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外文翻譯
譯文題目 一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
塞西爾
美國(guó)，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)方法。對(duì)于一個(gè)給定的工件，這種夾具設(shè)計(jì)方法包含了識(shí)別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過(guò)使用一種定位設(shè)計(jì)方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)刀具來(lái)正確定位工件。該論文還給出了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來(lái)確定可行的夾緊面和位置。要識(shí)別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計(jì)
1. 動(dòng)機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)與制造間的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計(jì)的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。
夾具設(shè)計(jì)方法的研究已成為國(guó)內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對(duì)工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計(jì)中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計(jì)。Bidanda [4]描述了一個(gè)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時(shí)用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計(jì)原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)報(bào)告了[1,3,9,12-23]。可以在[21,24]中找到夾具設(shè)計(jì)相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對(duì)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過(guò)程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動(dòng)測(cè)定。第5節(jié)討論了對(duì)工件的夾緊點(diǎn)的測(cè)定。
2. 夾具設(shè)計(jì)的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計(jì)方法。通常對(duì)較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計(jì)中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過(guò)同樣的方法來(lái)完成。但是，不明白這兩個(gè)是夾具設(shè)計(jì)中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過(guò)程中首先解決定位問(wèn)題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計(jì)的定位相契合。不過(guò)，整體定位及設(shè)計(jì)方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設(shè)計(jì)（為此夾具設(shè)計(jì)有待開發(fā)），公差規(guī)格，過(guò)程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計(jì)等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計(jì)方法中。這樣的夾具可以?shī)A緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過(guò)程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個(gè)特定的部分加工操作安全。通過(guò)引導(dǎo)對(duì)定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動(dòng)的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計(jì)方法必須在整體夾具設(shè)計(jì)方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計(jì)的初步階段，涉及到的分析和識(shí)別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評(píng)估和測(cè)定，定位/支撐設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行。本文對(duì)所描述夾具設(shè)計(jì)的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計(jì)與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y(cè)定一個(gè)工件的定位，以及識(shí)別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計(jì)的輸入
輸入包括對(duì)特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)翼邊模型，公差信息，提取的特征，過(guò)程順序和部分在給定的每一個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過(guò)程中的各種工序，須出示每個(gè)相應(yīng)的功能。
（2）夾具設(shè)計(jì)的方法
圖一是自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)主要步驟總結(jié)圖。對(duì)這些步驟概述如下：
第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對(duì)nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對(duì)應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個(gè)夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計(jì)算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級(jí)定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個(gè)方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個(gè)法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對(duì)分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計(jì)算出的最高有效加工力，才能確定用來(lái)支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個(gè)帶夾子可以作為一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過(guò)。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動(dòng)在第5節(jié)中確定?？紤]接下來(lái)的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來(lái)自一個(gè)系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個(gè)自動(dòng)化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｗ屾i模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫(kù)檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計(jì)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個(gè)螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計(jì)應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計(jì)算為等于{格A1 /（65％），}（因?yàn)槁萁z的地方可能會(huì)發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計(jì)算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇。考慮所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個(gè)二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測(cè)試，可以測(cè)定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級(jí)和三級(jí)定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對(duì)tci的面。（三）通過(guò)檢查所有TCF中面對(duì)tci的面，確定的面對(duì)tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個(gè)不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個(gè)tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個(gè)fci面。
(b) 檢查每個(gè)FCI面，并執(zhí)行以下測(cè)試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時(shí)，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以?shī)A緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔ⅲ@在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個(gè)箱體的大小，這是用來(lái)測(cè)試它是否包含在它里面的任何部分。相交測(cè)試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測(cè)試返回一個(gè)負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測(cè)試返回一個(gè)正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計(jì)的相交測(cè)試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個(gè)以上的長(zhǎng)方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個(gè)。使用這些修改過(guò)的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測(cè)試。如果此測(cè)試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測(cè)試。
:
