普通机床改造成键槽铣床B9912026-说明书-正文.doc

盐城工学院毕业设计说明书

0引言
随着我国社会主义市场经济的逐步建立，科学技术的飞速进步和教育体制改革的不断深化，要求对教学内容和体系进行改革。机械设计课程设计作为培养学生设计能力的一个重要环节，正是顺应了这一改革的趋势。
机械设计是学生进行较为全面的机械设计训练，其性质，内容以及培养学生设计能力的过程都是为了使学生能够综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。学习和掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力和分析问题的能力、解决问题的能力。提高学生在计算、制图，运用设计资料进行经验估算，考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械CAD等专用软件技术。
本次设计按一般设计思路进行。首先阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，通过工厂的参观实习以及必要的调研等途径了解设计对象，并拟定设计过程和进度计划。进而进行传动装置的运动简图，选择电机计算总传动比，蜗杆传动，带传动等主要设计参数。初绘装置草图及轴和轴承的零件图，校对轴的强度、滚动轴承的寿命和强度等。最后完成全部图纸，并进行说明书的编写。
必须指出上述步骤不是一成不变的。机械设计和其他设计一样，从分析方案到完成全部技术设计的整个过程中，由于在拟定传动方案时，甚至在完成各种计算设计时有一些矛盾尚未暴露，而待结构形状和具体尺寸表达在图纸上时，这些矛盾才会充分 暴露出来，故设计时须作必要的修改，才能完善。这种反复修改的工作在设计中是经常发生的，因此设计中要时刻留意变化参数的影响，考虑各种可能出现的情况，这就需要进行各种方案的可行性比较，从而减少修改的范围，使设计达到最优化。
由于机械设计是学生第一次比较全面的设计训练，它的意义在于为以后的设计工作打好基础，因此学生在设计全过程中必须要严肃认真，刻苦钻研，这样才能在设计中学到东西。
机械设计是在老师的指导下由学生独立完成的，教师的主导作用在于指明设计思路，启发学生。学生必须发挥设计的主动性，主动思考问题、分析问题、解决问题而不应该过分依赖指导老师，自己主动的进行资料的查阅、收集。
设计中正确处理参考已有资料与创新的关系。设计是一项复杂、细致的劳动，任何设计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想象出发的。熟悉和利用已有的资料，既可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。然而，任何设计任务总是有其特定的设计要求和具体工作条件，因而学生不能盲目地、机械的抄袭资料，而必须具体分析，吸收新的技术成果，注重新的技术方向，创造性地进行设计，鼓励运用现代设计方法，使设计质量和设计能力获得提高。
同时学生应在老师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保质保量的完成设计任务。边计算、边绘图、边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与计划书上的进程并不矛盾，学生应从第一次的系统设计开始注意逐步掌握真确的设计方法，形成自己的特有的设计思路和方法。整个设计过程中注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据、结果和参考资料的来源，使设计的各个方面做到有理有据。这对设计的张厂进行，阶段自我检查和编写说明书是十分必要的。
本次设计需要学生完成总图和传动装置图（A0或A1图）1～3张；零件工作图若干张；设计说明书一份。设计完成后原始数据进行保留，参考书目要求编入说明书内，自我总结后准备接受答辩。

