1、确定以后，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求，根据“前密后疏”的原则，应使扩大顺序和传动顺序致，通常能得到最佳的结构式方案，故选用结构式方案。检查最后扩大组的变速范围故合符要求。㈡.拟定转速图根据已确定的结构式或结构网议定转速图时，应注意解决定比传动和分配传动比，合理确定传动轴的转速。定比传动在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动结构和性能等方面的要求，以及满足不同用户的使用要求。在铣镗床的设计中，总降速比为.。若每个变速组的最小降速比均取。则三个变速组的总降速可达。故无需要增加降速传动，但为了使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便，在ⅠⅡ轴间增加对降速传动齿轮，同时，也有利于设计变型机床，因为只要改变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主。

2、该轴的危险截面在的作用点上，由于该作用点上开有花键，由机械设计可查得其截面的惯性矩为其中为花键的数目，在本次设计中所以其截面的惯性矩为.根据标准直齿圆柱齿轮受力计算公式可得圆周力与径向力其中为小齿轮传递的扭矩，•为啮合角，对标准齿轮，取而与分别对应与平面及平面的力。各段轴的长度可从号图中得出，则根据前面的公式可得出该轴危险截面的计算弯矩为.•，则该轴危险截面所受的弯曲应力为.，所以该轴的强度满足要求。主轴的刚度校核主轴材料的选择考虑到主轴的刚度几强度，选择主轴的材料为，并经过调质处理主轴结构的确定主轴直径的选择根据机床主电机功率来确定参考金属切削机床下的页，属于中等以上转速，中等以下载荷的机床可取主轴内孔直径其中，空心主轴的刚度和截面惯性矩,实心主轴的刚度和截面惯性矩当则主轴的刚度急剧下降，故取.主轴的结构。

3、制台摆放在易操作的位置，这点须根据实际情况而定。机床其它零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠轴承等均选择外购形式。三机床总体布局的确定根据以上参数及主要部件及其运动方式，则可拟定机床的总体布局图，详细图纸请参照号图纸。第二部分主传动的设计．拟定转速图㈠.确定结构式和结构网式.主传动的确定，和公比的确定根据的使用说明书，初步确定本次设计的数控立式铣镗床的主轴转速范围为，则.。由设计手册取标准值得.。令，则则取。.确定变速组和传动副数目为了满足结构设计和操纵方便的要求，主轴转速为级的变速系统，总共需要四个变速组。.确定传动顺序方案按着传动顺序，各变速组排列方案只有个也不存在符不符合“前多后少前疏后密”的原则，本次设计即采用此方案。.确定扩大顺序方案传动顺序方。

4、同理可得在平面内的弯矩图为作出轴的扭矩图由受力分析及受力简图可知，该轴只在平面内存在扭矩。其扭矩大小为••则扭矩图为作出总的弯矩图由以上求得的在平面的弯矩图，根据可得总的弯矩图为作出计算弯矩图根据已作出的总弯矩图和扭矩图，则可由公式求出计算弯矩，其中是考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力的循环特性差异的系数，因通常由弯矩产生的弯曲应力是对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环的变应力，故在求计算弯矩时，必须计及这种循环特性差异的影响。即当扭转切应力为静应力时，取.扭转切应力为脉动循环变应力时，取.若扭转切应力也为对称循环变应力时，则取。应本次设计中扭转切应力为静应力，所以取.，则计算弯矩图为校核轴的强度选择轴的材料为钢，并经过调质处理。由机械设计手册查得其许用弯曲应力为，由计算弯矩图可知，。

5、用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。控制系统采用系列单片机，通过扩展程序存储器数据存储器和接口实现硬件电路的设计。论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。关键词电磁离合器滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展机床主要部件及其运动方式的选定主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的铣和镗，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用离合器变换齿轮的有级变速。进给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控。

6、的种转速同时提高或降低，以便满足不同用户的要求。分配降速比前面已确定，共需三个变速组，并在ⅠⅡ轴间增加对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴Ⅴ上标出级转速,在第Ⅰ轴上用点代表电动机转速，最低转速用点标出，因此,两点相距约格，即代表总降速传动比为。定出各变速组的最小传动比根据降速前慢后快的原则，在ⅣⅤ轴间变速组取，在ⅢⅣ轴间变速组取，在ⅡⅢ轴间变速组取，在Ⅱ轴间变速组取则根据结构式可知ⅡⅤ轴间变速组的级比指数分别为。传动副为。则画出上图的转速图。.确定各齿轮的齿数在确定齿轮齿数时应注意齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大噪声，所以在设计时要把齿数和控制在为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数，因而齿轮的齿数和不应过小。在ⅣⅤ轴间则。

7、根据主轴上应安装的组件以及在主轴箱里的具体布置来确定，主轴的具体结构已在三维图上表达清楚，其图号为，在此不在绘出。其中.主轴的刚度验算轴的变形和允许值轴上装齿轮和轴承处的绕度和倾角和应该小于弯曲变形的许用值即轴的类型变形部位般传动轴装向心轴承处.刚度的要求较高.装齿轮处.安装齿轮轴装单列圆锥滚子轴承.其中表跨距，表模数轴的变形计算公式计算轴本身弯曲变形产生的绕度及倾角时，般常将轴简化为集中载荷下的简支梁。按材料力学相关公式计算，主轴的直径相差不大且计算精度要求不高的时候，可把轴看作等径轴，采用平均直来计算，计算花键时同样选择用平均直径圆轴惯性矩矩形花键轴惯性矩轴的分解和变形合成对于复杂受力的变形，先将受力分解为三个垂直面上的分力，应用弯曲变形公式求出所求截面的两个垂直平面的和。然后进行叠加，在同平面内的可进。