5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動(dòng)確定該配置文件的交集。每一個(gè)輸入的資料組成一個(gè)封閉環(huán)。此配置文件測(cè)試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測(cè)試返回一個(gè)正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個(gè)負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過(guò)其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測(cè)試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)兩個(gè)面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計(jì)算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計(jì)算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計(jì)算R1 =H(x1, y1)。接著，計(jì)算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個(gè)也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測(cè)試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個(gè)盲孔。起初，完成定位設(shè)計(jì)。定位器的（或主要定位器）是一個(gè)基盤（放在F4面）和二級(jí)和三級(jí)定位器面臨F6和F5（對(duì)應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個(gè)輔助定位器也被使用，這是一個(gè)V型塊（對(duì)F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計(jì)方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對(duì)F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對(duì)的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對(duì)工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測(cè)試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計(jì)如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對(duì)持有一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)定位器加工的工件。這種方法的另一個(gè)好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測(cè)試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題，夾緊和加工的功能檢測(cè)。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對(duì)在一個(gè)夾具設(shè)計(jì)方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)方面的討論。
設(shè)計(jì)定位器，規(guī)范零件設(shè)計(jì)，和其他相關(guān)被用來(lái)確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動(dòng)化步驟。
寧XX學(xué)院
課程設(shè)計(jì)(論文)
CM6132車床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘要
主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要由機(jī)床的級(jí)數(shù)入手，于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計(jì)，再選擇各種主傳動(dòng)配合件，對(duì)軸和齒輪及配合件進(jìn)行校核，將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
本次突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則，擬定機(jī)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度需要的同時(shí)，材料的選擇也是采用折中的原則，沒有選擇過(guò)高強(qiáng)度的材料從而造成浪費(fèi)。
【關(guān)鍵詞】車床、主傳動(dòng)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)式、電動(dòng)機(jī)。
Abstract
Main drive system design is Very important part of the Machine Design,The design of the series to start primarily by machine,In the structure, the structure network developed, to the design of gears and shafts,Choose a variety of main drive with the pieces of the shaft and gear, and checked with the parts ，design and motive of completion sport spread the lord to move the project"the structure turn" , Design a principal axis to become soon a box assemble diagram and spare parts diagram and lay particular emphasis on to carry on spread to move stalk module, principal axis module and become soon organization, box a body, lubricate and seal completely, spread to move stalk and slippery move wheel gear spare parts of design to complete design tasks.
This highlights the structural design requirements,under the basic requirements for ensuring the machine ,According to the principles of machine tool design,Development of institutional and structural net,Streamlining of the machine tool sector,Strive to reduce production costs,No choice of materials resulting in high strength waste.
【Keywords】lather, Main drive system,Structure , Electric motor.
目錄
摘要 2
第1章 緒論 5
1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 5
1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 5
1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 5
1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) 5
1.2.3編制技術(shù)文件 5
1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 5
1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) 5
1.3.2技術(shù)要求 6
2. 主動(dòng)參數(shù)的擬定 6
2.1確定傳動(dòng)公比 6
2.2主電動(dòng)機(jī)的選擇 6
3.普通車床的規(guī)格 7
4.轉(zhuǎn)速圖的擬定 8
4.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 8
4.2結(jié)構(gòu)式基本組和擴(kuò)大組的擬定 9
2.2 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) 10
4.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定和結(jié)構(gòu)式 12
4.4各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比 12
4.5確定各軸的轉(zhuǎn)速 12
4.6繪制轉(zhuǎn)速圖 14
4.7確定各變速組變速副齒數(shù) 14
5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 16
5.1帶輪的設(shè)計(jì) 16
5.2傳動(dòng)軸的直徑估算 19
5.3確定各軸轉(zhuǎn)速 20
5.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 21
5.5鍵的選擇、傳動(dòng)軸、鍵的校核 22
6.各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 23
7.齒輪校驗(yàn) 27
7.1校核a組齒輪 27
7.2 校核b組齒輪 28
8.主軸組件設(shè)計(jì) 30
8.1主軸的基本尺寸確定 31
8.1.1外徑尺寸D 31
8.1.2主軸孔徑d 31
8.1.3主軸懸伸量a 32
8.1.4支撐跨距L 32
8.1.5主軸最佳跨距的確定 33
8.2主軸剛度驗(yàn)算 35
8.3各軸軸承的選用的型號(hào) 37
小 結(jié) 37
參考文獻(xiàn) 38
第1章 緒論
1.1 課程設(shè)計(jì)的目的
通過(guò)課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。
1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。
1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。
（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。
1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)
（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。
（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。
1.2.3編制技術(shù)文件
（1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。
（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)
工件最大回轉(zhuǎn)直徑
(mm)
最高轉(zhuǎn)速
( )
最低轉(zhuǎn)速
( )
公比
320
1000
31.5
1.26
1.3.2技術(shù)要求
（1）利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。
（2）各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。
（3）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2. 主動(dòng)參數(shù)的擬定
2.1確定傳動(dòng)公比
根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》公式（3-2）因?yàn)橐阎?
