主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DOC

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1、1目錄第一章緒論.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.1背景.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.2數(shù)控機(jī)床的組成與分類.31.3本文研究?jī)?nèi)容.5第一章 VDL 主軸傳動(dòng)系統(tǒng).62.1主軸變速系統(tǒng).62.2主軸電機(jī)選擇.82.3傳動(dòng)設(shè)計(jì).8第三章同步帶傳動(dòng).113.1材料選擇.113.2參數(shù)計(jì)算.11第四章主軸組件的設(shè)計(jì).144.1主軸組件的設(shè)計(jì)要求.144.2主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計(jì)算 .164.3主軸傳動(dòng)裝置箱體的作用.194.4主軸相體的截面形狀和壁厚計(jì)算 .204.5軸承的選擇和軸承的精度.204.6軸承預(yù)緊力的要求.224.7主軸軸承的潤(rùn)滑與密封.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.8軸承壽命校核.224.9聯(lián)接鍵的選

2、擇.234.10碟形彈簧的選擇與計(jì)算.244.11碟形彈簧材料及熱處理、厚度和脫碳 .244.12碟形彈簧的強(qiáng)壓處理、表面強(qiáng)化處理和防腐處理.24第五章螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì).26結(jié)論錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。致謝.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn).30附錄.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2第一章緒論1.1 背景數(shù)控（numerical control,NC機(jī)床，顧名思義，是一類由數(shù)字程序?qū)崿F(xiàn)控制的 機(jī)床。與人工操作的普通機(jī)床相比，它具有適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高、柔性強(qiáng)。操 作者勞動(dòng)強(qiáng)度低。易于組成自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床也就是一種裝了程序控 制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯處理具有使用好嗎或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。在數(shù)控

3、銑床的基礎(chǔ)上，如果再配以道具和地總換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成了加工中心。加工中心的特點(diǎn)是她的刀具庫(kù)能存放幾十把甚至更多的道具，由程序控制換刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)用與更換，這樣就可以在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下， 一次完成很多工藝內(nèi)容。機(jī)床主軸系統(tǒng)指機(jī)床上帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸，通常有主軸、軸承和傳動(dòng)件（齒輪或皮 帶）等組成。主軸部件的運(yùn)動(dòng)精度和結(jié)構(gòu)剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素。VDL600A立式加工中心如下:圖 1.11.2 國(guó)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、 美國(guó)和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā) 展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種 類繁多。

4、能夠代表數(shù)控銑床3技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，目前，國(guó)外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手，開(kāi)發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切 割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡， 利用特殊的跟蹤探頭，在切割過(guò)程中控 制切割運(yùn)行軌跡。我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式 比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切 割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工 工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料

5、工件的質(zhì)量， 但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模， 不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切 割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切 割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來(lái)說(shuō)由于設(shè)備成本較低、 操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè) 甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)正在 逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高， 產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而 且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù) 控銑床是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需 要，該類切割機(jī)可滿足

6、不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的 需要，因此需求量將會(huì)越來(lái)越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó) 家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。1.3數(shù)控機(jī)床的組成與分類一數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的種類很多，但是任何一種數(shù)控機(jī)床都主要由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī) 械系統(tǒng)組成。1數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，是數(shù)控機(jī)床的“指揮系統(tǒng)”。數(shù)控系 統(tǒng)通常是一臺(tái)帶有專門系統(tǒng)軟件的專用微型計(jì)算機(jī)。2伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)(或稱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是由驅(qū)動(dòng)和執(zhí) 行兩大部分組成。用于實(shí)現(xiàn)

7、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和株洲伺服控制。它接受數(shù)控裝 置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給熟讀、方向和位移。3機(jī)械系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)，除機(jī)床基礎(chǔ)件意外，有下列各部分組成：4(1)主軸部件：包括主軸電動(dòng)機(jī)和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。(2)進(jìn)給系統(tǒng)：包括進(jìn)給執(zhí)行電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。(3)實(shí)現(xiàn)共建回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件。(4)實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置。(5)刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置(Automatic Tools Changer,簡(jiǎn)稱ATC)(6)自動(dòng)托盤交換裝置(Autormatic Pallet Changer，簡(jiǎn)稱APC)機(jī)床基礎(chǔ)件或稱機(jī)床大件，通常是指床身(或底座)、立柱、滑