1总体方案认证
此设计主要是运用了普通车床也能进行键槽加工的特点,在废旧车床的主体机架上进行改装设计,提高了机床的回收率。借助原车床的床脚、床身、床鞍、丝杠进行设计,铣头部件选择适合三面刃盘铣刀的铣刀柄,以保持铣头的转速一定同时为适应加工不同深度的键槽,铣头高低位置通过手工转轮来调整,从而使调整、改换铣刀简单易操作。通过电机→减速机→皮带轮实现传动,提高了工作效率,保证了铣头的转速保持一定数值。皮带轮传动处用张紧装置来调节松紧,防止皮带松脱打滑。同时,该类型张紧装置结构简单,调节方便,便于维修更换。
总之,改装之后的铣床性能优越于改造前的车床,提高加工精度,同时满足了不同深度键槽的加工要求,达到了废旧机床的合理改造,提高了机床的回收率,为企业节约了机床的处理费用。
1.1机床初步设计
机床的初步设计是机床部件和零件的依据。这是一项全局性工作,在机床产品中占有重要地位。
1.2机床工艺方案的拟定
工件是机床的加工对象,是机床设计的依据。不同的工件形状可以采用不同的加工方法来实现.另外,工件的工艺基准、夹具件及刀具选择等等,也是各式各样的。可见,一种工件的加工,可采用多种方案来实现。而选用的工艺方案不同,则设计的机床也就不同。这说明是由工艺方案把工件、刀具与机床联系在一起,也可以说明机床是实现工艺方案的一种工具。新工艺的出现,必然成为促进机床发展的重要因素。
工艺方法在很大程度上决定了机床的类别、价格、技术参数、运动、布局及生产率等。因此,对工件进行工艺分析,通过调查研究拟订出经济合理的工艺方案,是机床设计的重要基础。工艺方案的确定,应考虑加工质量、生产率与经济性这三者的关系,即在满足加工质量的前提下,提高生产率及经济性机床工艺方案的主要内容有：确定工件的工艺标准、工艺方法（包括加工方法、刀具选择、切削用量等）及夹具部件。
1.3机床运动方案的拟定
机床的工艺方案确定后，可进一步拟定机床的运动方案，以便在此基础上进行机床传动系统的设计。
机床运动方案的主要内容有：确定成形运动和辅助运动，各运动特点（功用，复杂程度，特殊要求及变速方向等），运动的分配，传动联系（内联系与外联系），传动方式（机械、液压、电气）等。
1.4机床技术参数的确定
机床技术参数包括主参数和一般技术参数。其中一般技术参数是指机床的尺寸参数、运动参数及动力参数。
（1）主参数
主参数是机床各数中最主要的一个或两个参数，它反映机床的加工能力，是确定机床主要零、部件尺寸的依据。
（2）一般技术参数
尺寸参数 一般是机床的主要结构尺寸。
运动参数 一般是指成形运动和主要辅助运动参数。成形运动参数包括：主运动参数，如进给量或进给速度，进给级数等。辅助运动参数包括：快速行程速度，工件夹紧速度，转位速度等。
1.5机床总体布局的确定
合理确定机床的总体布局，是机床设计的重要布署，它对设计、制造与使用都有很大的影响。在机床的工艺方案、运动方案及主要技术参数确定之后,就可着手进行机床的总体布局。其主要内容包括机床具有的主要零部件及其相对位置关系等。
机床的总体布局应注意下述问题：
（1）工件特征
（2）机床性能
对加工精度、表面粗糙度要求高的机床，在总体布局上应采取相应的措施，使之提高传动精度、刚度、见效振动、热变形等。例如，为了提高机床刚度，可采用框式支承件结构；为了减少机床加工过程的振动，可使用电动机等振动较大的部件与工作部件分离，中间采用带传动等。
（3）生产批量
用语单件小批量生产的机床，其布局应能保证工艺范围广、调整方便，而生产率可低些。用于大批量生产的机床，布局则应适合于提高生产率要求，而工艺范围和调整方便程度可低些。
1.6机床原理图的拟定
1.7机床总体尺寸联系图的绘制
1.8其他
在机床初步设计中，还有下述工作：
(1)试验研究
采用新材料、新工艺、新结构时，应提出必要的试验课题，得出满意的试验研究结果，才允许用于机床产品上。此外要注意试验结果的完善和推广工作。
（2）方案比较
对不同方案进行价值分析，必要时还需要绘出主要部件结构草图进行比较。还要对不同的造型与色彩方案进行对比。注意某些容易忽视的问题，如操作、防护等。