工件最大回轉(zhuǎn)直徑
(mm)
最高轉(zhuǎn)速
( )
最低轉(zhuǎn)速
( )
公比
320
1000
31.5
1.26
∴ Z=+1 =
根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》和《金屬切削機(jī)床手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)公比，對(duì)于通用機(jī)床，為了轉(zhuǎn)速損失不大，機(jī)床結(jié)構(gòu)不過(guò)于復(fù)雜，一般取=1.26或1.41，這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列=1.26。
因?yàn)?1.26=1.06 ，根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速31.5，再每跳過(guò)3個(gè)數(shù)（1.26～1.06 ）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的數(shù)列：31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000。
2.2主電動(dòng)機(jī)的選擇
合理的確定電機(jī)功率P，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。
現(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號(hào)鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度=3.2mm。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸：16mm25mm。刀具幾何參數(shù)：=15，=6，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=1mm。
現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)：
確定背吃刀量和進(jìn)給量f， 取3mm，f取0.2。
確定切削速度，取V=1.7。
機(jī)床功率的計(jì)算，
主切削力的計(jì)算 ：主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：
F=9.81
=9.8127030.20.750.920.95
=1038（N）
切削功率的計(jì)算
==10381.7=1.8（kW）
依照一般情況，取機(jī)床變速效率=0.8.
=1.80.8=2.3(kW)
根據(jù)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。
根據(jù)以上計(jì)算，為滿足轉(zhuǎn)速和功率要求，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y100L2-4,其技術(shù)參數(shù)見下表3-1.
表3-1 ?Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率/KW
滿載轉(zhuǎn)速/rmp
額定轉(zhuǎn)矩/N.m
最大轉(zhuǎn)矩/N.m
Y100L2-4
3
1440
2.2
2.3
至此，可得到下表3-2中的車床參數(shù)。
3.普通車床的規(guī)格
根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù)：
表3-2 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表
工件最大回轉(zhuǎn)直徑
(mm)
最高轉(zhuǎn)速
( )
最低轉(zhuǎn)速
( )
電機(jī)功率
P（kW）
公比
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z
320
1000
31.5
3
1.26
16
4.轉(zhuǎn)速圖的擬定
擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。
變速方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。
變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。
顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。
4.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目
機(jī)床主參數(shù)：機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為31.5～1000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=16，公比=1.26，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速=1440轉(zhuǎn)/分。
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、……個(gè)變速副。即
由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目通常選用2或3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為：Z=2n×3m.對(duì)于16級(jí)傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)式可為以下形式：
16=2×2×2×2；
在電動(dòng)機(jī)功率一定的情況下，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，傳動(dòng)件和傳動(dòng)軸的集合尺寸就越小。因此，從傳動(dòng)順序來(lái)講，盡量使前面的傳動(dòng)件多以些，即前多后少原則。故本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)式為：16=2×2×2×2。
從軸I到軸II有2對(duì)齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動(dòng)速度；從軸II到軸III有三對(duì)齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動(dòng)速度，故從軸I到軸III可得到2×2=4種不同的傳動(dòng)速度；同理，軸III到軸IV有兩對(duì)齒輪分別嚙合，可得到兩種不同的傳動(dòng)速度，故從軸I到軸IV共可得到16=2×2×2×2種不同的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速。