8、动的齿轮模数应为第四对齿轮副所以，第四对齿轮副传动的齿轮模数应为综上所述，为了降低成本，机床中各齿轮模数值应尽可能取相同，但因为Ⅴ轴得转速比较小，扭矩比较大，为了增加其强度和在主轴上能起到飞轮的作用，需增加Ⅴ轴齿轮的几何尺寸。所以，本次设计中在ⅠⅣ间各个齿轮模数均为，在Ⅴ轴上就取。齿轮分度圆直径的计算根据渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径计算公式可得各个传动副中齿轮的分度圆直径为单位齿轮宽度的确定齿宽影响齿的强度，但如果太宽，由于齿轮制造误差和轴的变形，可能接触不均匀，反儿容易引起振动和噪声。般取。本次设计中，取主动齿轮宽度在最后对齿轮啮合取也取。齿轮其他参数的计算根据机械原理中关于渐开线圆柱齿轮参数的计算公式及相关参数的规定，齿轮的其它参数都可以由以上计算所得的参数计算出来，本次设计中，这些参数在此不在计算。

9、行代数叠加，在两平面内的按几何公式，求出该截面的总绕度和总倾角危险工作面的判断验算刚度应选择在最危险的工作条件情况下进行，般情况下，轴的计算转速低，传动齿轮的直径小。且位于轴的中央时，轴受力将使总变形剧烈，如对二三种工作条件难以判断那种最危险，就分别进行计算，找到最大弯曲变形值和。提高轴刚度的些措施加大轴的直径，适当减少轴的跨度或增加第三支承，重新安排齿轮在轴上的位置改变轴的布置方位等。轴的校核计算轴的计算简图在平面内同理可得在平面内的受力图，在此不再画出。主轴的传动功率主.主轴转矩主支点上的力根据弯矩平衡求得.根据力得平衡则弯矩图为垂直平面得弯矩图根据平面内得弯矩平衡有再根据力得平衡则可得点得弯矩图在点和点为最危险截面，要满足要求，点现。本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在三个方向上的进给运动均。

10、中的齿轮用于传递动力和运动，它的精度直接与工作的平稳性接触误差及噪声有关。为了控制噪声，机床上主传动齿轮都选用较高的精度，但考虑到制造成本，本次设计都选用的精度。具体设计步骤如下模数的估算按接触疲劳和弯曲疲劳计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知道后方可确定，所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。齿轮弯曲疲劳的估算公式式中即为齿轮所传递的功率齿面点蚀的估算公式式中即为齿轮所传递的功率其中为大齿轮的计算转速，为齿轮中心距。由中心距及齿数求出模数根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。前面已求得各轴所传递的功率，各轴上齿轮模数估算如下第对齿轮副所以，第对齿轮副传动的齿轮模数应为第二对齿轮副所以，第二对齿轮副传动的齿轮模数应为第三对齿轮副所以，第三对齿轮副传。

11、齿轮结构的设计不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构的要求也不同，级精度的齿轮，用较高精度的滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因此，需要淬火的级齿轮般滚或插后要剃齿，使精度高于级，或者淬火后再珩齿。级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须达到级。机床主轴箱中的齿轮齿部般都需要淬火。齿轮的校核接触疲劳强度计算齿轮强度用的载荷系数，包括使用系数,动载荷系数,齿间载荷分配系数及齿向载荷分布系数，即.查表得.将数据代入得齿轮接触疲劳强度满足，因此接触的应力小于许用的接触应力。其它齿轮也符合要求，故其余齿轮不在验算，在此略去。轴的设计计算各传动轴轴径的估算滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的设计是在初步计算轴径的基础上进行的，因此先要初算轴径。轴的直径可按扭转强度法用。

12、可查表.和.两行又而最小齿轮的齿数是在的齿轮副中，令则等，在高速轴中尽量使齿轮的几何尺寸小点以减小主轴的尺寸，所以可取可查出同理且查得.取则查得查得取则查得查得取则查得㈣.传动系统图的拟定根据以上分析及计算，拟定如下传动系统图二．主传动主要零件的强度计算㈠．电动机的选择．电动机的功率计算查机床主轴变速箱设计指导端铣硬质合金端铣刀铣刀材料是号钢半精铣,齿数，取,取.，取.，取。主切向切削力硬质合金端面铣刀铣削碳钢工件切削功率根据上面两个公式求得.电动机参数的选择在选择电动机时，必须使得，根据这个原则，查机械设计手册选取型电动机，其基本参数如下单位为㈡．齿轮传动的设计计算由于直齿圆柱齿轮具有加工和安装方便生产效率高生产成本低等优点，而且直齿圆柱齿轮传动也能满足设计要求，所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动主轴。

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