毕业设计（论文）卧式加工中心主传动设计.doc

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1、哈尔滨工业大学毕业论文xxxx学院毕业设计（论文）任务书 姓 名： 院 （系）：机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 号：06311 任务起至日期： 2012 年 9 月 20 日至 2012 年 12 月 19 日 毕业设计（论文）题目：卧式加工中心主传动系统设计 立题的目的和意义：加工中心的性能是由各个组成部件综合决定的。主轴部件对数控机床的加工精度、表面质量和生产率的影响极大。设计出一个具有转速高、功率大、变速范围宽、主轴组件耐磨性高并且具有高的静、动刚度和抗震性、热稳定性的主传动系统可以大大的提高数控机床加工性能，从而提高数控机床的加工精度、加工质量和生产率，扩大机床的加工范

2、围，是数控机床加工出质量更高的产品，满足生产和生活的需要。对于这次设计对本人的锻炼意义 1、通过计算机辅助设计加工中心主传动系统，掌握现代数控车床的总体结构、功能部件和性能指标。通过CAD/CAM软件对功能部件进行三维设计，了解数控机床功能部件的运动结构和功能。2、通过数控机床主传动系统设计，提高查阅资料、分析问题和解决问题的能力。3、掌握现代结构设计方法，熟练运用和掌握计算机辅助设计和解决问题的能力。4、掌握结构设计和零件计算方法。 技术要求与主要内容：1、按中型加工中心主传动系统设计，确定参数。 2、运动设计，初步计算。 3、零部件设计。 4、总体设计：主传动系统三维设计。 5、生成截面图

3、。 6、撰写设计说明书。 7、翻译外文资料。 进度安排：2012.9.19 下达毕业设计任务书，收集整理资料文献、图纸和设计手册，确定主机参数、总体结构和部件结构方案，填写毕业设计日志。 2012.10.15 开题报告：至少5分钟PPT汇报，要求有7篇参考文献，接着进行结构设计、部件结构设计。 2012.11.7 中期报告检查：要求至少5分钟PPT汇报，继续进行三维主传动设计，编写设计说明书。 2012.12.7 结题验收：要求PPT汇报，基本完成设计图纸、论文。 2012.12.19 上交设计图纸、论文供导师批阅。 2012.12.1921 导师交叉批阅论文。 2012.12.26 毕业答辩

4、。 同组设计者及分工：指导教师签字_ 年 月 日 系（教研室）主任意见： 系（教研室）主任签字_ 年 月 日摘 要在新的经济增长过程中，我国机床行业迅速发展，而以卧式加工中心为代表的高自动化、高附加值、高利润的机床产品却远远落后于世界机床同行。随着中国经济的持续发展、机床行业的全球化、以及在政府加强自主知识创新举措的鼓励下，投资开发卧式加工中心等高档机床的时机趋于成熟。本文结合企业卧式加工中心新产品的项目开发，全面论述卧式加工中心主传动总体方案的拟定过程和设计方法。通过参考国内外卧式加工中心机床布局、参数、综合分析技术先进性、市场竞争力、实施可行性、经济性等因素，确定切合实际的最好设计方案。论

5、文完成了卧式加工中心主传动系统的分析计算。包括齿轮的弯曲应力计算和齿轮的接触应力计算，轴的弯曲应力计算以及挠度计算，轴承的寿命计算。论文研究中充分应用先进设计手段来辅助卧式加工中心的设计，利用UG进行机床三位布局及造型设计，确定机床外观造型的初步方案。即使产品设计过程可视化，也提高了设计效率。关键词 卧式加工中心；主传动系统 AbstractIn the new economic growth process, Chinas rapid development, and machine tool industry with horizontal processing center, as a

6、representative of the high automation, high added value and profitable machine tool product but lags behind the world machine together. Along with the Chinese economy continues to develop, machine tool industry globalization, and the government should strengthen independence knowledge innovation mea

7、sures of encouragement, investment in the development of horizontal milling center, high-grade machine timing ripeBased on the enterprise horizontal machining center of new product development project, comprehensively horizontal machining center main transmission overall scheme formulating process a

8、nd design method. Through domestic and international horizontal machining center reference tool layout, parameters, comprehensive analysis technology advanced, market competitiveness, implementation feasibility and economy, factors to determine the best design scheme is practicalPaper completed hori