設(shè)計(jì)車床主變速傳動(dòng)系時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比 ；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少震動(dòng)噪聲，在升速時(shí)一般限制最大轉(zhuǎn)速比。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間變速軸的變速范圍最小。
4.2結(jié)構(gòu)式基本組和擴(kuò)大組的擬定
（1）繪制常規(guī)的轉(zhuǎn)速圖時(shí)，要注意，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減小振動(dòng)和噪聲，通常限制：
a：最小傳動(dòng)比Imin>=1/4;
b：最小傳動(dòng)比Imax<=2(斜齒輪<=2.5);所以，在一個(gè)變速組中，變速范圍要小于等于8，對(duì)應(yīng)本次設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速圖中，一個(gè)軸上的傳動(dòng)副間最大不能相差6格。
c：前緩后急原則；即傳動(dòng)在前的傳動(dòng)組，其降速比小，而在后的傳動(dòng)組，其降速比大。
（2）但在繪制CM6132車床轉(zhuǎn)速圖時(shí)，要注意，由nmax=1000r/min，nmin=31.5r/min，Z=16.確定的各級(jí)轉(zhuǎn)速為：31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000，是非常規(guī)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，故在繪制它的轉(zhuǎn)速圖線時(shí)，先要確定其主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
CM6132型精密車床采用分離式傳動(dòng)，即變速箱和主軸箱分離。III，IV軸為皮帶傳動(dòng)。在主軸箱的傳動(dòng)中采用了背輪機(jī)構(gòu)，解決了傳動(dòng)比不能過(guò)大（受極限傳動(dòng)比限制）的問(wèn)題。
(3)繪制轉(zhuǎn)速圖
a.選擇Y100L1-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。
d.繪制轉(zhuǎn)速圖
在五根軸中，按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（背輪機(jī)構(gòu)）、Ⅴ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ、Ⅳ和Ⅴ軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c、d. Ⅴ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的轉(zhuǎn)速：
①先來(lái)確定背輪機(jī)構(gòu)的公比
變速組d 的變速范圍為R2=1.269×2-1=8，構(gòu)式，
采用背輪機(jī)構(gòu)，則其公比為：id1=1
id2=1φ4=12.51
id3=1φ5=13.16
②確定軸Ⅲ的公比
變速組c采用皮帶傳動(dòng)降速，可取
ic=1φ0.5=11.12
③確定軸Ⅱ的公比
為了擴(kuò)大變速范圍，變速組b是基本組，并采用混合公比，使用二聯(lián)滑移齒輪，可取
ib1=φ2=1.58
ib2=φ1=1.26
ib3=1φ3=12
④確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速
對(duì)于變速組a,是第一擴(kuò)大組33，其級(jí)比指數(shù)為3,可取
ia1=φ2=1.58
ia2=1φ1=11.26
ia3=1φ4=12.51
由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定變速比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。CM6132型精密車床（16級(jí)轉(zhuǎn)速，混合公比）采用了背輪機(jī)構(gòu)后的轉(zhuǎn)速圖
2.2 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)
(1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100
(2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20
圖2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖
（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin≥18—20,由表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表2-2。
表2-2 齒輪齒數(shù)
變速箱部分
傳動(dòng)比
基本組
第1擴(kuò)大組
第2擴(kuò)大組
1:1.26
1:1.58
1.26:1
1：1.26
1.26：1
1:2
代號(hào)
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
齒數(shù)
27
34
24
37
38
30
30
38
50
40
30
60
主軸箱部分
傳動(dòng)比
1:1.58
1:4
代號(hào)
Z7
Z7’
Z8
Z8’
齒數(shù)
27
34
17
68
4.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定和結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式可以用來(lái)分析和比較機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的方案。結(jié)構(gòu)網(wǎng)與速圖的主要差別是：結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值，而且結(jié)構(gòu)網(wǎng)上代表傳動(dòng)比的射線對(duì)成分布。根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)可表示成結(jié)構(gòu)式：
4.4各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比
傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比，1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍為/≤8～10。
主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即：
檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。
所以對(duì) 進(jìn)行驗(yàn)算：
Z=18，=1.26.
=≤8～10，符合要求.
