机械制造装备.doc

机械制造装备设计
课程设计

题目：机床主传动系的设计
（万能卧式中型铣床主传动系）

课程名称：机械制造装备设计
专 业：机械设计制造及其自动化
姓名： 李纪飞
学号：20078003019

题目：万能卧式中型铣床主轴的转速范围为30～1500r／min，异步电动机的转速1440r／min，设计主传动系，两班制，一天运转16小时，工作年数10年
一、设计步骤
1、选择电动机
2、拟定传动方案
3、确定各传动副的齿数
4、绘制传动系统图
5、传动零件的计算
6、主要零件的设计计算
7、绘制图
二、选择电动机
1、选择电动机
a、确定传动级数Z
b、确定电动机型号
根据功率和转速确定电动机型号
2、拟定传动方案
A、初选结构式
B、绘制结构网
C、检查是否超过限制
在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围 。
D、绘制转速图
分配降速传动比；确定各级转速并绘制转速图
三、确定各传动副的齿数
）如果变速组内所有齿轮的模数相同并是标准齿轮，则该组传动副的齿数和Sz应相等。
2）齿轮副的齿数和Sz≤100～120。
3）为保证齿轮传动的平稳性，主传动中最小齿轮齿数zmin≥18～20。
4）齿轮可套装在轴上的条件是齿根圆到到键槽顶面的距离a ≥2m，以满足齿轮强度。
5) 实际转速n’与标准转速n的相对转速误差δ；
6）变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数差不能大于3。
采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移时，齿轮外圆不相碰。
四、绘制传动系统图
根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可绘制出系统图。要求注明齿轮齿数
五、传动零件的计算
带传动的计算：确定功率、直径、中心距、根数等。验算转速误差
传动轴的计算：
1）确定计算转速，按表3-10公式计算
2）确定传动轴的最小直径 按扭转刚度估算，弯曲刚度验算
齿轮模数的初步确定
目 录
第一篇传动图确定
一． 选择电动机绘制传动关系图
1.1选择电动机型号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.2拟定传动方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.3传动系图结构网。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
1.4结构简图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
第二篇 传动零件设计
二.齿轮传动设计
2.1传动带、带轮设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
2.2a组传动副齿轮设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10
2.3b组传动副齿轮设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15
2.4c组传动副齿轮设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19
三、轴传动设计
3.1轴1设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22
3.2轴2设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27
3.0轴3设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31
第三篇 零件设计图纸
四、带轮设计图……………
五、装配简图…………
六 参考书目。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

一.选择电动机绘制传动关系图
1.电动机选择
电动机型号YH2M—4 额定功率4KW 电流8.8安
转速1440r/min 效率84.5% cosδ=0.82
机座带底脚 端盖上有凸缘 选机座号160M凸缘号FF300
轴径42+0.018-0.002
2.拟定传动方案
变速范围Rn=nmax /nmin=50
由Rn=φZ-1
取φ=1.41
Z=12 即传动西最终有12级转速
可以有以下几种传动方案：
12=312326 12=322126 12=342122 12=312623
12=322621 12=342221
依据传动副前多后少的原则及传动顺序与扩大顺序一致的原则选传动方案：12=312326
3.确定齿数
1.3.1对于a组
Ua1=1，ua2=1/1.41,ua3=1/2
取其倒数
Ua1=1，sz可以取40，42，44，46，48，50，52，54，56，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，78
Ua2=1.41，sz 可以取41，46，48，51，53，55，58，60，63，65，68，70，74，76，78
Ua3=2，sz 可以取42，45，46，48，51，53，55，58，60，63，65，68，70，72，75，77，79
sz可以选60或72若选取sz=60
Ua1=1 齿轮齿数可以30：30
Ua2=1.41 齿轮齿数可以25：35
Ua3=2 齿轮齿数可以20：40
1.3.2对于b组
Ub1=1，Ub2=1/2.8
取其倒数Ub1=1，Ub2=2.8
Ub1=1，sz 可以取40，42，44，46，48，50，52，54，56，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，78，
Ub2=2.8，sz 可以取61，65，68，69，72，73，76，77，
齿数和可以选用68，72，76 选sz=72
Ub1=1，齿轮齿数可以用36：36 Ub2=2.8，齿轮齿数可以用19：53
1.3.3对于c组
Uc1=1/4，Uc2=1/2
取其倒数Uc 1=4，Uc 2=2
Uc1=4，sz 可以取80，81，84，85，86，90，91
Uc2=2，sz 可以取81，84，86，87，89，90
齿数和可以选用81，90
选sz=90
Uc1=1，齿轮齿数可以用18：72 Uc2=2.8，齿轮齿数可以用30：60

