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C6132 车床 主轴 设计 齿轮 结构设计

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C6132型车床主轴箱设计及齿轮结构设计,C6132,车床,主轴,设计,齿轮,结构设计

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2012 届专科毕业设计（论文）任务书姓名： 刘明亮 专业： 机电一体化 班级： 机电Z092 任务下达时间： 0 4 月 09 日 任务完成时间： 06 月 22 日毕业设计（论文）题目：C6132型车床主轴箱及齿轮结构设计专题题目: 主轴箱设计 齿轮结构设计题目主要内容：设计内容：独立完成变速级数为12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴，并完成齿轮结构设计。目的要求、主要技术指标：1机床的类型及主要参数：C6132车床，变电动机功率：N=3Kw；最大转速=1120r/min、最小转速=25r/min；工作时间：一班制；变速级数：z=12。2工件材料：45号钢 3设计部件名称：主轴箱应完成的主要任务： 设计任务：(1)运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。(2)动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）；(3)齿轮结构设计设计工作量要求：(1)主轴箱展开图；（A0）(2)传动系统图；(3)齿轮零件图；(4)编写课程设计说明书一份。主要参考文献：1 徐嘉元、曾家驹主编. 机械制造工艺学. 北京： 机械工业出版社，2006 2 贾亚洲主编.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，20103 M. Sokovic, J. Kopac, L.A. Dobrzanski. Wear of PVD-coated Solid Carbide End Mills in Dry High-speed CuttingJ. Journal of Materials Processing Technology, 2004,157: 422-426.指导教师： 教研室主任： 2012 届专科毕业设计（论文）开题报告1. 设计背景或研究意义 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件。为此，许多企采用自动机床、组合机床和专用机床组成自动或半自动生产线。但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期，只有在大批量的生产条件（如汽车、拖拉机、家用电器等工业主要零件的生产）下、才会有显著的经济效益。在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械、加工的70%80%。科学技术的进步和机械产品市场竞争的日益激烈，致使机械产品不改型、更新换代、批量相对减少，质量要求越来越高。采用专用的自动化机床加工这类零件就显得横不合理，而且调整或改装专用的“刚性”自动化生产线投资大、周期长，有时从技术上甚至是不可能实现的。采用各类仿型机床，虽然可以部分地解决小批量复杂的加工，但在更新零件时需制造靠模和调整机床，生产准备周期长，而且由于靠模误差的影响，加工零件的精度很难达到较高的要求。为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化“柔性”自动化机床。随着计算机科学技术的发展，1952年，美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院（MIT）合作，研制成功里世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制（numerical control，简称NC）3坐标直线插补铣床，从而机械制造业进入了一个新阶段。 机床工业作为工业的基础生产要素，其下游行业涉及到机械制造的各个方面，行业发展对下游行业生产设备的需求相关度较高，下游行业的投资强度将影响到机床行业的发展。机床行业与国内生产总值和固定资产投资呈较强的正相关关系，所以在我国GDP稳定持续快速增长的经济环境下，机床行业必将得到快速发展的机会。2006年机床行业的增长速度为37.3%，远高于全球机床行业9.3%增长速度，同时中国机床消费量连续五年居世界第一位，占全球消费量的22%的比重。机床自给率达到40%以上，数控机床自给率达到30%，中国机床出口仅占国内生产总值的18%。由2008年统计数据来看，金属切削机床制造业是机床行业的主要子行业，其资产比重占机床行业的54.14%，收入比重和利润比重也几乎占据整个机床行业一一半的份额；其次是金属成形机床制造业、铸造机械制造业、其他金属加工机械制造，收入比重均在10%以上。 我国机床行业正处在快速成长的阶段，并且受到国家政策重点支持。具备如下特征的企业将成为市场竞争的主力：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，具备自主知产权，有能力研发生产的企业；具备进口替代能力的企业；并购重组的企业；拥有对上游功能零部件较强整合能力的企业。机床行业未来发展判断：下游行业，如汽车、普通机械、军工和高新技术行业增长与企业更新换代保证了国内机床消费的增长，预计机床消费增速保持15%左右，其中数控机床消费增速在20%左右；进口替代空间更巨大(数控机床目前有70%左右为进口，行业收入增速将高于国内机床消费增速，预计行业收入增速在20%左右，数控机床收入增速在30%左右，预计优势企业增长将高于行业平均水平；重组并购造就有竞争力的企业，看好行业内的沈阳机床集团、大连机床集团、秦川发展集团。 C6132普通卧式车床用途广泛，能车削各种零件外圆、内圆、端面、锥面、切槽和其它旋转面以及公制螺纹、英制螺纹、模数螺纹、径节螺纹等。还可承担钻孔、套料、镗孔、铰孔、滚花、拉油槽等工作。车床的主轴孔大。该车床结构合理，操作灵便、刚性强、适宜于硬质合金刀具进行高速切削和强力切削来加工各种黑色金属和有色金属，加工精度可达IT6，表面粗糙度可达Ra1.6。适用于各类机械厂的单件、小批量和多品种的机械加工生产。2.设计的主要环节或论文的基本内容 21论文基本内容： 独立完成变速级数为12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴，并完成齿轮设计. 22论文目的要求、主要技术指标： (1)机床的类型及主要参数：C6132车床，最大转速=1120r/min、最小转速=25r/min；工作时间：一班制；功率：3kw；速级数：z=12。工件材料：45号钢 , . （2）通过设计掌握常用的机械设计手段、方法及流程。 （3）设计要做到科学、规范、准确，具有使用价值。 （4）通过设计可以得到机械科技人员的基本训练，包括调查研究、搜集资料、工程设计、理论分析计算、图纸绘制、撰写设计说明书。 （5）强化机械设计、工艺制定、制图识图能力及计算机应用能力。 （6）针对实际生产的特点，要确定出合理的结构参数。 （7）实际必须符合GB及相关设计规范。23论文应完成的主要任务： a.设计任务： (1)运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。 (2)动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）； (3)齿轮结构设计 b.设计工作量要求： (1)主轴箱展开图；（A0）(2)传动系统图；(3)齿轮零件图；(4)编写课程设计说明书一份。3.