目錄1. 概述和工具機引數確定2
1.1工具機運動引數的確定2
1.2工具機動力引數的確定2
1.3工具機布局2
2. 主傳動系統運動設計3
2.1確定變速組傳動副數目3
2.2確定變速組的擴大順序4
2.3繪製轉速圖4
2.4確定齒輪齒數4
2.5確定帶輪直徑5
2.6繪製傳動系統圖5
3．估算傳動件引數確定其結構尺寸5
3.1確定計算轉速5
3.2確定軸的最小直徑6
3.3估算傳動齒輪模數6
3.4普通v帶的選擇和計算7
4．結構設計8
4.1帶輪設計8
4.2齒輪塊設計8
4.3傳動軸軸承的選擇8
4.4主軸元件8
4.5操縱機構、滑系統設計、封裝置設計9
4.6主軸箱體設計9
4.7主軸換向與制動結構設計9
5.齒輪強度校核9
5.校核a傳動組齒輪9
5.2校核b傳動組齒輪10
5.3校核c傳動組齒輪11
6. 傳動軸的剛度驗算12
7.花鍵鍵側壓潰應力驗算16
8.主軸元件驗算16
9 滾動軸承的驗算18
10．總結19
11．參考文獻19
1.概述
1工具機課程設計的目的
工具機課程設計，是在金屬切削工具機課程之後進行的實踐性教學環節。其目的在於通過工具機運動機械變速傳動系統的結構設計，使學生在擬定傳動和變速的結構的結構方案過程中，得到設計構思，方案分析，結構工藝性，機械製圖，零件計算，編寫技術檔案和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，並培養學生具有初步的結構分析，結構設計和計算能力。輕型車床是根據機械加工業發展需要而設計的一種適應性強，工藝範圍廣，結構簡單，製造成本低的萬能型車床。
它被廣泛地應用在各種機械加工車間，維修車間。它能完成多種加工工序；車削內圓柱面，圓錐面，成形迴轉面，環形槽，端麵及內外螺紋，它可以用來鑽孔，擴孔，鉸孔等加工。
1.1 工具機運動引數的確定
（1） 確定調速範圍rn
已知最低轉速nmin=31.5r/min，最高轉速nmax=1400r/min，變速級數z=12，則公比：
φ=1.41，轉速調整範圍： rn=nmax/nmin=45。
（2） 求出轉速系列
根據最低轉速nmin=31.5r/min，最高轉速nmax=1400r/min，公比φ=1.41，按《金屬切削工具機》（大連理工大學戴曙編）表7-1選出標準轉速數列：
31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400
1.2工具機動力引數的確定
已知電動機功率為n=3kw，根據《金屬切削工具機設計簡明手冊》（范雲漲、陳兆年主編）表11-32選擇主電動機為y100l2-4，其主要技術資料見下表1：
表1 y100l2-4技術引數
1.3工具機布局
確定結構方案
1）主軸傳動系統採用v帶，齒輪傳動。2）傳動型採用集中傳動。3）制動採用摩擦離合器和帶式制動器。4）變速系統採用多聯劃移齒輪變速。5）潤滑系統採用飛濺油潤滑。
2）布局
採用臥式車床常規的布局形式。工具機主要由主軸箱，皮鞍，刀架，尾架，進給箱，溜扳箱，車身等6個部件組成。
主軸的空間位子布局圖
圖12 主傳動系統運動設計
2.1確定變速組傳動副數目
實現12級主軸轉速變化的傳動系統可以寫成多種傳動副組合：
1）12=32）12=43
3）12=3 4）12＝232 5) 12＝223
第一行方案中可省一根軸。但缺點是乙個轉動組裡有四個傳動副。如果用乙個四連滑移齒輪則會加大軸向尺寸；如果用兩個雙連滑移齒輪則操縱機構必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合故這個方案不行。
第二行方案中可根據下述原則比較：從電動機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機處的零件，轉速較高，從而轉矩較小，尺寸也較小。
如使傳動副有較多的傳動組在接近電動機處，則使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，可以節省材料。
故選擇12=3的方案為好。
2.2確定變速組的擴大順序
12=3的傳動副組合，其傳動組的順序又可有以下六種形式：
1） 12=31×23×26 2） 12=31×26×23
3） 12=32×21×26 4） 12=34×21×22
5） 12=32×26×21 6） 12=34×22×21
選擇中間軸的變速範圍最小的方案，變速範圍小，轉速高，轉矩較小，傳動件的尺寸九可以小些，盡量使擴大組的順序要與傳動順序一致的原則。所以選擇方案1）較為合理。結構網圖如下：
圖2 傳動系統的結構網
2.3繪製轉速圖
圖3轉速圖
2.4確定齒輪齒數
利用查表法由《金屬切削工具機》（大連理工戴曙主編）表8—1，求出各傳動組齒輪齒數
表2 各傳動組齒輪齒數
2.5確定帶輪直徑
確定計算功率
k-工作情況係數工作時間為二班制由機械設計查表8-7得k=1.2
n-主動帶輪傳動的功率
計算功率為nj=1.2x3=3.6kw
根據計算功率和小帶輪的轉速選用的v帶型號為a ， 由機械設計查表8-8得小帶輪直徑推薦植為90mm ，大帶輪直徑圓整為200mm
2.6繪製傳動系統圖
圖4傳動系統圖
3 估算傳動件引數確定其結構尺寸
3.1確定計算轉速
軸ⅰ：710 軸ⅱ：355 軸ⅲ：125 主軸：90
傳動組a：
傳動組b：
傳動組c：
3.2確定軸的最小直徑
表3估算傳動軸直徑
3.3估算傳動齒輪模數
ⅰ-ⅱ軸：
按齒輪彎曲疲勞計算：
=（為大齒輪的計算轉速，根據轉速圖確定）
按齒麵點蝕計算：
取a=60
由中心距a及齒數計算模數：
圓整為模數因取和中較大值。故第一變陣列齒輪模數因取m=2.0
ⅱ-ⅲ軸：
按齒輪彎曲疲勞計算：
=按齒麵點蝕計算：
取a=74
由中心距a及齒數計算模數：
同理第二轉動組齒輪模數取m=2.0
ⅲ-ⅳ軸：
按齒輪彎曲疲勞計算：
=按齒麵點蝕計算：
取a=113
故第三傳動組取m=2.5
3.4普通v帶的選擇和計算
設計功率 （kw）
v帶選擇的型號為a型
兩帶輪的中心距範圍內選擇。中心距過小時，膠帶短因而增加膠帶的單位時間彎曲次數降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時易引起震動。
①計算膠帶速度
②初定中心距
初定為400mm
③計算帶的基準長度：
按上式計算所得的值查表選取計算長查《金屬切削工具機設計指導》表23取
④實際中心距
393.5mm
中心距的變化範圍374.75<<431
⑤核算定小帶輪包角
求得合格.
⑥帶的根數 z=pca/pr pca=3.6kw pr=1.13kw
取4根v帶。
4．結構設計
4.1帶輪設計
根據v帶計算，選用4根a型v帶。由於i軸安裝了摩擦離合器，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，採用了卸荷帶輪結構。
4.2齒輪塊設計
工具機的變速系統採用了滑移齒輪變速機構。根據各傳動組的工作特點，基本組的齒輪採用了銷釘聯結裝配式結構。第二擴大組，由於傳遞的轉矩較大，則採用了整體式齒輪。
所有滑移出論與傳動軸間均採用了花鍵聯結。
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