)格和類(lèi)型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料做些簡(jiǎn)要介紹。銑床系主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件和銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反，這種銑削方式稱(chēng)為逆銑。逆銑時(shí)，刀齒的切削厚度從零逐漸增大。刀齒在開(kāi)始切入時(shí)，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在工件表面上打滑，產(chǎn)生擠壓和摩擦，使這段表面產(chǎn)生嚴(yán)重的冷硬層?；械揭欢ǔ潭葧r(shí)，刀齒方能切下一層金屬層。下一個(gè)刀齒切入時(shí)，又在冷硬層上擠壓、滑行，使刀齒容易磨損，同時(shí)使工件表面粗糙度值增大。此外，逆銑加工時(shí)，當(dāng)接觸角大于一定數(shù)值時(shí)，垂直銑削分力向上易引起振動(dòng)。
銑削時(shí)，銑刀切出工件時(shí)切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同，這種銑削方式稱(chēng)為順銑，順銑時(shí)，刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減至零，避免了逆銑時(shí)的刀齒擠壓、滑行現(xiàn)象，已加工表面的加工硬化程度大為減輕，表面質(zhì)量也較高，刀具耐用度也比逆銑時(shí)高。同時(shí)，垂直方向的切削分力始終壓向工作臺(tái)，避免了工件的振動(dòng)。順銑時(shí)，銑削力的縱向分力始終與驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的縱向分力方向相同。如果絲杠與螺母?jìng)鲃?dòng)副中存在間隙，當(dāng)縱向銑削分力大于工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦力時(shí)，會(huì)使工作臺(tái)帶動(dòng)絲杠出現(xiàn)竄動(dòng)，造成工作臺(tái)振動(dòng)，使工作臺(tái)進(jìn)給不均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)打刀現(xiàn)象。因此，如采用順銑，必須要求銑床工作臺(tái)進(jìn)給絲杠螺母副有消除間隙的裝置，宜采用逆銑加工。銑床也可以加工平面，溝槽，加工各種曲面，齒輪等。
2.2操縱性能一些基本要求
1)具有皮帶輪卸荷裝置
2）主軸的變速由摩擦離合器完成
第2章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
2.1選定電機(jī)
已知該專(zhuān)用銑床可加工材料為碳鋼和可鍛鑄鐵的零件，查表銑削時(shí)切削速度為6~60 m/min，并通過(guò)計(jì)算得到最大銑削力為166.52公斤力。
由公式
電動(dòng)機(jī)功率
查表選取型號(hào)Y100L1-4 額定功率2.2kw，額定轉(zhuǎn)速1430r/min，堵轉(zhuǎn)扭矩2.2，最大扭矩2.3，質(zhì)量34kg
2.2轉(zhuǎn)速的確定
由公式
d-銑刀直徑=30mm
2.2.1速度級(jí)數(shù)Z的確定
根據(jù)最低轉(zhuǎn)速63r/min 公比1.41可得8級(jí)轉(zhuǎn)速：63 90 125 180 250 355 500 710
2.2.2確定結(jié)構(gòu)式
級(jí)數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有、等變速副。變速副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)Z為2和3的因子。因此確定結(jié)構(gòu)式為：8=
2.3繪制轉(zhuǎn)速圖
2.4確定變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù)
確定齒輪齒數(shù)的原則和要求 ：
① 齒輪的齒數(shù)和過(guò)大會(huì)加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦
② 最小齒輪的齒數(shù)要盡2可能少；但同時(shí)要考慮：最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)；受結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)應(yīng)大于18~20；齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間有誤差，但不能過(guò)大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò)
變速組a:
假設(shè)降速最大的小齒輪的最小齒數(shù)為22，查表齒數(shù)和
找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值
1.41 68、70、72……
66、69、72……
在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的為宜，現(xiàn)確定，
確定各齒輪副的齒數(shù)：
i=1.41 找出
i=2 找出
變速組b:
假設(shè)降速最大的小齒輪的最小齒數(shù)為22，查表齒數(shù)和
找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值
1 66、68、70、72……
66、69、72……
在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的為宜，現(xiàn)確定，
確定各齒輪副的齒數(shù)：
i=1 找出
i=2 找出
變速組c:
假設(shè)降速最大的小齒輪的最小齒數(shù)為22，查表齒數(shù)和
找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值
1.41 84、86、88……
84、87、88……
在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的為宜，現(xiàn)確定，
確定各齒輪副的齒數(shù)：
i=1.41 找出
i= 找出
2.5主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
2.6核算主軸轉(zhuǎn)速誤差
齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級(jí)實(shí)際即確定，它與主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速總會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，應(yīng)滿足:
結(jié)果見(jiàn)下表：
級(jí)數(shù)
計(jì)算式
誤差
允許值
結(jié)論
1
1430/2*24/48*22/44*22/62
63.43
64
0.89%
4.1%
合格
2
1430/2*30/42*22/44*22/62
90.61
91
0.428%
4.1%
合格
3
1430/2*24/48*33/33*22/62
126.85
128
0.898%
4.1%
合格
4
1430/2*30/42*33/33*22/62
181.22
180
0.68%
4.1%
合格
5
1430/2*24/48*22/44*49/35
250.25
253
1.08%
4.1%
合格
6
1430/2*30/42*22/44*49/35
357.5
357
0.14%
4.1%
合格
7
1430/2*24/48*33/33*49/35
500.5
503
0.497%
4.1%
合格
8
1430/2*30/42*33/33*49/35
715
710
0.704%
4.1%
合格
第3章 傳動(dòng)件的估算
3.1V帶傳動(dòng)
3.1.1選擇帶的型號(hào)
查表查得工況系數(shù),再由
根據(jù)查圖選用確定為A型帶
3.1.2確定從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑
取80mm
則實(shí)際傳動(dòng)比i為2,從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為：
3.1.3驗(yàn)算帶速
3.1.4確定中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)度
初步確定中心距可按下式：
取300mm
查表取900mm
計(jì)算實(shí)際中心距
中心距的變化范圍
所以中心距的變化范圍為244~289mm
驗(yàn)算小帶輪上的包角
3.1.5計(jì)算根數(shù)z
由 查表得
由，查表得
根據(jù)包角和帶長(zhǎng)
單根V帶的額定功率
取4根
3.1.6計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值
查表得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m
應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力
3.1.7計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略
3.2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，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的剛度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。
確定各傳動(dòng)軸及主軸的直徑
查表得
由軸承為滾子軸承查表得
由齒輪精度為8級(jí)查表得
Ⅰ軸：
Ⅱ軸：
Ⅲ軸：
主軸：
軸的材料為45號(hào)鋼，鍵為矩形花鍵，查表得
根據(jù)公式
取26mm
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定軸承型號(hào)為30204
取28mm
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定軸承型號(hào)為30205
取32mm
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定軸承型號(hào)為30206
軸承參數(shù)如下表
30204
30205
30206
T
15.25
16.25
17.25
C
12
13
14
D
47
52
62
d
20
25
30
B
14
15
16
根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率2.2KW，查表得到主軸前軸頸值徑的范圍50~90，取60mm
主軸的后軸頸直徑
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得前軸承型號(hào)為30212
后軸承型號(hào)為30209
3.3確定矩形花鍵的尺寸
根據(jù)各傳動(dòng)軸的直徑查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定了矩形花鍵的各個(gè)參數(shù)如下表：