结构网：

电机 1440r/min Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ r/min

1400

1000

710

500

355

250

180

125

90

63

45

31.5

30 20 25

36
19

60

30
40 35 18

36 53

30 72
传动系统图

二． 传动零件的设计
1. 传动带，带轮设计
2.1.1传动带设计
电动机额定公率 P=4KW
计算功率Pca=KaP
由每天电机工作16小时 查表得Ka=1.6
Pca=KaP=
轴1转速为710r/min 传动比i=2.3 Pca=4.8kw n1=1440r/min
可以选传动带类型为V带A型（机械设计图8-1）
2.带论设计
2.2.1小带轮设计
小带轮基准直径为90 mm（机械设计表8-8）
为尽量发挥带传动的传动能力，应该使v接近20m/s,选带轮基准直径d1=100mm查表A型带轮d=103.2mm
验算带速 v==6.79m/s<30m/s 满足要求
2.2.2大带轮直径
d2=id1=209.31mm 查表得d2=205.5mm
3确定中心距
由公式0.7（d1+d2）<=a0<=2(d1+d2)
初定中心距离a0=300mm
带长ld0=2a0+（d1+d2）+/4a0=1097.4mm
由机械设计表8-2可得基准长度ld0=1100mm
计算中心距离
实际中心距近似为a0= a0 +=301.3mm
中心距变动范围
amin =a-0.015ld=284.8mm
amax=a+0..3ld=333mm
验算包角（小带轮）
a1=a1=1800-（d1-d2）=160.90
带的根数计算
Z=Pca/pr===3.67根 取Z=4 根
4.计算初拉力
F0（min）=
传动带的轴压力Fp=2ZF0sin()=1183.4N
综上所述：传动带选v型A带
查表电动机带轮基准直径dd=105.5mm
5.小带轮设计简图：

6.大带轮设计简图：

三．齿轮的设计
对于三个传动副，每个传动副里面都有多对齿轮传动。每对齿轮传递的扭矩都不同，齿数都不同。机床齿轮主要失效形式，齿轮折断。只需校核齿轮弯曲强度。同一齿轮组里面，若承受切向应力最大的齿轮满足强度条件，则同齿轮组里其他齿轮也一定满足。顾只需计算同一齿轮组里，承受切向应力最大的齿轮组。
3.1.1对a组传动副
齿数为20的齿轮承受切向应力最大。只需最20：40 齿轮组进行设计和校核即可。
1齿轮精度等级、齿轮材料、齿轮类型、齿轮齿数
齿数已经确定分别为20：40
由机械设计表10-8知选7级精度
材料 由机械设计表10-1小齿轮材料 为40Cr硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS硬度差为40HBS
2按照齿面接触疲劳强度计算
d1t
a) 计算公式内个计算数值
试选Kt=1.3
确定a组传动副中传递的扭矩
带传动效率为87%-92%
取=90%
T1=
=1
由机械设计表10-6查得弹性影响系数ZE=189.8Mpa1/2