8、座和工作臺(tái)等，它 是整臺(tái)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。9二數(shù)控機(jī)床的分類1按工藝用途分按照工藝的不同，數(shù)控機(jī)床可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、 數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、 數(shù)控液壓機(jī)等各種工藝用途的數(shù)控機(jī)床。2按運(yùn)動(dòng)方式劃分按運(yùn)動(dòng)方式即刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可分為：點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。3按伺服系統(tǒng)類型劃分按伺服系統(tǒng)類型的不同，數(shù)控機(jī)床可分為：開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)伺服系 統(tǒng)數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)時(shí)空機(jī)床。(1)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床是一種不叫原始的數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)將零件 的程序處理后，輸出

9、數(shù)據(jù)指令給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有來(lái)自位置傳感器的反 饋信號(hào)。最典型的系統(tǒng)就是采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)。 這類系統(tǒng)的信息流是單向的， 即進(jìn)給脈沖發(fā)出去以后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來(lái)，所以稱為開(kāi)環(huán)控制。這類機(jī)床較 為經(jīng)濟(jì)，但加工速度和加工精度較低。（2） 閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床帶有檢測(cè)裝置， 直接對(duì)工作臺(tái)的位移量進(jìn)行檢測(cè)。 這類控 制系統(tǒng)，因?yàn)榘褭C(jī)床工作臺(tái)納入位置控制環(huán)， 故稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以消除 包括工作臺(tái)傳動(dòng)鏈在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)誤差，因而定位精度高、調(diào)節(jié)速度快。但由于該系統(tǒng)受 進(jìn)給絲杠的拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦5阻尼特性和間隙等非線性因素的影響， 給調(diào)試 工作造成較大的

10、困難。（3） 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)數(shù)控機(jī)床是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，這類系統(tǒng)介于開(kāi)環(huán)和閉環(huán)之間，精度沒(méi)有閉 環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便，因而得到了廣泛的應(yīng)用。1.4 本文研究?jī)?nèi)容主要研究主軸箱部分，如圖1.2，該主軸箱具有以下要求：1合理設(shè)計(jì)加工主 軸箱結(jié)構(gòu)；2經(jīng)過(guò)對(duì)該設(shè)備刀具切削力計(jì)算，合理主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部件、軸承組 件、主軸。氣壓傳動(dòng)等零部件參數(shù)計(jì)算以及選型等；3設(shè)計(jì)主軸箱的整體結(jié)構(gòu)；4設(shè)計(jì)主軸箱、主軸等主要零件；5切削力計(jì)算；圖 1.26第二章 VDL 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)與普通機(jī)床的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)相比數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)。 省去了繁雜

11、的齒輪變速機(jī)構(gòu)，還有- 些數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中還存在二級(jí)或三級(jí)齒輪變速機(jī)構(gòu)用以擴(kuò)大主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的 范圍。2.1主軸變速系統(tǒng)變速方式有有極變速和無(wú)極變速。無(wú)極變速：速度連續(xù)變化，有無(wú)數(shù)個(gè)設(shè)置點(diǎn)。如，電子式旋鈕風(fēng)扇的風(fēng)力檔的變 化，旋鈕從最小到最大位置之間，有無(wú)數(shù)個(gè)位置。有極變速：速度不是連續(xù)變化，僅有限的幾個(gè)變化位置。如，機(jī)械式按鈕風(fēng)扇的 風(fēng)力檔的變化，只有1,2，3,4等幾個(gè)檔位。由于無(wú)極變速簡(jiǎn)化了主軸箱的結(jié)構(gòu),得好的加工質(zhì)量，一般都采用無(wú)極變速。目前主軸類型有以下幾種：1、 齒輪傳動(dòng)主軸大中型數(shù)控機(jī)床常采用這種變速 方式。如圖a所示，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪 變速，擴(kuò)大調(diào)速范圍，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，滿足主

12、軸低速是對(duì)主軸扭矩特性要求。滑移齒輪的移位大都采用液壓撥叉或 直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、直接驅(qū)動(dòng)主軸從電動(dòng)機(jī)到加工刀具的傳動(dòng)效率而言，直接驅(qū)動(dòng)方式幾乎可以實(shí)現(xiàn)100%的傳動(dòng)效率。直接驅(qū)動(dòng)主軸可以在低轉(zhuǎn)矩下實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速工作。由于不存在皮帶或齒輪等中間傳動(dòng)鏈，直接驅(qū)動(dòng)主軸的轉(zhuǎn)矩不會(huì)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的 下降而增加。就振動(dòng)而言，這種傳動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)良好，也就是說(shuō)能夠達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并也保證了加工時(shí)能選用合理的切削用量，獲7保持良好地加工表面加工質(zhì)量。3、通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)這種傳動(dòng)主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速 范圍不大的機(jī)床。如圖b。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 安裝調(diào)試方便，且在一定條件下能滿足 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求。帶傳動(dòng)可以避