进度安排1 论文选题；（第8周）2 毕业实习，确定毕业设计的方案；针对毕业设计过程中出现的问题去工厂实习，在实际中解决问题；（第8,9周）3 查阅相关资料，对设计课题作初步的了解；（第8、10周）4 根据资料，对设计方案的数据进行初步计算和处理， 同时撰写开题报告和实习报告；（第9、10,12周）5 完成c6132车床的零件图和装配图对相关的数据计算和处理过程进行完善，提高设计质量；（第1114周）6 撰写毕业设计说明书；（第1517周）7 完成设计，进行毕业答辩（第18周）指导教师意见：（对本设计或论文的深度、广度及工作量的评价） 指导教师（签字）：年 月 日教研室审查意见： 教研室主任（签字）： 年 月 日第 5 页 共 5 页华北科技学院毕业设计(论文)摘 要 机床是用金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器。他可一将金属毛坯技工成具有较高精度的形状、尺寸和较高表面质量的零件。他所担负的工作量占机器总制造工作量的40%-60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与幼稚高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造业工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。自动化、精密化、高效化和多样化成为为这一时代机床发展的特征，用以满足社会生产多种多样越来越高的要求，推动社会生产力的发展。新技术的迅猛发展和客观需求的多样化，决定了机床必须多品种；技术的加速更新和生产更新换代的加速。使机床主要面对多品种的中小批生产。因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化，还必须有一定的柔性，即灵活性，使之能够很方便地适应加工任务的改变。20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能发生呢感了根本性的变化。随着电气、液压等科学技术的出现并在机床上得到广泛应用，使机床技术有了迅速的发展。除通用机床外，又出现了许多边型品种和各式各样的专用机床。在机床发展的这个阶段机床的动力已由自然力代替了人力。特别是工业革命以来，人只需要操纵机床。生产力已不受人的体力的限制。我国的机床工业是在新中国成立后建立起来的，发展很迅速。现在，我国机床工业已经取得了很大的成就，但与世界先进水平相比，还有叫大的差距。主要表现在：大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求，精度保持性也较差，特别是高效自动化和数控化机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。因此，在我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须奋发图强，努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以早日赶上世界先进水平。车床类机床主要用来加工各种回转表面。由于多种机器零件具有回转表面，车床的通用性又较广，因此在机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在车床中所占的比重最大，约占机床总台数的20%-35%。主轴箱是车床的重要组成部分，固定在床身的左端，内部装有主轴和变速及传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。设计中综合了应用机械设计、机床、工装等机械设计、制造系统理论知识与实践技能，适当结合CAD/CAM相关知识与技术，以质量、生产率和经济性辨证统一为原则，设计主要用于加工回转零件的车床主轴箱传动、结构及主要零件的设计。 设计中最主要讲述了普通中型车床主轴箱的结构设计，有车床的规格、参数，电动机的选择，动力设计和传动设计，轴和齿轮的确定，重要齿轮的设计齿轮机械加工工艺过程反感的确定等。另外为了更直观的看到整个设计，还有主轴箱的展开图、齿轮零件图。关键词：普通中型车床 主轴箱 齿轮 AbstractThe machine is used for rough machining of metal machine parts into the machine, it is the machinery manufacturing machines. He will be a rough metal craftsmen with high precision into the shape, size and high surface quality of parts. He accounts for the work undertaken by the machinery manufacturing workload of 40% -60%. Machine direct impact on the technological level of manufacturing industrial machinery product quality and labor productivity. Machine attributes its decision in the important position of the national economy. Machine tool industry for various types of machinery factory in providing advanced manufacturing technology and naive efficient machine equipment, machinery manufacturing industries to promote the productive capacity and raise the level of technology. Machinery manufacturing industry is shouldering the national economy for the provision of modern technology and equipment department of the task, namely, industry, agriculture, transport, scientific research and national defense and other departments to provide all kinds of machinery, equipment and tools. In order to meet the needs of modernization, we must vigorously develop the machinery manufacturing industry. Machinery manufacturing industry is the sectors national economic development. Machine Tool Industry Machinery Manufacturing industry is the foundation. A countrys machine tool industry technical standards, in large measure, marked the countrys industrial production capacity and scientific and technological level. Clearly, the machine tool in the modernization of the national economy plays an important role. In recent years, as electronic technology, computer technology, information technology, and laser technology used in machine tools and the development of the area so that the machine entered a new era. Automation and sophisticated, efficient and diversified into the era of machine tools