2 计算部分
2.1铣刀铣削功率的确定
每齿进给量和铣削速度的参考数值表
刀具名称
铸 铁
钢
每齿进给量
铣削速度
每齿进给量
铣削速度
圆柱形铣刀
0.12-0.2
15-20
0.1-0.15
30-35
三面刃铣刀
0.15-0.25
20-25
0.06-0.08
35-40
立铣刀
0.08-0.15
12-20
0.03-0.06
18-22
端铣刀
0.15-0.3
20-25
0.06-0.1
25-35
表1-1
由图视表格选取进给量S=0.06mm，铣削速度40m/min，切削深度1mm，铣刀直径d=80mm，齿数16
主铣削力P=c·t·sBZkk/D
=23.42kg

C－工作材料性能影响铣削力常数；
t－ 铣削深度（毫米）；
S－铣刀每齿进给量（毫米/齿）；
B－铣削密度（毫米）；
Z－铣刀齿数；
D－铣刀直径（毫米）；
K－铣刀前角影响铣削力的系数；
K1－铣削速度影响铣削力的系数
铣削功率N=Px40/6120
=0.1513kw
2.2电机的选择
已知铣削功率P=0.1513kw
由P>P/η
一般取η=0.75～0.85
所以P>0.18kw

2.2.1初选电机
初选电机功率P=1.5KW，取工作装置的效率η=0.94

则P=Pη=1.5X0.94=1.41KW
2.2.2确定电动机传动装置总效率
取V带传动效率η=0.96 ，滚动轴承效率η=0.995

2.2.3确定转速
工作轴转速n=6x10v/πD
V带传动比范围i=2～4
故电机转速范围为n=i n=(2～4)x414.01
828.02～1656.04r/min

故符合这一范围的同步转速有1000r/min－1500r/min，为了减小电动机重量和价格，选常用的同步周转速为1000r/min的Y系列电机100L-6型，其满载转速940r/min

2.3减速机的选择
按此类键槽加工铣床的铣刀转速需求，查《星河传动机械产品选型手册》得所选电机参数：
Na Ma
1/min Nm f size KW－p
149 70 2.10 2 1.1－4
Na－输出转速；
Ma－输出转矩
f－使用系数 size－机型号 KW-p－电机功率-极数
2.4V带设计
2.4.1确定计算功率Pca
(1)由表1.4-1查得工作情况系数Ka=1.1
(2)由Pca=KaP=1.1x1.1kw=1.21kw
2.4.2选择V带型号
由《机械设计 》普通V带选型图5-12a，选A型V带
2.4.3确定带轮直径

（1）参考下表选取小带轮直径d1=112mm
V带带轮的基准直径系列
基准直径
截 型
Y
Z
A
B
C
D
E
外 径
50
53.2
54

63
66.2
67

71
74.2
75

75
74.2
79
80.5

80
83.2
84
85.5

85
83.2
84
90.5

90
93.2
94
95.5

95
93.2
94
100.5

100
103.2
104
105.5

106
103.2
104
115.5

112
115.2
116
117.5

118
115.2
116
123.5

125
128.2
129
130.5

132

132

136
137.5

139

140

144
145.5

147

150

154
155.5

157

160

164
165.5

167

170

164
165.5

177

180

184
185.5

187

200

204
205.5

207

212

204
205.5

219

224

228
229.5

231

236

228
229.5

243

250

254
255.5

257

表1-2

（2）验算带速v=πdn/60000=8.4m/s

（3）从动带轮直径d2=ixd=nd/n=293.24
查表V带带轮的结构尺寸，取d=280mm

（4）传动比 i=d/d=280/112=2.5

（5）从动带轮转速n=n/i=1440/2.5=576r/min

2.4.4确定中心距a和带长Ld
（1）初选中心距0.7x(112+280)mm定中心距调整范围
a=a+0.03 L=485+0.03x1600=533mm
a=a-0.015 L=(485-0.015x1600)=460mm

