毕业设计（文）
题目： C6140普通车床轴箱传动设计
系 ： 航空工程系
专业名称： 机械设计制造动化
班级学号： 078105132
学生姓名： 张松
指导教师： 吴晖
二O 年 六 月
目录
1车床参数拟定 2
11概述2
12参数拟定2
2运动设计 3
21传动结构式结构网选择确定3
211传动组传动组中传动副数目3
212传动系统扩序安排 3
213绘制结构网4
214传动组变速范围极限值4
215扩组选择5
22转速图拟定5
221电机选定5
23齿轮齿数确定传动系统图绘制5 231齿轮齿数确定求5
232变速传动组中齿轮齿数确定6
3强度计算结构草图设计 9
31确定计算转速9
311轴计算转速9
312中间传动件计算转速9
313齿轮计算转速10
32传动轴估算验算10
321传动轴直径估算10
322轴设计计算11
323轴材料热处理12
33齿轮模数估算计算14
331齿轮模数估算14
332齿轮模数验算17
34轴承选择校核19
341般传动轴轴承选择19
342轴轴承类型20
343轴承间隙调整20
344轴承校核21
35摩擦离合器选择验算22
351扭矩选择22
352外摩擦片径d 22
总结 23
参考文献 24
致谢 25
1车床参数拟定
1 1概述
车床规格系列处
普通机床规格类型系列型谱作设计时应该遵基础基知识资料作简介绍次设计普通型车床C6140轴变速箱加工回转体
车床参数（规格尺寸）基参数（GB158279JBZ14379）
工件回转直径
D(mm)
正转高转速
nmax( )
电机功率
N（kw）
公
转速级数Z
反转
400
1400
55
141
12
级数Z反Z正2n反max≈11n正max
12参数拟定
121 确定极限转速
∵141∴ 4379 取 45
标准转速列
122 电机选择
合理确定电机功率N机床充分发挥性满足生产需致电机常轻载降低功率素
已知电动机功率55KW根车床设计手册附录表2选Y132S4额定功率55满载转速1440 额定转距22
2运动设计
21传动结构式结构网选择确定
211传动组传动组中传动副数目
级数Z传动系统干序传递组组成传动组分Z1Z2Z3…传动副
ZZ1Z2Z3…
传动副数结构限制23适合变速级数Z应23子：
Z2a3b
实现12级轴转速变化传动系统写成种传动副组合
1) 123×4 2) 124×3
3) 123×2×2 4) 122×3×2
5) 122×2×3
传动副前少原选择Z3×2×2方案轴换采双片式摩擦离合器结构致Ⅰ轴轴尺寸方案宜采应先择122×3×2
方案4）较合理
122×3×2
212 传动系统扩序安排
122×3×2传动副组合传动组扩序6种形式：
1) 1221×32×26 2) 1221×34×22
3) 1223×31×26 4) 1226×31×23
5) 1222×34×21 6) 1226×32×21
根级指数分配前密疏原应选Z××方案然设计结构会出现两问题：
第变速组采降速传动时摩擦离合器径结构尺寸限制Ⅰ轴齿轮直径太Ⅱ轴齿轮会成倍增样仅ⅠⅡ轴间中心距加ⅠⅡ轴间中心距会辊整传动系统结构尺寸增种传动宜采
果第变速组采升速传动Ⅰ轴轴间降速传动两变速组承担避免出现降速允许杉限值常常需增加定降速传动组系统结构复杂种传动理想
果采Z××方案解决述存问题
213 绘制结构网
图21结构网
214 传动组变速范围极限值
齿轮传动传动Umin14传动Umax决定传动组变速范围rmaxumaxumin
表淘汰传动组变速范围超极限值传动方案
极限传动指数XX值：
表21
公
极限传动指数
141
X值：Umin14
4
X值：Umaxx 2
2
(X+ X)值：rminx+x｀8
6
215扩组选择
正常连续序扩组传动传动结构式：
ZZ1[1]Z2[Z1]Z3[Z1Z2]
扩组变速范围
r原导出系统级数Z变速范围Rn：
表22
Z3
2
3
141
Z12
Rn44
Z9
Rn156
扩组传动副数目Z32时转速范围远Z33时
机床设计中求R较扩组应取2更合适
时传动组扩组致安装轴轴前传动轴具极限接传动齿轮副承受扭距结构获较满意处理传动组传动副常2原
22 转速图拟定
运动参数确定轴级转速已知切削耗确定电机功率基础选择电机型号确定中间传动轴转速样拟定运动转速图运动逐步具体化
221电机选定
1）电机功率N：
中型机床般采三相交流异步电动机作动力源
根机床切削力求确定电机功率：
N55KW
2） 电机转速：
选时电机转速轴高转速I轴转速相相宜免采升速降速传动
1440rmin
3）分配降速
该车床轴传动系统设四传动组中带传动根降速分配应前慢快原摩擦离合器工作速度求确定传动组传动
u总 2814401514
分配总降速传动时考虑否增加定传动副转速数列符合标准利减齿数减径轴尺寸必须前慢快原串联变速器分配传动