9、zontal machining center main transmission system is analyzed and calculated. Including gear bending stress computation and gear contact stress calculation, the axis of the calculation of the bending stress and deflection calculation, bearing lifetime calculationResearch apply advanced design means t

10、o assist horizontal machining center, using UG design for machine tool three layout and modelling design, to determine the machine exterior modelling the preliminary scheme. Even if the product design process visualization, and improve the design efficiencyKeyword horizontal machining center main dr

11、iver design 目 录摘 要第1章 绪 论11.1课题背景11.2 数控机床的发展趋势11.3我国数控机床发展现状及思考3第2章 总体设计52.1 概述52.2 数控机床主传动系统特点52.3 主传动系统的设计要求52.4 数控机床主传动系统配置方式62.5 本章总结8第3章 卧式加工中心主传动系统设计及计算93.1主传动设计方案的确定93.2主轴电机的选择113.3绘制转速图133.4传动轴直径初定143.5齿轮模数的初步计算143.6齿轮强度的校核163.7传动轴强度校验193.7.1 传动轴上的弯曲载荷193.7.2 验算两支承传动轴的弯曲变形203.8 其他部件的选择以及校验2

12、13.8.1 联轴器的选择213.8.2 离合器的选择223.8.3 轴承的选择及校核223.8.4 拨叉机构、卸刀机构、准停机构液压缸的承载力233.9 本章小结23结 论24致 谢25参考文献26附 录27 第1章 绪 论1.1 课题背景装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业，承担着为国民经济各部门提供工作母机、带动相关产业发展的重任，可以说它是工业的心脏和国民经济的生命线，是支撑国家综合国力的重要基石。数控机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的关键，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。因此，国际上一些发达国家一直把高性能数控机床作为战略

13、物资而严加控制，限制我国进口高性能数控机床。随着世界科技进步和制造业的发展，机床工业作为制造业的基础产业和国防军工发展的战略产业，其地位和作用越来越明显。数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，数控机床的拥有量及其性能水平的高低是衡量一个国家综合实力的重要标志。振兴装备制造业首先要发展机床工业，重点是发展数控机床，这已被近代世界产业发展史所证实。从总体来看，我国机床工业与世界先进水平相比，差距仍然十分明显：一是国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内发展要求，高档数控机床目前仍然大量进口；二是数控机床功能部件和数控系统发展滞后，成为我国数控机床产业发展

14、瓶颈；三是机床制造企业技术装备水平不高，制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏的发展的要求。可以说，我们的高速发展更多的是依靠中低档机床数量的膨胀，而在技术含量高、利润大、持续生命力强的高端市场，我们与国际品牌差距甚大。以加工中心为例，国产立式加工中心以低廉的价格、基本可靠的性能和质量占据了国内大部分市场，而在卧式加工中心等高自动化、高附加值、高利润的产品市场却很少见达到量产的本土企业。卧式加工中心以其加工适用面广、自动化程度而大量配置在汽车及配套件生产线上，而现阶段汽车及配套件生产线几乎完全是进口卧式加工中心的天下。1.2 数控机床的发展趋势 （1）高精度化 现代科学技术的发展

15、，新材料及新零件的出现，对精密加工技术不断提出新的要求，提高加工精度，发展新型超精密加工机床，完善精密加工技术，适应现代科技的发展，已经成为数控机床的发展方向之一。（2）高速化 提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低加工成本。而且还可提高零件的表面加工质量和精度，对制造业实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适应性。（3）高柔性化 采用柔性自动化设备或系统，提高加工精度和效率，缩短生产周期，适应市场变化需求和提高竞争能力的有效手段，数控机床在提高单机柔性化的同时，朝着单位元柔性化和系统柔性化方向发展。（4）高自动化 高自

16、动化是指在全部加工过程中尽量减少人的介入而自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。（5）智能化 随着人工智能在计算机领域的不断渗透与发展，为适应制造业生产柔性、自动化发展需求，智能化正成为数控机床研究及发展特点，它不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控），还贯穿在产品的售后服务和维修中，目前采用的主要技术措施包括以下几个方面。自适应控制技术 自适应控制可根据切屑条件的变化，自动调解工作参数，是加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率，达到改进系统运行状态的目的。如通过监控切屑过程中的刀具磨损

