电磁离合器变速式数控车床主传动系统设计毕业论文设计说明书.doc

济南大学毕业设计大学毕业设计题 目 电磁离合器变速式数控车床 主传动系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 学 生 学 号 指导教师 二一五 年 五月 三十日- 1 -大学毕业设计摘 要当前,随着社会生产力的发展,机床技术的进步，高精度、高自动化的数控车床需求量显著增多，而数控车床又具有大功率、高转速、自动变速、主轴转速范围广等特点，所以在机床行业，数控车床成为重要的生产力量。本论文首先介绍了数控机床在国内外发展的过程与现状以及选题目的与意义,并分析了其存在的一些问题；对数控机床发展趋势进行了简单探讨；并对CK6140数控车床主轴箱传动系统进行了分析、设计与计算。主轴箱是由安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮组成。在调速范围内，数控车床主轴可以获得的任意速度，以满足加工切削要求。目前，数控车床的发展趋势是通过电气与机械装置实现无级变速。变频电机通过带传动和变速齿轮为主轴提供动力，主轴箱内串联变速齿轮来扩大齿轮的变速范围。本设计将带轮不卸荷结构变为了带轮卸荷结构，使输入轴在带轮处只受转矩，将轴上的径向力传动到车床箱体上,改善了输入轴的受力情况。关键词：主轴箱；无级调速；传动系统 - -ABSTRACTAt present, with the development of the social productive forces, the progress of machine technology, high-precision, highly automated CNC lathes significant increase in demand, and CNC lathe also has high power, high speed, automatic transmission, a wide range of spindle speed and other characteristics, so machine tool industry, CNC lathe become an important power production.This paper introduces the present situation of CNC machine tools and process development as well as the purpose and significance of the topic, and analyzes some problems of its existence; CNC machine tool development trends were discussed briefly; And CK6140 CNC lathe headstock transmission analyzes, design and calculation.Headstock is componented by precision bearings in the hollow shaft and a series of transmission gear. In the speed range, any speed Spindle available to meet working cutting requirements.At present, the development trend is to provide a continuously variable speed through the electrical or mechanical devices. Variable Frequency Motor conveys the power through belt drive and a set of transmission gears. Spindle speed gear box series to the extended range of the gear .In this design the design of the belt drive has been changed from the original unloading structure into the loading structure, the input shaft of the pulley only by torque, radial force to the drive shaft on the lathe cabinet, improve the force of the input shaft situation.Keyword: headstock ; stepless speed ; transmission Systerm- -目 录摘要.IABSTRACT.II1前言.11.1 选题背景与意义.1 1.1.1国内外研究现状.1 1.1.2发展趋势.2 1.2选题目的及意义.2 1.3设计研究内容要求.32 