小徑d
規(guī)格
C
r
26
0.3
0.2
28
0.3
0.2
32
0.3
0.2
3.4齒輪的計(jì)算
由于直齒圓柱齒輪具有加工和安裝方便、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且直齒圓柱齒輪傳動(dòng)也能滿足設(shè)計(jì)要求，所以本次設(shè)計(jì)選用漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；主軸箱中的齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，它的精度直接與工作的平穩(wěn)性、接觸誤差及噪聲有關(guān)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都選用較高的精度，但考慮到制造成本，本次設(shè)計(jì)都選用7-6-6的精度。具體設(shè)計(jì)步驟如下：
1、模數(shù)的估算：
按接觸疲勞和彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在草圖畫(huà)完之后校核用。在畫(huà)草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。
齒輪彎曲疲勞的估算公式：
mm （式中即為齒輪所傳遞的功率） …………（2.4）
齒面點(diǎn)蝕的估算公式：
mm （式中即為齒輪所傳遞的功率）……………（2.5）
其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，為齒輪中心距。
由中心距及齒數(shù)求出模數(shù)：
mm ……………………………………………………(2.6)
根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
前面已求得各軸所傳遞的功率，各軸上齒輪模數(shù)估算如下：
第一對(duì)齒輪副 ∵
∴ mm
所以，第一對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為m=2.5
第二對(duì)齒輪副 ∵
∴ mm
所以，第二對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為m=3
第三對(duì)齒輪副 ∵
∴ mm
mm
所以，第三對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為m=4
第四對(duì)齒輪副 ∵
∴ mm
所以，第四對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為m=4
綜上所述，為了降低成本，機(jī)床中各齒輪模數(shù)值應(yīng)盡可能取相同，但因?yàn)棰踺S的轉(zhuǎn)速比較小，扭矩比較大，為了增加其強(qiáng)度和在主軸上能起到飛輪的作用，需增加Ⅴ軸齒輪的幾何尺寸。所以，本次設(shè)計(jì)中在Ⅰ～Ⅳ間各個(gè)齒輪模數(shù)均為在Ⅴ軸上就取。
材料選擇40Cr 調(diào)質(zhì)
齒輪
齒數(shù)
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒頂圓
齒根圓
中心距
齒寬
1
30
2.5
2.588
77.64
2.5
3.125
82.64
71.39
93.168
20
2
42
2.5
2.588
108.696
2.5
3.125
113.696
102.446
93.168
20
3
24
2.5
2.588
62．112
2.5
3.125
67.112
55.862
93.168
20
4
48
2.5
2.588
124.224
2.5
3.125
129.224
117.974
93.168
20
5
33
3
3.105
102.465
3
3.75
108.465
94.965
102.465
24
6
33
3
3.105
102.465
3
3.75
108.465
94.965
102.465
24
7
22
3
3.105
68.31
3
3.75
74.31
60.81
102.465
24
8
44
3
3.105
136.62
3
3.75
142.62
129.12
102.465
24
9
35
4
4.141
144.935
4
5
152.935
134.935
173.922
34
10
49
4
4.141
202.909
4
5
210.909
192.909
173.922
32
11
22
4
4.141
91.102
4
5
99.102
81.102
173.922
32
12
62
4
4.141
256.742
4
5
264.742
246.742
173.922
32
3.5 離合器的選用
離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或接合，對(duì)離合器的要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速?gòu)氐?；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸??；質(zhì)量??；耐磨性好和有足夠的散熱能力；操作方便省力。離合器的類(lèi)型很多，常用的可分牙嵌式和摩擦式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我選用了電磁式摩擦片離合器。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值；。
摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2（mm），內(nèi)外層分離時(shí)的最大間隙為0.2～0.4（mm）,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，常用10或15鋼，表面滲碳0.3～0.5（mm）,淬火硬度達(dá)HRC52～62。
3.6.傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅰ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
3.6.1齒輪的驗(yàn)算
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（MPa）≤[]（3-1）
彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（3-2）
式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=；
T-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T(mén)=/P，P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)；
-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;
-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3-1（以下均參見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
m—疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；
—功率利用系數(shù)，查表3-3；
—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4；
—的極限值，見(jiàn)表3-5，當(dāng)≥時(shí)，則取=；當(dāng)＜時(shí)，取=；
—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.2~1.6；
—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查表3-6；
—齒向載荷分布系數(shù)，查表3-9；
Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8；
[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表3-9；
[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3-9。
如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。
3.6.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。
軸的抗彎斷面慣性矩（）
花鍵軸 =
式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；
i—花軸的大徑（mm）；
b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；
傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得：
=
式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;
—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。
傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力
式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。
齒輪的徑向力：
式中 α—為齒輪的嚙合角，α＝20o；
ρ—齒面摩擦角，；
β—齒輪的螺旋角；β＝0
故N
花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算
花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：
式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）；
D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）；
L—花鍵工作長(zhǎng)度；
N—花鍵鍵數(shù)；
K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；
故此花鍵軸校核合格
3.6.3 軸承疲勞強(qiáng)度校核
機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為：
C—滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；
—速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)，
—壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=；
工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車(chē)床、銑床、銑床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；
—功率利用系數(shù)，查表3—3；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；
—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》；
