1、目 錄1. 緒 論12. 主傳動系統的組成及要求23. 主傳動系統的運動設計43.1 轉速圖43.2 結構網與結構式93.3 轉速圖的擬定103.4 帶輪及v帶設計153.5 齒輪齒數的確定173.6 齒輪各項參數的確定224. 主傳動系統的結構設計254.1 主傳動系統的布局及變速機構的類型254.2 齒輪的布置264.3 軸的空間布置284.4 計算轉速294.5 主軸軸徑設計324.6 主傳動系統的開停裝置354.7 主傳動系統的制動裝置355. 傳動系統的潤滑355.1 潤滑系統的要求365.2 潤滑劑的選擇365.3 潤滑方式376. 參考文獻391. 緒 論金屬切削機床（以下簡稱機

2、床）是用刀具或磨具對金屬工件進行切削加工的機器。在一般機械制造工廠中，機床約占機器設備總臺數的5070%，它所擔負的工作量約占總勞動量的一半?，F代化工業生產主要表現在生產總量的提高與先進的技術指標兩方面，而這些則取決于機械制造工業提供的裝備的技術水平、機床工業是及其制造業的重要部門，擔負著為農業、工業、科學技術和國防等現代化提供技術裝備的任務，在整個國民經濟中占有重要地位。一個國家機床工業的技術水平。機床的擁有量和現代化程度是這個國家工業生產能力核技術水平的重要標志之一。我國機床工業從無到有，從小到大，從修配到制造，從紡織到自行設計，從沿海到內地，從通用機床到專用機床，從單機到配套，不斷發展壯

3、大。目前，我國的機床工業體系已經基本形成，并設計和制造了一些具有先進水平的機床，逐步掌握了精密、高效、簡短、重型等機床品種。許多工廠已試制和生產了數控車床、數控銑床、數控鏜床以及加工中心。機關技術、靜壓技術、數顯裝置、電子計算機等也成功地用到機床上。雖然我國的機床工業取得了巨大的成就，但還不能滿足國防建設和工業告訴發展的需要，特別是在質量和品種方面，在重型機床和高效機床方面，在基本理論和試驗研究方面，與世界先進水平相比還存在一定的差距。2主傳動系統的組成與要求機床的主傳動系統是用來實現機床的主運動的，它與機床的傳動方案和總體布局有關，對于機床的使用性能、結構和制造成本都有明顯的影響。因此在設計

4、機床的過程中必須給予充分的重視，以便制定出既滿足使用要求有經濟合理的方案。銑床的主傳動裝置和零件全部裝在床身中，是整體式的結構，為了滿足工作性能的要求，從電動機起，至機床工作的執行部件（主軸），主傳動系統通常包括下列幾個組成部分：1.定比傳動機構 即具有固定傳動比的傳動機構，常采用齒輪、皮帶及鏈傳動等 2.變速裝置機床的變速裝置有齒輪變速機構，機械無級變速機構以及液壓無極變速裝置等，其中最常見的是齒輪變速機構。3.主軸組件機床的主軸組件有主軸、主軸支承和安裝在主軸上的傳動件等。4.開停裝置用來控制機床主運動執行部件（主軸）的啟動和停止，通常采用離合器或直接開停電動機。5.制動裝置用來使機床主運

5、動執行部件（主軸）盡快地停止運動，通常可以采用機械的、液壓的或電動機的制動方式。6.換向裝置用來改變機床主運動的方向，對于需要換向的機床，在設計主傳動系統時，都應設有換向裝置。他們可以是機械的、液壓的，用來直接改變電動機的旋轉方向。7.操縱機構機床的開停、變速、制動及換向等，都需要通過操縱機構來實現。設計機床時，一般是將主傳動系統的設計方案與操縱機構同時加以考慮。8.潤滑與密封裝置為了保證主傳動系統的正常工作，必須要良好的潤滑與密封裝置，防止出現漏油、漏水和漏氣現象。9.箱體各機構和傳動件的支承均裝入箱體中，并保證他們相互位置的準確性。機床主傳動系統與整臺機床技術經濟指標有密切的聯系。例如機床

6、的主軸轉速范圍、轉速級數及電動機功率將直接影響這臺機床的使用范圍，主軸組件的精度、剛度、抗震性及溫升對加工質量有重要的影響。總之，設計主傳動系統時，一般應滿足下面的幾項要求：（1）機床的主軸須有足夠的轉速范圍和轉速級數（對于主傳動系統為直線運動的機床則為直線速度的變速范圍和變速級數），以滿足實際使用要求。（2）主電動機和全部機構要能傳遞足夠的功率和扭矩，并具有較高的傳動效率。（3）執行部件（如主軸組件）需有足夠的精度、剛度、抗震性以及小于許可限度的熱變形。（4）操縱要輕便靈活、迅速、安全可靠，并便于調整和維修。（5）結構簡單、潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低。3 主傳動系統的運動設計主傳

7、動系統的運動設計是運用轉速圖的基本原理，以擬定滿足給定的轉速數列的經濟合理的傳動系統方案，其主要內容包括選擇變速組數及傳動副數，確定各變速組中的傳動比，以及計算齒輪齒數和皮帶輪直徑等。如運動參數的確定，運動參數是指機床執行件如主軸、工件安裝部件（工作臺、刀架）的運動速度。 1主軸轉速的確定主運動為旋轉運動的機床，主軸轉速n 由切削速度v 和工件或刀具的直徑 d 來確定： （2.3）2. 主軸最高轉速和最低轉速的確定對于數控機床，為了適應切削速度和工件或刀具直徑的變化，主軸的最高、最低轉速可由下式確定： （2.4） (2.5)式中 主軸的最高、最低轉； 最高、最低的切削速度（）； 相應最大、最小