a 决定轴ⅢⅣ降速传动轴齿轮希起飞轮作变速组降速传动取极限14公ψ14114144 Ⅳ轴点4格找Ⅲ应点连接应两点ⅢⅣ轴传动
b 决定余变速组传动根前慢快原轴ⅡⅢ间变速组取umin1ψ3Ⅲ轴3格理轴ⅠⅡ间取u1ψ3连接线
c 根变速组传动连线基组级指数x03第扩组级指数x11第二扩组级指数x36画出传动系统图22示
图22转速图
23 齿轮齿数确定传动系统图绘制
231齿轮齿数确定求
计算法查表确定齿轮齿数者更简便根求传动u初步定出传动副齿数查表求出齿轮齿数
选择时应考虑：
1传动组齿轮应保证产生根切标准齿轮齿数17
2齿轮齿数太免齿轮尺寸引起机床结构增般推荐齿数≤100120常选100
3变速组中齿轮中心距必须保证相等
4保证强度防止热处理变形齿轮齿根圆键槽壁厚
5 保证轴转速误差规定范围
图23 齿轮壁厚
232 变速传动组中齿轮齿数确定
1）确定齿轮齿数
1 计算法确定第变速组中齿轮齿数
Zj+Zj’
ZjZj’ uj
中
Zj——动齿轮齿数
Zj’——动齿轮齿数
uj——齿轮传动
——齿轮齿数
保证产生根切保证齿轮装轴套筒具足够强度齿轮必然降速传动副出现
Z1齿数取：
取Z1Zmin20
Z2 58
齿数Z1+Z220+5878
样根公式
Z339
2 查表法确定第二变速组齿数
a 首先u1u2u3中找出齿数传动u1
b 避免根切结构需取Zmin24
c 查表找u111413倒数282行找Zmin24查表齿数92
d 找出齿数种数值数值必须时满足传动求齿轮齿数
时满足三传动求齿数
92 96 99 102
e 确定合理齿数
102
次查
Z527 Z675
Z734 Z868
Z942 Z1060
理齿轮表示：
表23
变速组
第变速组
第二变速组
第三变速组
齿数
78
102
114
齿轮
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
Z9
Z10
Z11
Z12
Z13
Z14
齿数
20
58
39
39
24
78
34
68
42
60
23
91
76
38
2）验算轴转速误差
确定齿轮齿数实际转速传动设计理转速难完全相符需验算轴级转速误差超±10(ψ1)
轴级实际转速值式计算
n实nE×(1ε)×ua×ub×uc×ud
中
ε——滑移系数ε02
ua ub uc ud分级传动1245
转速误差轴实际转速标准转速相误差绝值表示
⊿n｜∣≤±10(ψ1)
n实11440×0625×098×035×035×025278
⊿n∣(27828)28∣07
样实际转速转速误差
表24
轴转速
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n10
n11
n12
标准转速
28
40
56
80
112
160
224
315
450
630
900
1250
实际转速
278
398
557
796
1112
1593
2236
3145
4456
6284
8978
12449
转速误差
07
05
05
05
07
04
01
02
09
03
02
04
转速误差满足求
3） 齿轮布置
变速箱结构紧凑考虑轴适支承距离散热条件齿轮布置图24示
4）绘制传动系统图
传动转速图齿轮齿数绘制传动系统图25示
图24 齿轮结构布置
图25传动系统图
3 强度计算结构草图设计
31 确定计算转速
311轴计算转速
njnminψz31
z12
njnminψ3
28×28279rmin
312中间传动件计算转速
Ⅲ轴6级转速分：112160224315450630rmin轴79rmin传递全部功率
Ⅲ轴Z13Z14传递轴时112rmin转速全部功率确定低转速112rminⅢ轴计算转速述方法转速图中分找计算转速：Ⅱ轴315rminⅠ轴900rmin电动机轴1440rmin
313齿轮计算转速
Z10安装Ⅲ轴转速图见Z10齿轮身6种转速传递全部功率计算转速112rmin
样确定余齿轮转速表31示：
表31
齿轮
Z1
Z２
Z３
Z４
Z５
Z６
Z７
Z８
Z９
Z1０
Z1１
Z1２
Z1３
Z1４
计算转速
900
315
900
900
315
112
315
112
315
112
150
160
112
112
32传动轴估算验算
321传动轴直径估算
传动轴直径扭转刚度列公式估算传动轴直径：
mm
中：N—该传动轴输入功率
KW
Nd—电机额定功率
—电机该传动轴间传动件传动效率积
—该传动轴计算转速rmin
—米长度允许扭转角(degm)根传动轴求选取表32示
表32
刚度求
允许扭转角
轴
般传动轴
较低传动轴
05—1
1—15
15—2
般传动轴取15
KW
900 rmin
mm
取mm
KW
425 rmin
37 mm
取
KW
150 mm
采花键轴结构估算传动轴直径d减7花键轴直径选相标准花键