for the development of the characteristics of a variety of social production to meet growing demands, and promote the development of productive forces. The rapid development of new technology and the diversification of an objective demand, the machine must be decided more variety; technologies to accelerate the updating and upgrading of production accelerated. Machine tools to face the main variety of small and medium-sized batch production. So modern machine tools not only to ensure that the processing accuracy, efficiency and a high degree of automation, must also have a certain flexibility, that is flexibility, so that it can easily adapt to changes in processing tasks. Since the 20th century, the emergence of transmission gear, so that the structure and performance of machine tools in this sense a fundamental change. With electrical, hydraulic, and other science and technology and the emergence of widely used on the machine so that the machine tool technology has developed rapidly. In addition to general machine tools, and there are many varieties and the edge of a wide range of special machine tools. In this stage of the development of machine tools machine has been the driving force to replace the natural forces of human. Especially since the Industrial Revolution, people only need to control machine tools. Productivity out of peoples physical limitations. Chinas machine tool industry is in the founding of new China, set up and develop very rapidly. Now, Chinas machine tool industry has made great achievements, compared with the advanced world level, there is big gap. The main problems: the majority of high-precision and ultra-precision machine tools still can not meet the performance requirements, and also to maintain the accuracy poor, especially the efficient automation and the output of CNC machine tools, technical standards and quality, obviously lagging behind. Therefore, in Chinas machine tool industry faces a glorious and arduous task, we must work hard, and growing technical team of technical staff and improve the quality of learning and the introduction of foreign advanced science and technology and vigorously carry out scientific research in order to catch up with the world at an early date Advanced level. Lathe machine type mainly used for processing various rotary surface. A variety of machine parts with rotating surface, the universal lathe and a wider, so the machine factory in the application of a wide range of lathes, in the lathe had the largest share, accounting for about Taiwans machine tool total number of 20% -35% . Headstock lathe is an important part of the fixed bed in the extreme left, and loaded with spindle speed and transmission mechanism. Chuck, and so on through the workpiece clamping fixture in the front spindle. Its main task is to be the main motor came after a series of rotating the spindle speed to get the necessary institutions of both the pros and cons to the different speed and separation of the main driving force for me to pass into the campaign to me. Headstock middle-spindle lathes is the key parts. Spindle in bearings on the smooth functioning of a direct impact on the quality of the workpiece processing, once the rotating spindle to reduce accuracy, the machine will reduce the value. The design of the application of integrated mechanical design, machine tools, cutting tools, technology, tooling and other mechanical design, manufacturing systems theoretical knowledge and practical skills, the right combination of CAD / CAM-related knowledge and