8、計算轉徑(mm)；3主軸的變速范圍主軸的最高轉速與最低轉速之比值，稱為主軸的變速范圍，用表示,即： 即 4.電機的選擇現以確定粗銑時的切削用量為例設計1）確定背吃刀量和進給量f，根據切削加工簡明實用手冊表8-94和表8-95，取=4mm =0.35mm/z 2）確定切削速度，查表8-99取3）計算機床功率銑削力 則切削功率的計算 主傳動總效率一般為0.700.85，取較大值 電動機型號額定功率/kw滿載轉速/(r/min)堵轉轉矩最大轉矩質量/kg額定轉矩額定轉矩同步轉速1500r/min，4級y132m-47.514402.22.3813.1 轉速圖分析研究傳動系統，僅有機床的傳動系統圖是不

9、夠的，因為他不能直觀的表明主軸每一種轉速是通過哪些齒輪傳動的，以及各對齒輪的傳動比之間的內在聯系，只有算出機床的每一種轉速，按轉速大小排成次序，畫出傳動路線的轉速圖，才能將其表示清楚。1.轉速圖的概念圖3-1是主傳動系統的轉速圖。主軸轉速范圍為31.51600轉/分，公比圖3-1 主傳動系統的轉速圖轉速級數z=18，電動機轉速n0的1440轉/分，從轉速圖上可以看出：（1）距離相等的一組豎直線代表主傳動系統（或變速箱）中各傳動軸，從左向右依次標注、與傳動系統圖上各傳動軸相對應，其中軸即主軸。通常，電動機軸是以最左面一條豎直線表示，應該指出在轉速圖上的豎直線間的距離相等并不表示各軸的中心距相等，

10、其目的是在于圖畫清晰。（2）距離相等的一組水平線與豎直線（即傳動軸）相交，得相應的黑點，代表各軸所具有的轉速。在主軸上具有18種轉速：31.5、40、1600轉/分。由于該銑床轉速是以公比的等比系列，因此，兩相鄰轉速之間具有下列關系：，兩邊取對數，得： 因此，若將轉速圖上的豎直線坐標取為對數坐標時，則任意相鄰兩轉速相距為一格，即一個。因此代表各級轉速的水平線的間距相等。為了方便使用，習慣上在轉速圖上不寫對數符號，而直接寫出所對應的轉速值，還應指出，相鄰兩轉速如n2和n1相差一格，即，表示他們之間相差倍。（3）轉速圖上相鄰兩軸間對應轉速的連線，表示一對傳動副（如皮帶、齒輪等）的傳動比。傳動比的大

11、小以代表該傳動副的連線傾斜方向和傾斜程度來表示。連線向右下方傾斜為降速傳動；向右上方傾斜為升速傳動；水平線則為等速傳動。此方案中，電動機軸（軸）與軸間有一對齒輪傳動，是用軸上的1440轉/分與軸上的800轉/分兩點連線來表示，由圖可見，連線是向下斜3格，即為降速傳動，其傳動比；-軸間有三對齒輪傳動，在轉速圖上是用三條向下斜的連線來表示，即，故連線向下斜3格；，故連線向下斜4格；，故連線向下斜2格；-軸間有三對齒輪傳動，即,向下斜四格；,向下斜一格；,向上斜兩格；,向上斜三格；，連線向下斜六格，則為降速傳動。應該指出由于通過齒輪傳動，故在轉速圖上是用三條向下斜四格、且互相平行的連線來表示這對齒輪

12、傳動，即這對齒輪在變速中使用了三次，由此可知，在轉速圖上兩軸之間相互平行的連線是代表同一傳動副。綜上所述，轉速圖可以清楚的表示主軸的各級轉速的傳動路線、主軸得到這些轉速所需要的變速組數及每個變速組中的傳動副數目、各個傳動比的數值和傳動軸的數目，傳動順序及各軸的轉速級數與大小。因此，在設計機床時，通常把轉速圖作為分析和設計機床分級變速系統的重要工具。2.轉速圖的基本原理由圖3-1可以看出，銑床主軸的18級轉速是通過三個變速組傳動得到的。各變速組的傳動副數分別為3、3、2，即主軸的轉速級數為z=3×3×2=18。其中軸間的一對齒輪傳動起降速作用，使軸得到一種固定的轉速，稱為定比

13、傳動；軸到軸（主軸）之間由有三個變速組串聯所組成的變速機構，通過不同嚙合位置的齒輪傳動以改變各傳動軸間的轉速，使主軸得到18種連續的等比數列的轉速。下面分析一下各變速組的傳動比與使主軸得到等比數列的轉速之間的內在聯系，為了便于分析，將傳動系統中的三個變速組按傳遞的順序分別為變速組a、b、c。（1）第一變速組（a）有三對齒輪傳動副，其傳動比為 則： 由此可見，在變速組a中的三個傳動比連線之間相差均為一格，即相鄰轉速相差倍的關系，就是說通過三個傳動比使軸得到三種轉速，也是以為公比的等比數列，這說明變速組a是基本組。通常將變速組的相鄰傳動比之比稱為級比，而組內相鄰兩傳動比相距的格數稱為級比指數，用x

14、來表示，則變速組a的相鄰傳動比關系為： ；式中的，稱為變速組的級比指數為1。（2）第二變速組（變速組b）也有三對齒輪傳動副，其傳動比為：則： 由此可見，在變速組b中的三個傳動比之間相差四格，通過這三個傳動比使軸得到9種連續的等比數列的轉速，這個變速組起了在基本組的基礎上第一次擴大的作用，稱為第一擴大組，其級比指數。如轉速圖所示，基本組中三個傳動副最上和最下的兩個傳動比連線相差為三格，使軸上得到三種轉速，若再擴大轉速范圍，就要通過一擴組的三個傳動副，使軸上得到9種轉速，這時第一擴大組相鄰兩個傳動比必須拉開三格，即相差3倍，也就是說其級比指數，而這個數值同基本組的傳動副數有關，即等于基本組的傳動副