d1’293×093270
d2’345×093320
d3’422×093400
查表选取花键型号尺寸分
轴取 628×32×7
轴取 832×36×6
轴取 842×46×80
322 轴设计计算
轴组件结构复杂技术求高安装工件轴参切削成形运动精度性性直接影响加工质量（加工精度表面粗糙度）
1）轴直径选择
查表选取前支承轴颈直径
D190 mm
支承轴颈直径
D2(07～085)D163～77 mm
选取
D270 mm
2）轴径选择
车床轴通棒料安装动卡盘操机构通卸顶尖顶杆必须空心轴
确定孔径原满足空心轴孔径求壁厚求削弱轴刚度求取
推荐：普通车床dD(d1D1)055～06
中
D——轴均直径D(D1+D2)2
d1——前轴颈处孔直径
d(055～06)D44～48 mm
孔直径取45mm
3）前锥孔尺寸
前锥孔装顶尖工具锥柄求锁目前采莫氏锥孔选择：
莫氏锥度号取5号
标准莫氏锥度尺寸
端直径 D44399
4）轴前端悬伸量选择
确定轴悬伸量a原满足结构求前提取值
轴悬伸量前轴颈直径aD06～15
a(06～15)D154～135 mm
悬伸量取100mm
5）轴合理跨距佳跨距选择
根表314 见机械设计手册计算前支承刚度
前轴承均3182100系列轴承采前端定位方式
查表
1700×9014926×105 Nmm
轴承直径前轴承取
KB 661×105Nmm
中 参变量
综合变量
中
E——弹性模量取E20×105 Nmm2
I——转动惯量Iπ(D4d4)64314×(804454)181×106mm4
03909
图334中横坐标找出η03909点作垂线斜线相交交点左作水线坐标轴相交L0a25
佳跨距L0
L025a25×100250 mm
合理跨距范围
L合理(075～15)L01875～375 mm
取L260 mm
6）轴刚度验算
般机床轴进行刚度验算通常满足刚度求轴满足强度求
般受弯矩作轴需进行弯矩刚度验算验算轴轴端位移y前轴承处转角θA
图31 轴支承简化
切削力 Fz3026N
挠度 yA
001
[y]00002L00002×2600052
yA＜[y]
倾角 θA
000011
前端装圆柱滚子轴承查表[θA]0001rad
θA＜[θA]
符合刚度求
323 轴材料热处理
材料45钢调质220～250HBS轴端部锥孔定心轴颈定心圆锥面等部位局部淬硬HRC50～55轴径应淬硬
33 齿轮模数估算计算
331齿轮模数估算
根齿轮弯曲疲劳估算：
mm
齿面点蚀估算：
mm
中齿轮计算转速A齿轮中心距
中心距A齿数求出模数：mm
根估算中较值选取相标准模数
1）齿数3264齿轮
N528KW
mm
mm
mm
取模数2
2）齿数5640齿轮
mm
mm
mm
取模数2
3）齿数2775齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
4）齿数3468齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
5）齿数4260齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
6）齿数2391齿轮
N520KW
mm
mm
mm
取模数25
7）齿数7638齿轮
N520KW
mm
mm
mm
取模数25
332 齿轮模数验算
结构确定齿轮工作条件空间安排材料精度等级等已确定核验齿轮接触疲劳弯曲疲劳强度值否满足求
根齿轮接触疲劳计算齿轮模数公式：
mm
根齿轮弯曲疲劳强度计算齿轮模数公式：
mm
式中：N计算齿轮传递额定功率
计算齿轮（齿轮）计算转速rmin
齿宽系数常取6～10
计算齿轮齿数般取传动中齿轮齿数
齿轮齿轮齿数+外啮合号啮合
寿命系数………………………………………35
工作期限系数………………………………………36
齿轮等传动件接触弯曲交变载荷疲劳曲线指数m基准循环次数Co
n齿轮低转速rmin
T预定齿轮工作期限中型机床推荐：T15000～20000h
转速变化系数
功率利系数
材料强化系数幅值低交变荷金属材料晶粒边界强化起着阻止疲劳细缝扩展作
（寿命系数）极限
工作情况系数中等击运动：12～16
动载荷系数
齿载荷分布系数
Y齿形系数
许弯曲接触应力MPa
1)齿数3264齿轮
KW
mm
节圆速度ms
表8：取精度等级7级 12
表9：1
071
表知
取Ks06
表11 许应力知取齿轮材料45 整淬
1100MPa 320MPa
表10知 查 Y045
模数取2适合求
样校核齿轮模数符合求
34 轴承选择校核
机床传动轴常滚动轴承球轴承滚锥轴承温升空载功率噪音等方面球轴承滚锥轴承优越滚锥轴承轴刚度支承孔加工精度求较高异常球轴承更滚锥轴承外圈公开装配方便间隙容易调整时没轴力时常采种轴承选择轴承型式尺寸首先取决承载力考虑结构条件满足承载力求符合孔加工工艺轻中重系列轴承达支承孔直径安排求花键轴两端装轴承轴颈尺寸少应花键径般传动轴承选G级精度