由图10-21查得小齿轮疲劳极限
Hlim1=600Mpa
大齿轮疲劳极限
Hlim1=550Mpa
由计算式N1=60njLn计算应力循环次数
N1=60njLn=607101（1636510）=2.448109次
N2=N1/2=1.224109次
取接触疲劳寿命系数
KHN1=0.90 KHN2=0.92
计算接触疲劳需用应力取失效概率为1%，安全系数S=1
[H1]==540Mpa
[H2]==506Mpa
(2)计算
计算小齿轮分度圆直径
d===54.86mm
计算圆周速度
=2.04m/s
齿宽b=d1t=54.86mm
计算齿宽与齿高之比mt==2.73mm
h=2.25mt=6.17mm =8.89
计算载荷系数v=2.04m/s 7级精度
查表得 Kv=1.10 直齿轮 KHa= KFa=1 查表得KA=1
用插值法查7级精度小齿轮对称分布时KHB=1.311
由=8.89 KHB=1.311
查表得 KFB=1.25
K=KAKv KHa KHB=1.442
用实际载荷系数校正分度圆直径
d1=d1t=54.86=55.90mm
计算模数m==2.80mm 取标准模数m=3
d1=mZ1==60mm
d2=mZ2=403=120mm
a=1/2(d1+d2)=90mm
圆整并确定最终齿宽
b==51.17mm
圆整后b1=55mm b2=52mm
（3）校核齿根弯曲疲劳强度
确定弯曲强度载荷系数
K= KAKv KFa KFB=11.1011.25=1.375
查取齿形系数和应力校正系数
YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.40 YSa2=1.68
计算弯曲疲劳许用应力
查得KFN1 =0.95 KFN2=0.98
取安全系数SF=1.4
==339.29Mpa
==266Mpa
按照对称循环应变应力确定许用弯曲应力
[]==237.503Mpa
[]==186.2Mpa
校核弯曲强度
==58.373Mpa<[]
==30.87Mpa<[]
满足弯曲强度
齿轮组确定 m=3 b1=55mm d1=60mm
b2=51mm d2=120mm
中心距 a=90mm

传动副中其他齿轮参数也相应确定
30：30齿轮组 m=3 b=60mm d=90mm
中心距a=90mm
25:35齿轮组 m=3 b1=75mm d1=75mm
b2=105mm d2=105mm
3.1.2 b组传动副，同理只需计算19：53齿轮组
对b组传动副，齿数为19的齿轮承受切向应力最大。只需最20：40 齿轮组进行设计和校核即可。
1齿轮精度等级、齿轮材料、齿轮类型、齿轮齿数
齿数已经确定分别为19：53
由机械设计表10-8知选7级精度
材料 由机械设计表10-1小齿轮材料 为40Cr硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS硬度差为40HBS
2按照齿面接触疲劳强度计算
d2t
（1）计算公式内数值
试选Kt=1.3
确定a组传动副中传递的扭矩
带传动效率为87%-92%
取=90% 齿轮传动效率1=97%
T2=
=1
由机械设计表10-6查得弹性影响系数ZE=189.8Mpa1/2