4.5確定各軸的轉(zhuǎn)速
機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為35.5～1000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=16，公比=1.26，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速=1440轉(zhuǎn)/分。
?確定變速組的數(shù)目
大多數(shù)機(jī)床采用滑移齒輪的變速方式為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和方便的要求，通常都采用雙聯(lián)和三聯(lián)齒輪，因此18級(jí)級(jí)轉(zhuǎn)速需要三個(gè)變速組，即Z=16=2×2×2×2
① 在五個(gè)變速軸中，按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ（主軸）。Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ、Ⅳ與Ⅴ軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c。現(xiàn)由Ⅴ（主軸）開始，確定Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸的轉(zhuǎn)速。
⑴先來(lái)確定Ⅳ軸的轉(zhuǎn)速
變速組c 的變速范圍為降速比為，升速比為故兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值： 、結(jié)合結(jié)構(gòu)式，
Ⅳ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：160、200、250、315、400、500、630、800、1000。
⑵確定軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速
變速組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，又不致變速比太小，由此可見變速組ｂ中的三個(gè)傳動(dòng)比之間相差均為三格，即相差為倍關(guān)系，通過(guò)這三個(gè)傳動(dòng)比使Ⅳ軸得到9種連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速（180～1000）即從Ⅲ軸上的三種轉(zhuǎn)速擴(kuò)大到Ⅳ軸上9種轉(zhuǎn)速，故可取
、 、
軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：630、500、1000。
⑶定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速
對(duì)于軸Ⅱ，其級(jí)比指數(shù)為1,可取：
== == =
確定軸Ⅱ轉(zhuǎn)速為800，
4.6繪制轉(zhuǎn)速圖
4.7確定各變速組變速副齒數(shù)
確定齒輪齒數(shù)的原則和要求：
①齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過(guò)大；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≤100～200.
②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；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)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)≥18；
※受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(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）之間又誤差，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)10%（-1）%，即%
-要求的主軸轉(zhuǎn)速；
-齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；
齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-9中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。
根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù)。
⑴變速組a:
= = =
※確定最小齒輪的齒數(shù)及最小齒數(shù)和
該變速組內(nèi)的最小齒輪必在i=1/2的齒輪副中，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，假設(shè)最小齒數(shù)為=22時(shí)，查表得到 =66。
※找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值
=1 =……60、62……
=1.41 =……60、63……
=2 =……60、63……
在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的 為宜，現(xiàn)確定=72，
確定各齒數(shù)副的齒數(shù)
i=1/2，找出=24， =-=72-24=48；
i=1/1.26，找出=32，=-=40；
i=1/1.58 ，找出=30，=42；
⑵變速組b的齒數(shù)確定：
=1.58 = =
故變速組中最小齒輪必在1/的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為=22，=77，
同上i=1.58，找出=48， =29，
i=1.26, 找出=34，=43，
i=2.51, 找出=22；=55。
⑶變速組c齒數(shù)確定
==2 ； =
故變速組中最小齒輪必在1/的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為=18，=89，
5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)
5.1帶輪的設(shè)計(jì)
三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=3kW,傳動(dòng)比i=1440/800=1.8，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。
(1)選擇三角帶的型號(hào)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.1。
故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-21）
式中P--電動(dòng)機(jī)額定功率， --工作情況系數(shù)
因此根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 圖8-11普通V帶輪型圖選用A型。
(2)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，
帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過(guò)小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8、圖8-11和表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑=100。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式(8-15a)
式中：
-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。
故 ，
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8取圓整為180mm。
(3)驗(yàn)算帶速度V，
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-13）驗(yàn)算帶的速度
V=
所以，故帶速合適。
(4)初定中心距
帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）
0.7（100+180）≤≤2（100+180）
196≤≤560
取=400mm.