2.4.5验算小带轮包角α
α=180- (d- d)x60/a
=159>120
所以包角合适
2.4.6确定V带根数Z
（1）由《机械设计》包角α=180、特定带长、工作平稳情况下普通V带的额定功率P0表查得d1=112mm，n1=1200r/min及n1=1460r/min 时，单根A型V带的额定功率分别为1.39kw和1.26kw，用线性插值法求n1=1440r/min时的额定功率P0值
（2）由表单根普通V带额定功率值的增量△P，查得△P=0.17kw
（3）由表1-3查得包角系数K≈0.95
包角系数K
小带轮包角α1
180°
175°
165°
160°
155°
150°
145°
140°
135°
K
1
0.99
0.96
0.95
0.93
0.92
0.91
0.89
0.88
表1-3
（4）由表1-4查得长度系数K=0.99

长度系数K
基准长度
K
普通V带
Y
Z
A
B

C
D
E
400
0.96
0.87

450
1
0.89

500
1.02
0.91

560

0.94

630

0.96
0.81

710

0.99
0.82

800

1
0.85

900

1.03
0.87
0.81

1000

1.06
0.89
0.84

1120

1.08
0.91
0.86

1250

1.11
0.93
0.88

1400

1.14
0.96
0.9

1600

1.16
0.99
0.93
0.84

1800

1.18
1.01
0.95
0.85

2000

1.03
0.98
0.88

2240

1.06
1
0.91

2500

1.09
1.03
0.93

2800

1.11
1.05
0.95
0.83

3150

1.13
1.07
0.79
0.86

3550

1.17
1.1
0.98
0.89

4000

1.19
1.13
1.02
0.91

4500

1.15
1.04
0.93
0.9
5000

1.18
1.07
0.96
0.92
表1-4

（5）计算V带根数Z
Z>P/(P+ △P)kk
=6.05/[(1.60+2.17)x0.95x0.99]
=1.47
所以取Z=2根

2.4.7计算单根V带的初拉力F
F=[500 P（2.5/k-1）/v]+qv

=[500x6.05x(2.5/0.95-1) /(8.44x4)+0.1x8.44

=153.43N
q为每米带长的质量，可查表得到
2.4.8计算对轴的压力F
F=2ZFsina(d/2)
=1204N
2.4.9确定带轮的结构尺寸，绘制带轮工作图

2.5主轴刚度、强度校核
2.5.1选择轴的材料及热处理
由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故常选择材料45钢，调质处理。
2.5.2初估轴径
按扭矩初估轴的直径，查表1-5得C=106～117
材料
Q215，20
Q275，35
45
40Cr等高强度钢
[τ]/Mpa
12～20
20～35
30～40
40～52
C
158～134
134～117
117～106
106～97
表1-5
2.5.3结构设计
（1）各轴段直径的确定 初估轴径后，就可按轴上零件的安装顺序，从d处开始逐步确定直径。下一级轴由于连接许要有退刀槽，故选择下一级轴径为60mm。同理，可选出另外一级轴的直径66mm。由于第四段轴上装有轴承，轴承的直径由铣刀柄处尺寸确定，其径向便于轴承安装，又应符合轴承内径系列，故取直径72mm。
（2）轴的受力分析（见机械设计书P249）

F=F+L+Fd/2=1600x60+600x240x2/(60+60)
=1400N
F= F- F=(1600-1400)N
=200N

在垂直面上
F=F=F/2=4500/2=2250N

（3）画弯矩图
如图示(c、d、e)，在水平面上，a-a剖面左侧
M= FL2=1400x60=84000Nmm
a-a剖面右侧
M= FxL=2250x60=135000Nmm
在垂直面上
M=FxL=2250x60=135000Nmm