15、數，若基本組的傳動副數為p0，則一擴組的指數x1應為p0，即相鄰傳動比之間相差p0倍，這就是一擴組傳動比的內在規律。（3）第三變速組（變速組c）有兩對齒輪傳動副，其傳動比為 這說明該變速組兩個傳動比之間相距為9格，即相差為倍，因此通過它變速后，在v軸(主軸)上可以得到3×3×2=18種連續的等比數列的轉速，即從iv軸上的9種轉速，再擴大為v軸上的18種轉速。這個在基本組和第一擴大組基礎上，進步擴大轉速范圍的變速組稱為第二擴大組，同樣，從轉速圖上可以看出：在第一擴大組(變速組b)中最上與最下兩個傳動比連線相距為6格，若進一步擴大轉速范圍，使v軸得到18種連續的等比級數的轉速，

16、則第二擴大組(變速組c)的兩個傳動比必須拉開6格，即相差9倍，其級比指數，而這個數值同基本組和第一擴大組的傳動副有關，即等于基本組與一擴組傳動副數的相乘積(3×3=9)。若基本組的傳動副數為p0，第一擴大組的傳動副數為p1，則第二擴大組的指數，即相鄰傳動比之間相差倍，這是第二擴大組中傳動比的內在規律。綜上所述，可以得出下面結論：機床的傳動系統，通常是由幾個變速組串聯所組成的，其中以基本組為基礎，然后通過第一、第二、擴大組把各軸的轉速級數和變速范圍逐步擴大，若各變速組中相鄰傳動比之間遵守該基本原理，則機床主軸得到的轉速數列是連續而不重復的等比數列，這樣的傳動系統一般稱為常規傳動系統。3

17、.2 結構網與結構式結構網或結構式可以用來分析和比較機床傳動系統的方案。結構網與轉速圖的主要差別是，結構網只表示傳動比的相對關系，而不表示傳動比和轉速的絕對值，而且結構網上代表傳動比的射線呈對稱分布。結構網也可寫成結構式來表示：18= ，式中，l8表示變速級數；3、3、2分別表示各變速組的傳動副數；腳標中1、3、9則分別表示各變速組中相鄰傳動比的比值關系，即變速組級比指數。顯然，變速組內的相鄰傳動比關系可以表述于結構式或結構網上。一個結構式對應一個結構網，一個結構式可以畫出不同的轉速圖(如改變中間軸的轉速)，但一個轉速圖只能表示出一個結構式。從上述的結構式可以表示出：傳動系統的組成情況，即主軸

18、得到z=3*3*2=18種公比為的等比數列的轉速，各變速組的傳動副數，即p0=3，p1=3，p2=2，可見結構網或結構式與轉速圖具有一致的變速特性。3.3 轉速圖的擬定1擬定轉速圖的一般原則 通過對銑床主傳動系統的分析可知，擬定轉速圖是設計傳動系統的重要內容，它對整個機床設計質量有較大影響。(1)變速組及其傳動副數的確定 實現一定的主軸轉速級數的傳動系統，可由不同的變速組來組成。例如，主軸為18級轉速的傳動系統有下列幾種可能實現的方案；1)18=3×3×2 2)18=3×2×33)18=2×3×3 4)18=3×66)18=

19、6×3 6)18=2×9首先應該確定，若使主軸得到18級轉速需要選擇幾個變速組，以及各變速組中的傳動副數，由于機床的傳動系統通常是采用雙聯或三聯滑移齒輪進行變速，所以每個變速組的傳動副數最好取為或3，這樣可使總的傳動副數量最少，如采用第1)3)種方案時，需要3+3+2=8對齒輪；采用第4)及5)種方案時，需要3+6=9對齒輪；而第6)種方案要2+9=ll對齒輪，若一個變速組的傳動副取時，不僅使變速箱的軸向尺寸增加，而且使操縱機構較為復雜，根據機床性能的要求，一般主軸的最低轉速，要比電動機的轉速低得多，須進行降速，才能滿足主軸最低轉速的要求。如果采用或3時，達到同樣的變速級數

20、，變速組的數量相應增加，這樣，可利用變速組的傳動副起降速作用，以減少專門用于降速的定比傳動副。綜上所述，主軸為l8級轉速的傳動系統，應采用由三個變速組所組成的方案，即選擇上述第l)3)種方案。電動機的轉速一般比主軸大部分的轉速高，從電動機到主軸之間，總的趨勢是降速傳動。也就是說，從電動機軸起愈靠近主軸的軸的最低轉速就愈低(見圖31)。根據扭矩公式：式中：m傳動件傳遞的功率(千瓦)； n傳動件的轉速(轉分)。當傳遞功率為一定時，轉速n較高的軸所傳遞的扭矩m較小，在其他條件相同的情況下，傳動件(齒輪、軸)的尺寸就可以小一些，這對于節省材料、減小機床重量及尺寸都是有利的。因此，在設計傳動系統時，應使