341般传动轴轴承选择
传动轴选择6200系列深沟球轴承具体型号尺寸表33示
表33
传动轴
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
轴承型号
6205
7206
7207
轴承尺寸
25×52
30×55
35×72
342轴轴承类型
轴前轴承选取3182100系列双列心短圆柱滚子轴承种轴承承载力孔1：12锥度磨擦系数温升低承受轴力必须承受轴力轴承配合整部件支承结构较复杂
图31
343 轴承间隙调整
提高轴回转精度刚度轴轴承间隙应调整轴承调合适负间隙形成定预负载回转精度刚度提高寿命噪声抗振性改善预负载轴承产生接触变形预负载提高刚度没明显效果磨损发热量噪声会增轴承寿命降低
调整结构形式图示：
图32
调整说明：
转动调整螺母圈端移动
特点：结构简单移动量完全验旦调整紧难圈退回
344轴承较核
1) 滚动轴承疲劳寿命验算
—额定寿命 (h) —额定动载荷(N) —动载荷(N)
—滚动轴承许寿命(h)般取10000～15000(h)
—寿命指数球轴承 3 滚子轴承103
—速度系数 —轴承计算转数 rmin
—寿命系数 —系数
—转化变化系数 —齿轮轮换工作系数 —量动负荷(N)
2)滚动轴承静负荷验算
—静负荷 (N) —额定静负荷 (N)
—安全系数 —量静载荷 (N) (N)
—静径轴系数
校验第Ⅰ根轴轴承
T10000h
查轴承样知6205轴承基额定动载荷
212000N 850 rmin
096 08 08
21437500
样较核轴承符合求
35 摩擦离合器选择验算
351扭矩选择
KKx9550 Nm
式中
—离合器额定静力矩(Kgm) K—安全系数
—运转时负载力矩
查机械设计手册表取K2 096
K 1188 Nm
352外摩擦片径d
根结构需采轴装式摩擦片摩擦片径d应安装轴轴径2～6mm取d35mm
353选择摩擦片尺寸(行设计)
尺寸表34示
表34
片数
静力矩
d
D
D1
B
b
9
60
35
90
98
30
10
354计算摩擦面数Z
式中：f摩擦片间摩擦系数 [p]许压强MPa
D摩擦片片外径 mm d摩擦片外片径 mm
速度修正系数 接合面数修正系数
接次数修正系数 K安全系数
分查表
～12 mm 35mm
10
10
355摩擦片片数
摩擦片总数（z+1）片11片根具体情况设6片外5片
计算轴压力Q
314×10××
5073N
总结
学四年艰苦学利完成机械设计制造动化专业学全部课程初步已具备机械工程技术员具备基知识技需进步实践中断探索积累
次毕业设计零件课程设计工艺课程设计次更全面更综合考核次综合训练
毕业设计题目C6140普通车床轴箱传动设计
通毕业设计学知识收获
设计分析出结：
（1） 进行传动设计
（2） 传动件进行估算验算
（3） 部件断行结构设计
（4） 轴组件进行验算
次毕业设计走工作岗位尊定基础
参考文献
[1] 海纺织工学院编机床设计图册海科技出版社1997
[2] 孙桓陈作模编机械原理第六版北京：高等教育出版社2002
[3] 成先编机械设计手册北京：化学工业出版社2004
[4] 张玉峰等编机床轴变速箱设计指导机械工业出版社2000
[5]机械制造装备设计冯辛安编机械工业出版社
[6]机械设计 吴宗泽编 高等教育出版社
[7] 机械原理邹慧君等编 高等教育出版社
[8]机械制造技术基础 志新编武汉理工学出版社
[9]理力学 陈昭仪 航空工业出版社
[10] 材料力学 戴少度 国防工业出版社
[11] 机械加工手册 陈心昭 机械工业出版社
[12] 毛谦德 李振清编袖珍机械设计师手册第二版机械工业出版社2002
[13]机床设计手册编写组 编机床设计手册北京机械工业出版社1980
[14]华东纺织工学院 哈尔滨工业学 天津学编机床设计图册海海科学技术出版社1979年6月
[15] Ye Zhonghe Lan Zhaohui Mechanisms and Machine Theory Higher Education Press 20017
致 谢
文完成际特感谢指导老师吴晖老师热情关怀悉心指导吴老师日里工作繁做毕业设计阶段外出实查阅资料设计草案确定修改中期检查期详细设计程序调试等整程中予悉心指导设计较复杂烦琐朱老师然细心纠正程序中错误敬佩吴老师专业水外治学严谨科学研究精神永远学榜样积极影响学工作时感谢组学文写作程中正帮助指导毕业文够快速利完成
然感谢关心支持帮助良师益友
百忙中抽出时间文进行评审提出宝贵意见位老师表示衷心感谢
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毕业设计（文）