合成弯矩，a-a剖面左侧
M=161640Nmm

a-a-剖面右侧
M=261100Nmm
（4）画转矩图
如图示(f)，在a-a截面左侧合成弯矩最大，扭矩为T，该截面左侧可能是危险截面；b-b截面处合成弯矩虽不是最大，但该截面左侧轴径小于a-a-截面处轴径，故b-b截面左侧也可能是危险剖面。若以疲劳强度考虑，a-a,b-b截面均有应力集中，且b-b截面处应力集中更严重，故a-a截面左侧和b-b截面左右侧又均有可能是危险剖面

2.5.4轴的弯扭合成强度校核
由表14-5查得[σ]=[σ]=60MP,[ σ]=100Mp

（1）a-a-截面左侧
w=0.1d-bl(d-t)/2d=12107mm

σ=30MP<[σ]

（2）b-b截面左侧
w=0.1d=0.1x50=12500mm
b-b截面处合成弯矩M：
M=M(L2-28)/L2=84800Nmm

σ=26.8MP<[σ]

3 设计部份
3.1蜗轮传动部分
蜗轮蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的，它广泛的运用于机器和仪器设备中。
蜗轮蜗杆传动的主要优点有：1、传动比大，结构紧凑；2、传动平稳振动小，噪声低；3、具有自锁性。故本设计中运用蜗轮蜗杆传动，正是利用它的这些优点。传动比大，加工精度高，生产效益高；传动平稳，刀具跳动小，加工出的键槽平整均齐，容易达到加工精度要求。其主要缺点是摩擦损失大，效率低；因采用减摩材料，故成本高；同时对制造和安装误差很敏感，安装时对中心距的尺寸精度要求较高。
综上所述，蜗轮蜗杆常用于传动效率在50KW以下，滑动速度在15m/s以下的机器设备中。
蜗杆传动的失效形式主要有轮齿的点蚀、弯曲折断、磨损及胶合失效等。根据蜗轮蜗杆的失效形式可知，制造蜗杆副的组合材料首先应具有足够强度，更重要的还应具有良好的跑合性、减摩性和耐磨性。因此蜗杆一般采用碳钢或合金钢，而蜗轮则一般采用铸造锡青铜，铸造铝青铜，灰铸铁等。同时实践证明比较理想的材料组合是淬硬并经过磨削的钢蜗杆和青铜蜗轮齿圈。本设计中正是采用了此类组合，使得机床的效率达到最佳生产状况。
3.2带传动部分
带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一，主要有主动带轮，从动带轮和传动带3部分组成。工作时，靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主从动轮间的运动和动力的传递。
带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护气压零部件等优点。缺点主要是传动比不稳定，传动装置外形尺寸较大，效率较低，带的寿命较短以及不适合高温易燃场合等。带传动多用于高速级，一般不宜用于大功率传动（通常不超过50Kw），带的工作速度一般为5～30m/s，高速带可达60m/s。平带传动比通常在3左右，最大可达6，有张紧轮时可用到10。V带传动比一般不超过7，最大用到10。V带与平带相比，由于槽面摩擦原理，在同样的张紧力下，V带传动能产生跟大的摩擦力。加之V带已标准化并大量生产，因而V带传动的应用比平带传动广泛的多。故本课题设计中采用V带进行传动，不仅因为该类传动具有较大的传动比，同时它也适合小功率传动的需求，结构简单，市场运用广泛，更换维修容易，适合于经济化的生产需求。