technology, quality, productivity and economy of the principle of dialectical unity, Designed mainly for processing parts of the rotary lathe spindle box transmission, structure and major parts of the craft. Design of the ordinary about the most important medium-spindle lathes me the structural design, lathe specifications, parameters, the choice of motors, power transmission design and design of a shaft and gear identification, the design of important gear, there is a large part of the design process Tooling and design, including gear machining process offensive determine the process and the process of developing the card, the fixture design. In addition to the more intuitive to see the whole design, the spindle box started map, spindle box profiles, gear parts and components in Figure fixture assembly Key words: ordinary medium-sized lathe 目录第1章 绪论11.1主轴及其部件设计的主要意义11.2 主要设计内容11.3主要技术参数1第2章 车床主传动系统方案设计22.1 主传动的组成及要求22.1.1 主传动的组成22.1.2 主传动的设计要求22.2 主传动系统的传动方式32.2.1 集中传动式32.2.2 分离传动式32.3 主传动的变速方式32.3.1 变换齿轮变速32.3.2 滑移齿轮变速42.3.3 多速电动机变速42.3.4 各种变速机构的组合4第3章 主传动系统的运动设计53.1 确定极限转速53.2 确定公比53.3 确定结构网和结构式53.3.1 传动组和传动副数的确定53.3.2 结构网和结构式各种方案的选择53.4 绘制转速图73.4.1 选定电动机73.4.2 拟定转速图的步骤73.5 齿轮齿数的确定93.5.1 传动组a103.5.2 传动组b103.5.3 传动组c103.5.4 换向齿轮副113.6 传动系统图的拟定11第4章 主运动部件结构设计134.1 带传动设计134.1.1 确定计算功率134.1.2 选取V带型134.1.3 验算带速和确定带轮直径134.1.4 确定带传动的中心距和带的基准长度144.1.5 验算小带轮的包角144.1.6 确定带的根数144.1.7 计算单根V带初拉力的最小值154.1.8 计算压轴力154.1.9 带轮的结构154.2 确定计算转速164.2.1 主轴164.2.2 各传动轴164.2.3 各齿轮164.2.4 核算主轴转速误差164.3 各传动组齿轮模数的确定164.3.1 传动组a174.3.2 传动组b174.3.3 传动组c184.4 齿轮尺寸表184.6 确定各轴最小直径234.6.1 轴的直径234.6.2 轴的直径244.6.3 轴的直径244.6.4 主轴的直径244.7 主轴组件设计244.7.1 主轴直径的初选244.7.2 主轴组件的前悬伸和跨距244.7.3 主轴组件最佳跨距选择244.7.4 主轴组件的选择264.7.5 轴的强度校核264 轴的受力分析284.7.6 轴的刚度校核30第五章 有关零件的分析335.1零件分析335.1.1齿轮结构特点335.1.2齿轮的技术要求335.2齿轮材料、毛坯与热处理345.2.1材料的选择345.2.2齿轮毛坯的制造345.2.3材料的热处理345.3.定位基准的选择355.3.1粗基准的选择355.4齿轮的结构设计36第6章 主轴箱箱体计算39结 论41参考文献42致 谢43IX华北科技学院毕业设计(论文) 第1章 绪论1.1主轴及其部件设计的主要意义主轴箱的设计主要是主轴的设计。1.为了满足各种不规则形状工件的加工，车床主轴选择立式还是卧式将直接影响装夹工件和设计夹具的时间。2.根据加工的范围不同，设计不同的机构能达到意想不到的效果。如采用立式主轴能依靠工件自重，使其与夹具基准面准确地、紧密的接触，获得高精度且稳定的加工。3.好的主轴设计能使制造费用降低，性能很好的提高，更具有市场竞争力。4.主轴作为数控机床的执行件，联系着伺服电动机和刀架，因此他的设计将直接影响加工后成品的精度。而精度是影响我国数控机床发展的首要问题。综上所述，主轴及其部件的设计是数控机床发展是一个重要方面，需要在设计中重点对待。 C6125机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。1.2 主要设计内容本文主要对主传动系统、主运动部件和主轴箱的箱体进行设计。1.3主要技术参数根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：床身上最大回转直径：350 mm刀架上回转直径： 125 mm主轴转速级数： 正转12级主轴转速范围： 正转25-1120r/min；主电动机功率： 3kw主电动机转速： 960r/min第2章 车床主传动系统方案设计主运动传动系统简称主传动系统，它的功用是将电动机的运动传给机床主轴，使主轴带动工作部件实现主运动，并能满足普通车床主轴变速和换向的要求,它对机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。2.1 主传动的组成及要求2.1.1 主传动的组成1.定比传动机构：即具有固定的传动比传动机构，用来实现降速或升速，一般常采用齿轮、皮带及链传动等，有时也可以采用联轴节直接传动。2.变速装置：机床中的变速装置有齿轮变速机构，机械无极变速以及液压无级变速装置等。3.主轴组件：机床的主轴组件是执行件，它由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成。4.开停装置：用来控制机床主运动执行件的启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。5.制动装置：用来使机床主运动执行件尽快地停止运动，以减少辅助时间，通常可以采用机械的、液压的、电气的或电动机的制动方式。6.换向装置：用来改变机床主运动方向。对于主运动换向的机床，在主传动中都应该设有换向装置。它们可以是机械的、液压的或直接改变电动机的旋转方向。7.操纵机构：机床的开停、变速、换向及制动等，一般都需要通过操纵机构来控制。在设计机床时，一般是联系起来考虑主传动与操纵机构的设计方案。8.润滑与密封装置：为了保证主传动装置的正常工作和使用寿命，必须有良好的润滑装置与可靠的密封装置。9.箱体：用来安装上述个组成部分。封闭式箱体不仅能保护传动机构，免受尘土、切屑等侵入，而且还可以减少这些机构所发生的噪声。2.1.2 主传动的设计要求1.机床的主轴须有足够的变速范围和转速级数，以便满足实际使用的要求。2.主电动机和传动机构须能承受和传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动效率。3.执行件须有足够的精度、刚度、抗振性、和小于许可限度的热变形和温升。4.噪声应在允许的范围内。5.操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和维修。6.结构简单，润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。2.2 主传动系统的传动方式主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。