13、 免齒輪傳動(dòng)的噪聲與振動(dòng)。常用的帶有 三角帶和同步齒形帶。4內(nèi)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸這種主軸也被稱為電主軸。 集成在主軸上前后軸承之間的電機(jī)可以是同步電機(jī)也 可以是異步電機(jī)。這種驅(qū)動(dòng)方式可以有效的減少震動(dòng)和噪聲，實(shí)現(xiàn)15000r/min乃至更高的轉(zhuǎn)速，而且其結(jié)構(gòu)更為緊湊，這就是電主軸能在告訴加工機(jī)床中普遍應(yīng)用的原 因。通過(guò)調(diào)研，我做的VDL600A立式加工中心所用的是高扭力齒形皮帶傳動(dòng)的無(wú)極 變速方式。加工中心的主軸組件加工中心主軸組件是機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，除了具有一般數(shù)控機(jī)床主軸組件 所具有的主軸、主軸支承及裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件外，還具有刀具自動(dòng)加緊、 主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸裝刀孔吹凈等裝置。

14、1.范圍：各種不同的機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機(jī)床，要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)距的功能，而且還要有比較高的速度。2.熱變形：電動(dòng)機(jī)、主軸及傳動(dòng)件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對(duì)主傳 動(dòng)系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。3.旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度（1）主軸的旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無(wú)載荷，低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，測(cè)量主軸前端 和300mn處的徑向和軸向跳動(dòng)值。（2）主軸在以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量上述兩項(xiàng)精度稱為運(yùn)動(dòng)精度。4.主軸的靜剛度和抗振性X- X主軸電動(dòng)機(jī)(b)8由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)量分 布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對(duì)主軸組件的靜剛度

15、和抗振性都會(huì)產(chǎn)生影響。5.主軸組件的耐磨性主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長(zhǎng)期保持要求的準(zhǔn)確精度。凡是有機(jī)械 摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑。2.2主軸電機(jī)的選擇221 主軸切削力銑削用量的選擇為使組合銑床更好的提高生產(chǎn)效率， 便于人工操作，最少的停車損失和使刀具的 壽命更長(zhǎng)、加工質(zhì)量更好，合理的選擇銑削用量是非常必要的。 表3-3為硬質(zhì)合金端 銑刀的銑削用量。銑削用量的選擇應(yīng)該使選擇的刀具充分發(fā)揮其性能。 所以就不能選擇太低?？紤] 到批量生產(chǎn)時(shí)也沒(méi)必要把切削用量選太高，以免增加刀具損耗。總之要根據(jù)加工精度 和加工材料，工作條件和技術(shù)要求進(jìn)行分析。所以以上

16、的選擇是可行的。2.2確定切削力、切削功率根據(jù)選定的切削用量（組要指切削速度v及進(jìn)給量f）,確定切削力，作為選擇 動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒 輪、傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)功率。一銑削力和主切削功率計(jì)算1.轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)速的范圍為：608000,主軸在工作時(shí)其轉(zhuǎn)速通常為：10r/s則轉(zhuǎn)速：v=n d/2=0.625m/s2.主切削力Fc因選取硬質(zhì)合金端面銑削45,鋼工件，由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得：99.81Q寸PYFZ aZFZ zd0qF-n0WF 6(T式中：即一銑削深度（mm）；隹一銑削接觸弧深度（mm）；af每齒進(jìn)給

17、量（mm/Z）;-f每秒（分）進(jìn)給量（mm/s,mm/min）；f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）;do銑刀外徑mm；no銑刀轉(zhuǎn)速（r/s）,Z銑刀齒數(shù)。根據(jù)表2.1,選?。篴p=2 .0mm；ae=5；Sf=l.0mm；Uf =5mm；d=125mm;n=20;Cf=78.5;Xf=1.0;Yf=0.75;Zf=1.1;Wf=0.2;qF=1.3帶入式中得：Fz=5600NP=FV=3500W,圓整取P=4.0KW;則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：pPm5.7kw0.7則電機(jī)的功率為6.0kw銃刀類型刀具材料公式中的系數(shù)及指數(shù)CFXFYFZFWFqF加工碳素結(jié)構(gòu)鋼db=0.637GPa端銃刀硬質(zhì)合金7901.00.7