3.3铣刀的选用
3.3.1铣削方式的选择
铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反叫逆铣。这种铣削形式在刀具刚接触工件时刀齿不能立即切下切屑，知识对工件一面挤压，一面滑行，从而使工件表面在这一段上形成了冷硬层。当切削厚度增大到一定数值时，刀齿才真正的切入工件。因此，它的切屑厚度是由小到大的。当第二个刀齿切入工件时，在这已冷硬的表面又挤压又滑行了一段，再切入工件，如此下去，使刀刃后面的磨损较大。同时，由于切屑分力的作用，铣切时有使工件从夹具中拉出的趋势，易使机床振动。逆向铣削适宜加工有硬皮一类的工件，如铸件等。它的特点是不受机床丝杠螺母间隙的影响，是一种常用的铣削方法。
3.3.2铣削用量的选择
铣削用量包括铣削速度v，每齿进给量s，铣削深度t，铣削宽度B等。铣削用量选择的合理与否将直接影响铣削效果，它随机床、刀具、夹具和加工要求等条件的不同而变化，尽管如此，但首先应保证在工件的加工精度和刀具耐用度的前提下，尽一切可能提高铣削用量。
铣削用量的选择原则是：首先选取铣削深度t和铣削宽度B，然后选取每齿进给量s，最后确定铣削速度v。铣削宽度B一般决定工件的加工宽度。
3.3.3铣刀材料的选择
铣刀材料的基本切屑性能比较

材料名称
冷硬性
热硬性
韧性
切削速度
碳素工具钢
最差
最差
较好
7
高速钢
好
好
好
30
硬质合金
最好
最好
较差
90
表1-6
由上表可以看出高速钢的整体性能较其他材料均较为突出，可以满足生产实际中机床的生产要求。
通用型高速钢材料W18Cr4V，其硬度为62～65HRC，主要用于制造中等的麻花钻、螺纹刀具、铣刀、车刀和齿轮刀具，故本设计中采用此种材料的铣刀作为加工刀具，可以满足刀具冷硬性、热硬性、韧性等各种不同的加工要求，达到产品生产的合理化配置。
3.3.4 铣刀形状的选择
三面刃铣刀有两种齿型：一种为直齿，另一种为交错齿。直齿用于加工一定宽度，深度较浅的沟槽；错齿用于加工较深的沟槽或作粗加工用，其材料主要是W18Cr4V或其他类型的高速钢制造，其硬度为HRC63～66，因此可以看出该类刀具满足刀具的材料及加工要求的需要。
铣刀直径越大，散热条件好，刀杆刚度高，所允许的切削速度高。但直径过大时，铣刀的切入长度增加，工作时间长。另外直径增加后，细小力矩增加，刀具材料消耗也大。所以直径是根据工件宽度和切削深度来选择的，一般用硬质合金铣刀头铣削时，铣刀直径和工件宽度之比为1.6：1到1.2：1。
铣刀参数示意表
基本尺寸
参 考 数 据
D
B
d
d1
γ
λ
α
α1
直 齿
公称尺寸
Ⅰ型
Ⅱ型
63
6
22
35
15°
15°
12°
6°