主传动的全部变速机构和主轴组件装在同一箱体内，称为集中传动布局；分别装在变速箱和主轴箱两个箱体内，其间用带、链条等传动时，称为分离传动式布局。2.2.1 集中传动式优点是结构紧凑，便于实现集中操纵，箱体少。缺点是：传动机构运转中的振动和发热会直接影响到主轴的工作精度。一般适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。2.2.2 分离传动式优点是变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴，从而减少了主轴的振动和热变形；高速时不用齿轮传动，而由带直接传动，运动平稳，加工表面质量好；当采用背轮机构时，传动链短，传动效率较高，转动惯量小，便于启动和制动；低速时经背轮机构传动，扭矩大适应粗加工的要求。其缺点是：要两个箱体，低速时带负荷大，带根数多，容易打滑；当带安装在主轴中段时，调整、检修都不方便。本课题设计的车床主要加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，主运动的速度很高，所以经分析决定采用集中式传动2.3 主传动的变速方式2.3.1 变换齿轮变速这种变速机构的构造简单，结构紧凑，主要用于大批量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等。2.3.2 滑移齿轮变速广泛应用于通用机床和一部分专用机床，其优点是：变速范围大，变速级数也较多；变速方便又节省时间；在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩；不工作的齿轮不啮合，因而空载功率损失较小等。其缺点是：变速箱的构造较复杂不能在运转中变速，为使滑移齿轮容易进入啮合，多用直齿圆柱齿轮传动，传动平稳性不如斜齿轮传动等。2.3.3 多速电动机变速采用多速电动机，可以简化机床的结构、使用方便、并能在运动中改变某几种转速。通常与其他的变速方式联合使用。2.3.4 各种变速机构的组合根据机床的不同工作特点，通常机床的变速机构往往是上述几种变速机构的组合。本课题设计的车床要求变速范围大，变速级数多，能够传递较大的功率和扭矩，所以经分析采用滑移齿轮变速。第3章 主传动系统的运动设计3.1 确定极限转速已知主轴最低转速,最高转速，转速调整范围为 3.2 确定公比 此机床为生产率要求较高的普通机床，减少相对转速损失是主要的，所以公比取得较小，=44.8 z=12 这里选定主轴转速数列的公比为3.3 确定结构网和结构式3.3.1 传动组和传动副数的确定12=43 12=3412=322 12=232 12=223在上列两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，刚会增加轴向尺寸，如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=322的方案为好。 3.3.2 结构网和结构式各种方案的选择在12=322中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见下图。在这些方案中，可根据下列原则选择最佳方案。 一般情况下，为了使传动件尺寸较小，各变速组的排列顺序应尽可能设计成基本组在前，第一扩大组次之，最后扩大组在后的顺序。也就是说，各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的传递顺序相一致，即要求 图3.1结构网1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动中，被动齿轮尺寸过大而增加变速箱的尺寸常限制最小传动比 ；在升速时应避免扩大传动误差和减小振动常限制最大转速比。因此，主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比它小。即（3-1）图3.1中，方案a、b、c、e的第二扩大组,则。，则，是可行的。方案d和f, ，是不可行的。2 基本组和扩大组的排列顺序 上述6种方案中虽然都是主轴获得连续的等比数列的转速值。在可行的四种结构网方案a、b、c、e中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。因此各变速组的变速范围应逐渐增大，即所谓前密后疏的原则。比较图3.1的方案a、b、c、e，方案a的中间传动轴变速范围最小，故方案a最佳。3.4 绘制转速图3.4.1 选定电动机一般金属切削机床的驱动，如无特殊性能要求，多采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择Y132S-6，其同步转速为。3.4.2 拟定转速图的步骤 首先根据公比和主轴最低转速确定出主轴的各级转速值为：25、35.5、50、70、100、140、200、280、400、560、800、1120，然后拟定转速图。 （1）确定变速组的数目。大多数机床广泛采用滑移齿轮的变速方式，为满足结构设计和操纵方便的要求，通常都采用双联或三联齿轮，因此，12级转速需要3个变速组，即Z=12=。 （2）确定变速组的排列方案。变速组的排列可以有多种方案，由于结构上没有特殊要求，故选择12=的方案。 （3）确定基本组和扩大组。根据“前密后疏”的原则，选择12=的方案，其中第一变速组为基本组（以a表示），级比指数为1；第二变速组为第一扩大组（以b表示），级比指数为3；第三变速组为第二扩大组（以c表示），级比指数为6。 （4）确定是否增加降速传动。由于电机的转速为960r/min，主轴的最低转速为25 r/min，因此总降速比i=，即共需要降11个格，若每一个变速组的最小降速比均为，则三个变速组总的降速比可达到，再加上定比传动，故无需增加降速传动。 （5）分配降速比。前面已经确定，12=共需3个变速组、4跟传动轴，加上电机轴共5根传动轴、4个变速组。根据“前缓后急”的原则，且满足最小降速比大于（，最多能降4个格），因此最后一个变速组能降4个格，第三个变速组能降3个格，第二个变速组能降2个格，第一个变速组能降2个格，共计11个格，即。（6）话转速图。画12根距离相等的水平线代表12级转速，画5根距离相等的竖线代表5根传动轴，这样形成了转速图格线，在主轴上标出12级转速，在第轴上标出电动机的转速960r/min，此时从电动机到主轴最低转速公降11个格。中间各轴的转速可以从电动机开始往后推，也可以从主轴开始向前推，通常，以往前推比较方便，即从主轴开始往前推。首先，画出各变速组中转动比最小的传动副，c变速组中传动比为，从主轴最低转速（25r/min）向上数4个格，在轴上找出相应的点（100r/min）连线，得到一对传动副；b变速组中传动比为在轴上（100r/min）的点向上数3个格，在轴上找出相应的点（280r/min）连线，得到一对传动副；a变速组中传动比为，在轴上（280r/min）的点向上数两个格，在轴上找出相应的点（560r/min）得到一对传动副；再连接电动机转速和轴上（560 r/min）的点，得到一对传动副；这样就画出了各变速组中最小的传动副。其次，画出个变速组中其他传动副，根据确定的结构式12=，c变速组中有两对传动副，级比指数为6（即两对传动副相距6个格），从主轴最低转速（25r/min）向上数6个格得（200r/min）点与轴上（100r/min）的点相连，得到c变速组中的另一对传动副；b变速组中有两对传动副，级比指数为3，在轴上（100 r/min）的点向上数3个格得（280r/min）点与轴上（280r/min）的点相连，得到b变速组中的另一对传动副；a变速组中有3对传动副，级比指数为1，在轴上（280r/min）的点向上数1个格是得（400r/min）的点。再在（400 r/min）的点向上数1个格得（560r/min）的点，两点分别与轴上（560r/min）的点相连，得到另两对传动副。最后，画出所有的连线。如图3.2所述，转速图中两轴之间的平行线代表一对齿轮传动，所以画变速组中的连线时，应从主动轴各点分别画各对传动副，使主轴得到12级转速。 图3.2 转速图3.5 齿轮齿数的确定3.5.1 传动组a如3.2图所示的传动组a, ,。查参考文献1表8-1，取i为1,1.4,和2的三行。