17、、破损、切屑形态、切屑力及零件的加工质量等，向制造系统反馈信息，通过将过程控制、过程监控、过程优化结合在一起，实现自适应调节。专家系统技术 将专家经验和切屑加工一般规律与特殊规律存入计算机中，以加工工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统，提过经过优化的切屑参数，使加工系统始终处于最优和最经济的工作状态，从而提高编程效率和降低对操作人员的技术要求，缩短生产准备时间。股沾自诊断、自修复技术 在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及其相连的各种设备进行自诊断和检查。出现故障时，立即采用停机等措施，进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等，并利用技术，自动使故障模块脱机，而接通备用模块

18、，以确保无人化工作环境的要求。智能化交流伺服驱动技术 目前已开始研究能自动识别负载并自动调节参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服系统装置，使驱动系统获得最佳运行。模式识别技术 应用图像识别和声控技术，使机器自己辨认图样，按照自然语音命令进行。（6）复合化复合化包括工序复合化和功能复合化。数控机床的发展已模糊了粗、精加工工序的概念。加工中心的出现，又把车、铣、镗等工序集中到一台机床来完成，打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程，可最大限度的提高设备的利用率。为了进一步提高工效，数控机床又采用了多主轴、多面体切屑，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切屑加工，如各类

19、五面体加工中心。另外，数控系统的控制轴数也在不断增加，有的多达15轴，其同时联动的轴数已达六轴。（7）高可靠性 数控机床的可靠性一直是用户最关心的。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化，提高硬件生产批量，以便于组织生产和质量把关。（8）网络化 为了适应FMC、FMS以及进一步联网组成CIMS的要求，先进的CNC系统为用户提供了强大的联网功能，除有RS232串行接口、RS422等接口外，还带有远程缓冲功能的DNC接口，可以实现几台

20、数控机床之间的数据通信和直接对几台数控机床进行控制。（9）开放式体系结构 20世纪90年代以后，计算机技术的飞速发展推动数控机床技术更快的更新换代，世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，其新一代数控系统的硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促使了数控系统多档次，多品种的来发和广泛应用。 1.3 我国数控机床发展现状及思考 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期

21、间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元(7624台)，2003年达27.1亿美元(23320台)，相当于同年国内数控机床产值的2.

22、7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等 我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。 目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。 中国作为一个

23、制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。第2章 总体设计2.1 概述 为使两级大齿轮相近取主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它具有一定的转速和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工作，并能方便的实

24、现运动的开停、变速、换向和制动等。数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二机或三级齿轮变速系统用以扩大主轴的无极调速范围。2.2 数控机床主传动系统特点 与普通机床相比，数控机床主传动系统具有下列特点。（1）转速高、功率大 它能使数控机床进行大功率切屑和高速切屑，实现高效率加工。（2）变速范围宽 数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Rn100，以保证加工时能选用合理的切屑用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。（3）主轴变速迅速

25、可靠 数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流伺服主轴伺服电动机的调速系统日趋完善，所以不仅能够方便的是现宽的变速范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制可靠性。（4）主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性 凡有机械摩擦的部位如轴承、锥孔等都有足够的硬度，轴承处有良好的润滑【1】。2.3 主传动系统的设计要求（1）主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速换向和制动，以满足机床的运动要求。（2）主电动机具有足够的功率、全部结构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。（3）主传动的有关

26、结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗震性，热变形和噪声小，传动效率高，以满足机床的工作性能要求。（4）操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封良好，以满足机床的使用要求。（5）结构简单紧凑，工艺性好，成本低，满足经济性要求。2.4 数控机床主传动系统配置方式数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中，目前多采用交流主轴伺服电动机和直流伺服主轴电动机无极调速系统。为扩大调速范围，适应低转速大转矩的要求，也经常应用齿轮有极调速和电动机无级调速相结合的调速方式。（1）带有变速齿轮的主传动 大、中型主控机床采用这种变速方式。如图2-1a所示，通过少数几对

27、齿轮降速，扩大输出转矩，以满足主轴低速时对输出转矩特性要求。数控机床在交流或直流伺服电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮大都采用液压缸加拨叉，或者直接由液压缸带动齿轮来实现。（2）通过带传动的主传动 如图2-1b所示，这种传动主要应用于转速较高、变速范围不大上的机床。电动机本身的调速就能满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的震动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是V带和同步齿形带。（3）用两电动机分别驱动主轴 如图2-1c所示，这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能。高速时电动机通过带轮直接驱动主轴旋转；低速时，另一个电动机通过两级齿