18、51.10.21.3高速鋼78.50.950.81.101.1圓柱銃刀硬質(zhì)合金96.71.00.750.8800.87高速鋼651.00.720.8600.86立銃刀硬質(zhì)合金11.91.00.750.85-0.130.73高速鋼651.00.720.8600.86圓盤銃刀、切槽及切斷銃刀r 硬質(zhì)合金2501.10.80.90.11.1高速鋼651.00.720.8600.86凹凸半圓及角銃刀高速鋼451.00.720.8600.86*KFZ10加工不銹鋼 1Cr18Ni9Ti HB=141端銃刀硬質(zhì)合金2180.920.781.001.15立銃刀高速鋼821.00.60.7500.68加工灰鑄

19、鐵 HB=190端銃刀硬質(zhì)合金54.50.90.741.001.0圓柱銃刀581.00.80.7500.9圓柱銃刀、立銃刀、圓盤銃刀、切槽及切斷銃刀高速鋼301.00.650.8300.83加工可鍛鑄鐵 HB=150端銃刀硬質(zhì)合金4911.00.751.10.21.3圓柱銃刀、立銃刀、圓盤銃刀、切槽及切斷銃刀高速鋼301.00.720.8600.86加工中等硬度非均質(zhì)銅合金HB=100 140圓柱銃刀、立銃刀、圓盤銃刀、切槽及切斷銃刀22.61.00.720.8600.86表2.12.3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)VDL主軸的驅(qū)動(dòng)路線采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率 高，由電機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)

20、無(wú)極變速。帶采用同步帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)具有：同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，帶長(zhǎng)不變，傳動(dòng)比穩(wěn)定；（2） 帶薄而輕，強(qiáng)力層強(qiáng)度高，適用于高速傳動(dòng)，速度可達(dá)40 m/s；（3）帶的柔性好，課用直徑較小的帶輪，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動(dòng)比;（4）傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98-0.99，因而應(yīng)用日益廣泛；（5）初拉力較小，故軸和軸承上所受的載荷小。主要缺點(diǎn)是制造、安裝精度要求較高、成本高。同步帶主要用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如計(jì)算機(jī)、錄音機(jī)、磨床 和紡織機(jī)等。13第三章同步帶傳動(dòng)3.1材料選擇11根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗

21、拉層三部分組成。帶背和 帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運(yùn)轉(zhuǎn)部分。133.2參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結(jié)構(gòu)和尺寸，傳動(dòng)中心 距，作用在軸上載荷以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.模數(shù)的選取模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速ni確定的，通過(guò)查現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床表4-33查得Pd=KA*P,式中P-傳動(dòng)功率表4-1工作情況系數(shù)KA載荷性質(zhì)一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h2時(shí)，Zm應(yīng)不小于6，所以計(jì)算的Zm滿足條件12.帶寬bs：4.節(jié)圓直徑di:di=bZl=121.2mm715.大帶輪齒數(shù)Z2與直徑：Z2=izi=606.大帶輪直徑d2=idi=1.5 96=24

22、2.2m7.帶的速度V:V=如=7.536,(60 x1000由表查得13Vmax=3540 VWmax所以合格。8.定中心距a0：5(d1+d2)Qa2(d+d2)所以：0.7(96+144)aD2(96+144)則有168a0240+2304=978.7224a024220(式4-2)查表選取Lp=1005mZb=8010.計(jì)算中心距a(采用中心距可調(diào))Lp - Lpnaa+-=300+=278.5m2(式4-3)選取a=314m11.帶輪與帶的嚙合齒數(shù)Zm：Zm1一瞇=.82取Zm=12(式4-4)13Fc=mbV2=4.8X10-3X7.5362=0.27313.作用與軸上的力Fr:F