结果如下： ，60，62，64，66，68，70，72，74， ，60，63，65，67，68，70，72，73，75 ，60，63，66，69，72，75，从以上各行中可挑出，60和72是共同适用的。可取72，从表中查出小齿轮齿数分别为36、30、24。即36/36，30/42，24/48。可得轴上的三联齿轮齿数分别为：36、42、48。3.5.2 传动组b同上可得轴上两联齿轮的齿数分别为：22、42。于是，可得轴上两齿轮的齿数分别为：62、42。3.5.3 传动组c查表,时：84、85、89、90、94、95时： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90.为降速传动，取轴齿轮齿数为18；为升速传动，取轴齿轮齿数为30。于是得,得轴两联动齿轮的齿数分别为18，60；得轴两齿轮齿数分别为72，30。3.5.4 换向齿轮副类比其他同类车床，轴齿轮齿数为34，轴上齿轮的齿数为30，它们之间的惰轮的齿数为34。3.6 传动系统图的拟定 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：图3.3 主传动系统 3.7机床传动原理图在机床的运动分析中，为了便于分析机床运动和传动联系，常用一些简明的符号来表示运动源与执行件、执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。图1为传动原理图常用的部分符号。a) 电动机 b)主轴 c)车刀 d) 定比传动机构 e)滚刀 f)合成机构 g)换置机构 图3.4传动原理常使用的部分符号下面以卧式车床的传动原理图为例，说明传动原理图的画法和所表示的内容。如图2所示，从电动机至主轴之间的传动属于外联系传动链，它是为主轴提供运动和动力的。即从电动机12uv34主轴，这条传动链亦称主运动传动链，其中12和34段为传动比固定不变的定比传动结构，23段是传动比可变的换置机构uv，调整uv值用以改变主轴的转速。从主轴45uf67丝杠刀具,得到刀具和工件间的复合成形运动（螺旋运动），这是一条内联系传动链，其中45和67段为定比传动机构，56段是换置机构uf，调整uf值可得到不同的螺纹导程。在车削外圆面或端面时，主轴和刀具之间的传动联系无严格的传动比要求，二者的运动是两个独立的简单成形运动，因此，除了从电动机到主轴的主传动链外，另一条传动链可视为由电动机12uv35uf67刀具(通过光杆)，此时这条传动链是一条外联系传动链 图3.5 卧式车床传动原理图第4章 主运动部件结构设计4.1 带传动设计电动机转速n=960r/min,传递功率P=4KW,电动机轴与轴之间的降速比为960/560=1.7，即带传动的传动比为。一班制工作，一天运转8小时。4.1.1 确定计算功率 由机械设计表8-7查得工作情况系数取1.1，故（4-1）4.1.2 选取V带型根据小带轮的转速和计算功率，由参考文献3图8-10选A型带。4.1.3 验算带速和确定带轮直径1 初选小带轮的基准直径由机械设计表8-6和表8-8，取小带轮基准直径。2 验算带速按机械设计式（8-13） 验算带速（4-2）其中 -小带轮转速，r/min； -小带轮直径，mm；m/s因为，故带速合适。3 计算大带轮的直径根据机械设计式（8-15a），计算大带轮直径根据机械设计表8-8，圆整为170。4.1.4 确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为,则（4-3）于是189a540,初取中心距为。带长 （4-4）=mm。查参机械设计表8-2取相近的基准长度，。带传动实际中心距（4-5）4.1.5 验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。 （4-6）故合适。4.1.6 确定带的根数1 计算单根V带的额定功率由=100mm和n=960r/min,查机械设计手册表8-4a得。根据n=960r/min，和A型带，查机械设计手册表8-4b得。查机械设计手册表8-5得，表8-2得，于是其中： 时传递功率的增量； 按小轮包角，查得的包角系数； 长度系数；2 计算V带的根数z（4-7）为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10，取4.1.7 计算单根V带初拉力的最小值由机械设计表8-3得A型带的单位长度质量,所以（4-8）其中： -带的传动功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m； v = 960r/min = m/s。4.1.8 计算压轴力（4-9）4.1.9 带轮的结构小带轮采用腹板式结构，大带轮采用孔板式结构，具体结构略。4.2 确定计算转速 4.2.1 主轴主轴的计算转速为主轴从最低转速算起，第一个1/3转速范围内的最高一级转速，即：（4-10）4.2.2 各传动轴 轴可从主轴按的传动副找上去，似应为。但由于轴上的最低转速经传动组c可使主轴得到25和两种转速。要传递全部功率，所以轴的计算转速应为；轴的计算转速可按传动副b推上去，得；轴的计算转速为。 4.2.3 各齿轮传动组c中，有两对齿轮传动副传动，齿轮副中，z=72的齿轮计算转速为70r/min，的齿轮，计算转速为280r/min； 齿轮副中的齿轮，计算转速为200r/min，z=60的齿轮，计算转速为100r/min；传动组b中有两对齿轮副传动22/62齿轮副中，z=62的齿轮计算转速为100r/min，z=22的齿轮计算转速为280r/min，42/42齿轮副中两齿轮的计算转速为100r/min；传动组a中有三对齿轮副传动其三对齿轮副中的z=36，z=30和的齿轮的计算转速为560r/min。Z=48齿轮的计算转速为280r/min，z=42齿轮的计算转速为400r/min，z=36齿轮的计算转速为560r/min。4.2.4 核算主轴转速误差故误差为 （4-11）所以合适。4.3 各传动组齿轮模数的确定4.3.1 传动组a1 计算a传动组各齿轮模数先计算24齿齿轮的模数：（4-12）其中: ； ； -电动机功率； -齿宽系数；6-10 -齿轮传动许允应力; -计算齿轮计算转速；取 ， 取,安全系数。由应力循环次数选取，取，。按齿数30的计算，；按齿数36的计算，。一般同一变速组中的齿轮取同一模数于是传动组a的齿轮模数取，4.3.2 传动组b1 计算b传动组各齿轮模数确定轴上另两联齿轮的模数。按22齿数的齿轮计算： 可得按42齿数的齿轮计算：可得 ；于是轴两联齿轮的模数统一取为。4.3.3 传动组c1 计算c传动组各齿轮模数 按18齿数的齿轮计算： 可得mm按30齿数的齿轮计算：可得 ；于是轴两联齿轮的模数统一取为。4.4 齿轮尺寸表 标准齿轮：从机械原理 表10-2查得以下公式齿顶圆 齿根圆 分度圆 齿顶高 齿根高 齿宽若取值为8则：传动组a ；传动组b ；传动组c ； 一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而 增大轮齿的载荷，设计上，应小齿轮齿宽较大于大齿轮，（此处取差值为5mm） 齿轮的具体值见表 轴齿数z模数m分度圆d齿顶圆齿根圆齿顶高齿根高齿宽B 363108114100.533.7525243727864.533.7525303909682.533.7525 363108114100.533.7525483144150136.533.7520423126132118.533.75202248815280.54532424168175160.54532 624248256240.54530424168176160.54532605300310292.556.25321859010082.556.2540 305150160142.556.2540725360370352.557.5324.5 齿轮强度校荷计算公式： 1 校核a传动组齿轮校核齿数为24的即可确定各项参数（1）P=3kw，n=560r/min，m=3。 T=9.55（2） 计算圆周速度 齿轮精度为7级，由机械设计查得动载系数，直齿轮 由机械设计查表10-2查得使用系数（3）（4） 取齿宽系数非对称布置，由机械设计查表10-4， 由， 查图10-13得公式。