28、轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。（4）内装电动机主轴传动结构 如图2-1d所示，这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴影响较大。 图2-1a变速齿轮传动的主传动系统 图2-1b靠带轮传动的主传动系统 图2-1c两电机分别驱动的主传动系统 图2-1d内装电机主轴结构的主传动系统2.5 本章总结本章先介绍了数控机床主传动系统的5个特点：转速高；变速范围宽；主轴变速迅速可靠；主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持

29、性。然后介绍了主传动系统的5点设计要求。最后介绍了数控机床主传动系统的4种配置方式：带有变速齿轮的主传动；通过带轮传动的主传动；用两电机分别驱动主轴；内装电动机主轴结构。在主传动系统中，本方案采用交流主轴伺服电动机和直流伺服主轴电动机无极调速系统。为扩大调速范围，适应低转速大转矩的要求，也经常应用齿轮有极调速和电动机无级调速相结合的调速方式。数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。第3章 卧式加工中心主传动系统设计及计算3.1 主传动设计方案的确定加工中心的主传动系统一般都设计成一个主轴箱，它主要包括电机、传动装置、主轴、主轴轴承、主轴定向机构、拉刀装置及清

30、洁、润滑和冷却装置。根据中型机床参数设计，所设计的主传动配置选用2.4中提到的四种方案的第一种方案即采用变速齿轮的主传动系统。在本方案中主轴转速主要是由主轴电动机的无级调速来实现，由三级齿轮变速系统来扩大电动机无级调速的范围。主轴变速分为低速区域和高速区域，其中的变幻时通过液压缸驱动拨叉来拨动齿轮以及离合器，通过离合器的黏合以及分开来实现变速（如图3-1）。 图3-1 传动轴和电机轴 主轴的定向机构是由无触点开关和液压活塞控制。准停前，定向活塞在下面，主轴必须处于停止状态。当发出准停信号后，电机以60转/分转动，经齿轮降速使主轴以15转/分转动，无触点开关在感应块作用下通电，发出粗定位信号，主

31、电机停转，传动齿轮变空挡，主轴以贯性空转，定位活塞向上，定位顶尖进入精定位凹槽内，使主轴准停（如图3-2）。 图3-2 主轴和电机轴拉刀装置是通过蝶形弹簧是拉杆向右移动，通过钢球加紧刀柄。松刀时，活塞向左移动，推动拉杆也向左移动，使钢球在到套大径处时，喷气头将刀顶松，刀具即被取走，同时压缩空气经活塞和拉杆的中心孔从喷气头喷出清洁主轴锥孔及刀柄。新刀装入后，活塞向右，蝶形弹簧又重新夹紧刀柄。（如图3-2）。通过图3-3，可以很容易看清楚整个系统的工作原理。 图3-3 主轴箱外观3.2 主轴电机的选择机床的工况是选择主电机的依据，机床零件和结构的强度设计也是依据它进行的。它包括切屑功率Nc、空载功

32、率Nmo、附加功率Nmc三部分，即N=Nc+Nmo+Nmc其中，切屑功率Nc是按照各个加工情况下叫经常遇到的最大切屑力和最大切屑速度来计算，即 Nc=FzV中Fz是主切屑力（N） V是切屑速度（m/s）至于空载功率和附加功率在此不考虑。卧式加工中心主要具有铣、镗、钻、攻丝等功能。以下是用圆柱铣刀来加工碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁切屑力的公式 (3-3) 式中 Cfz切屑力系数 侧吃刀量 进给量 铣刀直径 背吃刀量 Z铣刀面数如果加工灰铸铁切屑力的公式为 （3-4）在加工碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁选择 Z=3 取因为加工灰铸铁时远小于加工碳钢的，其算出的功率也一定小于加工碳钢的Pe所以取电机功