23、r=-Pd103二95103=1240.7N V7.53614.小帶輪最小包角a:a18060（d2-d1）/a=180。-60。（144-96）/314=170.815.帶輪寬度bf, bf1, bf2bf=bs+（1.53）=41.543bf1=bs+（67）=4647bf2=bs+（35）=43414第四章主軸組件的設(shè)計(jì)主加工中心主軸組件是機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，除了具有一般數(shù)控機(jī)床主軸組 件所具有的主軸、主軸支承及裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件外， 還具有刀具自動(dòng)加緊、 主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸裝刀孔吹凈等裝置。 軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在 主軸上的傳動(dòng)件、密封件等，因?yàn)橹鬏S帶動(dòng)工件

24、或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動(dòng)， 所以它的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機(jī)床最重要的部件之一。4.1主軸組件的設(shè)計(jì)要求回轉(zhuǎn)精度：主軸組件的回轉(zhuǎn)精度，是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 線速度為所以bs9.351.20 （20 -0.273） 7.536103= 39.12mm選取bs=40mm5）（式4-6）14零的點(diǎn)的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間 都是變化的，這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離， 就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差 的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑轉(zhuǎn)誤差、角度誤差

25、和軸向誤差，它們很少單獨(dú)存 在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成徑向跳動(dòng)，而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成端面跳動(dòng)。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個(gè)空間旋轉(zhuǎn)矢量， 它并不是在所有的 情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量，一般分為三種靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量和間接測(cè)量。目前我國(guó) 在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量法，用一個(gè)精密的檢測(cè)棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸 及檢測(cè)棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸進(jìn)行測(cè)量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認(rèn)為是 主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直度， 數(shù)據(jù)綜合表示。動(dòng)態(tài)測(cè)量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上， 與主軸中心線上，與主軸 同

26、時(shí)旋轉(zhuǎn)；在主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在工作臺(tái)上安裝兩個(gè)互成90度角的非接觸傳感器，通過(guò)儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測(cè)量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測(cè)量試件的圓度來(lái)評(píng)價(jià)。出廠時(shí)，普通級(jí)加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測(cè) 量法測(cè)量，當(dāng)L=300mm寸允許誤差應(yīng)小于0.02伽。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是 由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不 平衡，在回轉(zhuǎn)時(shí)引起的激振力，也會(huì)造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平 衡量要控制在0.4 mm/s以下。主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時(shí)， 主軸組件抵抗變形的能力。通常 抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí)，在位移

27、方向上所施加的作用力大小來(lái)表示。 主軸組件 的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作 用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會(huì)破壞齒輪、軸承 的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐 跨距、所選軸承類型及配置形勢(shì)、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動(dòng)元件的位置等有關(guān)。主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時(shí)， 主軸保持平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生 振動(dòng)的能力。主軸組件抗振性及在必要時(shí)安裝阻尼(消振)器。另外，使主軸固有頻 率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。主軸溫升：主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫升過(guò)高會(huì)起兩方面的不良結(jié)果： 一是主軸組件 和箱體1

28、5因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對(duì)位置會(huì)有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會(huì)因溫度過(guò)高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤(rùn)滑 條件，影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問(wèn)題 時(shí)，一般米用恒溫主軸箱。主軸的耐磨性：主軸組件必須有足夠的耐磨性， 以便長(zhǎng)期保持精度。主軸上易磨 損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動(dòng)式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過(guò)氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需 要有良好的潤(rùn)滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要 具體問(wèn)題具體分析，例如設(shè)計(jì)

29、高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件的主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的 要求；設(shè)計(jì)高精度數(shù)控機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu) 要保證個(gè)部件定位可靠，工藝性能好等要求。提高主軸組件抗振性的措施(1)盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度， 適當(dāng)增大跨矩；（2）盡量提高前軸承的剛度和阻尼；（3）提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；（4）對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動(dòng)平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減 少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)源；（5）對(duì)于非連續(xù)切削過(guò)程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動(dòng)；（6）應(yīng)用阻尼器消耗振動(dòng)能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。減少主軸組件熱變形的措施（1）把熱源移至機(jī)床以外

30、。（2）改善主傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤(rùn)滑，用低粘度的潤(rùn)滑油、油霧 潤(rùn)滑等，特別注意前軸承的潤(rùn)滑情況。（3） 采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機(jī)床各部位的溫差，進(jìn)行熱補(bǔ)償。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一些自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难b置設(shè)法使熱變形朝不影響加工精度的方向 發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間再加工。把粗、精加 工分開(kāi)等。164.2 主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計(jì)算主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其 熱處理，對(duì)主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同而 有各種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和