(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=1250mm
(6)確定實(shí)際中心距
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距
A=+=403.09mm
(7)驗(yàn)算小帶輪包角
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-25）
，故主動(dòng)輪上包角合適。
(8)確定三角帶根數(shù)
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-26）得
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4d由 i=1.44和得= 0.15KW
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-5，=0.98；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，長(zhǎng)度系數(shù)=0.92
所以取Z=3。
(9)計(jì)算預(yù)緊力
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，q=0.1kg/m
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-27）
其中： -帶的變速功率,KW；
v-帶速,m/s；
q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。
v = 1460r/min = 10.7m/s。
（10）計(jì)算作用在軸上的壓軸力
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
⑴帶輪的材料
常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時(shí)采用鑄鋁或塑料。
⑵帶輪結(jié)構(gòu)形式
V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式（《機(jī)械制圖》圖8-14a）、腹板式（《機(jī)械制圖》圖8-14b）、孔板式（《機(jī)械制圖》圖8-14c）、橢圓輪輻式（《機(jī)械制圖》圖8-14d）。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng)可以采用腹板式，時(shí)可以采用孔板式，當(dāng)時(shí)，可以采用輪輻式。
帶輪寬度：。
D=90mm是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。
⑶V帶輪的論槽
V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)相對(duì)應(yīng)，見《機(jī)械制圖》表8-10.
槽型
與相對(duì)應(yīng)得
B
14.0
3.50
10.8
11.5
—
—
V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)
V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面得夾角做成小于。
V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。
輪槽工作表面的粗糙度為。
⑷V帶輪的技術(shù)要求
鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有沙眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動(dòng)平衡。其他條件參見中的規(guī)定。
5.2傳動(dòng)軸的直徑估算
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，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)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。
5.3確定各軸轉(zhuǎn)速
⑴確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：
計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。
根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-10，主軸即Ⅴ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為
取=80r/min;
⑵各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
如前所示主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都傳遞全部功率，因此，實(shí)現(xiàn)上述主軸轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)件的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全功率其他傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速就是其傳遞全部功率是的最低轉(zhuǎn)速。
①軸Ⅳ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸125r/min按變速副找上去，軸Ⅳ的計(jì)算轉(zhuǎn)速=160r/min;
②軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min;
③軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/min;
所以各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：
軸序號(hào)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
計(jì)算轉(zhuǎn)速
1440
800
400
160
125
⑶各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速
各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。
① 變速組c中，18/71, 計(jì)算Z=18（Ⅳ軸上）的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min;
② 變速組b計(jì)算z = 22（Ⅲ軸上）的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min;
③ 變速組a應(yīng)計(jì)算z = 24（Ⅱ軸上）的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/in;
⑷核算主軸轉(zhuǎn)速誤差
∵
∴
所以合適。
5.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-13，，并查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-13得到取1.
①Ⅱ軸的直徑：取
取整為36mm.
②Ⅲ軸的直徑：取
取整為40mm
③Ⅳ軸的直徑：取
取整為55mm
④Ⅴ軸的直徑：取
取整為70mm
其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；
-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；
-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）；
-傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。
當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-12。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。
5.5鍵的選擇、傳動(dòng)軸、鍵的校核
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長(zhǎng)度L取22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長(zhǎng)度L取100。
7.傳動(dòng)軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）。
當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
①Ⅰ軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核
最大撓度：
查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-12許用撓度 ；
。
②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。
鍵和軸的材料都是鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（6-1）可得
可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：