主传动系统设计.4 2.1数控车床主传动系统设计总体方案.42.1.1 主传动系统传动方案的确定.42.1.2 主传动系统有级变速自动变换方式的确定.42.2 计算各轴计算转速、功率和转矩.52.3 电机的选择.73 传动系统零部件设计.113.1传动皮带的设计和选定.113.2轴系零部件的设计.143.2.1确定各轴转速.143.2.2确定传动各轴最小直径.143.2.3轴和轴的结构设计.163.2.4键的校核.173.2.5齿轮模数的确定及校核.173.2.6齿宽的确定.203.3电磁摩擦离合器的计算和选择.214 主轴结构设计.224.1对主轴组件的性能要求.224.2轴承配置形式.224.3主要参数的确定.235 编码器的选择与安装.25 6 结论.26参考文献.27致谢.281 前言1.1 选题背景与意义1.1.1 国内外研究现状从20世纪70年代初，我国的数控车床进入市场，通过各大机床厂家的不懈努力，在采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施下，使得我国的机床制造水平有了巨大的提升，车床产量在金属切削加工中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。但数控机床的产品在国际市场中的竞争力仍处于较低水平，即使在国内市场也同样面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品有大量需求，而另一方面却有很多国产机床滞销积压，导致国内机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的前景。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量差和促销手段低等原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能很好的针对用户需求提供满意的产品。下面简单介绍分析下数控车床的一些特点：主轴传动系统数控车床主传动系统可分为有级变速传动和无级变速传动。分级变速传动是在一定范围能均匀的、离散地分布着有限级数的转速，主要用于普通的机床。无级变速形式则可以在一定范围内连续改变转速，从而得到满足加工要求的最佳转速，并且能在运转中变速，便于自动变速。最重要的是数控车床的主传动系统通常采用无级变速。与其他普通车床相比，数控车床的主传动采用交、直流调速电动机，电动机调速范围大，并可一实现无级调速，使主轴结构大为简化。为了适应不同的加工需求数控车床主传动系统有以下三种方式。1) 电动机直接驱动 电动机与主轴通过联轴器直接连接，或着是采用内装式主轴电动机驱动。采用直接驱动可以很大程度上简化主轴箱结构，能有效地提高主轴刚度。这种传动的特点是主要在主轴转速的变化、输出转矩与主轴的特性完全一致。但由于主轴的功率和转矩特性决定电机性能的原因，从而这种变速传动的方式受到一定限制。2) 采用定比传动 电动机经定比传动给主轴。定比传动是通过用带传动或齿轮传动，这两种传动方式在一定程度上能满足主轴功率和转矩的要求，但其变速范围仍和电动机的调速范围相同。当前，交流、直流电动机的恒功率转速范围一般只有2-4，而恒转矩范围则达100以上；而许多大、中型机床的主轴要求有更宽的恒功率转速范围。很明显，这种情况下主轴电动机的功率特性和机床主轴的要求不匹配:调速电动机的恒功率范围远小于主轴要求的恒功率变速范围。所以这种变速方式多用于小型或高速数控机床。3) 采用分档变速方式 这种变速方式主要是用于解决主轴电动机的功率特性和机床主轴功率特性不匹配的问题。变速多采用齿轮副来实现，电动机的无级变速配合变速机构来保证主轴的功率、转矩要求，进而满足各种切削运动的转矩输出，特别是保证低速时的转矩以及扩大恒功率的调速范围。4) 用两个电机分别驱动主轴 此方式是上述两种方式的混合传动，高速时带轮直接驱动主轴，低速时另一个电机则通过齿轮减速后驱动主轴。1.1.2 发展趋势1) 高速、高精密化当前数控机床正向高速切削、干切削和准干切削等多方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。2) 高可靠性3) 数控车床设计简单CAD化、结构设计易于模块化应用CAD技术来替代人工完成繁琐的绘图工作，选择设计方案和动态特性分析、计算、预测及优化设计，以及对整机各工作部件进行动态模拟仿真。这样很大程度上提高了工作效率，提高设计的成功率，缩短试制周期，降低了设计成本，提高市场竞争能力。4) 功能复合化扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用多功能，即一台数控车床可以实现多种铣削加工方式。5) 智能化、网络化、柔性化和集成化。1.2 选题目的及意义当今世界各国制造业广泛采用数控技术，来提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还把数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，提高企业生产效率和产品质量，同时降低工人劳动强度，已成为世界各发达国家加快经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。