知轴径d=20mm的轴能承受的扭矩为M=1100kg.mm而本传动系统中只有三根主轴，设其中两根从动主轴与主动主轴之间有扭矩损失5%，那么：主动轴所能承受的全部扭矩为
2?90?5%?2?90?90?279kg.mm 279<<1100kg.mm
即所受负荷远在其所承受的范围之内，或者说，所增加负荷对其运行或特性没有半点影响，因此满足设计要求。所以在小扭矩作用下，方案3是合理的。
4.4 主轴箱的主要零件设计
4.4.1 主轴型式和直径
主轴的型式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用15mm直径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不便于制造又不便于维修[20]。
首先，根据切削用量，查《机床夹具手册》由计算公式计算扭矩： M?0.21?D2?S0.8?Kp （15） D——钻头直径 S——每转进给量 已知 D=5.2mm S=0.1mm/r 得 M=90N.mm
可选择轴径d=12mm，由《组合机床设计简明手册》选取主轴直径d=20mm满足设计要求。 4.4.2 齿轮的设计
（1）各齿轮参数的设计计算：
已知：主轴转速 n=732r/min，主轴直径 d=20mm，主轴齿轮模数 m=2；
Z?Z?ZⅤ?25Z?40设主轴齿轮齿数Z=25，即 ⅠⅡ ;传动轴小齿轮齿数 Ⅵ，m=2;
ZZZ?21动力头齿轮 0，m=3;对于传动轴齿轮Ⅲ、Ⅳ由于它们是作为过渡齿轮存在，只要其尺寸结构不影响其他轴及齿轮，其齿轮可以任意选取：设
ZⅢ?ZⅣ?30 ，m=2
因此： n3?n4?n6?n7?25?732（16） ?610r/min
30
25?732?458r/min40 （17）
已知：所取动力箱型号1TD25，电动机转速1430r/min，驱动轴转速785r/min。 则： ZⅦ? （2）齿轮的校核
按照所设计的传动方案，该主轴箱主要由4对齿轮组成。由于该传动机构锁承受的载荷属于中等载荷，则4对齿轮均采用直齿圆柱齿轮。根据设计任务选取Ⅵ轴和Ⅴ轴间的传动齿轮作为详细设计对象较合适。 ①选择材料、热处理、齿轮精度等级
21?785?36 m=3 （18） n7??588MPa，
小齿轮选45钢，正火处理，硬度169～217 HBS，B；大齿轮材料
??588MPa；
45钢，硬度169～217 HBS，B选择齿轮精度8级，表面粗糙度3.2。
zⅥ?40，
zⅤ?25，
??40?1.625。
②按齿面接触疲劳强度设计 计算公式
KT2??1?ZEZHZ?3d?41.6????d??????H
???? （19）
2 T?452N.mm
K?由手册查得：软齿面齿轮，非对称安装，取齿宽系数d=1.2，使用系数A=1.35,
KK试取动载系数V=1.03。按齿轮在两轴中间非对称布置，取?=1.08。按齿面未
KKF/b硬化，直齿轮，8级精度，At<100 N/mm,?=1.1。
K?KAKVK?K??1.35?1.03?1.08?1.1?1.652
（20）
初步确定节点区域在ZE?1。
ZH?2.5,重合度系数
Z??0.9，查手册确定弹性
由（21）
齿面接触许力
???H??HlZZiSHNmw
?? 查取齿轮材料接触疲劳极限应力Flim1=450 MPa，Flim2=250a。小齿轮应力
N6?60n2?th?60?732?1?8?365?8?1.026?109循环系数，大齿轮应力循环次数
N5?60n3?th?60?458?1?8?365?8?6.419?108，求得接触疲劳强度计算寿命系
数
ZN（允许有一定量点饰）
?109????N?3??10?????N4?90.0706ZN6??109??9?1.026?10????109??8??6.419?10?ZW0.0706?0.998
（22）
0.0570.057ZN5?1.026
查取工作硬化系数=1.16,安全系数
SH=1。
???H6????H5450MPa?0.998?1?449.1 MPa
1250MPa?1.026?1??256.5 MPa
12?1.652?4521.6?11?2.5?0.9???41.63??????11.6256.5???2KT2??1?ZEZHZ?3dt?41.6????d??????H =39.6mm
b??ddt?0.6?39.6?23.76mm
（23）
取小齿轮宽度bⅥ=24mm，大齿轮宽度bⅤ=32mm。 分度圆直径 dⅥ?40?2?80mm，dⅤ?25?2?50mm
a?dⅤ?dⅥ8??22?6505 中距mm
（24）
具体尺寸和精度要求如下：
图7 Ⅴ轴齿轮 Fig. 7 Ⅴ shaft gear
4.4.3 轴的设计 （1）轴的选择
按照承受弯、扭载荷的不同，轴分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既受弯矩又受转矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴，心轴又分为转动的心轴和不转动的心轴两种。只承受转矩而不承受弯矩很小的轴称为传动轴。根据设计要求选择转轴为为组合机床主轴箱的传动轴较适合。由于轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ为直接加工工件的轴，则选取该3轴为设计对象。 （2）轴的材料选择
轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中和敏感性小，又可通过热处理提高其耐磨性及疲劳强度，故应用比较广泛，其中最常用的是45号优质碳素钢。根据设计要求考虑经济情况选择45号优质碳素钢较适合，再进行调制和正火处理提高其力学性能。因此该3根轴均采用45钢，正火
??588MPa。
处理，硬度169?217 HBS，B（3）轴径尺寸的确定：
本套传动系统中有三根主轴，三根传动轴，其中一根主轴也起传动作用。
图8 Ⅳ轴齿轮 Fig. 8 Ⅳ shaft gear
各传动轴的计算结果如下： 轴3：
MⅢ?MⅠi?90?30?96kg.mm25 （25）
查《组合机床设计》：选取直径d=15mm，为了提高轴的刚度，并减小传动件的规格，选取轴径d=20mm。 轴（26）
同上 选取轴径d=20mm。
'MⅤ?MⅠi?MⅡi?96?96?192kg.mm 轴5：
'MⅤ?MⅤ?90?282kg.mm （27）
查表 选取轴径d=20mm；但此轴既是主轴又是传动轴，负荷较大，为提高轴的刚度，取轴径d=25mm。 轴
6
：
MⅥ?MⅤi?282?4:
MⅣ?MⅡi?90?30?96kg.mm25
40?451.2kg.mm25