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
故軸承校核合格
3.7 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
3.7.1齒輪的驗(yàn)算
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（MPa）≤[]（3-1）
彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（3-2）
式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=；
-電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）；
-從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率；
-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）;
m-初算的齒輪模數(shù)（mm）;
B-齒寬（mm）
Z-小齒輪齒數(shù)；
u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；
-壽命系數(shù)：
-工作期限系數(shù)：
T-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T(mén)=/P，P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)；
-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;
-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3-1（以下均參見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
m—疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；
—功率利用系數(shù)，查表3-3；
—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4；
—的極限值，見(jiàn)表3-5，當(dāng)≥時(shí)，則取=；當(dāng)＜時(shí)，取=；
—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.2~1.6；
—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查表3-6；
—齒向載荷分布系數(shù)，查表3-9；
Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8；
[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表3-9；
[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3-9。
如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。
Ⅱ軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理
傳至Ⅱ軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為：
m=2.25
N==5.77kw
在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為38×2.25，且齒寬為B=14mm
u=1.05
=≤[]=1250MP
故雙聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)
3.7.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。
軸的抗彎斷面慣性矩（）
花鍵軸 =
式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；
i—花軸的大徑（mm）；
b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；
傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得：
=
式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;
—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。
傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力：
式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。
齒輪的徑向力：
式中 α—為齒輪的嚙合角；
ρ—齒面摩擦角；
β—齒輪的螺旋角；
=27.86mm
符合校驗(yàn)條件
花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算
花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：
式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）；
D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）；
L—花鍵工作長(zhǎng)度；
N—花鍵鍵數(shù)；
K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；
故此花鍵軸校核合格
3.7.3軸組件的剛度驗(yàn)算
兩支撐主軸組件的合理跨距
主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。
《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書(shū)中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：
式中 L。—合理跨距；
C —主軸懸伸梁；
﹑—后﹑前支撐軸承剛度
該一元三次方程求解可得為一實(shí)根：
機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為：
C—滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；
—速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)，
—壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=；
工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車(chē)床、銑床、銑床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；
—功率利用系數(shù)，查表3—3；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；
—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》；
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
故軸承校核合格
3.8 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
3.8.1齒輪的驗(yàn)算
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（MPa）≤[]（3-1）
彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（3-2）
式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=；
-電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）；
-從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率；
-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）;
m-初算的齒輪模數(shù)（mm）;
B-齒寬（mm）
Z-小齒輪齒數(shù)；
u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；
-壽命系數(shù)：
-工作期限系數(shù)：
T-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T(mén)=/P，P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)；
-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;
-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3-1（以下均參見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
m—疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；
—功率利用系數(shù)，查表3-3；
—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4；
—的極限值，見(jiàn)表3-5，當(dāng)≥時(shí)，則取=；當(dāng)＜時(shí)，取=；
—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.2~1.6；
—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查表3-6；
—齒向載荷分布系數(shù)，查表3-9；
Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8；
[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表3-9；
[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3-9。
如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。
三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理
傳至三軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為：
N==5.42kw
在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為41×2.25，且齒寬為B=12mm
u=1.05
=≤[]=1250MP
故三聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)
3.8.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。
軸的抗彎斷面慣性矩（）
花鍵軸 =
式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；
i—花軸的大徑（mm）；