在这一背景下，对于即将毕业走向社会的我们来讲，通过选择对数控车床的毕业设计则有如下目的及意义：1) 通过设计电磁离合器变速式数控车床主传动系统，了解变速式数控车床的工作原理、掌握变速式数控车床主传动系统的设计过程和方法，提高对变速式数控车床主传动系统结构的设计能力。2) 通过运用所学知识及查阅相关资料，提高独立思考和解决问题的能力。3) 通过对变速式数控车床主传动系统的设计，优化主传动系统、改造数控系统，对数控技术的广泛应用和推广数控机床的改造有着深远意义。4) 在这样一种背景下，通过本次设计培养综合运用基础知识和专业知识的能力，解决工程实际问题，使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、编码器选择、电机选择、使用机械设计手册等基本技能及能力得到训练和提高。我选择的课题是设计CK6140数控车床的主传动系统，用于加工复杂轴、盘类的零件，以提高生产效率和产品质量，降低工人劳动强度此外，力求完成课题之余，熟悉国内外数控技术及数控机床的现状及发展趋势,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。1.3 设计研究内容要求相关设计要求：1) 数控车床主轴最高转速为4500r/min，最低转速为30r/min，计算转速为150r/min，最大切削功率为5.5Kw。采用交流变频主轴电动机，额定转速为1500r/min，最高转速为4500r/min，最低转速为310r/min.；2) 设计分级变速传动系统，用电磁离合器完成数控车床的调速。3) 数控车床作为高度自动化的机电一体化设备，其主传动系统的设计应满足如下基本要求: 使用性能要求 首先应满足机床的运动性能，进而把传动系统设计的更加合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠。 传递动力要求 主电动机和传递结构能够提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。 工作性能要求 主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热变形性稳定。此外，还要求主传动系统结构简单，便于调整和维修；工艺性好，便于加工和装配；防护性能好；使用寿命长。2 主传动系统设计2.1 数控车床主传动系统设计总体方案2.1.1 主传动系统传动方案的确定数控机床需要自动换刀、自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴、曲线螺旋面和端面时，需要切削直径的变化,主轴就必须通过自动变速，来维持切削速度的基本恒定。这些自动变速即为无级变速，在一定的调速范围内选择理想的切削速度，这样有利于提高加工精度，以及提高切削效率。无级调速有机械、液压和电气等多种形式，数控机床一般采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电气无级变速。由于数控机床的主运动的调速范围较大，单靠调速电机无法满足这么大的调速范围，另一方面调速电机的功率扭矩特性也难于直接与机床的功率和转矩要求相匹配。因此，数控机床主传动变速系统常常在无级变速电机之后串联机械有级变速传动，以满足机床要求的调速范围和转矩特性。为简化主轴箱结构，本方案采用三级机械变速机构，运动方案如下图2.1所示。图2.1主轴变速箱变速传动示意图2.1.2 主传动系统有级变速自动变换方式的确定有级变速的自动变换方法一般有液压和电磁离合器两种。电磁离合器是通过应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选用，所以它已成为自动装置中常用的操作元件。电磁离合器用于数控机床的主传动中，能简化变速机构，使机床操作更加方便。通过安装在各传动轴上离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。电磁离合器分类一般为湿式电磁离合器、摩擦片式和牙嵌式等。液压变速机构是通过液压缸、活塞杆带动拨叉推动滑移齿轮移动来实现变速，双联滑移齿轮用一个液压缸，而三联滑移齿轮则必须使用两个液压缸（差动油缸）实现三位移动。液压拨叉变速是一种有效的方法，工作平稳，易实现自动化。但变速时必须主轴停车后才能进行，另外，它增加了数控机床的复杂性，而且必须将数控装置送来的电信号转换成电磁阀的机械动作，然后再将压力油分配到相应的液压缸，因而增加了变速的中间环节，带来了更多的不可靠因素。根据设计要求，本方案选择湿式电磁离合器来实现主传动系统有变速的自动变换方式。2.2 计算各轴计算转速、功率和转矩1) 主轴调速范围的确定（本小节公式除非特别说明，均出自资料12）数控车床主轴转速范围304500r/min则数控车床总变速范围 （2.1）已知计算转速主轴的恒功率变速范围 （2.2）电机的恒功率变速范围由于RnpRdp，电动机直接驱动主轴不能满足恒功率变速要求，因此需要串联一个有级变速箱，以满足主轴的恒功率调速范围。