21、較多的傳動件在高轉速下進行工作，應盡可能地使靠近電動機的變速組中的傳動副數多一些，而靠近主軸的變速組中傳動副數少一些即所謂“前多后少”的原則，故要求 。按此原則，上述實例中1)3)的三種方案應選用第1)種，即選用18=3×3×2的方案。(2)基本組和擴大組的確定 根據上述原則，傳動系統的變速組及傳動副數雖已確定，但基本組和擴大組的排列次序不同，還可有許多方案，例如18=3×2×3，就可以得下列多種不同擴大順序方案，其結構式分別為： ； ；一般情況下，各變速組的排列應盡可能設計成基本組在前，第一擴大組次之，最后擴大組的順序，也就是說，各變速組的擴大順序應盡

22、可能與運動的傳遞順序相一致。只要擴大順序與傳動順序一致，就能使中間傳動軸的變速范圍縮小。這時，中間傳動軸的最高轉速與最低轉速的差值也就較小，這樣，便可縮小該軸上的傳動件的尺寸。因此，各變速組的變速范圍應逐漸增大，在轉速圖或結構網中表現出前面變速組傳動比的連線的分布較緊密，而后面變速組傳動比連線的分布則較琉松，即所謂“前密后疏“原則。(3)變速組中的極限傳動比及變速范圍 設計機床主傳動系統時要考慮兩種情況：降速傳動應避免從動齒輪尺寸過大而增加變速箱的徑向尺寸，一般限制降速傳動比的最小值；升速傳動應避免擴大傳動誤差和減少振動，一般限制直齒輪升速傳動比的最大值；斜齒輪傳動比較平穩，可取。所以，主傳動

23、各變速組的最大變速范圍為：。一般在設計機床傳動系統時，任何一個變速組的變速范圍都應盡量滿足上述要求，當然在條件許可或處理得當時，也可以超出這個范圍。初步方案定出后，應檢查變速范圍是否超出允許值。由于最后擴大組的變速范圍最大，一般只要檢查最后擴大組的變速范圍合乎要求，其他變速組也就不會超出上述允許值?，F以z=l8, =1.26為例，進行驗算：1)，其最后擴大組的變速范圍：上述分析說明，為了使最后擴大組的變速范圍不致超出允許值，大多數機床最后擴大組的傳動副數取為2，采用混合公比時可以打破常規。(2)合理分配傳動比的數值 確定了結構網或結構式方案后，擬定轉速圖，合理地分配各傳動副的傳動比，一般應盡量

24、注意以下幾點：1)各傳動副的傳動比應盡可能不超出極限傳動比和。2)各中間傳動軸應有適當高的轉速，因為中間傳動軸的轉速愈高，在一定的功率條件下，傳遞的扭矩也愈小，相應也減少了傳動件的尺寸，在傳動順序上各變速組的最小傳動比，應采取逐漸降速的原則，即要求 這樣可使中間傳動軸的最低轉速提高，即所謂“先慢后快”的原則。3)為了便于設計及使用，傳動比值最好取標準公比的整數冪次，即，其中e為整數。這樣，中間軸的轉速可以從轉速圖中直接讀出來，不必分別進行計算，并可直接查表，確定齒輪齒數。設計機床傳動系統時，一般應盡可能遵循上述原則。本次設計的銑床基本上是符合以上各項原則的，例如ca6140車床主傳動系統中采用

25、了摩擦離合器，要求結構緊湊，軸向尺寸不致過長，就不便于安置傳動副較多的變速組，一般是安排兩對滑移齒輪較好，這樣就違反了所謂“前多后少”的原則；又如主傳動采用多速電動機或雙公用齒輪傳動，也不符合前緊后松的要求。因此，從局部來看雖然不夠合理，但是，從整體來看卻是合理的，所以，在設計中應根據具體情況，靈活運用。2.擬定轉速圖的步驟下面具體說明轉速圖的設計步驟。大多數機床廣泛應用滑移齒輪的變速方式，為滿足結構設計和操縱方便的要求，通常都采用雙聯或三聯齒輪，因此，18級轉速需要三個變速組。（1）臥式銑床的主軸轉速范圍為31.51600轉分，轉速級數z=18，公比，電動機的轉速n=1440轉分。大致的步驟

26、如下：根據往往是，確定，取，則：寫出基型的結構式 (2)定公比轉速數列為：31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。 (3)確定基本組和擴大組 該銑床主傳動系統應有三個變速組，第一變速組為基本組，其級比指數 (即基本組的傳動比在轉速圖上相距一格)；第二變速組為第一擴大組，其級比指數（即第一擴大組傳動比在轉速圖上相距三格)；第三變速組為第二擴大組，其級比指數 (即第二擴大組傳動比在轉速圖上相距9格)。(4)確定是否增加降速傳動 該銑床的總降速比，若每一個變速組的最小降速比取，故需增加降速傳動。但

27、是，為使中間兩個變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在-軸間增加一對降速傳動齒輪，因為只要改變這對降速齒輪傳動比，在其他三個變速組不變的情況下，就可以將主軸的18種轉速同時提高或降低，以滿足用戶的不同需要。(5)分配降速比 前面已確定，18=3×3×2共需三個變速組，并在-軸間增加一對降速傳動齒輪，因此，轉速圖上有五根傳動軸，如圖3-2所示。畫五根距離相等的豎直線(、)代表五根軸；畫18根距離相等的水平線代表18級轉速，這樣便形成了轉速圖格線。 圖3-2 降速比傳動線 圖3-3 變速組傳動線1)在主軸上標出18級轉速：31.51600轉分，在第軸上用a點代表電