（5） 确定动载系数： （6） 查表10-5，； 查表10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa； 由图10-18取得弯曲疲劳寿命系数。（7） 计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 故满足要求。2 校核b传动组齿轮校核齿数为22的即可确定各项参数(1) P=3kw，n=280r/min，m=4。 T=9.55(2) 计算圆周速度 齿轮精度为7级，由机械设计查得动载系数，直齿轮 由机械设计查表10-2查得使用系数(3) (4) 取齿宽系数非对称布置，由机械设计查表10-4， 由，查图10-13得公式。(5) 确定动载系数 (6) 查表10-5，； 查表10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa； 由图10-18取得弯曲疲劳寿命系数。(7) 计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 故满足要求。3校核C传动组齿轮校核齿数为18的即可确定各项参数(1) P=3kw，n=280r/min，m=5。 T=9.55(2) 计算圆周速度 齿轮精度为7级，由机械设计查得动载系数，直齿轮 由机械设计查表10-2查得使用系数(3) (4) 取齿宽系数非对称布置，由机械设计查表10-4， 由，查图10-13得公式。(5) 确定动载系数 (6) 查表10-5，； 查表10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa； 由图10-18取得弯曲疲劳寿命系数。(7) 计算弯曲疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 故满足要求。4.6 确定各轴最小直径 确定轴的最小直径公式为，因为轴的材料为45号钢，由机械设计基础查表得A=107-118，此处取值为110.4.6.1 轴的直径4.6.2 轴的直径4.6.3 轴的直径4.6.4 主轴的直径4.7 主轴组件设计4.7.1 主轴直径的初选根据机床主电动机功率查参考文献2表5-12，可以确定主轴前轴颈应为,初选,后轴颈取。据统计，对于卧式车床内孔直径与外径之比约为0.5-0.6，选内孔直径。4.7.2 主轴组件的前悬伸和跨距根据结构,由金属切削手册表5-14定悬伸长度。4.7.3 主轴组件最佳跨距选择考虑机械效率主轴最大输出转距（4-13）床身上最大加工直径约为最大回转直径的,即为,故半径为。切削力 （4-14）背向力 （4-15）故总的作用力 （4-16）总作用力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,故主轴轴端受力为 先假设 前后支撑分别为根据（4-17）由机械设计图10-24主轴最佳跨距图查。4.7.4 主轴组件的选择1 轴承的选用选用轴承时，首先要选择轴承类型，合理选用轴承类型所应考虑的因素主要有一下几点：轴承的载荷轴承承受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。轴承的转速在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。轴承的调心性能当轴的中心线和轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。轴承的安装和拆卸便于安装，便于拆卸也是在选择轴承类型时应该考虑的一个因素。2 轴承尺寸的选择，选择轴承尺寸时主要注意以下几点动轴承的额定动载荷动轴承的寿命动轴承的当量动载荷接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷4.7.5 轴的强度校核以I轴为例1、各轴段直径的确定初估直径后就可按照轴上零件的安装顺序，从处开始逐段确定直径。考虑到轴段1上安装带轮，上面将安装有轴承为了符合轴承内径系列，即轴段的直径应与轴承型号的选择同时进行，取轴承代号为6306的深沟球轴承，其内孔直径为30，同理可取其他各段轴的内径。2、 各轴长度的选择 轴段一处上要安装有带轮、轴承、密封圈等，根据这些部件的尺寸，可以得出各段轴段的长度。各个轴段尺寸的确定主要是根据轴上零件的毂长或轴上零件配合部分的长度确定。而另一些轴段的长度除与轴上零件有关外，还与箱体及轴承盖等零件有关。通常从齿轮端面开始，为避免转动零件与不动零件干涉，取齿轮端面与箱体内壁的距离H=15mm,考虑箱体的铸造误差，轴承内端面应距箱体内壁一段距离，取，考虑上下轴承座的联接，取轴衬座宽度为45mm。3、轴上倒角及圆角选择为了保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册推荐，取轴肩圆角半径为1mm。为方便加工，其他轴肩圆角半径均取为1mm，根据标准，轴的左右端倒角均为。上述确定尺寸和结构的过程，与画草图同时进行，结构设计草图（见图6.1）图6.1 结构设计草图4 轴的受力分析 1、画轴的受力简图(见图6.1-b)，因为齿轮为直齿圆柱齿轮，所以,齿轮上不存在轴向力。2、计算支承反力在水平面上在垂直面上3、画弯矩图（见图6.1-c d e）在水平面上 ，a-a剖面左侧 a-a剖面右侧在垂直面上合成弯矩a剖面左侧和右侧的弯矩相同4、画弯矩图（见图6.1-f）转矩 T=5、判断危险截面显然，a-a面处无论是弯矩还是扭矩都为最大，a-a面为危险截面6、轴的弯扭合成强度校核由表10-1查得 ，在a-a截面左侧 合适。7、轴的疲劳强度安全系数校核由表10-1查得，；，。在a-a截面左侧 由附表10-1查得，；由附表10-4查得绝对尺寸系数，；轴经磨削加工，由附表10-5查得表面质量系数。则弯曲应力 应力幅 平均应力 切应力 安全系数 查表10-6得许用安全系数s=1.31.5，显然ss，故，a-a截面安全,即整个轴都是安全的，其弯扭合成强度和疲劳强度均是足够的。4.7.6 轴的刚度校核这里以轴为例轴受载后要发生弯曲和扭转变形，如果变形过大，会影响轴上零件正常工作。传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。刚度要求保证轴在（弯曲、轴向、扭转）不致产生过大的变形（弯曲、失稳、转角）。如果刚度不足，轴上的零件如齿轮、轴承等将由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪声、发热、过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度估算轴的直径，画出草图之后，再根据受力情况、结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。轴的直径按扭转刚度估算，上文已完成，估算出的直径为40mm.车床传动轴的弯曲刚度验算，主要验算轴上装齿轮和轴承处的挠度y和倾角。各类轴的挠度y和倾角，应小于弯曲刚度的许用值Y和值，即：yY；值，即：轴的弯曲变形的允许值：安装齿轮的轴允许的挠度为（0.010.03）m计算轴本身弯曲变形产生的挠度y和倾角时,一般常将轴简化为集中载荷下的简支梁,当轴的直径相差不大且计算精度要求不高时,可把轴看作等径轴,采用平均直径（)来计算。计算公式为：圆轴：平均直径 （6.2） 惯性矩： （6.3）轴为圆轴,其平均直径 惯性矩 图6.2 结构设计尺寸图计算挠度: a 段内: 其中P-力载荷(N) I-截面惯性矩 M-弯矩载荷 -倾角 y-挠度 x-所求之点距离E-轴材料的弹性模量,钢材E= b段内: c段内: 由图分析得,a 段内挠度x的值为0和97.1之间由求导得x的值为97.1时,挠度最大,其挠度值为0.0025081,而轴的挠度的允许值为(0.010.03)m,其中m为齿轮模数,所以,y=0.030.09mm可知a 段内挠度yb段内挠度 =对式子求导,得到挠度为最大时,求得 其挠度值也y再由公式计算得到几个受力端点处的挠度,由计算可得同样y所以,挠度符合要求倾角的校核 由分析可知,最大倾角出现在左支承点处 其倾角为弧度左支承处装有深沟球轴承,其许用倾角为=0.0025rad可得最大倾角许用倾角所以轴的刚度符合要求。