题目： C6140普通车床轴箱传动设计
系 ： 航空工程系
专业名称： 机械设计制造动化
班级学号： 078105132
学生姓名： 张松
指导教师： 吴晖
二O 年 六 月
目录
1车床参数拟定 2
11概述2
12参数拟定2
2运动设计 3
21传动结构式结构网选择确定3
211传动组传动组中传动副数目3
212传动系统扩序安排 3
213绘制结构网4
214传动组变速范围极限值4
215扩组选择5
22转速图拟定5
221电机选定5
23齿轮齿数确定传动系统图绘制5 231齿轮齿数确定求5
232变速传动组中齿轮齿数确定6
3强度计算结构草图设计 9
31确定计算转速9
311轴计算转速9
312中间传动件计算转速9
313齿轮计算转速10
32传动轴估算验算10
321传动轴直径估算10
322轴设计计算11
323轴材料热处理12
33齿轮模数估算计算14
331齿轮模数估算14
332齿轮模数验算17
34轴承选择校核19
341般传动轴轴承选择19
342轴轴承类型20
343轴承间隙调整20
344轴承校核21
35摩擦离合器选择验算22
351扭矩选择22
352外摩擦片径d 22
总结 23
参考文献 24
致谢 25
1车床参数拟定
1 1概述
车床规格系列处
普通机床规格类型系列型谱作设计时应该遵基础基知识资料作简介绍次设计普通型车床C6140轴变速箱加工回转体
车床参数（规格尺寸）基参数（GB158279JBZ14379）
工件回转直径
D(mm)
正转高转速
nmax( )
电机功率
N（kw）
公
转速级数Z
反转
400
1400
55
141
12
级数Z反Z正2n反max≈11n正max
12参数拟定
121 确定极限转速
∵141∴ 4379 取 45
标准转速列
122 电机选择
合理确定电机功率N机床充分发挥性满足生产需致电机常轻载降低功率素
已知电动机功率55KW根车床设计手册附录表2选Y132S4额定功率55满载转速1440 额定转距22
2运动设计
21传动结构式结构网选择确定
211传动组传动组中传动副数目
级数Z传动系统干序传递组组成传动组分Z1Z2Z3…传动副
ZZ1Z2Z3…
传动副数结构限制23适合变速级数Z应23子：
Z2a3b
实现12级轴转速变化传动系统写成种传动副组合
1) 123×4 2) 124×3
3) 123×2×2 4) 122×3×2
5) 122×2×3
传动副前少原选择Z3×2×2方案轴换采双片式摩擦离合器结构致Ⅰ轴轴尺寸方案宜采应先择122×3×2
方案4）较合理
122×3×2
212 传动系统扩序安排
122×3×2传动副组合传动组扩序6种形式：
1) 1221×32×26 2) 1221×34×22
3) 1223×31×26 4) 1226×31×23
5) 1222×34×21 6) 1226×32×21
根级指数分配前密疏原应选Z××方案然设计结构会出现两问题：
第变速组采降速传动时摩擦离合器径结构尺寸限制Ⅰ轴齿轮直径太Ⅱ轴齿轮会成倍增样仅ⅠⅡ轴间中心距加ⅠⅡ轴间中心距会辊整传动系统结构尺寸增种传动宜采
果第变速组采升速传动Ⅰ轴轴间降速传动两变速组承担避免出现降速允许杉限值常常需增加定降速传动组系统结构复杂种传动理想
果采Z××方案解决述存问题
213 绘制结构网
图21结构网
214 传动组变速范围极限值
齿轮传动传动Umin14传动Umax决定传动组变速范围rmaxumaxumin
表淘汰传动组变速范围超极限值传动方案
极限传动指数XX值：
表21
公
极限传动指数
141
X值：Umin14
4
X值：Umaxx 2
2
(X+ X)值：rminx+x｀8
6
215扩组选择
正常连续序扩组传动传动结构式：
ZZ1[1]Z2[Z1]Z3[Z1Z2]
扩组变速范围
r原导出系统级数Z变速范围Rn：
表22
Z3
2
3
141
Z12
Rn44
Z9
Rn156
扩组传动副数目Z32时转速范围远Z33时
机床设计中求R较扩组应取2更合适
时传动组扩组致安装轴轴前传动轴具极限接传动齿轮副承受扭距结构获较满意处理传动组传动副常2原
22 转速图拟定
运动参数确定轴级转速已知切削耗确定电机功率基础选择电机型号确定中间传动轴转速样拟定运动转速图运动逐步具体化
221电机选定
1）电机功率N：
中型机床般采三相交流异步电动机作动力源
根机床切削力求确定电机功率：
N55KW
2） 电机转速：
选时电机转速轴高转速I轴转速相相宜免采升速降速传动
1440rmin
3）分配降速
该车床轴传动系统设四传动组中带传动根降速分配应前慢快原摩擦离合器工作速度求确定传动组传动
u总 2814401514
分配总降速传动时考虑否增加定传动副转速数列符合标准利减齿数减径轴尺寸必须前慢快原串联变速器分配传动