由图10-21查得小齿轮疲劳极限
Hlim1=600Mpa
大齿轮疲劳极限
Hlim1=550Mpa
由计算式N1=60njLn计算应力循环次数
N1=60njLn=607101（1636510）=1.243109次
N2=N1=0.446109次
取接触疲劳寿命系数
KHN1=0.88 KHN2=0.90
计算接触疲劳需用应力取失效概率为1%，安全系数S=1
[H1]==528Mpa
[H2]==495Mpa
(2)计算
计算小齿轮分度圆直径
d==70.417mm
1）计算圆周速度
=1.31m/s
齿宽b=d1t=70.417mm
计算齿宽与齿高之比mt==3.706mm
h=2.25mt=8.34mm =8.44
计算载荷系数v=1.31m/s 7级精度
查表得 Kv=1.05 直齿轮 KHa= KFa=1 查表得KA=1.25
用插值法查7级精度小齿轮对称分布时KHB=1.424
由=8.44 KHB=1.424
查表得 KFB=1.6
K=KAKv KHa KHB=1.495
用实际载荷系数校正分度圆直径
d1=d1t=70.417=73.775mm
计算模数m==3.88mm 取标准模数m=4
d1=mZ1==76mm
d2=mZ2=453=212mm
a=1/2(d1+d2)=144mm
圆整并确定最终齿宽
b2==72.6mm
圆整后b1=75mm b2=75mm
（3）校核齿根弯曲疲劳强度
确定弯曲强度载荷系数
K= KAKv KFa KFB=1.251.0511.6=1.68
查取齿形系数和应力校正系数
YFa1=2.85 YSa1=1.54 YFa2=2.304 YSa2=1.709
计算弯曲疲劳许用应力
查得KFN1 =0.82 KFN2=0.86
按照对称循环应变应力确定许用弯曲应力
[]==196.80Mpa []==193.5Mpa
校核弯曲强度
==69.66Mpa<[]
==25.7Mpa<[]
满足弯曲强度
齿轮组确定 m=4 b1=75mm d1=76mm
b2=75mm d2=212mm
中心距 a=90mm
传动副中其他齿轮参数也相应确定
36：36齿轮组 m=4 b=76mm d=144mm
中心距a=144mm
3.1.3 c组传动副，同理只需计算18：72齿轮组
对c组传动副，齿数为189的齿轮承受切向应力最大。只需最18：72 齿轮组进行设计和校核即可。
1齿轮精度等级、齿轮材料、齿轮类型、齿轮齿数
齿数已经确定分别为18：72
由机械设计表10-8知选7级精度
材料 由机械设计表10-1小齿轮材料 为40Cr硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS硬度差为40HBS
2按照齿面接触疲劳强度计算
d2t
（1）计算公式内数值
试选Kt=1.3
确定a组传动副中传递的扭矩
带传动效率为87%-92%
取=90% 齿轮传动效率1=97%
T3=
=1
由机械设计表10-6查得弹性影响系数ZE=189.8Mpa1/2

由图10-21查得小齿轮疲劳极限
Hlim1=500Mpa
大齿轮疲劳极限
Hlim1=480Mpa
由计算式N1=60njLn计算应力循环次数