28、動機轉速轉分；最低轉速用e點標出，因此a、e兩點聯線相距約18格，即代表總降速傳功比。2)決定、軸之間的最小降速傳動比：一般銑床的工作特點是間斷切削，為了提高主軸運轉的平穩性，主軸上齒輪應大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個變速組的降速傳動比取，按公比，查表可知，即從e點向上數六格()，在軸上找出d點，de線邱為-軸間變速組(第二擴大組)的降速傳動比。 (6)畫出各變速組其他傳動線(圖3-1) i-軸間只有一對齒輪傳動。轉速圖上為一條ab連線。-軸間為基本組有三對齒輪傳動，級比，故三條傳動線在轉速圖上各相距一格，從c點向上每隔一格取c1、c2點，連線bcl和bc2得基本組三條傳動線，它們的傳

29、動比分別為，。-軸間為第一擴大組也有三對齒輪傳動，級比，三條傳動線在轉速圖上各相距三格，即cd,cd1和cd2，它們的傳動比分別為，。-軸間為第二擴大組有兩對齒輪傳動，級比，兩條傳動線在轉速圖上應相距九格，即de和de1，它們的傳動比分別為和。(7)畫出全部轉速線 即該銑床的主傳動轉速圖。轉速圖兩軸間的平行線代表同一對齒輪傳動，所以畫-軸間的傳動線時，應從c1、c2兩點分別畫cd、cd1、cd2的平行線，使軸得到九種轉速。同理，畫-軸間的傳動線時，應畫7條與de1的平行線，7條與de1的平行線，使主軸得到l8種轉速。3.4 帶輪及v帶設計帶傳動是機械傳動學科的一個重要分支，主要用于傳遞動力和運

30、動，它是機械傳動中重要的傳動形式，也是機電設備的核心聯接部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。其最大特點是可以自由變速、遠近傳動、結構簡單，更換方便。傳動原理為：摩擦型主要是平帶傳動、v帶傳動、多楔帶傳動等；嚙合型的為同步帶傳動。帶傳動廣泛用于汽車、機械、紡織、家電、輕工、農機等領域。由于機械設備不斷向高精度、大功率、長壽命、低噪音、低成本和緊湊化發展，使近年來的帶傳動產品在保證一定強度的條件下向輕薄方向發展，普通v帶出現下降趨勢，同步帶傳動、多楔帶傳動、窄v帶傳動和復合平帶傳動的應用持續增長。同步帶的工作面主要有梯形齒和弧形齒，本次設計選擇梯形齒。梯形齒同步帶的承載層為玻璃纖維繩芯、鋼絲繩等的環

31、形帶，基體有氯丁膠和聚氨酯（只有小帶型）兩種； 由于用途不同又有一般工業用和汽車用之分?？繃Ш蟼鲃?，承載層保證帶齒齒距不變， 傳動比準確，軸壓力小，結構緊湊，耐油、耐磨性較好，但安裝制造要求高。在v50m/s、p300kw、i10時，要求同步的傳動， 也可用于低速傳動；載荷大應選用橡膠同步帶，載荷小或有耐油要求時， 選用聚氨酯同步帶。已知電機額定功率p=7.5kw，轉速n=1440轉/分，傳動比，機床按每天工作1016小時計。1確定計算功率選取v帶類型查機械設計手冊，得工作情況系數ka=1.2則有： 根據，n=1440r/min，懸崖b型普通v帶。2確定帶輪基準直徑由機械設計手冊及上述已知條件

32、，查得主動輪最小直徑，根據帶輪基準直徑系列，取。則從動輪基準直徑，根據基準直徑系列取。3驗算帶的速度速度在之間，所以速度合適。4確定普通v帶的基準長度和傳動中心距由 ，初步確定中心距： ，計算帶的初選長度：由基準長度選： 則實際中心距： 則： 即中心距的可調整范圍為： 5驗算主動輪上的包角所以，主動輪上包角大于120o，合適。6計算v帶根數z由b型普通v帶，n=1440 r/min，通過查機械設計手冊可得；由查出；由，查出。則： 取： 根7計算拉力f0由已知數據查得：所以有： 8計算作用在軸上的壓力fq3.5 齒輪齒數的確定擬定轉速圖后，可根據各傳動副的傳動比確定齒輪齒數。 1確定齒輪齒數時應

33、注意(1)齒輪的齒數和sz不應過大，以免加大兩軸之間的中心距，使機床的結構龐大。一般推薦齒數和sz100120。(2)齒數和盡可能要小，但應考慮以下幾點：1)最小齒輪不產生根切現象。機床變速箱中，對于標準直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數和2)受結構限制的最小齒數的各齒輪(尤其是最小齒輪)，應能可靠地裝到軸上或進行套裝；齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚a2m(m為模數)，以保證有足夠的強度，避免出現斷裂現象。由圖3-9可知，對于標準直齒圓柱齒輪，其最小齒根圓直徑，代入上式可得：式中：齒輪的最小齒數； m齒輪的模數； t鍵槽至齒輪軸線的高度圖3-4 齒輪的壁厚3)兩軸上最小中心距應取得適當。若齒數和sz太

34、小，則中心距過小，將導致兩軸上軸承及其他結構之間的距離過近或相碰，另外，確定齒輪齒數時，應符合轉速圖上傳動比的要求。實際傳動比(齒輪齒數之比)與理論傳動比(轉速圖上要求的傳動比)之間允許有誤差，但不能過大。分配齒數所造成的轉速誤差，一般不應超過。2變速組內模數相同時齒輪齒數的確定確定齒輪齒數時，初步須定出各變速組內齒輪副的模數，以便根據結構尺寸判斷其最小齒輪齒數或齒數和是否適宜。在同一變速組內的齒輪可取相同的模數，也可取不同的模救。后者只有在一些特殊情況下，如最后擴大組或背輪傳動中，因各齒輪副的速度變化大，受力情況相差也較大，在同一變速組內才采用不同模數。為了便于設計和制造。主傳動系統中所采用

