卧式铣床主传动系统设计申请书

摘要本设计从下达任务起，经过现场调查和查阅文献资料入手，历经三周的时间完成。

在设计中，首先根据课程设计所要求的技术参数确定机床设计中所需要的参数，即原动机的功率、机床主轴箱的转速数列公比；然后确定机床主轴箱的主传动系统结构，拟订机床的结构网和转速图；查资料，根据转速图确定机床内的各个主要零件的计算转速，根据计算转速确定各级传动的传动比，根据传动比来确定各级传动的齿轮配合的齿轮齿数。

根据机床主轴箱的传动链来计算各级转速的实际值与理论值之间的误差。

在设计中主要是要计算主轴箱里各个零件的选用是否满足要求以及原动机与主轴箱间的动力传递装置的计算。

主轴箱的计算包括摩擦离合器的校核、齿轮的校核、轴的校核、轴承的校核、键的校核、主轴的校核计算等。

原动机与主轴箱的动力传递采用的是带传动装置。

最后根据资料和参考同类机床来设计该铣床的主传动系统，并绘制其装配图。

目录摘要 (1)1．主要技术参数计算 (1)1.1机床的主要技术参数 (1)1.2变速箱总体结构方案的拟定 (2)1.3机床运动的设计 (2)1.4绘制传动系统图 (9)2．主要零件的计算与校核 (11)2.1齿轮模数的计算 (11)2.2传动轴直径的初算 (12)2.3齿轮模数的验算 (13)2.4计算轴的直径 (14)2.5轴承寿命验算 (17)3．各零件的参数设定 (20)3.1中心距的确定 (20)3.2确定齿宽 (20)3.3 带设计 (20)4．主传动系统的结构设计 (23)4.1 主传动系统的布局及变速机构的类型 (23)4.2 齿轮及轴的布置 (24)4.3 主轴轴径结构 (27)4.4 主传动系统的开停及制动装置 (28)5．传动系统的润滑 (30)5.1 润滑剂的选择及方式 (30)5.2 润滑方式 (31)6．致谢 (33)7．参考文献 (34)1．主要技术参数计算1.1机床的主要技术参数电机额定功率为4KW ， 18级转速，公比26.1=ϕ。

主轴最高和最低转速可按下列计算： ()rpm d v n minmaxmax 1000π=()rpm d v n maxmin1000min π=其中：max n 、min n ——主轴最高、最低转速（r/min ）；max v 、min v ——典型工序的最大、最小切削速度（r/min ）； max d 、min d ——最大、最小计算直径。

采用最大速度V max 的典型工序一般用为硬质合金铣刀精加工或半精加工低强度的结构钢。

根据《金属切削用量手册》查得V max=250 r/min 。

采用最小速度V min 的典型工序为用高速钢端铣刀粗加工铸铁工件或用高速钢圆片铣刀铣削深槽。

根据《金属切削用量手册》查得V min=15 r/min.最大计算直径d max 可按表查得，最小计算直径d min=（0.2～0.25）d max 。

下式中D 为最大工件回转直径，即主参数(mm)，当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加工的最大螺纹直径作为最大计算直径max d ，根据调研可推荐：max d =0.5D 1 ,(1D 为刀架上最大工件回转直径）故 max n =minmax1000d v π=1600r/minmin n =maxmin1000d v π=31.5 r/min ，1.2变速箱总体结构方案的拟定机床变速箱用于使主运动的执行零件（如：主轴、工作台、滑枕等）变速、启动、停止和改变运动方向等。

因此，变速箱所包含的机构大致为：作为传动连接用的定比传动副，变速机构启动后停止以及换向机构，制动机构，操纵机构和润滑装置等。

机床总体的布局大概可以设置为电机在下方，主轴在上方，采用展开式的方式布局。

1.3机床运动的设计1.3.1. 由26.1=φ、n min =29.86r/min 、Z =18，查表得18级转速为31.5min /r ，40 min /r ,50min /r ，63min /r ，80min /r ，100 min /r ，125min /r ，160min /r ，200min /r ，250 min /r ，315 min /r ，400 min /r ，500 min /r ，630 min /r ，800 min /r ，1000 min /r ，1250 min /r ，1600min /r 。

1.3.2结构网与结构式的确定结构网或结构式可以用来分析和比较机床传动系统的方案。

结构网与转速图的主要差别是，结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速的绝对值，而且结构网上代表传动比的射线呈对称分布。

结构网也可写成结构式来表示：18=31·33·29 ，式中，l8表示变速级数；3、3、2分别表示各变速组的传动副数；脚标中1、3、9则分别表示各变速组中相邻传动比的比值关系，即变速组级比指数。

显然，变速组内的相邻传动比关系可以表述于结构式或结构网上。

一个结构式对应一个结构网，一个结构式可以画出不同的转速图(如改变中间轴的转速)，但一个转速图只能表示出一个结构式。

从上述的结构式可以表示出：传动系统的组成情况，即主轴得到Z=3·3·2=18种公比为ϕ的等比数列的转速；各变速组的传动副数，即p 0=3，p 1=3，p 2=2；各变速组中相邻传动比之间的关系，即ϕ、ϕ3、ϕ6；各变连组的变速范围，即r 0=ϕ2、r 1=ϕ6、r 2=ϕ9。