a 决定轴ⅢⅣ降速传动轴齿轮希起飞轮作变速组降速传动取极限14公ψ14114144 Ⅳ轴点4格找Ⅲ应点连接应两点ⅢⅣ轴传动
b 决定余变速组传动根前慢快原轴ⅡⅢ间变速组取umin1ψ3Ⅲ轴3格理轴ⅠⅡ间取u1ψ3连接线
c 根变速组传动连线基组级指数x03第扩组级指数x11第二扩组级指数x36画出传动系统图22示
图22转速图
23 齿轮齿数确定传动系统图绘制
231齿轮齿数确定求
计算法查表确定齿轮齿数者更简便根求传动u初步定出传动副齿数查表求出齿轮齿数
选择时应考虑：
1传动组齿轮应保证产生根切标准齿轮齿数17
2齿轮齿数太免齿轮尺寸引起机床结构增般推荐齿数≤100120常选100
3变速组中齿轮中心距必须保证相等
4保证强度防止热处理变形齿轮齿根圆键槽壁厚
5 保证轴转速误差规定范围
图23 齿轮壁厚
232 变速传动组中齿轮齿数确定
1）确定齿轮齿数
1 计算法确定第变速组中齿轮齿数
Zj+Zj’
ZjZj’ uj
中
Zj——动齿轮齿数
Zj’——动齿轮齿数
uj——齿轮传动
——齿轮齿数
保证产生根切保证齿轮装轴套筒具足够强度齿轮必然降速传动副出现
Z1齿数取：
取Z1Zmin20
Z2 58
齿数Z1+Z220+5878
样根公式
Z339
2 查表法确定第二变速组齿数
a 首先u1u2u3中找出齿数传动u1
b 避免根切结构需取Zmin24
c 查表找u111413倒数282行找Zmin24查表齿数92
d 找出齿数种数值数值必须时满足传动求齿轮齿数
时满足三传动求齿数
92 96 99 102
e 确定合理齿数
102
次查
Z527 Z675
Z734 Z868
Z942 Z1060
理齿轮表示：
表23
变速组
第变速组
第二变速组
第三变速组
齿数
78
102
114
齿轮
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
Z9
Z10
Z11
Z12
Z13
Z14
齿数
20
58
39
39
24
78
34
68
42
60
23
91
76
38
2）验算轴转速误差
确定齿轮齿数实际转速传动设计理转速难完全相符需验算轴级转速误差超±10(ψ1)
轴级实际转速值式计算
n实nE×(1ε)×ua×ub×uc×ud
中
ε——滑移系数ε02
ua ub uc ud分级传动1245
转速误差轴实际转速标准转速相误差绝值表示
⊿n｜∣≤±10(ψ1)
n实11440×0625×098×035×035×025278
⊿n∣(27828)28∣07
样实际转速转速误差
表24
轴转速
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n10
n11
n12
标准转速
28
40
56
80
112
160
224
315
450
630
900
1250
实际转速
278
398
557
796
1112
1593
2236
3145
4456
6284
8978
12449
转速误差
07
05
05
05
07
04
01
02
09
03
02
04
转速误差满足求
3） 齿轮布置
变速箱结构紧凑考虑轴适支承距离散热条件齿轮布置图24示
4）绘制传动系统图
传动转速图齿轮齿数绘制传动系统图25示
图24 齿轮结构布置
图25传动系统图
3 强度计算结构草图设计
31 确定计算转速
311轴计算转速
njnminψz31
z12
njnminψ3
28×28279rmin
312中间传动件计算转速
Ⅲ轴6级转速分：112160224315450630rmin轴79rmin传递全部功率
Ⅲ轴Z13Z14传递轴时112rmin转速全部功率确定低转速112rminⅢ轴计算转速述方法转速图中分找计算转速：Ⅱ轴315rminⅠ轴900rmin电动机轴1440rmin
313齿轮计算转速
Z10安装Ⅲ轴转速图见Z10齿轮身6种转速传递全部功率计算转速112rmin
样确定余齿轮转速表31示：
表31
齿轮
Z1
Z２
Z３
Z４
Z５
Z６
Z７
Z８
Z９
Z1０
Z1１
Z1２
Z1３
Z1４
计算转速
900
315
900
900
315
112
315
112
315
112
150
160
112
112
32传动轴估算验算
321传动轴直径估算
传动轴直径扭转刚度列公式估算传动轴直径：
mm
中：N—该传动轴输入功率
KW
Nd—电机额定功率
—电机该传动轴间传动件传动效率积
—该传动轴计算转速rmin
—米长度允许扭转角(degm)根传动轴求选取表32示
表32
刚度求
允许扭转角
轴
般传动轴
较低传动轴
05—1
1—15
15—2
般传动轴取15
KW
900 rmin
mm
取mm
KW
425 rmin
37 mm
取
KW
150 mm