35、齒輪模數的種類盡可能少一些，在同變速組內一般都取相同的模數，因為各齒輪副的速度變化不大，受力情況相差也不大，故允許采用同一個模數。下面以計算法為例介紹齒輪齒數的確定。在同一變速組內，各對齒輪的齒數之比，必須滿足轉速圖上已經確定的傳動比；當各對齒輪的模數相同，且不采用變位齒輪時，則各對齒輪的齒數和也必然相等。可列出： （3-1） （3-2）式中：、分別為任一齒輪副的主動與被動齒輪的齒數；任意齒輪副的傳動比； 各齒輪副的齒數和。由式3-1和3-2可得： (3-3)因此，選定了齒數和，便可按式3-3計算各齒輪的齒數；或者由上式確定出齒輪副的任一齒輪的齒數后，用式3-2算出另一齒輪的齒數。由前述已知，

36、確定變速組的齒數和時，應使其盡可能地小，一般地說主要是受最小齒輪的限制。顯然最小齒輪是在變速組內降速比或升速比最大一對齒輪中，因此可先假定該小齒輪的齒數，根據傳動比求出齒數和，然后按各齒輪副的傳動比，再分配其他齒輪副的齒數；若傳動比誤差較大，應重新調整齒數和，再按傳動比分配齒數。（1）第一變速組內的三對齒輪其傳動比為： ； ； 最小齒輪一定在最大降速比的這對齒輪副中，即，根據具體結構情況取，則，齒數和。然后，由式3-2確定其他兩對齒輪副的齒數。傳動比為的齒輪副：傳動比為的齒輪副：（2）第二變速組內的三對齒輪其傳動比為： ；最小齒輪一定在最大降速比的這對齒輪副中，即，根據具體結構情況取，則，齒數

37、和。然后，由式3-2確定另一對齒輪副的齒數。傳動比為的齒輪副：齒輪齒數的確定，往往須反復多次計算才能確定，合理與否還要在結構設計中進一步檢驗，必要時還會改變。比如因中心距過小，兩軸上的零件相碰或因齒輪(尤其應注意滑移齒輪)與其他件相碰時，就須改變齒數和，個別情況下只有改變有關齒輪副的傳動比才能解決問題。如果根據傳動比要求，按上述計算所得到的齒教和過大以及傳動比誤差過大時，還可采用變位齒輪的方法來取中心距，以獲得要求的傳動比值，這時齒數的計算比較靈活。3變速組內模數不同時齒輪齒數的確定設一個變速組內有兩對齒輪副和，分別采用兩種不同模數m1和m2，其齒數和為和，如果不采用變位齒輪，因各齒輪副的中心

38、距a必須相等，可寫出：所以： (3-4)由式3-4可得： (3-5)設 可得： (3-6)式中： 、無公因數的整致；整數。按式3-6計算不同模數的齒輪齒數，往往需要幾次試算才能確定。首先定出變速組不同的模數值和；根據式3-5計算出、；選擇值，由式3-6計算各齒輪副的齒數和和(應考慮齒數和不致過大或過小)；按各齒輪副的傳動比分配齒數。如果不能滿足轉速圖上的傳動比要求，須調整齒數和重新分配齒數，因此經常采用變位齒輪的方法，改變兩對齒輪副的齒數和，以獲得所要求的傳動比。在本次設計的銑床主傳動中-軸間(第三變速組)的兩對齒輪，其傳動比為和，考慮實際受力情況相差較大，齒輪副的模數分別選擇為 和由式3-5

39、可得： 為了使齒數和較小并滿足最小齒輪齒數的要求，選取k=30，則根據齒輪副的傳動比齒數分配如下：；4三聯滑移齒輪之間的齒數若變速組采用三聯滑移齒輪變速時，在確定其齒數之后，還應檢查相鄰齒輪的齒數關系，以確保其左右移動時能順利通過。如圖3-5所示，當三聯滑移齒輪從中間位置向左移動時，齒輪要從固定齒輪上面越過，為避免與齒項相碰，須使與兩齒輪的齒項圓半徑之和小于中心距a。當向右移動時也有同樣的要求，若齒輪的齒數，只要使和不相碰，則必能順利通過。若齒輪齒數，且采用標準齒輪必須保證：因為 代入上式可得：即三聯滑移齒輪中，最大和次大齒輪之間齒數差應大于4，如果齒數差正好等于4時，可將或的齒頂圓直徑略減小

40、一些仍可使用。3.6 齒輪各項參數的確定由上述條件可知個齒輪齒數如下：， 1齒輪參數計算z3：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：； z4：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；z5：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：； z6：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；z7：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；z8：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；z9：分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： z10：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；z11：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：； 齒根圓直徑： z12和z6各參數相同 z13：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑

41、：； z14：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑： z15：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑： z16：分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：2兩齒輪相互嚙合是中心距（軸間距）的計算由同一變速組內兩相互嚙合的齒輪的中心距相等，可知在同一個變速組內任意兩個相互嚙合齒輪的中心距即為該變速組兩軸的軸間距。所以有以下計算：-軸之間： -軸之間： -軸之間： 4 主傳動系統的結構設計4.1 主傳動系統的布局及變速機構的類型1主傳動系統的布局主傳動系統的布局形式取決于機床的用途、類型和尺寸等因素。通常，傳動系統的全部變速機構和主軸組件裝在同一個箱體內，稱為集中傳動式布局；傳動系統的主要變速機構