N1=60njLn=601251（1636510）=4.38108次
N2=N1=1.095108次
取接触疲劳寿命系数
KHN1=0.94 KHN2=0.96
计算接触疲劳需用应力取失效概率为1%，安全系数S=1
[H1]==470Mpa
[H2]==460.8Mpa
(2)计算
计算小齿轮分度圆直径
d1t==95.39mm
1）计算圆周速度
=0.63m/s
齿宽b=d1t=95.39mm
计算齿宽与齿高之比 ===8
计算载荷系数v=0.67m/s 7级精度
查表得 Kv=1.08 直齿轮 KHa= KFa=1 查表得KA=1.25
用插值法查7级精度小齿轮对称分布时KHB=1.44
由=8 KHB=1.424
查表得 KFB=1.45
K=KAKv KHa KHB=1.944
用实际载荷系数校正分度圆直径
d1=d1t=95.39=99.13mm
计算模数m==5.5mm 取标准模数m=6
d1=mZ1==108mm
d2=mZ2=672=432mm
a=1/2(d1+d2)=270mm
圆整并确定最终齿宽
b==99.20mm
圆整后b1=100mm b2=102mm
（3）校核齿根弯曲疲劳强度
确定弯曲强度载荷系数
K= KAKv KFa KFB=1.251.0811.45=1.96
查取齿形系数和应力校正系数
YFa1=2.91 YSa1=1.53 YFa2=2.236 YSa2=1.754
计算弯曲疲劳许用应力
查得KFN1 =0.88 KFN2=0.9
按照对称循环应变应力确定许用弯曲应力
[]==314.3Mpa []==307.14Mpa
校核弯曲强度
==60.5Mpa<[]
==53.27Mpa<[]
满足弯曲强度
齿轮组确定 m=6 b1=102mm d1=108mm
b2=100mm d2=432mm
中心距 a=270mm
传动副中其他齿轮参数也相应确定
60：30齿轮组 m=6 b1=102mm d1=360mm b2=100mm d2=180mm
中心距a=270mm
3.2机床轴设计
3.2.1对轴1的设计
1.求轴1上传递的功率P1计算轴1的计算转速n1转矩T1
查表得带传动的效率=89%~92% 取=90%
P1=P=490%=3.6KW
由转速图得n1=710r/min
T1==4.842104Nmm
2.求作用于齿轮上的力
已知小齿轮的分度圆直径d20=60mm
Ft==1614N Fr= Fttan= Ft=587.44N
3.初步确定最小直径 、选择轴材料
查机械设计课本表可得轴常用材料45钢。选择材料为45钢，调质。
取A0=112 dmin=A0=112=19.24mm
4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件得装配方案
（2）根据轴向定位的要求确定州的各段直径及长度
为满足带轮安装1 2轴端需要一轴肩，故d12=30mm
左端用挡圈定位取D=30mm带轮长度B=65mm为保证带轮与轴结合的紧密型1 2端应比带轮端些取L12=63mm
（3）初步选择滚动轴承轴上只有径向力作用故选用深沟球轴承
参照工作要求并根据d23=30mm及工作的径向载荷选深沟球轴承61806尺寸为d30377