33、率为7.5kw。所选取的是1PH4型水冷式主轴电机，它具有以下的优点：功率/重量比高：体积小;冷却的法兰盘，用以隔离机械传动系的热应力：保护等级高。它的电机额定功率是7.5kw，额定转速时1500r/min，最大转速是9000r/min，额定转矩是48NM. 图3-31PH4型水冷式主轴电机3.3 绘制转速图采用2对滑移齿轮架一对固定齿轮来辅助系统变速，来扩大恒功率区的变速范围。其转速图为：单位（r/min） 图3-4转速图 。根据传动比，我暂时选定3对齿轮的齿数分别为24/48,48/24,43/43。3.4 传动轴直径初定 （3-5）式中 d传动轴直径； N该轴传动的功率（kw）； 该轴的

34、计算转速（r/min）；（）该轴每米长度允许扭转角（deg/m），一般传动轴取（）=0.5-1。对于轴1，起计算转速=1500r/min，N=7.5kw，弹性联轴器效率1对轴承的效率；取（）=0.8 取对于齿轮的传递效率则；=750r/min 取主轴前径直径 功率在5.6kw-7.3kw时 主轴大径在75-100mm之间 取D1=90mm，则D2=（0.7-0.85） D1=63-76.5mm 取D2=70mm。3.5 齿轮模数的初步计算 (3-6)式中 该轴的计算转速（r/min） 按解除疲劳强度计算的齿轮模数（mm）； 驱动电动机功率（kw）； u大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外齿轮啮合取“

35、+”号 内齿轮啮合取“”号； 小齿轮的齿数； 齿宽系数，=（B为齿宽，m为模数），； 许用接触应力（Mpa），取；取；取套装在轴上的小齿轮还考虑到齿根圆到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚，以防断裂，则其最小齿数应为 （3-7）式中 D齿轮花键孔的外径（mm），单键槽的取孔中心至键槽槽底的尺寸两倍 M齿轮模数。轴，D取46，轴，D取50，因为=24，所以满足要求，大齿轮不会与轴相碰。3.6 齿轮强度的校核由于本设计中主轴上齿轮的转速较低，扭矩较大，因而最为危险。选择主轴上的齿轮副进行强度校验。考虑到此机构为一般机械，传递的功率7.5kw，并不大，工作环境良好且为闭式传动，由于希望齿轮工作寿命

36、长，所以采用大小齿轮硬齿面。选用材料为40Cr，加工方法为高频淬火。查得，大小齿轮的强度极限，屈服极限，硬度4855HRC，由于所选齿轮的齿数相同，所以对该齿轮同时进行齿根弯曲疲劳强度校核和接触疲劳强度校核。3.6.1对齿轮进行齿根弯曲疲劳强度校验校验小齿轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为： （3-8）式中 N传递的额定功率，由以上的计算知N=6.04kw 计算转速，由以上的计算知r/min M齿轮的模数，m=4mm； B齿轮的齿数，B=32mm； Z齿轮的齿数，Z=43； Y齿形系数，由文献【5】表1，查得Y=0.42； 齿间载荷分布系数，由文献【5】图8.11查得=1.12 动载荷系数，考虑齿

37、轮啮合内部因素引起的附加动载荷， 查得动载荷系数=1.09； 工作状况系数，由文献【5】表8.3查得=1.1； 寿命系数； 工作期限系数； T齿轮在机床工作期限内的总工作时间，取T=Ts/p，取Ts=18000h，p为该变速组的传动副数，p=1，则T=18000h。r/min N1齿轮的最低转速； 基准循环次数，取弯曲载荷= M疲劳曲线指数，取m=6.则 转速变化系数，=0.9 功率利用系数，=0.9 材料强化系数，=1 则 许用弯曲应力，由文献【15】式8.26， 计入了齿根应力修正系数之后的实验齿轮的齿根弯曲疲劳的极限应力，查得： 齿根弯曲强度计算的安全系数，一般取=1.25 弯曲强度计算

38、的寿命系数，可根据齿轮的应力循环次数N查得，取=1.0则综上所述：=90.16Mpa 满足使用条件3.6.2对齿轮进行齿面接触疲劳强度校验由校验齿轮接触疲劳强度的验算公式为 （3-9）式中 u齿数比u=1，外啮合取+号 寿命系数 m齿轮的模数，m=4mm； B大齿轮的齿宽，B=32mm； Z齿轮的齿数，Z=43； 许用接触应力， = （3-10）式中 试验齿轮的齿面接触疲劳强度极限，查得=1200Mpa 接触疲劳强度计算的寿命系数【1】 为安全系数，一般取=1.0所以：=Mpa综上所述 校验合格。3.7 传动轴强度校验3.7.1 传动轴上的弯曲载荷一、 齿轮传动轴同时受输入扭矩的齿轮驱动力Qa