42、和主軸組件分別裝在變速箱和主軸箱兩個箱體內，中間用皮帶，鏈條等方式傳動，稱為分離傳動式布局。(1)集中傳動式 大多數機床(ca6140普通車床、z3040搖臂鉆床，x62w銑床等)都是采用集中傳動的變速箱。這種布局形式的優點是：結構緊湊，便于實現集中操縱，也便于調整與維修，另外箱體數目少，便于加工與裝配，又降低了制造成本。缺點是：傳動機構運轉中的振動和發熱會直接影響主軸的工作精度。集中傳動方式，一般適用于主運動為旋轉運動的普通精度的中、大型機床。(2)分離傳動式 有些高速、精加工機床，為了避免變速箱的振動和熱變形對機床主軸的影響，常把變速箱與主軸分開，如c616普通車床和cm6132精密普通車

43、床。分離傳功的優點是：變速箱中所產生的振動和熱量不致于傳給主軸，從而減少了主軸的振動和熱交形；高速時由皮帶直接傳動主軸，運轉平穩，加工光潔度較高，適應精密加工的要求；當采用背輪機構時，高速傳動鏈短，傳動效率較高，轉動慣置小，便于啟動和制動；低速時經背輪機構傳動，扭矩大適應粗加工的要求。其缺點是：有兩個箱體，箱體加工成本較高；低速時皮帶負荷大，皮帶根數多，容易打滑；當皮帶安裝在主軸中段時，調整、檢修都不方便。這種布局方式適用于中、小型高速精密機床。有些單軸自動車床，為了便于在主軸組件上安置自動進夾料機構，其主傳動也有采用分離傳動方式的。2變速機構的類型大多數機床的主傳動系統都需要進行變速，變速方

44、式可以是有級的，也可以是無級的。目前應用較廣的還是有級變速機構，按工件的工藝和生產批量的要求，常用的有級變速機構，有下劉幾種類型：(1)交換齒輪變速機構 這種變速機構的構造簡單，結構緊湊，主要用于大批量生產中的自動或半自動機床、專用機床及組合機床等。(2)滑移齒輪變速機構 目前廣泛用于一般通用機床中，其優點是：變速范圍大，變速級數也較多；變速方便又節省時間；在較大的變速范圍內可傳遞較大的功率和扭矩；不工作的齒輪不嚙合，因而空載功率損失較小等。其缺點是：變速箱的構造較復雜；不能在運轉中變速；為使滑移齒輪容易進入嚙合，多用直齒圓柱齒輪傳動，傳動平穩性不如斜齒輪傳動等。(3)離合器變速機構 在離合器

45、變速機構中，應用較多的有牙嵌式離合器、齒輪式離合器以及摩擦片式離合器。當變速機構為斜齒或人字齒圓柱齒輪時，不能或不便用滑移齒輪變速，則需用牙嵌式或齒輪式離臺器變速。這種變速機構的優點是：軸向尺寸小，可傳遞較大的扭矩，傳動比準確，變速時齒輪不須移動，可采用斜齒或人字齒輪傳功，使傳動平穩，對于重型機床變速時比移動滑移齒輪輕便，操縱省力。其缺點是：不能在運轉中變速，各對齒輪經常處于嚙合狀態，磨損較大，傳動效率低。(4)各種變速機構的組合 根據機床的不同工作特點，通常，機床的變速機構往往是上述幾種變速機構的組合。4.2 齒輪的布置初步確定了轉速圖和齒輪齒數之后，合理地布置齒輪排列方式，是一個比較重要的

46、問題。它將直接影響到變速箱的尺寸、變速操縱的方便性以及結構實現的可能性等。1滑移齒輪的軸向布置變速組中的滑移齒輪最好布置在主動軸上，因其轉速一般比被動軸的轉速高，因此，可使滑移齒輪的尺寸小，重量輕，操縱省力；但由于具體結構要求，有時則須將滑移齒輪放在被動軸上。為了變速操縱方便，還可以將兩個相鄰變速組的滑移齒輪放在同一根軸上。在一個變速組內，須注意當一對齒輪完全脫開嚙合之后，另一對齒輪才能開始進入嚙合，就是說兩個固定齒輪的間距，應大于滑移齒輪的寬度，如圖4-1所示，其間隙為14毫米(通常為12毫米)。 圖4-1 滑移齒輪軸向布置 圖4-2 雙聯滑移齒輪軸向排列圖4-3 三聯滑移齒輪軸向排列2一個

47、變速組內齒輪軸向位置的排列齒輪在軸向位置的排列，如沒有特殊情況，應盡量縮短軸向長度?；讫X輪的結構通常有窄式和寬式兩種，一般窄式排列(即滑移齒輪軸向尺寸窄小)所占用的軸向長度較小。圖4-2左圖所示的兩級變速組占用的軸向長度l>4b。其中l為齒輪變速組在軸上所占有的空間長度；b為一個齒輪的齒部寬度。圖4-3左上圖所示的三級變速組占用的軸向長度l>7b。如按圖4-2右圖和圖4-3右上圖所示的寬式排列，則占用的軸向長度較大，以致在相同的負荷條件下，軸徑須加粗，從而使軸上小齒輪的齒數增加，相應使齒數和及徑向尺寸加大，因此，一般不希望采用寬式排列。三聯滑移齒輪的兩種排列方式，必須保證同軸上相

48、鄰兩齒輪的齒數差大于4，才能使滑移齒輪在越過某個固定齒輪時避免齒頂相碰。若相鄰齒數差小于4，除了采用增加齒數和的方法(使相鄰兩齒輪的齒數差增加，此時徑向尺寸也加大)、或者采用變位齒輪的方法予以解決外，還可采用如圖4-3中圖所示的排列方案，讓滑移齒輪中的最小齒輪越過同定的小齒輪，即最大齒輪與最小齒輪的齒數差大于4，而其他兩個齒輪的齒數差允許小些，但這種排列方法的軸向尺寸較大。3縮小徑向足寸為了減小變速箱的尺寸，既要縮短軸向尺寸，又要縮小徑向尺寸，它們之問往往是相互聯系的。(1)縮小軸間距離 在強度允許的條件下，盡量選用較小的齒數和，并使齒輪的降速傳動比大于1/4，以避免采用過大的齒輪。這樣，既縮