6.各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核
齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-17進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò)2～3種模數(shù)。
先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-8齒輪精度選用7級(jí)精度，再由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：
根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-17；有公式：
①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：
⑴、a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)24的齒輪。
①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
其中: -公比 ； = 2；
P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9611=10.56KW；
-齒寬系數(shù)=；由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可得。
-齒輪許允接觸應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-6按MQ線查取;
-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;
K-載荷系數(shù)取1.2。
=650MPa，
所以根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5 。
②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：
其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.963=2.88KW；
-齒寬系數(shù)=；
-齒輪許允齒根應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-11按MQ線查??；
-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;
K-載荷系數(shù)取1.2；
，
∴
∴
根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5mm 。
∵所以≥≥2.32
于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 2.5，b =20mm。
⑵、b變速組：確定軸Ⅲ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)22的齒輪。
① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度：（公式見a變速組）
其中: -公比 ； =2.82；
P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9223=2.766KW；
-齒寬系數(shù)=；
-齒輪許允接觸應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-6按MQ線查取;
-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;
K-載荷系數(shù)取1.2。
=650MPa，
∴
∴
根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5。
② 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：
其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.9223=2.766KW；
-齒寬系數(shù)=；
-齒輪許允齒根應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-11按MQ線查??；
-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;
K-載荷系數(shù)取1.2。
，
∴
∴
根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mm 。
∵所以
軸Ⅲ上主動(dòng)輪齒輪的直徑：
⑷、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：
1)從《機(jī)械原理》表5-1查得以下公式
齒頂圓直徑 ；
齒根圓直徑；
分度圓直徑 ；
齒頂高 ；
齒根高 ；
2)圓柱齒輪
齒頂圓直徑
齒根圓直徑；
分度圓直徑 ；
齒頂高 ；
齒根高 ；
表5.1齒輪尺寸表 （單位：mm）
齒輪
齒數(shù)
z
模數(shù)
分度圓直徑d
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒頂高
⒈
27
2.5
67.5
72.5
61.25
2.5
⒉
34
2.5
85
90
78.75
2.5
⒊
24
2.5
60
65
53.75
2.5
⒋
37
2.5
92.5
97.5
86.25
2.5
⒌
38
2.5
95
100
88.75
2.5
⒍
30
2.5
75
80
68.75
2.5
⒎
30
2.5
75
80
68.75
2.5
⒏
38
2.5
95
100
88.75
2.5
⒐
50
2.5
125
130
118.75
2.5
⒑
40
2.5
100
105
93.75
2.5
⒒
30
2.5
75
80
68.75
2.5
⒓
60
2.5
150
155
143.75
2.5
⒔
64
2.5
160
165
153.75
2.5
⒕
40
2.5
100
105
93.75
2.5
15
17
3
51
57
43.5
3
16
68
3
204
210
196.5
3
7.齒輪校驗(yàn)
在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪1，齒輪5，齒輪11這三個(gè)齒輪。
齒輪強(qiáng)度校核
計(jì)算公式：①?gòu)澢趶?qiáng)度;
②接觸疲勞強(qiáng)度
7.1校核a組齒輪
①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為18的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)
⑴,n=800r/min,
⑵確定動(dòng)載系數(shù)
∵
齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》使用系數(shù)。
⑶。
⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)；
h==11.25；
,
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得
⑸確定齒間載荷分配系數(shù):
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查的使用，
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)
⑹確定載荷系數(shù):
⑺ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)
；
⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。
《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得 壽命系數(shù),取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.3
，
②接觸疲勞強(qiáng)度
⑴載荷系數(shù)K的確定：
⑵彈性影響系數(shù)的確定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得
⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21（d）得，
故齒輪1合適。
7.2 校核b組齒輪
①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為22的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)
⑴,n=400r/min,
⑵確定動(dòng)載系數(shù)：
齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)
⑶
⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4，插值法得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得
⑸確定齒間載荷分配系數(shù):
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查的使用 ；
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)
⑹確定動(dòng)載系數(shù):
⑺查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)
、
⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。
《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得 壽命系數(shù),疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.3
，
②接觸疲勞強(qiáng)度
u=62/22=2.82；
⑴、載荷系數(shù)K的確定：
⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得
⑶、查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21（d）得，
故齒輪7合適。
8.主軸組件設(shè)計(jì)
主軸的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存應(yīng)滿足使用要求和結(jié)構(gòu)要求，并能保證主軸組件具有較好的工作性能。主軸結(jié)構(gòu)尺寸的影響因素比較復(fù)雜，目前尚難于用計(jì)算法準(zhǔn)確定出。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行同型號(hào)筒規(guī)格機(jī)床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來(lái)，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。
主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。
8.1主軸的基本尺寸確定
8.1.1外徑尺寸D
主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸的（前支撐處）的直徑。選定后，其他部位的外徑可隨之而定。一般是通過(guò)筒規(guī)格的機(jī)床類比分析加以確定。320mm車床，P=3KW查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取,
8.1.2主軸孔徑d
中型臥式車床的主軸孔徑，已由d=48mm,增大到d=60-80mm,當(dāng)主軸外徑一定時(shí)，增大孔徑受到一下條件的限制，1、結(jié)構(gòu)限制；對(duì)于軸徑尺寸由前向后遞減的主軸，應(yīng)特別注意主軸后軸頸處的壁厚不允許過(guò)薄，對(duì)于中型機(jī)床的主軸，后軸頸的直徑與孔徑之差不要小于，主軸尾端最薄處的直徑不要小于。2、剛度限制；孔徑增大會(huì)削弱主軸的剛度，由材料力學(xué)知，主軸軸端部的剛度與截面慣性矩成正比，
即：
據(jù)上式可得出主軸孔徑對(duì)偶剛度影響的 ，有圖可見
當(dāng)時(shí)，，說(shuō)明空心主軸的剛度降低較小。當(dāng)時(shí)，，空心主軸剛度降低了24%，因此為了避免過(guò)多削弱主軸的剛度，一般取。主軸孔徑d確定后，可根據(jù)主軸的使用及加工要求選擇錐孔的錐度。錐孔僅用于定心時(shí)，則錐孔應(yīng)大些，若錐孔除用于定心，還要求自鎖，借以傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，錐度應(yīng)小些，我這里選用莫氏六號(hào)錐孔。初步設(shè)定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.6。
8.1.3主軸懸伸量a
主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類型及配置、潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度。
8.1.4支撐跨距L
當(dāng)前，多數(shù)機(jī)床的主軸采用前后兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由于兩支撐主軸的最佳支距一般較短，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難于實(shí)現(xiàn)，故采用三支撐結(jié)構(gòu)。要比前后支距地影響大得多，因此，需要合理確定。為了使主軸組件獲得很高的剛度可抗震性，前中之距可按兩支撐主軸的最佳只距來(lái)選取。
由于三支撐的前后支距對(duì)主軸組件的性能影響較小，可根據(jù)結(jié)構(gòu)情況適當(dāng)確定。如果為了提高主軸的工作平穩(wěn)性，前后支距可適當(dāng)加大，如取。采用三支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，一般不應(yīng)該把三個(gè)支撐處的軸承同時(shí)預(yù)緊，否則因箱孔及有關(guān)零件的制造誤差，會(huì)造成無(wú)法裝配或影響正常運(yùn)作。因此為了保證主軸組件的剛度和旋轉(zhuǎn)精度，在三支撐中，其中兩個(gè)支撐需要預(yù)緊，稱為緊支撐；另外一個(gè)支撐必須具有較大的間隙，即處于“浮動(dòng)”狀態(tài)，稱為松支撐，顯然，其中一個(gè)緊支撐必須是前支撐，否則前支撐即使存有微小間隙，也會(huì)使主軸組件的動(dòng)態(tài)特性大為降低。試驗(yàn)表明，前中支撐為緊支撐、后支撐位松支撐，要比前后支撐位緊支撐、中支撐為松支撐的結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性顯著提高。
8.1.5主軸最佳跨距的確定
⑴考慮機(jī)械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距.
床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50到60%,即加工工件直徑取為160mm,則半徑為0.08.
[2]計(jì)算切削力
前后支撐力分別設(shè)為,.
⑶軸承剛度的計(jì)算
根據(jù)式《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（方鍵主編）（6-1）有：
查《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（方鍵主編）表6-11得軸承根子有效長(zhǎng)度、球數(shù)和列數(shù)：
再帶入剛度公式：
；
⑷主軸當(dāng)量直徑
；
⑸主軸慣性矩
；
⑹計(jì)算最佳跨距
設(shè)：
查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》（3-14）；
式中
∴
∴
式中：
8.2主軸剛度驗(yàn)算
機(jī)床在切削加工過(guò)程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。
一彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定。考慮動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來(lái)確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜。現(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡(jiǎn)單，也較適用。
主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y，是否滿足加工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床（如臥式車床），需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。
支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，主要起阻尼作用，對(duì)剛度影響較小）；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。
機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過(guò)允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。
主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖
在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算；
切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W，對(duì)于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。
則：
當(dāng)量切削力的計(jì)算：
主軸慣性矩
式中：
∴
∵
∴主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。
8.3各軸軸承的選用的型號(hào)
①主軸 前支承：61817 :8511013;
后支撐61818 :9011513;
②Ⅰ軸 帶輪處軸尾和箱體處：：61806 :30427;
③Ⅱ軸 前、后支承：61807 :35477;
④Ⅲ軸 前、后支承：61809 :45587;
小 結(jié)
畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近，課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)課程設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一