采花键轴结构估算传动轴直径d减7花键轴直径选相标准花键
d1’293×093270
d2’345×093320
d3’422×093400
查表选取花键型号尺寸分
轴取 628×32×7
轴取 832×36×6
轴取 842×46×80
322 轴设计计算
轴组件结构复杂技术求高安装工件轴参切削成形运动精度性性直接影响加工质量（加工精度表面粗糙度）
1）轴直径选择
查表选取前支承轴颈直径
D190 mm
支承轴颈直径
D2(07～085)D163～77 mm
选取
D270 mm
2）轴径选择
车床轴通棒料安装动卡盘操机构通卸顶尖顶杆必须空心轴
确定孔径原满足空心轴孔径求壁厚求削弱轴刚度求取
推荐：普通车床dD(d1D1)055～06
中
D——轴均直径D(D1+D2)2
d1——前轴颈处孔直径
d(055～06)D44～48 mm
孔直径取45mm
3）前锥孔尺寸
前锥孔装顶尖工具锥柄求锁目前采莫氏锥孔选择：
莫氏锥度号取5号
标准莫氏锥度尺寸
端直径 D44399
4）轴前端悬伸量选择
确定轴悬伸量a原满足结构求前提取值
轴悬伸量前轴颈直径aD06～15
a(06～15)D154～135 mm
悬伸量取100mm
5）轴合理跨距佳跨距选择
根表314 见机械设计手册计算前支承刚度
前轴承均3182100系列轴承采前端定位方式
查表
1700×9014926×105 Nmm
轴承直径前轴承取
KB 661×105Nmm
中 参变量
综合变量
中
E——弹性模量取E20×105 Nmm2
I——转动惯量Iπ(D4d4)64314×(804454)181×106mm4
03909
图334中横坐标找出η03909点作垂线斜线相交交点左作水线坐标轴相交L0a25
佳跨距L0
L025a25×100250 mm
合理跨距范围
L合理(075～15)L01875～375 mm
取L260 mm
6）轴刚度验算
般机床轴进行刚度验算通常满足刚度求轴满足强度求
般受弯矩作轴需进行弯矩刚度验算验算轴轴端位移y前轴承处转角θA
图31 轴支承简化
切削力 Fz3026N
挠度 yA
001
[y]00002L00002×2600052
yA＜[y]
倾角 θA
000011
前端装圆柱滚子轴承查表[θA]0001rad
θA＜[θA]
符合刚度求
323 轴材料热处理
材料45钢调质220～250HBS轴端部锥孔定心轴颈定心圆锥面等部位局部淬硬HRC50～55轴径应淬硬
33 齿轮模数估算计算
331齿轮模数估算
根齿轮弯曲疲劳估算：
mm
齿面点蚀估算：
mm
中齿轮计算转速A齿轮中心距
中心距A齿数求出模数：mm
根估算中较值选取相标准模数
1）齿数3264齿轮
N528KW
mm
mm
mm
取模数2
2）齿数5640齿轮
mm
mm
mm
取模数2
3）齿数2775齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
4）齿数3468齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
5）齿数4260齿轮
N525KW
mm
mm
mm
取模数25
6）齿数2391齿轮
N520KW
mm
mm
mm
取模数25
7）齿数7638齿轮
N520KW
mm
mm
mm
取模数25
332 齿轮模数验算
结构确定齿轮工作条件空间安排材料精度等级等已确定核验齿轮接触疲劳弯曲疲劳强度值否满足求
根齿轮接触疲劳计算齿轮模数公式：
mm
根齿轮弯曲疲劳强度计算齿轮模数公式：
mm
式中：N计算齿轮传递额定功率
计算齿轮（齿轮）计算转速rmin
齿宽系数常取6～10
计算齿轮齿数般取传动中齿轮齿数
齿轮齿轮齿数+外啮合号啮合
寿命系数………………………………………35
工作期限系数………………………………………36
齿轮等传动件接触弯曲交变载荷疲劳曲线指数m基准循环次数Co
n齿轮低转速rmin
T预定齿轮工作期限中型机床推荐：T15000～20000h
转速变化系数
功率利系数
材料强化系数幅值低交变荷金属材料晶粒边界强化起着阻止疲劳细缝扩展作
（寿命系数）极限
工作情况系数中等击运动：12～16
动载荷系数
齿载荷分布系数
Y齿形系数
许弯曲接触应力MPa
1)齿数3264齿轮
KW
mm
节圆速度ms
表8：取精度等级7级 12
表9：1
071
表知
取Ks06
表11 许应力知取齿轮材料45 整淬
1100MPa 320MPa
表10知 查 Y045
模数取2适合求
样校核齿轮模数符合求
34 轴承选择校核
机床传动轴常滚动轴承球轴承滚锥轴承温升空载功率噪音等方面球轴承滚锥轴承优越滚锥轴承轴刚度支承孔加工精度求较高异常球轴承更滚锥轴承外圈公开装配方便间隙容易调整时没轴力时常采种轴承选择轴承型式尺寸首先取决承载力考虑结构条件满足承载力求符合孔加工工艺轻中重系列轴承达支承孔直径安排求花键轴两端装轴承轴颈尺寸少应花键径般传动轴承选G级精度