取，则对于数控车床，为了加工端面时能够满足恒线速度切削的要求，故取Z=3，故传动比分配可取。2) 各轴计算转速的确定 （2.3）3) 各轴输入功率 （2.4）4) 各轴输入转矩 （2.5）表2.1各轴的传动参数参数 轴0轴（电机轴）I轴(传动轴）II轴（主轴)计算转（）2000447 150/450输入功率（Kw）7.57.26.77转矩（）54121456.4/114由电机的转速范围(包括恒功率变速范围)和各轴传动比,画出数控车床的转速图,见图2-2。图2.2 转速图2.3 电机的选择1. 选择电机应综合考虑的问题(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。(2)根据电机负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等因素，考虑电动机的温升限制、过载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.80.9。(3)根据使用场所的环境条件的不同，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。(4)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。(5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等诸多因素。2. 电动机类型和结构型式的选择由于不同机床有不同的主轴输出性能(旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑制等)，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关。总的来说，选择主轴驱动系统将在价格与性能之间找出一种理想的折衷。3. 电动机容量的选择选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。在决定电动机功率时我们特别需要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件而定。电动机发热与其工作情况有关。而对于载荷不变或变化不大，且在常温下连续运转的电动机（如本课题中的电动机），只需要考虑其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算，本设计中电机容量按以下步骤确定。4. 确定电机输出功率Pd 传动装置的总效率 (2.6)其中，圆柱直齿轮传动效率，查得0.98；轴轴承效率，查得0.990.990.98；轴（主轴）轴承效率，查得0.990.990.98。 由此，0.980.980.980.980.922。故，5. 选择电动机额定功率如前所述，电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.80.9，所以电动机额定功率选取为7.5。6. 电动机电压和转速的选择小功率电动机一般选为380V电压。所以本电机的电压可选为380V。同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。本设计中的数控车床主轴的转速范围要求为30r/min4500r/min。由于采用三级变速级数，故对电动机恒功率变速范围以及整个变速范围要求较高。I轴上齿轮传动比确定为;II轴上两对直齿轮的传动比分别为，;由此可得电机的转速范围:。通过综合考虑电动机与主轴功率特性的匹配问题（数控车床主轴要求的恒功率变速范围远大于调速电动机的恒功率变速范围），为解决这一问题，需要在电动机与主轴之间串联一个分级变速机构，以便扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削时对电动机输出功率的要求。主传动系统的采用定比传动和无级变速相结合的传动方式。交流调频主轴电动机经带传动，传递给传动轴，传动轴再通过变速机构传递给主轴，从而实现主轴的变速。变速机构采用齿轮副来实现，如图3.1所示。这样通过电动机的无级变速，配合变速机构便可确保主轴的功率和转矩要求。图2.3 主轴的功率转矩特性如图2.3所示，车床主轴要求的功率特性和转矩特性。这两条特性曲线是以计算转速为分界，从至最高转速的区域为恒功率区，在该区域内，任意转速下主轴都可以输出额定的功率，最大转矩则随主轴转速的下降而上升。从最低转速至的区域为恒转矩区，在该区域内，最大转矩不再随转速下降而上升，任何转速下可能提供的转矩都不能超过计算转速下的转矩，这个转矩就是机床主轴的最大转矩。在区域内，主轴可能输出的最大功率，则随主轴转速的下降而下降。7. 确定电机的型号由前面信息，可选取FANUC交流电机，型号为。这种电机转动非常平稳，采用160,000,000/rev的超高分辨率位置编码器，通过线圈切换可实现电机的高速、高加速控制。