目录1.概述和机床参数确定 (1)1.1机床运动参数的确定 (1)1.2机床动力参数的确定 (1)1.3机床布局 (1)2.主传动系统运动设计 (2)2.1确定变速组传动副数目 (2)2.2确定变速组的扩大顺序 (2)2.3绘制转速图 (3)2.4确定齿轮齿数 (3)2.5确定带轮直径 (3)2.6验算主轴转速误差 (4)2.7绘制传动系统图 (4)3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5)3.1确定传动转速 (5)3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6)3.3估算传动轴直径 (6)3.4估算传动齿轮模数 (6)3.5普通V带的选择和计算 (7)4．结构设计 (8)4.1带轮设计 (8)4.2齿轮块设计 (8)4.3轴承的选择 (9)4.4主轴组件 (9)4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9)4.6主轴箱体设计 (9)4.7主轴换向与制动结构设计 (9)5.传动件验算 (10)5.1齿轮的验算 (10)5.2传动轴的刚度验算 (12)5.3花键键侧压溃应力验算 (16)5.4滚动轴承的验算 (16)5.5主轴组件验算 (17)6. 主轴位置及传动示意图 (20)7.总结……………………………………………………………2 18.参考文献 (22)1.概述1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。

其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。

轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。

它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。

它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。

1.1 机床运动参数的确定（1）确定公比φ及Rn已知最低转速nmin =160rpm，最高转速nmax=2000rpm，变速级数Z=12，则公比：φ= （nmax /nmin）1/（Z－1） =（2000rpm/160rpm）1/（12－1）≈1.26 转速调整范围： Rn=nmax /nmin=12.5（2）求出转速系列根据最低转速nmin =160rpm，最高转速nmax=2000rpm，公比φ=1.26，按《机床课程设计指导书》（陈易新编）表5选出标准转速数列：2000 1600 1250 1000 800 630500 400 315 250 200 1601.2机床动力参数的确定已知电动机功率为N=3kw，根据《金属切削机床课程设计指导书》（陈易新编）附录2选择主电动机为Y100L2-4，其主要技术数据见下表1：表1 Y100L2-4技术参数1.3机床布局确定结构方案1）主轴传动系统采用V 带，齿轮传动。

2）传动型采用集中传动。

3）制动采用式摩擦离合器和带式制动器。

4）变速系统采用多联划移齿轮变速。

5）润滑系统采用飞溅油润滑。

2）布局采用车床常规的布局形式。

机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱，车身等6个部件组成。

主轴的空间位子布局图2 主传动系统运动设计 2.1确定变速组传动副数目实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： 1）12=34⨯ 2）12=4⨯3 3）12=322⨯⨯ 4）12=223⨯⨯ 5)12=232⨯⨯方案中1）和2）可省一根轴。

但是有一个传动组内有四个变速传动副，会增加轴向尺寸。

这种方案不宜采用。

根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案3）是可取的。

可以使传动副传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，这样节省了材料。

2.2确定变速组的扩大顺序12=2×3×2的传动副组合，其传动组的顺序又可有以下六种形式：1） 12=31×23×262） 12=31×26×233） 12=32×21×264） 12=34×21×225） 12=32×26×216） 12=34×22×21选着中间轴的变速范围最小的方案，变速范围小，转速高，转矩较小，传动件的尺寸九可以小些，尽量使扩大组的顺序要与传动顺序一致的原则。

所以选择方案1）较为合理。

结构网图如下：图2变速组扩大顺序2.3绘制转速图图3转速图 2.4确定齿轮齿数利用查表法由《机床课程设计指导书》（陈易新编）表9，求出各传动组齿轮齿数表2 各传动组齿轮齿数变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 72 8288齿轮 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 Z 7 Z 8 Z 9 Z 10 Z 11 Z 12 Z 13 Z 14 齿数36 36 32 40 28 44 46 36 32 50 54 34 25 632.5确定带轮直径 确定计算功率 kN N j =K-工作情况系数 工作时间一班制 查表得k=1.1 N-主动带轮传动的功率 计算功率为N j =1.2x3=3.6kw根据计算功率和小带轮的转速选用的三角带型号为 A ， 查表的小带轮直径推荐植为80mm ，大带轮直径 121121420113.61000n D D D mm n =⨯=⨯=2.6绘制传动系统图图4传动系统图3估算传动件参数确定其结构尺寸3.1确定传动转速表4计算转速图传动件轴齿轮ⅠⅡⅢⅣZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z143.2确定主轴支承轴颈尺寸根据《机床课程设计指导书》主轴的驱动功率为3kw 选取前支承轴颈直径为 D=70-90， 后支承轴颈直径：6856)85.07.0(12-=-=D D ，选取mm D 602=。

