設計任務1
設計引數
● 主軸箱變速系統實現正轉12級變速，反轉6級變速（採用摩擦離合器實現）
● 加工工件最大直徑400mm；
● 加工工件最大長度1000mm；
● 主軸通孔：40～55mm；
● 主軸前錐孔：莫氏6號；
● 主軸電動機採用三相非同步電機；
設計圖紙量：（比例1 ：1）
● 主軸箱展開圖1張（0號圖）
● 主軸箱剖面圖1張（1號圖）
● 主軸零件圖 1張（1號圖）（選做）
設計說明書內容要求：
● （1）任務書
● （2）目錄
● （3）工具機用途
● （4）工具機主要引數確定
● （5）傳動方案及傳動系統圖擬定
● （6）主要零件的計算和驗算
● （7）操縱機構、制動機構和潤滑的說明
● （8）設計的體會
● （9）參考資料
通過工具機主運動機械變速傳動系統得結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，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，並具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。
已知條件：
轉速級數：
確定傳動公比：
根據公式因為已知
，∴ z=+1
∴===1.25811
根據標準公比。取標準公比系列=1.26.
因為=1.26=1.06，根據標準數列。
首先找到最小極限轉速112，再每跳過3個數取乙個轉速，即可得到公比為1.26的數列：112,140,180,224,280,355,450,560,710,900,1120,1400
⑴ ⑵ [3]
從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節省材料，也就是滿足傳動副前多後少的原則，因此取方案。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比；在公升速時為防止產生過大的噪音和震動常限制最大轉速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速範圍。
在設28計時必須保證中間傳動軸的變速範圍最小，
根據中間傳動軸變速範圍小的原則選擇結構網。從而確定結構網如下：
⑴選擇電動機
一般車床若無特殊要求，多採用y系列封閉式三相非同步電動機，根據原則條件選擇y-132m-4型y系列籠式三相非同步電動機。
⑵分配總降速傳動比
總降速傳動比
又電動機轉速不符合轉速數列標準，因而增加一定比傳動副。
[3]確定傳動軸軸數
傳動軸軸數 = 變速組數 + 定比傳動副數 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。
⑷確定各級轉速並繪製轉速圖
由 z = 12確定各級轉速：
1400、1120、900、710、560、450、355、280、224、180、140、112r/min。
在五根軸中，除去電動機軸，其餘四軸按傳動順序依次設為ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ。ⅰ與ⅱ、ⅱ與ⅲ、ⅲ與ⅳ軸之間的傳動組分別設為a、b、c。現由ⅳ（主軸）開始，確定ⅰ、ⅱ、ⅲ軸的轉速：
1 先來確定ⅲ軸的轉速
傳動組c 的變速範圍為0.3，結合結構式，
ⅲ軸的轉速只有一和可能：
280、355、450、560、710、900r/min。
② 確定軸ⅱ的轉速
傳動組b的級比指數為1.6，希望中間軸轉速較小，因而為了避免公升速，又不致傳動比太小，可取
軸ⅱ的轉速確定為：560、710、900r/min。
③確定軸ⅰ的轉速
對於軸ⅰ，其級比指數為1,可取
確定軸ⅰ轉速為900r/min。
由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比。下面畫出轉速圖（電動機轉速與主軸最高轉速相近）。
[5]確定各變速組傳動副齒數
1 動組a:
查表8-1,，，
時：……52、54、59、65、70、72、75、78……
時：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……
時：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……
可取70,於是可得軸ⅰ齒輪齒數分別為：27、31、35。
於是，，
可得軸ⅱ上的三聯齒輪齒數分別為：43、39、35。
2 動組b:
查表8-1,，
時：……69、72、73、76、77、80、81、84、87……
時：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……
可取 72，於是可得軸ⅱ上兩聯齒輪的齒數分別為：24、36。
於是，，
得軸ⅲ上兩齒輪的齒數分別為：48、44。
3 動組c:
查表8-1, ,
時：……84、85、89、90、94、95……
時：……72、75、78、81、84、87、89、90……
可取 78.