341般传动轴轴承选择
传动轴选择6200系列深沟球轴承具体型号尺寸表33示
表33
传动轴
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
轴承型号
6205
7206
7207
轴承尺寸
25×52
30×55
35×72
342轴轴承类型
轴前轴承选取3182100系列双列心短圆柱滚子轴承种轴承承载力孔1：12锥度磨擦系数温升低承受轴力必须承受轴力轴承配合整部件支承结构较复杂
图31
343 轴承间隙调整
提高轴回转精度刚度轴轴承间隙应调整轴承调合适负间隙形成定预负载回转精度刚度提高寿命噪声抗振性改善预负载轴承产生接触变形预负载提高刚度没明显效果磨损发热量噪声会增轴承寿命降低
调整结构形式图示：
图32
调整说明：
转动调整螺母圈端移动
特点：结构简单移动量完全验旦调整紧难圈退回
344轴承较核
1) 滚动轴承疲劳寿命验算
—额定寿命 (h) —额定动载荷(N) —动载荷(N)
—滚动轴承许寿命(h)般取10000～15000(h)
—寿命指数球轴承 3 滚子轴承103
—速度系数 —轴承计算转数 rmin
—寿命系数 —系数
—转化变化系数 —齿轮轮换工作系数 —量动负荷(N)
2)滚动轴承静负荷验算
—静负荷 (N) —额定静负荷 (N)
—安全系数 —量静载荷 (N) (N)
—静径轴系数
校验第Ⅰ根轴轴承
T10000h
查轴承样知6205轴承基额定动载荷
212000N 850 rmin
096 08 08
21437500
样较核轴承符合求
35 摩擦离合器选择验算
351扭矩选择
KKx9550 Nm
式中
—离合器额定静力矩(Kgm) K—安全系数
—运转时负载力矩
查机械设计手册表取K2 096
K 1188 Nm
352外摩擦片径d
根结构需采轴装式摩擦片摩擦片径d应安装轴轴径2～6mm取d35mm
353选择摩擦片尺寸(行设计)
尺寸表34示
表34
片数
静力矩
d
D
D1
B
b
9
60
35
90
98
30
10
354计算摩擦面数Z
式中：f摩擦片间摩擦系数 [p]许压强MPa
D摩擦片片外径 mm d摩擦片外片径 mm
速度修正系数 接合面数修正系数
接次数修正系数 K安全系数
分查表
～12 mm 35mm
10
10
355摩擦片片数
摩擦片总数（z+1）片11片根具体情况设6片外5片
计算轴压力Q
314×10××
5073N
总结
学四年艰苦学利完成机械设计制造动化专业学全部课程初步已具备机械工程技术员具备基知识技需进步实践中断探索积累
次毕业设计零件课程设计工艺课程设计次更全面更综合考核次综合训练
毕业设计题目C6140普通车床轴箱传动设计
通毕业设计学知识收获
设计分析出结：
（1） 进行传动设计
（2） 传动件进行估算验算
（3） 部件断行结构设计
（4） 轴组件进行验算
次毕业设计走工作岗位尊定基础
参考文献
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[2] 孙桓陈作模编机械原理第六版北京：高等教育出版社2002
[3] 成先编机械设计手册北京：化学工业出版社2004
[4] 张玉峰等编机床轴变速箱设计指导机械工业出版社2000
[5]机械制造装备设计冯辛安编机械工业出版社
[6]机械设计 吴宗泽编 高等教育出版社
[7] 机械原理邹慧君等编 高等教育出版社
[8]机械制造技术基础 志新编武汉理工学出版社
[9]理力学 陈昭仪 航空工业出版社
[10] 材料力学 戴少度 国防工业出版社
[11] 机械加工手册 陈心昭 机械工业出版社
[12] 毛谦德 李振清编袖珍机械设计师手册第二版机械工业出版社2002
[13]机床设计手册编写组 编机床设计手册北京机械工业出版社1980
[14]华东纺织工学院 哈尔滨工业学 天津学编机床设计图册海海科学技术出版社1979年6月
[15] Ye Zhonghe Lan Zhaohui Mechanisms and Machine Theory Higher Education Press 20017
致 谢
文完成际特感谢指导老师吴晖老师热情关怀悉心指导吴老师日里工作繁做毕业设计阶段外出实查阅资料设计草案确定修改中期检查期详细设计程序调试等整程中予悉心指导设计较复杂烦琐朱老师然细心纠正程序中错误敬佩吴老师专业水外治学严谨科学研究精神永远学榜样积极影响学工作时感谢组学文写作程中正帮助指导毕业文够快速利完成
然感谢关心支持帮助良师益友
百忙中抽出时间文进行评审提出宝贵意见位老师表示衷心感谢
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