b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；
傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得：
=
式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;
—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。
傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力：
式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。
齒輪的徑向力：
式中 α—為齒輪的嚙合角；
ρ—齒面摩擦角；
β—齒輪的螺旋角；
=27.86mm
符合校驗(yàn)條件
花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算
花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：
式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）；
D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）；
L—花鍵工作長(zhǎng)度；
N—花鍵鍵數(shù)；
K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；
故此三軸花鍵軸校核合格
3.8.3 軸組件的剛度驗(yàn)算
兩支撐主軸組件的合理跨距
主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。
《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書(shū)中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：
式中 L?！侠砜缇啵?
C —主軸懸伸梁；
﹑—后﹑前支撐軸承剛度
該一元三次方程求解可得為一實(shí)根：
機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為：
C—滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；
—速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)，
—壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=；
工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車(chē)床、銑床、銑床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；
—功率利用系數(shù)，查表3—3；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；
—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》；
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
故軸承校核合格
3.9傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
3.9.1齒輪的驗(yàn)算
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（MPa）≤[]（3-1）
彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（3-2）
式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=；
-電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）；
-從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率；
-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）;
m-初算的齒輪模數(shù)（mm）;
B-齒寬（mm）
Z-小齒輪齒數(shù)；
u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；
-壽命系數(shù)：
-工作期限系數(shù)：
T-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T(mén)=/P，P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)；
-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;
-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3-1（以下均參見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
m—疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；
—功率利用系數(shù)，查表3-3；
—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4；
—的極限值，見(jiàn)表3-5，當(dāng)≥時(shí)，則取=；當(dāng)＜時(shí)，取=；
—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.2~1.6；
—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查表3-6；
—齒向載荷分布系數(shù)，查表3-9；
Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8；
[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表3-9；
[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3-9。
如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。
3.9.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。
軸的抗彎斷面慣性矩（）
花鍵軸 =
式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；
D—花軸的大徑（mm）；
b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；
傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得：
=
式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;
—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。
傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力：
式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。
齒輪的徑向力：
式中 α—為齒輪的嚙合角；
ρ—齒面摩擦角；
β—齒輪的螺旋角；
=22.32mm
符合校驗(yàn)條件
花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算
花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：
式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）；
D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）；
L—花鍵工作長(zhǎng)度；
N—花鍵鍵數(shù)；
K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；
故此花鍵軸校核合格
3.9.3軸組件的剛度驗(yàn)算
兩支撐主軸組件的合理跨距
主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。
《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書(shū)中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：
式中 L。—合理跨距；
C —主軸懸伸梁；
﹑—后﹑前支撐軸承剛度
該一元三次方程求解可得為一實(shí)根：
機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為：
C—滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；
—速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)，
—壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=；
工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車(chē)床、銑床、銑床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；
—功率利用系數(shù)，查表3—3；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；
—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》；
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
故軸承校核合格
3.10 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
3.10.1齒輪的驗(yàn)算
驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（MPa）≤[]（3-1）
彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為
（3-2）
式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=；
-電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）；
-從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率；
-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）;
m-初算的齒輪模數(shù)（mm）;
B-齒寬（mm）
Z-小齒輪齒數(shù)；
u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；
-壽命系數(shù)：
-工作期限系數(shù)：
T-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T(mén)=/P，P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)；