39、和输出扭矩的齿轮驱动阻力Qb的作用而产生弯曲变形。当齿轮为直齿圆柱齿轮，其啮合角，齿面摩擦角时，则Qa（或Qb）= （3-11）式中 N该齿轮传递的全部功率，N=6.75kw m齿轮的模数，输入输出扭矩齿轮模数m=4mm； Z齿轮的齿数，输入扭矩齿轮Z=48，输出扭矩齿轮Z=24;； n该传动轴的计算工况转速（）； 该轴输入扭矩的齿轮计算转矩；=750r/min所以得齿轮驱动力Qa=994N齿轮驱动阻力Qb=1988N3.7.2 验算两支承传动轴的弯曲变形齿轮变速箱里的传动轴，如果抗弯刚度不足，将破坏轴及齿轮、轴承的正常工作条件，引起轴的横向振动，齿轮的轮齿偏载，轴承内外圈相互倾斜，加剧零件的

40、磨损，降低寿命。该传动轴为两支承的实心圆形钢轴，忽略其支承变形，在单一弯曲载荷作用下，其中点挠度为 (mm) （3-12）式中 l两支承间的跨距，l=532mm D该轴的平均直径D=43.67mm x齿轮的工作位置至较近支撑点的距离，即，；其余参数同上。则驱动力作用下传动轴中点的挠度mm驱动阻力作用下传动轴中点的挠度mm计算在驱动力和驱动阻力同时作用下，传动轴中点的合成挠度，可按余弦定理计算 （3-13）式中 被验算轴的中点合成挠度（mm） 驱动力Qa和驱动阻力Qb在横剖面上，两向量合成时的夹角， 在横剖面上，被验算的轴与其前、后传动轴连心线的夹角，按被验算轴的旋转方向计量，由剖面图上可得值。

41、啮合角，齿面摩擦角。由截面图画得，那么 则传动轴中点的合成挠度查得传动轴的挠度变形允许值=0.000.-0.0005，倾角变形允许值=0.005（rad）取=0.0004，则=0.0004X532=0.2128mm 传动轴在轴承处的倾角 （3-13）（rad）可见，挠度和倾角均符合要求。3.8 其他部件的选择以及校验3.8.1联轴器的选择所选的弹性柱销联轴器，它结构简单，制造容易，更换方便，柱销较耐磨，还能补偿两轴相对位移。它的转矩范围是6.3-16000（Nm），轴径范围是9-170mm，最高转速在8800-11500r/min，轴向许用相对位移-，径向许用相对位移是0.15-0.25mm，

42、角向许用相对位移303.8.2 离合器的选择所选的是正梯形牙行的牙嵌离合器，它是利用两半离合器端面上的牙相互嵌合或脱开以达到主、从动轴的离合。正梯形牙行的牙的强度高，传递转矩大，结合时冲击比矩形牙小，并可消除牙侧间隙，分离时容易脱开，工作是由轴向分力，当工作面的倾斜角a=2-8，产生的轴向分力不会自动脱开，当a=15-20时，需要轴向压力防止轴向分力使牙自动退出。我选用的是a=2-8的正梯形牙。3.8.3 轴承的选择及校核在转动轴上选择的都是面对面的角接触球轴承，它具有以下的特点（1） 能承受双向轴向载荷，承受能力随接触角的增大而增加；（2） 通过预紧可限制轴或外壳的轴向位移；（3） 通过预紧可增加轴承的刚度和旋转精度。在主轴大径上选的是双向推力角接触球轴承和双列圆滚子轴承，由双向推力角接触球轴承承受两边的轴向力，由双列圆滚子轴承承受径向力。选择主轴上的角接触球轴承进行校核，其基本额定动载荷Cr=69.2KN，Cor=57.5KN, （3-14）15度的角接触球轴承取X=0.04，Y取1,15度角接触球轴承是内部轴向力是0.4Fr，圆周力 （3-15） 径向力 （3-16）式中 小齿轮分度圆直径，mm 分度圆压力角，度 小齿轮传递的转矩。计算轴承寿命 （3-17）式中 c轴承的额