第五章 有关零件的分析5.1零件分析5.1.1齿轮结构特点 齿轮的结构由于使用要求不同而具有不同的形式，但从工艺角度可将其看成是圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿、斜齿和人字齿轮等；按照轮体的结构特点，齿轮又可分为盘形齿轮、套统齿轮、轴齿轮和齿条等。在此，我们选择直齿圆柱齿轮。5.1.2齿轮的技术要求齿轮的技术要求主要包括以下几个方面：齿轮精度和齿侧间隙；齿坯基准表面（包括定位基准、度量基面和装配基面等）的尺寸精度和表面位置精度；表面粗糙度；热处理方面的要求。齿轮精度和侧隙。1983年机械工业部以ISO1328-75为基础制定的渐开线齿轮精度标准JB179-83，对齿轮和齿轮副规定了12个精度等级。第1级精度最高，第12级精度最低。标准中按照误差的特征及它们对传动性能的主要影响，将齿轮各级公差分成、三个公差组。他们分别是评定运动精度、平稳性精度、接触精度的指标。根据使用的要求不同，允许各公差组选用不同的精度等级。但在同一公差组内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。侧隙是指齿轮副捏合轮齿非工作面间沿法线方向的空隙。为使齿轮副正常工作必须具有一定的侧隙。它是通过中心距变动和齿厚偏差来控制。在标准中有14种齿厚偏差，并用字母代号表示，也可以各怒需要自行规定偏差值。齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作田间加以规定，对于分度运动用的齿轮，主要要求的是齿轮运动精度，使得传递的运动准确可靠；对于高速动力传动用的齿轮，必须要求工作平稳，没有冲击和噪音；对于中在低速传动用的齿轮，则要器齿轮的接触精度使啮合齿的接触面积增大，不致引起齿面过早的磨损；而对换向传动和读数机构的齿轮，齿侧间隙就应该加以限制，必要是必须消除间隙。齿坯基准的表面精度。齿轮基准表面的尺寸误差和形位误差直接影响齿轮和齿轮副的精度。齿坯的基准表面通常是：安装在传动轴上的基准孔或安装在支承中的基准轴；切齿时的安装端面；切齿时用来校正齿坯安装偏心的齿顶圆或测量基面的齿顶圆。齿轮在加工、检验和安装时的径向基准面和轴向基准面应尽量一致，并且精良和设计基准一致。5.2齿轮材料、毛坯与热处理5.2.1材料的选择齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对吃哦论的加工性能和使用寿命有直接的影响。对于低速重载的传力齿轮齿面受压产生塑性变形或磨损，轮齿容易折断，应选用机械强度、硬度等综合力学性能好的材料，如18CrMnTi。线速度高的传力齿轮，齿面易产生疲劳点蚀，所以齿面硬度要高，可选用38CrMoAlA碳化钢。有冲击载荷的传力齿轮，应选用韧性好的材料，如低碳合金钢18CrMnTi。非传力齿轮可以用不淬火钢、铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。一般齿轮均用中碳钢、45钢、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。在此选择40Cr钢。40Cr钢为结构钢，平均含碳量为，主要合金元素为Cr，其含Cr量在以下。5.2.2齿轮毛坯的制造 齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高，还要耐磨，耐冲击时多用锻件。锻造后要进行正火处理，消除锻造应力，改善鲸粒组织和切削性能。为了减小机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮可以直接铸出齿轮，而对小尺寸、形状复杂的齿轮可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷轧等新工艺制造出具有轮齿的齿轮，以提高劳动生产率、节约原材料。现齿轮要求强度高，选用锻件。5.2.3材料的热处理齿轮加工中根据不同的目的，安排两种热处理工序。（1）毛坯热处理：在齿轮加工前后安排预先热处理正火或调质。正火安排在铸造或锻造之后，切削加工之前。这样可消除钢件中残留的铸造或锻造应力，并且使铸造或锻造后组织上的不均匀性通过重新 结晶而得到细化均匀的组织，从而改善了切削性能和表面粗糙度，还可以减少淬火时变形和开裂的倾向。调质是将齿坯先淬透再高温回火，它同样起了细化晶粒和均匀组织的作用，不过调质可使齿坯韧性更加增高，而切削性能差一些。（2）齿面热处理：齿形加工后，为了提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频淬火、碳氮共渗和氮化处理等。5.3.定位基准的选择5.3.1粗基准的选择粗基准的选择对零件的加工会产生重要的影响。在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：（1）保证相互位置的原则 如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应该选择该表面的毛坯面作为粗基准。（3）便于工件装夹的原则 为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选择的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口和其他缺陷。（4）粗基准一般不得重复使用的原则 如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。对于本次所设计的齿轮的特点，考虑到以下要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。侧端面和是重要面和重要孔。在各加工面均有加工余量的前提下，使侧端面和的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，根据以上选择粗基准的原则综合考虑，选择侧端面和作为粗基准。5.3.2精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循下列五条原则：（1）基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，即基准重合原则。（2）统一基准原则 当工件以某一精基准定位，可以比较方便地加工大多数其他表面，则应尽早把这个基准加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。（3）互为基准原则 某些位置度要求较高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。（4）自为基准原则 旨在减少表面粗糙度，减少加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。（5）便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。对于所设计的零件，孔是设计基准，也是其他工序的定位基准，且通过孔可以比较方便地加工大多数其他表面。根据基准重合原则和统一基准原则及便于装夹原则，选择孔为精基准。5.4齿轮的结构设计齿轮的(包括圆柱齿轮和圆锥齿轮)的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具体尺寸数值，可参阅相关手册。齿轮结构可分成四种基本形式：1、齿轮轴对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离x过小(如圆柱齿轮x2.5，锥齿轮x1.6m，、m为模数)，则此处的强度可能不足，易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴(图3-23)，齿轮与轴的材料相同。值得注意的是，齿轮轴虽简化了装配，但整体长度大，给轮齿加工带来不便，而且，齿轮损坏后，轴也随之报废，不利于回用。故当x2.5(圆柱齿轮)或x1.6m(锥齿轮)时，应将齿轮与轴分开制造。(a)圆柱齿轮轴(b)锥齿轮轴图3-23齿轮轴2、实心式齿轮当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式齿轮结构(图3-24)，它的结构简单、制造方便。适用条件