d45=35mm 而L45=7mm
查表得定位轴肩d56=34mm 安装齿轮1处轴径d01=34mm
安装齿轮2 、3轴径d02=34吗，d03=34mm
（4）轴承端盖总的宽度为20mm，根据轴承端盖得装拆及便于对轴的添加润滑要求取L23=63mm L45=12mm
（5）轴向零件得周向定位
齿轮均采用平键连接。
查表可得齿轮1得平键截面bh=108 mm 长l=56mm
齿轮2的平键截面bh=108 mm 长l=50mm
齿轮3平键截面bh=108mm长l=70mm
（6）确定轴端圆角和倒角尺寸
参考机械设计课本表3-2得轴端倒角为1.2450
圆角R=1.2
5求轴上的载荷
由轴的结构简图画出轴的计算简图如下：

计算所得结果如下：
载荷
水平面
竖直平面
支反力
FNH！=798N
FNH2=815N
FNV1=1105N FNV2=-509N
弯矩
MH=152706Nmm
MV=98282.8Nmm
总弯矩
M=181600 Nmm
扭矩
T=4.8422104 Nmm

弯矩图和扭矩图如下：

6按照弯扭合成应力校核轴强度
进行校核是通常只计算承受的最大弯矩和最大扭距的截面扭转且盈利为脉动循环变应力取=0.6
轴的计算应力
ca= ==46.79Mpa<[-1]=60 Mpa
故轴的强度满足要求
7精确校核轴的疲劳强度
（1） 判断危险截面
截面B 3只受扭矩的作用虽然键槽轴肩及过渡配合引起应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但最小直径是按扭矩强度来确定的，故三者均无需校核。
对2面抗弯系数W=0.1d3=0.1303=2700
弯矩M=Fp70=82838 Nmm
抗扭截面系数WT=0.2d3=5400
扭矩T1=4.8422104 Nmm 则T=8.97Mpa
查表查得B=640Mpa -1=275Mpa -1 =155Mpa
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数a及 a查机械设计表3-2由=0.048 =1.2得a=2.09 a=1.66
可得轴材料的敏感性系数q=0.82 q=0.85
k=1+ q（a-1）=1+0.82（2.09-1）=1.89
k=1+ q（a-1）=1+0.85（1.66-1）=1.56
查机械设计附图3-2得=0.67
查机械设计附图3-3扭转尺寸系数=0.82
按照磨削加工附图3-4得表面质量系数==0.92
K===2.9
K==1.99
又得45 钢的特性系数=0.1~0.2 =0.05~0.1
取=0.1 =0.05
计算安全系数
S=
S==16.94>>s=1.5
故可知安全
刚度计算
查材料力学课本得挠度曲线方程
=
查表得E=200Gpa Fr=587.44N I==13119448 4mm
计算得 最大挠度max=0.0637<0.03m=0.09
轴最大截面转角=0.0002<0.0025
可知刚度满足要求。
3.2.2轴2的设计计算
1.求轴2上传递的功率P2计算轴2的计算转速n2转矩T2
查表得带传动的效率=89%~92% 取=90%
取齿轮传动的效率=97%
P2=P=490%97%=3.57KW
由转速图得n2=355r/min
T2==96038Nmm
2.求作用于齿轮上的力
已知小齿轮的分度圆直径d20=60mm
Ft==1600N Fr= Fttan= Ft=582.6N
3.初步确定最小直径 、选择轴材料
查机械设计课本表可得轴常用材料45钢。选择材料为45钢，调质。
取A0=112 dmin=A0=112=24.174mm
4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件得装配方案

根据轴上齿轮定位及相互配合要求各段长度确定如图。
根据弯扭组合确定最小直径
当三联滑移齿轮中40齿与20齿配合，两联滑移齿轮中19与53齿轮配合时。
根据结构简图画出计算简图，画出弯矩图和扭矩图。求出危险截面的载荷如下：
载荷
水平面H
垂直面
支反力
FNH！=836.76N
FNH2=763.8N
FNV1=304.5N FNV2=287.07N
弯矩
MH=157729.26Nmm
MV=57398.25Nmm
总弯矩
M=167848.34 Nmm
扭矩
T=96038 Nmm

ca= ==<[-1]=60 Mpa
求得d>29.93mm 取d=40mm
刚度计算
对于中间段轴由材料力学公式得挠度曲线方程及截面转角方程
=- +
得最大挠度
max=-
=0.00887<0.03m=0.12
max=+=0.016<0.025
可知刚度满足要求
（5）初步选择滚动轴承轴上只有径向力作用故选用深沟球轴承
参照工作要求并根据d23=30mm及工作的径向载荷选深沟球轴承61806尺寸为d30377

d45=35mm 而L45=7mm
（4）轴承端盖总的宽度为20mm，根据轴承端盖得装拆及便于对轴的添加润滑要求取L23=63mm L45=12mm
（5）轴向零件得周向定位
齿轮均采用平键连接。
查表可得三联滑移齿轮滑键截面bh=108 mm 长l=355mm
两联滑移齿轮滑键截面bh=108 mm 长l=205mm
（6）确定轴端圆角和倒角尺寸
参考机械设计课本表3-2得轴端倒角为1.2450
圆角R=1.2

3.2.3对轴3的设计3.2.2轴的设计计算
1.求轴2上传递的功率P2计算轴2的计算转速n2转矩T2
查表得带传动的效率=89%~92% 取=90%
取齿轮传动的效率=97%
P2=P2=490%97%97%=3.46KW
由转速图得n2=125r/min
T3==258750Nmm
2.求作用于齿轮上的力
已知小齿轮的分度圆直径d20=144mm
Ft==3593.75N
Fr= Fttan= Ft=1308N
3.初步确定最小直径 、选择轴材料
查机械设计课本表可得轴常用材料45钢。选择材料为45钢，调质。

取A0=112
dmin=A0=112=33.8mm
4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件得装配方案
根据3轴上齿轮与轴2轴四的配合关系设计各段轴长如下：