31、支撐跨距。評(píng)價(jià)和 考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應(yīng)范 圍。1.主軸直徑主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級(jí)精度軸承的公差值也越大， 要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。 同 時(shí)極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.70.8的前支承軸頸值，實(shí)際 尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝 性能也越好。172.主軸內(nèi)孔直徑主軸的內(nèi)孔用來(lái)安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液動(dòng)卡盤等。主 軸孔徑越大，可通過(guò)的棒料直徑也越大，機(jī)床的適用范圍就越廣，同時(shí)主軸部件的相 對(duì)重量

32、也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。 主軸的孔徑與主軸的直徑之 比，小于0.3時(shí)空心主軸的剛度幾乎與實(shí)心主軸的剛度相當(dāng)；等于0.35時(shí)，空心主 軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%大于0.7時(shí)空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其 比值為0.5左右。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此設(shè)計(jì)選用的主軸材料是45號(hào)鋼。其熱處理及參數(shù)如下表表5-1 45號(hào)鋼熱處理參數(shù)13材料熱處理硬度(HBS抗拉強(qiáng)度極限屈服 強(qiáng)度極 限CTs彎曲 疲勞極 限C-1剪切 疲勞極 限T-1許用彎曲應(yīng)力C-145調(diào)質(zhì)、滲氮21725564035530015560因?yàn)檫x用的主軸電機(jī)功率為P=6.0KVy額定轉(zhuǎn)速nc=1500r/min所以主軸功

33、率p=pc/nin2n3=6.0=9.67 kw(式5-1)0.98 x 0.97X0.98因?yàn)橹鬏S是空心轉(zhuǎn)軸，所以查表得 一1=1.23所以d1=21.68X1.2321.23=56.6伽又因?yàn)榇颂庉S上有一個(gè)鍵槽，所以d1=dX(1+5%)=59.45伽 取d1=60伽;d2=d+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應(yīng)該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取a(0.070.1)d1；d2應(yīng)符合密封件的孔徑要求。所以d2=63mm1=21.68X八.M2(?T)2卡.(式5-2)18查表得出(T-i=270Mpa咗(_4)所以：s=J 2=1.08(0.070.1)d1所以d6

34、=80mm根據(jù)選用的軸承確定d7=98mm主軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核，危險(xiǎn)截面安全系數(shù)s的校核計(jì)算:sas2 2cs .屯一只考慮彎距作用的安全系數(shù)；s=(式5-3)sT只考慮扭距作用是的安全系數(shù);s許用安全系數(shù)；14在此查表所得s=1.31.5;s.T-1=155Mpa k =1.71=1.44B=1.6.=0.78=0.74,ip=0.3,書(shū)T=0.21,(T2W，CT n=M=二d332dov =d194軸主要精度指標(biāo)前支承軸承軸頸得同軸度約為5yn左右；軸承軸頸需要按軸承內(nèi)孔“實(shí)際尺寸” 配合，并且需要保證配合過(guò)盈1卩5卩m;錐孔與軸承軸頸得同軸度為3卩5卩m與 錐面的接觸面積不小于8

35、0%且大端接觸較好；裝圓柱滾子軸承與軸承內(nèi)圈的接觸面 積應(yīng)該不小于85%5.主軸動(dòng)態(tài)特性的改善改善主軸動(dòng)態(tài)特性的措施有以下幾個(gè)方面：(1)使主軸組件的固有頻率避開(kāi)激振力的頻率通常應(yīng)該使固有頻率高于激振力頻率的30%以上。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于 主軸在彈性基礎(chǔ)上(軸承)的剛度振動(dòng)則應(yīng)提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振 動(dòng)，則應(yīng)提高主軸的剛度，如加粗直徑。激振力可能來(lái)自主軸組件的不平衡，這時(shí)激 振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以n/30。也可能來(lái)自斷續(xù)切削，這時(shí)激振頻率還應(yīng)該乘以刀 齒數(shù)z。(2) 增大阻尼如前面所述，低階模態(tài)常是主軸的剛體振動(dòng)。這時(shí)主軸軸承，特別是前軸承的阻 尼對(duì)主軸組件的抗振性影響很