為降速傳動，取軸ⅲ齒輪齒數為22；
為公升速傳動，取軸ⅳ齒輪齒數為30。
於是得,
得軸ⅲ兩聯動齒輪的齒數分別為；22，48
得軸ⅳ兩齒輪齒數分別為56，30。
根據軸數，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統圖：
齒頂圓直徑；
齒根圓直徑；
分度圓直徑；
齒頂高；
齒根高；
齒輪的具體值見表
齒輪尺寸表 （單位：mm）
2.1 確定各軸轉速
⑴確定主軸計算轉速：主軸的計算轉速為
⑵各傳動軸的計算轉速：
軸ⅲ可從主軸112r/min按72/18的傳動副找上去，軸ⅲ的計算轉速
125r/min；軸ⅱ的計算轉速為355r/min；軸ⅰ的計算轉速為710r/min。
[3]各齒輪的計算轉速
傳動組c中，18/72只需計算z = 18 的齒輪，計算轉速為355r/min；60/30只需計算z = 30的齒輪，計算轉速為250r/min；傳動組b計算z = 22的齒輪，計算轉速為355r/min；傳動組a應計算z = 24的齒輪，計算轉速為710r/min。
[4]核算主軸轉速誤差
所以合適。
2.2 帶傳動設計
電動機轉速n=1440r/min,傳遞功率p=4kw,傳動比i=2.03，兩班制，
一天運轉16.1小時，工作年數10年。
⑴確定計算功率取1.1，則
⑵選取v帶型
根據小帶輪的轉速和計算功率，選b型帶。
⑶確定帶輪直徑和驗算帶速
查表小帶輪基準直徑,
驗算帶速成
其中 -小帶輪轉速，r/min；
小帶輪直徑，mm；
合適。[4]確定帶傳動的中心距和帶的基準長度
設中心距為,則
0．55（）a2（）
於是 208.45a758,初取中心距為400mm。
帶長查表取相近的基準長度，。
帶傳動實際中心距
[5]驗算小帶輪的包角
一般小帶輪的包角不應小於。
合適。[6]確定帶的根數
其中： -時傳遞功率的增量；
按小輪包角，查得的包角係數；
長度係數；
為避免v型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根數不大於10。
[7]計算帶的張緊力
其中： -帶的傳動功率,kw；
v-帶速,m/s；
q-每公尺帶的質量，kg/m；取q=0.17kg/m。
v = 1440r/min = 9.42m/s。
[8]計算作用在軸上的壓軸力
2.3 各傳動組齒輪模數的確定和校核
⑴模數的確定：
a傳動組：分別計算各齒輪模數
先計算27齒齒輪的模數：
其中: -公比 ； = 2；
電動機功率； = 4kw；
齒寬係數； =
齒輪傳動許允應力;
計算齒輪計算轉速。
取= 600mpa,安全係數s = 1。
由應力迴圈次數選取
，取s=1，。
取m = 3mm。
按齒數31、35的計算，，，可取m = 3mm；
於是傳動組a的齒輪模數取m = 3mm，b = 24mm。
軸ⅰ上齒輪的直徑：
。軸ⅱ上三聯齒輪的直徑分別為：
b傳動組：
確定軸ⅱ上另兩聯齒輪的模數。
按24齒數的齒輪計算：
可得m = 3.16mm；
取m = 4mm。
按36齒數的齒輪計算：
可得m = 2.87mm；
於是軸ⅱ兩聯齒輪的模數統一取為m = 3mm。
於是軸ⅱ兩聯齒輪的直徑分別為：
軸ⅲ上與軸ⅱ兩聯齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：
c傳動組：
取m = 4mm。
軸ⅲ上兩聯動齒輪的直徑分別為：
軸四上兩齒輪的直徑分別為：
3. 齒輪強度校核：計算公式
校核齒數為21的即可，確定各項引數
1 p=4.4kw,n=900r/min,
⑵確定動載係數：
齒輪精度為7級，由《機械設計》查得使用係數
⑶⑷確定齒向載荷分配係數:取齒寬係數
非對稱,查《機械設計》得
⑸確定齒間載荷分配係數:
由《機械設計》查得
⑹確定動載係數:
⑺查表 10-5
⑻計算彎曲疲勞許用應力
由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。
圖10-18查得,s = 1.3
， 故合適。
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ca6140車床主軸加工設計說明書
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