-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;
-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表3-1（以下均參見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
m—疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；
—功率利用系數(shù)，查表3-3；
—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4；
—的極限值，見(jiàn)表3-5，當(dāng)≥時(shí)，則取=；當(dāng)＜時(shí)，取=；
—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.2~1.6；
—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查表3-6；
—齒向載荷分布系數(shù)，查表3-9；
Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8；
[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表3-9；
[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表3-9。
如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。
軸上的斜齒輪采用調(diào)質(zhì)處理的方式進(jìn)行熱處理
3.10.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。
軸的抗彎斷面慣性矩（）
花鍵軸 =
式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；
i—花軸的大徑（mm）；
b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；
傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得：
=
式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;
—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。
傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力：
式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。
齒輪的徑向力：
式中 α—為齒輪的嚙合角；
ρ—齒面摩擦角；
β—齒輪的螺旋角；
=31.43mm
符合校驗(yàn)條件
花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算
花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：
式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）；
D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）；
L—花鍵工作長(zhǎng)度；
N—花鍵鍵數(shù)；
K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；
故此五軸花鍵軸校核合格
3.10.3軸組件的剛度驗(yàn)算
兩支撐主軸組件的合理跨距
主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。
《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書(shū)中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：
式中 L?！侠砜缇?；
C —主軸懸伸梁；
﹑—后﹑前支撐軸承剛度
該一元三次方程求解可得為一實(shí)根：
機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為：
C—滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；
—速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)，
—壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=；
工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車(chē)床、銑床、銑床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；
—功率利用系數(shù)，查表3—3；
—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；
—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》；
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
故軸承校核合格
3.11 主軸合理跨距的計(jì)算
圖3-1 主軸跨距計(jì)算圖
已選定的前后軸徑為 ：，
定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。
軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩
＝955×104×(2.74/63)＝415349（N.mm）
切削力（沿y軸） Fc=415.349/0.09=4615N
背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2307N
總作用力 F==5159.72N
此力作用于工件上，主軸端受力為F=2522.28N。
先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為
RA=F×=5159.72×=7739.58N
RB=F×=5159.72×=2579.86N
根據(jù)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1815.06 N/ ；KB= 1626.2 N/；==1.12
主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為
I==113.8×10-8m4
η==0.13
查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》圖 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=120×2.0=240mm
合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=360mm。
根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實(shí)際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施
增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑D=62mm，后軸徑d=55mm。后支承采用背對(duì)背安裝的角接觸球軸承。
3.12 軸的校核
（a） 主軸的前端部撓度
（b） 主軸在前軸承處的傾角
（c） 在安裝齒輪處的傾角
E取為，
，
由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算
將其分解為垂直分力和水平分力
由公式
可得
主軸載荷圖如下所示：
由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm
計(jì)算（在垂直平面）
,,
，，
，，
計(jì)算（在水平面）
,,
，，
，，
合成：
3.13 軸承壽命校核
由П軸最小軸徑可取軸承為7008C角接觸球軸承,ε=3；P=XFr+YFaX=1，Y=0。
對(duì)Ⅱ軸受力分析
得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。
由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h
L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h
軸承壽命滿足要求。
第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明
4.1 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、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，一0般只畫(huà)展開(kāi)圖。
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(wèn)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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是：
1 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。
2 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。
3 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)算提供必要的數(shù)據(jù)。
4.2 展開(kāi)圖及其布置
展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。
I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。
總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。
齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。
第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1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、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。
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(wèn)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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是：
(2) 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。
(3) 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)
改正。
(4) 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