，可见结构网或结构式与转速图具有一致的变速特性。

1.3.3 转速图的拟定1．拟定转速图的一般原则通过对铣床主传动系统的分析可知，拟定转速图是设计传动系统的重要内容。

它对整个机床设计质量有较大影响。

(1)变速组及其传动副数的确定 实现一定的主轴转速级数的传动系统，可由不同的变速组来组成。

例如，主轴为18级转速的传动系统有下列几种可能实现的方案；1)18=3×3×2 2)18=3×2×3 3)18=2×3×3 4)18=3×6 5)18=6×3 6)18=2×9首先应该确定，若使主轴得到18级转速需要选择几个变速组，以及各变速组中的传动副数。

、由于机床的传动系统通常是采用双联或三联滑移齿轮进行变速，所以每个变速组的传动副数最好取为2p =或3。

这样可使总的传动副数量最少，如采用第1)～3)种方案时，需要3+3+2=8对齿轮；采用第4)及5)种方案时，需要3+6=9对齿轮；而第6)种方案要2+9=ll 对齿轮。

若一个变速组的传动副取6p =时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较为复杂。

根据机床性能的要求，一般主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，须进行降速，才能满足主轴最低转速的要求。

如果采用2p =或3时，达到同样的变速级数，变速组的数量相应增加，这样，可利用变速组的传动副兼起降速作用，以减少专门用于降速的定比传动副。

综上所述，主轴为l8级转速的传动系统，应采用由三个变速组所组成的方案，即选择上述第l)～3)种方案。

电动机的转速一般比主轴大部分的转速高，从电动机到主轴之间，总的趋势是降速传动。

也就是说，从电动机轴起，愈靠近主轴的轴的最低转速就愈低。

根据扭矩公式：974()NM n=公斤力米 式中：N ——传动件传递的功率(千瓦)； N ——传动件的转速(转／分)。

当传递功率为一定时，转速n 较高的轴所传递的扭矩M 较小，在其他条件相同的情况下，传动件(齿轮、轴……)的尺寸就可以小一些，这对于节省材料、减小机床重量及尺寸都是有利的。

因此，在设计传动系统时，应使较多的传动件在高转速下进行工作，应尽可能地使靠近电动机的变速组中的传动副数多一些，而靠近主轴的变速组中传动副数少一些．即所谓前多后少的原则，故要求 a b c m p p p p >>>>。

按此原则，上述实例中1)—3)的三种方案应选用第1)种，即选用18=3×3×2的方案。

(2)基本组和扩大组的确定 根据上述原则，传动系统的变速组及传动副数虽已确定，但基本组和扩大组的排列次序不同，还可有许多方案。

例如18=3×3×2，就可以得下列多种不同扩大顺序方案，其结构式分别为：13918332= ； 16318332= ； 31918332= ；……与上述结构式相对应的还有结构网。

一般情况下，各变速组的排列应尽可能设计成基本组在前，第一扩大组次之，……最后扩大组的顺序。

也就是说，各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的传递顺序相一致。

只要扩大顺序与传动顺序一致，就能使中间传动轴的变速范围缩小。

这时，中间传动轴的最高转速与最低转速的差值也就较小，这样，便可缩小该轴上的传动件的尺寸。

因此，各变速组的变速范围应逐渐增大，在转速图或结构网中表现出前面变速组传动比的连线的分布较紧密，而后面变速组传动比连线的分布则较琉松，即所谓前紧后松原则。

(3)变速组中的极限传动比及变速范围 设计机床主传动系统时要考虑两种情况：降速传动应避免被动齿轮尺寸过大而增加变速箱的径向尺寸，一般限制降速传动比的最小值min 14i ≥；升速传动应避免扩大传动误差和减少振动，一般限制直齿轮升速传动比的最大值max 2i ≤；斜齿轮传动比较平稳，可取max 2.5i ≤。

所以，主传动各变速组的最大变速范围为：2~2.58~101/4r ==。

一般在设计机床传动系统时，任何一个变速组的变速范围都应尽量满足上述要求，当然在条件许可或处理得当时，也可以超出这个范围。

初步方案定出后，应检查变速范围是否超出允许值。

由于最后扩大组的变速范围最大，一般只要检查最后扩大组的变速范围合乎要求，其他变速组也就不会超出上述允许值。

现以Z=l8, ϕ=1.26为例，进行验算： 1) 13918332=，其最后扩大组的变速范围：012(1)33(21)992 1.268p p p r ϕϕϕ-⨯-===== (合乎要求)； 2) 16318332=，其最后扩大组的交速范围：012(1)32(31)12122 1.26168p p p r ϕϕϕ-⨯-=====> (超出范围)上述分析说明，为了使最后扩大组的变速范围不致超出允许值，大多数机床最后扩大组的传动副数取为2。

(4)合理分配传动比的数值 确定了结构网或结构式方案后，拟定转速图，合理地分配各传动副的传动比，一般应尽量注意以下几点：1)各传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比min i 和max i 。

2)各中间传动轴应有适当高的转速。

因为中间传动轴的转速愈高，在一定的功率条件下，传递的扭矩也愈小，相应也减少了传动件的尺寸，因此，在传动顺序上各变速组的最小传动比，应采取逐渐降速的原则，即要求min min min a b c i i i ≥≥≥这样可使中间传动轴的最低转速提高，即所谓先慢后快的原则。