表2.2 交流主轴电机的参数主轴型号连续输出功率分钟额定输出功率基本速度变速范围6.57.510r/min30r/min3 传动系统零部件设计3.1 传动皮带的设计和选定（如无特殊说明，本小节公式均出自资料14）带传动是由带和带轮组合进行传动。根据工作原理可分为两类：摩擦带传动和啮合带传动。摩擦带传动是机床主要传动方式之一，常见的有平带传动和V带传动；啮合传动只有同步带一种。普通V带传动是常见的带传动形式，其结构为：承载层为绳芯或胶帘布，楔角为40、相对高度进似为0.7、梯形截面环行带。其特点为：当量摩擦系数大，工作面与轮槽粘附着好，允许包角小、传动比大、预紧力小。绳芯结构带体较柔软，曲挠疲劳性好。其应用于：带速V2530m/s；传动功率P700kW；传动比i10；轴间距较小的传动。其主要失效形式： 带在带轮上打滑，不能传递动力； 带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断； 带的工作面磨损。V带传动设计的主要依据是在工作中保证带不打滑的前提下能传递最大功率，并具有一定的疲劳强度和使用寿命，也是靠摩擦传动的其它带传动设计的主要依据。1) 设计功率的确定：由表8-7查得工况系数 （3.1）2) 选定带型：根据和由图8-10确定选用A型。确定带轮的基准直径并验算带速传V： 初选带轮的基准直径由表8-6和表8-8确定：取小带轮直径=125mm 验算带速V：因为5m/sV30m/s,故带速合适。 计算大带轮的基准直径。=i=2.25125=281.25mm （3.2）由【4】公式(8-15a) 式中：-小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。则：，由【4】表8-8取圆整为280mm。3) 验算带速度V按【4】式（8-13）验算带的速度 （3.3），故带速合适。4) 初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局来初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据【4】经验公式（8-20） (3.4)取2，取=700mm.5) 三角带的计算基准长度由【4】公式（8-22）计算带轮的基准长度 (3.5)由【4】表8-2，圆整到标准的计算长度 L=2300mm6) 验算三角带的挠曲次数，符合要求。7) 确定实际中心距按【4】公式（8-23）计算实际中心距A= (3.6)8) 验算小带轮包角根据【4】公式（8-25），故主动轮上包角合适。9) 确定三角带根数根据【4】式（8-26）得 (3.7)查表【4】表8-4d由 i=1.8和得= 0.15KW,查表【4】表8-5，=0.98；查表【4】表8-2，长度系数=1.01 (3.8)取根10) 计算预紧力查【4】表8-3，q=0.1kg/m由【4】式（8-27） (3.9)其中：-带的变速功率,KW；v-带速,m/s；q-每米带的质量，kg/m；取q=0.1kg/m。v=1500r/min=9.42m/s。 11) 计算作用在轴上的压轴力 (3.10)传动比i=查表【4】表8-4a由和得=2.32KW3.2 轴系零部件的结构设计3.2.1 确定各轴转速 1. 确定主轴计算转速：计算转速是传动件传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。已知主轴的计算转速为2. 各变速轴的计算转速：轴的计算转速可传动比找上去，轴的计算转速为675r/min；轴的计算转速为2000r/min；3. 各齿轮的计算转速同一变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。变速组1中，21/99只需计算z = 21 的齿轮，计算转速为675r/min；变速组2计算z = 37的齿轮，计算转速为150r/min；核算主轴转速误差 (3.11)，所以合适。3.2.2 确定传动各轴最小直径根据【5】公式（7-1），并查【5】表7-13得到取1。 轴的直径：取 (3.12) 轴的直径：取其中：P-电动机额定功率（kW）；-从电机到该传动轴之间传动件的所有传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速（）；-传动轴允许的扭转角（）。 各轴间的中心距的确定：； (3.13)；最大挠度： (3.14) (3.15)查【1】表3-12许用挠度； 。 轴、轴的校核同上。3.2.3 和II轴的结构设计1. 轴上的零件主要是电磁离合器和齿轮。其中用凸台跟轴用弹性挡圈定位,电磁离合器选用轴间和锁紧螺母定位。传动轴即需要满足强度要求，还必须满足刚度的要求，强度要求是保证轴在反复载荷和扭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。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。2. 轴的支承形式该轴不受或只受极小的轴向力，主要受径向力，故左、右端选用深沟球轴承。图3.1 中间传动轴的支承形式3. 轴上零件的轴向定位II轴上的主要零件主要有三对直齿圆柱齿轮及其中两直齿圆柱齿轮对应的电磁离合器。