16
14
8
10
12
14
80
8
27
40
18
16
10
12
14
20°
16
100
10
32
45
15°
20
18
12
14
16
20°
18
20
表1-7
由上述直径选用原则，在这三类直径的铣刀中，最理想的铣刀直径就是80mm的这一组数据参数，得到铣刀直径和齿数，以用于设计计算中。
3.4轴的选用
轴是组成机器的重要两件之一。其主要功用是支承回转零件（如齿轮、蜗轮、带轮、链轮、联轴器等），并传递运动和动力。
它一般可分为软轴和刚性轴两大类
3.4.1轴的设计要求及设计步骤
轴的设计主要要解决的两方面问题：（1）设计计算。 为了保证轴具有足够的称载能力，要根据轴的工作要求对轴承进行强度计算，有些轴还要进行刚度或振动稳定性计算（如机床主轴及汽轮机轴）；（2）结构设计。 根据轴上零件装拆定位和加工等结构设计要求，确定轴的外形结构和部分尺寸。
转轴在工作中既受弯矩又受转矩，因此，可把心轴和传动轴看作转轴的特例。
对于转轴，如果知道了轴所受的转矩和弯矩，利用材料力学的知识，就可以算出轴的各段尺寸（直径和长度）但在一般情况下，开始计算时并不知道轴的结构和尺寸，无法确定轴的跨矩和力的作用点，也就无法求出弯矩。为了解决这个问题，轴的设计分三步进行：第一，初定轴径、包括拟定轴上零件的布置、选择轴的材料及初步估算轴的直径等。第三，校核计算。包括计算轴的受力、验算轴的强度和必要时验算轴的刚度、临界转速，以及绘制工作图等。
3.4.2轴的材料及其选择
选择轴的材料，应靠下列因素：（1）轴的强度、刚度及耐磨性要求；（2）日处理方法；（3）材料的来源；（4）材料的加工工艺性；（5）材料价格等。
轴的常用材料有以下几种：
1、碳素结构钢 35、45及50等优质碳素结构钢具有较好的综合性能，其中尤以45钢最为常用。为了提高其力学性能，通常进行调质或正火处理。不重要的或受力较小的轴，可采用Q235、Q255、Q275等碳素结构刚。
2、合金结构钢 合金结构钢的力学性能和淬火性能比碳素钢要好，但对应力集中比较敏感，而且价格较贵，多用于对强度和耐磨性能要求较高的场合。
3、球墨铸铁 球墨铸铁具有较好的制造工艺性和吸振性，对应力集中不敏感，适于制造结构形状复杂的轴。
3.4.3轴的结构设计
轴的结构设计主要是使轴的各部分具有合理的结构和尺寸。影响轴的结构的因素很多，因此轴的结构没有标准形式。设计时，必须针对轴的具体情况作具体分析，全面考虑解决。轴的结构设计的主要要求是：
（1） 装载轴上的零件有确定的位置。且布置合理。

（2） 轴受力合理，能可靠地传递力和转矩，有利于提高强度和刚度。
（3） 具有良好的工艺性。
（4） 便于装配和调整。
（5） 节省材料，减轻质量。
为了便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形，它的直径从轴端逐渐向中间增大，因而为了便于拆装齿轮，轴段的直径比轴段略大些。
分析轴上零件的固定。齿轮用轴环和套筒作轴向固定，用平键作圆周方向的固定。装在轴段上的滚动轴承用轴肩和轴承盖固定其轴向位置。轴承内圈于轴之间的配合实现的。
轴的结构工艺性是指轴的结构应便于加工和装配，并保证精度，以提高劳动生产率和降低成本。。为了减少加工刀具的种类和减少刀具的更换时间，轴的一些应力求同意并符合规定。如各轴段的过渡圆角、倒角、退刀槽和砂轮越程槽等尺寸；当轴上有两个以上的键槽时，槽宽应尽量一致且置于同一母线上。为了便于装拆轴上的零件，轴端及各轴段的端部均应制成45°的倒角；过盈配合的轴段，轴上零件压入端可做出锥度或在同一直径段上采用不同的尺寸公差。
3.4.4提高轴的疲劳强度
由于大多数轴工作时承受变应力，因此设计时要采取措施来提高轴的疲劳强度，特别要注意结构的每个具体部分的设计。
1、降低应力集中
（1）尽量避免截面形状的突然变化，在截面尺寸变化处尽量采用较大的过渡圆角，尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。
（2）对于安装平键的轴槽，用盘铣刀铣出的键槽槽底比端铣刀铣出的过渡平缓，因而应力集中小。
（3）过盈配合的轴段，除了在保证传递载荷的前提下尽量减少过盈外，还可以在轴上或轮毂上加工载槽。
（4）打穿的销孔比未打穿的销孔的应力集中小
3.4箱体
箱体是主传动不见的基本零件，在箱体内外还安装着许多其他的零件。机床工作时，箱体应使各零件（尤其是主轴）保持足够准确的相对位置，以便保证部件的正常工作并满足加工质量的需求。因此，对箱体的要求是：有一定的制造精度；有足够的强度和刚度；内应力要小；节省材料，结构紧凑，工艺性好。
3.4.1箱体材料及热处理
主轴变速箱体一般尺寸较大，形状复杂，大多采用