49、小了本變速組的軸間距離，又不致妨礙其他變速組軸間距離的減小。(2)采用軸線相互重合 在相鄰變速組的軸間距離相等的情況下，可將其中兩根軸布置在同一軸線上，則徑向尺寸可縮小很多，而且減少了箱體上孔的排數，箱體孔的加工工藝性也得到攻善。(3)合理安排變速箱內各軸的位置 在不發生干涉的條件下，盡可能要緊湊一些。5滑移齒輪的結構形式機床主傳動系統中常見的滑移齒輪結構形式有：整體式及裝配式，設計滑移齒輪結構，一般應考慮齒輪的工藝方法。為了保證齒輪的導向性良好，滑移齒輪的輪轂長度不應小于(1.21.5)d，d為軸的直徑。如圖4-4所示。圖4-4 滑移齒輪的結構形式4.3 軸的空間布置軸系布置的一般是先確定主

50、軸在變速箱中的位置，再確定傳動主軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合關系的軸，再確定電動機軸或輸入軸的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。1.主軸 1）垂直方向（高度） 2)水平方向圖4-5 主軸的空間位置 -主軸中心在尾架導軌中間，也有稍偏向前導軌的，也有偏向后導軌的，為了降低床身導軌的變形，切削力的方向盡可能在前，后導軌之間， 主軸中心越往后越好，但從便于裝卸工件，減輕勞動強度角度來講，主軸中心越往前越好。一般中型車床取在尾架導軌中央或稍偏后，這樣，即便于操作，又可使切削力均勻地作用于刀架的兩導軌面上，如圖4-5所示。2.軸的位置1）軸上往往裝有摩擦離合器等機構，這些部件的位置安排 應便于調整。2

51、）摩擦離合器工作時，考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠一些，以減少摩擦發熱對主軸部件熱變形的影響。3）軸的軸端裝有皮帶輪，而主軸尾架端外伸，布置軸位置時，必須保證兩者不會相互碰撞。綜合上述，臥式銑床軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。3中間各傳動軸的位置1)裝有離合器的軸：要便于裝調，維修和潤滑。2）裝有制動裝置的軸：布置在靠近箱蓋或 箱壁處。3）與相關部件有聯系的軸：銑床主運動與進給運動間的聯系是通過變速箱內的進給運動輸出軸聯系，它應布置在主軸前下方靠近進給箱處。4.4 計算轉速為了使傳動件工作可靠，結構緊湊，對傳動件進行動力計算。主傳動系統中主軸及傳動件的尺寸，主要是根據它所傳遞的扭矩大小

52、來決定，扭矩大，結構尺寸就大；扭矩小，則結構尺寸就可縮小。傳動件傳遞扭矩大小與它所傳遞的功率n和轉速n兩個因素有關。按傳遞全部功率時的轉速中的最低轉速進行計算，即可得出該傳動件需要傳遞的最大扭矩。傳遞全部功率時的最低轉速，則稱為該傳動間的計算轉速。1主軸計算轉速的確定主軸計算轉速是主軸傳遞全功率(此時電動機為滿載)時的最低轉速，從這一轉速起至主軸最高轉速間所有轉速都能夠傳遞全部功率，而扭矩則隨轉速的增加而減少，此為恒功率工作范圍；低于主軸計算轉速的各級轉速所能傳遞的扭矩與計算轉速下的扭矩相等，它是該機床的最大傳遞扭矩(功率則隨轉速的降低而減少)，此為恒扭矩工作范圍(圖4-5)。圖4-5 主傳動

53、功率和扭矩變化圖本銑床的主軸轉速級數z=18，其轉速圖見圖3-1，則主軸的計算轉速：轉/分。在轉速圖上以黑點表示。2傳動軸計算轉速的確定主軸從計算轉速起至最高轉速間的所有轉速都傳遞全部功率，因此，實現上述主軸轉速的傳動件的實際工作轉速也傳遞全功率，傳動軸的計算轉速就是其傳遞全功率時的最低轉速。當主軸的計算轉速確定后，就可以從轉速圖上確定傳動軸的計算轉速。確定的順序通常是由后往前，即先定出位于傳動鏈后面(靠近主軸)的傳動軸的計算轉速，再順次由后往前定出傳動鏈前面的傳動件的計算轉速。一般可先找出該傳動軸共有幾級實際工作轉速，再找出其中能夠傳遞全功率時的那幾級轉速，最后確定能夠傳遞全功率時的最低轉速

54、，即為該傳動軸的計算轉速。1)軸的計算轉速：從轉速圖上可以看出，軸共有四級轉速為125，160，200、250轉分。主軸在100轉分(計算轉速)至1600轉分(最高轉速)之間的所有轉速都傳遞全功率，此時，軸若經齒輪副傳動主軸，它只有在1251000轉分3級轉速時才能傳遞全功率；若經齒輪副傳動主軸，1601250轉分的6級轉速都傳遞全功率，因此，其最低轉速160轉分即為軸的計算轉速。2) 軸的計算轉速：同理，軸上共有3級轉速為315，400，500。此時，經齒輪副(、)傳動軸，所得到3級轉速都能夠傳遞全功率。因此，軸上的這3級轉速也都能傳遞全功率，其最低轉速315轉/分即為軸的計算轉速。其余依此類推，各軸的計算轉速如下：軸序號計算轉速（轉/分）144080