滚子轴承的左端靠在端盖上，右端用轴肩定位。与电机轴上齿轮相啮合的齿轮左端用锁紧螺母固定,右端用轴肩定位.另外两齿轮所对应的电磁离合器位于它们中间，相互紧靠，两齿轮的另两端用轴肩，另外两段采用锁紧螺母定位。轴右端的轴承左边利用轴肩定位，右端用一摔油盘（有套筒的作用）和锁紧螺母进行定位。轴的选材和最小直径的确定轴的材料选择为：45号钢（调质处理）。轴的最小尺寸，由式（152）， (3.16)式中，由表153，可取得110，故： 取40mm。由于取值较计算值大的多，所以不用再按弯扭合成强度条件计算和进行疲劳强度校合。轴的零件图如图3-2.图3.2 中间转动轴零件示意图3.2.4 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得 (3.17)可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：3.2.5 齿轮模数的确定及校核1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数。2. 根据选定的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。1) 本次设计属于金属切削车床类,一般齿轮传动,故选用6级精度。2) 材料选择.由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。3) 选齿轮齿，=20。齿轮模数的估算。通常在相同变速组内的齿轮取相同的模数，若齿轮材料相同，则选择负荷最重的小齿轮，根据齿面接触疲劳强度和齿轮弯曲疲劳强度条件按【5】表7-17进行估算模数和，并按其中较大者选取相近的标准模数，为简化工艺制造，变速传动系统内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过23种模数。先计算最小齿数齿轮的模数，齿轮选用直齿圆柱齿轮及斜齿轮传动，查【4】表10-8齿轮精度选用7级精度，再由【4】表10-1选择小齿轮材料为40C(调质)，硬度为280HBS：根据【5】表7-17；有公式：A. 齿面接触疲劳强度： (3.18)B. 齿轮弯曲疲劳强度： (3.19)1变速组：分别计算各齿轮模数，先计算最小齿数20的齿轮。齿面接触疲劳强度： (3.20)其中: -公比 ； = 2； P-齿轮传递的名义功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齿宽系数=； -齿轮许允接触应力，由【5】图7-6按MQ线查取; -计算齿轮计算转速;K-载荷系数取1.2。=650MPa，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为3mm。齿轮弯曲疲劳强度： (3.21)其中: P-齿轮传递的名义功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齿宽系数=； -齿轮许允齿根应力，由【5】图7-11按MQ线查取；-计算齿轮计算转速; K-载荷系数取1.2。，根据【6】表10-4将齿轮模数圆整为2.5mm 。所以于是变速组1的齿轮模数取m = 3mm，b = 30mm。轴上主动轮齿轮的直径： (3.22)轴上从动轮齿轮的直径分别为：标准齿轮参数：从【7】表3-3查得以下公式齿顶圆直径 ； (3.23)齿根圆直径；分度圆直径 ；齿顶高 ；齿根高 ； 齿轮的具体值见表表3.1齿轮尺寸表 （单位：mm）齿轮齿数z模数分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高齿根高1343102105983424631381411343532036063563447732312342273456531951981913469932973002933476531951981913483731111141073498373111114107343.2.6 齿宽的确定 1. 由公式得： (3.24)轴主动轮齿轮；轴主动轮齿轮；轴主动轮齿轮；2. 齿轮结构的设计通过齿轮传动强度的计算，只能确定出齿轮的主要尺寸，如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分度圆直径等的结构形式，其他通常都由结构设计而定。当齿顶圆直径时，可以做成实心式结构的齿轮。当时，可做成腹板式结构，再考虑到加工问题，现决定把所有齿轮做成实心结构。3.3 电磁摩擦离合器的计算和选择本课题中数控机床得转速较高，对工作可靠性要求高，根据资料中的结构选择原则，选取湿式多片电磁离合器。形式选定后，应进一步确定其规格。其规格选择计算的基本原则是使其计算转矩小于或等于其薄弱环节的失效条件限制的许用转矩T，即 (3.25)其中-理论转矩；-计算转矩；-公称转矩；-许用转矩；-最大转矩；-许用最大转矩；-许用转速计算转矩由于各类联轴器，离合器实际工况不同，在确定计算转矩时应将理论转矩乘以不同系数K。本机床承受长期平稳载荷，故： (3.26)式中，-分别为离合器的计算转矩，公称，许用转矩，N/m；-离合