3.3估算传动轴直径表5估算传动轴直径3.4估算传动齿轮模数根据计算公式计算各传动组最小齿轮的模数表6估算齿轮模数3.5普通V 带的选择和计算设计功率 P K P A d =（kw ） kw 6.332.1p d =⨯=皮带选择的型号为A 型两带轮的中心距mm D D A O ))(26.0(21+-=范围内选择。

中心距过小时，胶带短因而增加胶带的单位时间弯曲次数降低胶带寿命；反之，中心距过大，在带速较高时易引起震动。

①计算胶带速度113.148014205.945/6000060000D n v m s π⨯⨯===②初定中心距③计算带的基准长度：210()2122()1064.724D D o oL A D D mm A π-=+++=按上式计算所得的值查表选取计算长度L 及作为标记的三角带的内圆长度1250=N L 标准的计算长度为mm Y L L N 1275=+=④实际中心距A=407.68mm = 为了张紧和装拆胶带的需要，中心距的最小调整范围为A LL h 02.0)01.0(++-0．02L 是为了张紧调节量为22.4 ( h+0.01L) 是为装拆调节量为胶带厚度.⑤定小带轮包角o ooA D D 1201801801201≥⨯--=πα求得01175.28o α=合格.⑥带的挠曲次数:100010002 5.94510.616401120mv u L ⨯⨯===≤ 合格 ⑦带的根数 1c n n Z c j =-o n 单根三角带能传递的功率-1c 小带轮的包角系数3.33.950.930.910.99Z ==⨯⨯ 取4根三角胶带。

4．结构设计 4.1带轮设计根据V 带计算，选用4根A 型V 带。

由于I 轴安装了摩擦离合器，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。

4.2齿轮块设计116.16~387.2O A mm mm =机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。

根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用了销钉联结装配式结构。

第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。

所有滑移出论与传动轴间均采用了花键联结。

从工艺的角度考虑，其他固定齿轮也采用花键联结。

由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联结。

4.3轴承的选择为了安装方便I轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径并采用0000型向心球轴承为了便于装配和轴承间隙II III IV轴均采用乐2700E型圆锥滚子轴承。

V轴上的齿轮受力小线速度较低采用了衬套式滚动轴承。

滚动轴承均采用E级精度。

4.4主轴组件本铣床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴主件。

前轴承采用了318000型双列圆柱滚子轴承，后支承采用了46000型角接触球轴承和8000型单向推力球轴承。

为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。

主轴前端采用了圆锥定心结构型式。

前轴承为C级精度，后轴承为D级精度。

4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。

根据各滑依齿轮变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。

主轴箱采用飞溅式润滑。

油面高度为65mm左右，甩油轮浸油深度为10mm左右。

润滑油型号为：HJ30。

I轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用了皮碗式接触密封。

而主轴直径大，线速度较高，则采用了非接触式密封。

卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。

4.6主轴箱体设计箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单，明快。

并采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。

安装简单，定位可靠。

4.7制动结构设计本机床属于卧式铣床，适用于机械加工车间和维修车间。

制动器采用了带式制动器，并根据制动器设计原则，将其放置在靠近主轴的较高转速的III 轴上。

为了保证离合器与制动器的联锁运动，采用一个操纵手柄控制。

5. 传动件验算以II 轴为例，验算轴的弯曲刚度，花键的挤压应力，齿轮模数及轴承寿命。

5.1齿轮的验算验算变速箱中齿轮强度应选择相同模数承受载荷最大齿数最小的齿轮进行接触压力和弯曲压力计算，一般对高速传动的齿轮验算齿面接触压力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲压力对硬齿面软齿心渗碳淬火的齿轮要验算齿根弯曲压力。

接触压力的验算公式：][)1(1020813213j js j uBn NK K K K u Zmσσ≤±⨯=弯曲应力的验算公式：][1020823215w js w BYn Zm NK K K K σσ≤⨯= 表7齿轮验算参数其中寿命系数s K Q n N T s K K K K K =-T K 工作期限系数 oT c Tn mK 160= T-齿轮在机床工作期限（)s T 的总工作时间h h T 200015000-= ，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为pT T s=，P 为该变速组的传动副数。