根据弯扭组合确定最小直径根据右段计算得
如下：
载荷
水平面H
垂直面
支反力
FNH！=1796N
FNH2=1796N
FNV1=654N FNV2=654N
弯矩
MH=307116Nmm
MV=111834mm
总弯矩
M=326844Nmm
扭矩
T=258750 Nmm

ca= =<[-1]=60 Mpa
求得d>29.93mm 取d=50mm
刚度计算
对于右段轴由材料力学公式得挠度曲线方程及截面转角方程
=
得最大挠度
max=0.069<0.03m=0.18
max=0.000301<0.025
可知刚度满足要求
（5）初步选择滚动轴承轴上只有径向力作用故选用深沟球轴承
参照工作要求并根据d23=40mm及工作的径向载荷选深沟球轴承61808尺寸为d40377

d45=35mm 而L45=7mm
（4）轴向零件得周向定位
齿轮均采用平键连接。
查表可得两联滑移齿轮滑键截面bh=108 mm 长l=314mm
左侧齿数为19齿轮用平键连接bh=108 mm 长l=40mm
左侧齿数为53齿轮用平键连接bh=108 mm 长l=70mm
（6）确定轴端圆角和倒角尺寸
参考机械设计课本表3-2得轴端倒角为1.2450
圆角R=1.2
3.2.4对主轴设计
1.求主轴轴上传递的功率P4计算轴4的计算转速n4转矩T4
查表得带传动的效率=89%~92% 取=90%
取齿轮传动的效率=97%
P4=P3=490%97%2=3.35KW
由转速图得n4=31.5r/min
T4==9.96106Nmm
2.求作用于齿轮上的力
已知小齿轮的分度圆直径d20=180mm
Ft==110666N Fr= Fttan= Ft=40279N
3.初步确定最小直径 、选择轴材料
查机械设计课本表可得轴常用材料45钢。选择材料为45钢，调质。
取A0=112 dmin=A0=112=53.06mm
取轴径d=60mm
4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件得装配方案

根据轴上齿轮定位及相互配合要求各段长度确定如图。
根据结构简图画出计算简图，画出弯矩图和扭矩图。求出危险截面的载荷如下：
载荷
水平面H
垂直面
支反力
FNH！=25196N
FNH2=15082N
FNV1=89236N FNV2=21430N
弯矩
MH=1688132Nmm
MV=5978812Nmm
总弯矩
M=6212566 Nmm
扭矩
T=906845 Nmm

ca= =<[-1]=60 Mpa
求得d>65.2mm 取d=70mm
刚度计算
对于中间段轴由材料力学公式得挠度曲线方程及截面转角方程
=- +
得最大挠度
max=-
=0.00887<0.03m=0.12
max=+=0.016<0.025
可知刚度满足要求
（2）初步选择滚动轴承轴上只有径向力作用故选用深沟球轴承
参照工作要求并根据d23=30mm及工作的径向载荷选深沟球轴承61812尺寸为d60377

（5）轴向零件得周向定位
齿轮均采用平键连接。
齿数为30的齿轮平键截面积bh=108 mm 长l=100mm
齿数为72的齿轮平键截面积bh=108 mm 长l=100mm
（3）确定轴端圆角和倒角尺寸
参考机械设计课本表3-2得轴端倒角为1.2450
圆角R=1.2

以上为铣床传动系的设计计算过程
其中标准件为齿轮、平键、滑键、轴承。轴为自己设计。
对于三联滑移齿轮可用标准齿轮加工后经焊接制成，由于时间及能力所限，对于焊接不再描述。

参考文献
机械制造装配设计 第2版 主编 冯辛安 机械工业出版社

机械设计 第八版 主编 濮良贵 纪名刚 高等教育出版社

材料力学 第四版 主编 刘鸿文 高等教育出版社

机械零部件选用与设计 主编 杨黎明 杨志勤 国防工业出版社

机械设计手册 第四版 主编成大先化学工业出版社

机械标准图样AUTOCAD精确画法即技巧 主编 孙开元 李长娜
化学工业出版社

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