36、大。如果要求得到很光的加工表面，主軸又是水平的， 可用滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊可以增大阻尼， 但過(guò)大的預(yù)緊反而使阻尼減少， 故 選擇預(yù)緊時(shí)還應(yīng)該考慮阻尼的因素。(3) 米用三支承如主軸后端懸深很長(zhǎng)，可增加輔助支承，成為三支承主軸。輔助支承可用深溝球 軸承，保留游動(dòng)間隙。輔助支承的作用，與其說(shuō)是提高剛度，不如說(shuō)是為了提高抗振 性。124.3主軸傳動(dòng)裝置箱體的作用通過(guò)傳動(dòng)軸承支撐傳動(dòng)件的軸； 存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)件和軸承的潤(rùn)滑； 密封作 用，減少環(huán)境不良因素；保護(hù)機(jī)器操作者的人身安全，避免傷亡事故。4.4 主軸箱體的截面形狀和壁厚計(jì)算傳動(dòng)裝置箱體的典型縱截面形狀為矩形或圓形。箱體壁厚N的計(jì)算：N

37、=21 b h=20mm【i4（式5-4）3000204.5 主軸軸承的選擇主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、安裝、調(diào)整、潤(rùn) 滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。在數(shù)控機(jī)床上主軸軸承常用的有滾動(dòng)軸 承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤(rùn)滑維護(hù)簡(jiǎn)單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變 動(dòng)范圍下穩(wěn)定的工作。滾動(dòng)軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購(gòu)維修很方便，在數(shù)控機(jī)床 上被廣泛采用。但與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的噪聲大，滾動(dòng)體數(shù)目有限，剛度是變 化的，抗振性略差，并且對(duì)轉(zhuǎn)速有很大的限制。數(shù)控機(jī)床主軸組件在可能條件下，盡 量使用了滾動(dòng)軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能

38、夠作軸向移動(dòng)的主 軸。這時(shí)用滾動(dòng)軸承可以用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑以避免漏油。滾動(dòng)軸承根據(jù)滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)的不 同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。64.5.1軸承的選擇和軸承的精度選用軸承時(shí)，首先是選擇類型。選擇軸承類型應(yīng)考慮多種因素，如軸承所受載荷 的大小、方向及性質(zhì)；軸向的固定方式；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境；調(diào)心性能要求；經(jīng)濟(jì)性和 其他特殊要求等。滾動(dòng)軸承的選，用原則課概括如下。1.載荷條件軸承承受載荷的大小、方向、性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。載荷較大時(shí)應(yīng)選 用線接觸的滾子軸承。受純軸向載荷時(shí)通常選用推力軸承；主要受徑向載荷時(shí)應(yīng)選用 深溝球軸承；同時(shí)受徑向和軸向載荷時(shí)應(yīng)選用角接觸軸承； 受沖擊載荷時(shí)宜選

39、用滾子 軸承。2.轉(zhuǎn)速條件當(dāng)轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)， 應(yīng)選用球軸承。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低。當(dāng) 工作轉(zhuǎn)速較高，而軸向載荷不大時(shí)，可采用角接觸軸承或深溝球軸承。 對(duì)高速回轉(zhuǎn)的 軸承，為減小滾動(dòng)體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動(dòng)體直徑較小的軸承。3.裝調(diào)性能3類（圓錐滾子軸承）和N類（圓柱滾子軸承）的內(nèi)外圈可分離，便于裝拆。為 方便安裝在長(zhǎng)軸上軸承的裝拆和緊固，可選用帶內(nèi)綴孔和緊定套的軸承。214.調(diào)心性能軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應(yīng)控制在極限值之內(nèi)，否則會(huì)增加軸承的附加載荷 而降低其壽命。對(duì)于剛度差或安裝精度較差的軸組件，宜選用調(diào)心軸承，如1類（調(diào)心球軸承）、2類（調(diào)心滾子軸承）軸承

40、。5.經(jīng)濟(jì)性在滿足使用要求的情況下優(yōu)先選用價(jià)格低廉的軸承。一般球軸承的價(jià)格低于滾子軸承。軸承的精度要求越高價(jià)格就越高。在同精度的軸承中深溝球軸承的價(jià)格最低。同型號(hào)不同公差等級(jí)軸承的價(jià)格比為：P0:P6:P5:P4=1:1.5:1.8:6。選用高精度軸承時(shí)應(yīng)進(jìn)行性能價(jià)格比的分析。本次設(shè)計(jì)中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用， 其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大 而增大；軸承的精度，分為2、4、5、& 0五級(jí)。其中2級(jí)最高，0級(jí)為普通精度級(jí)。 主軸軸承以4級(jí)為主。高精度主軸可用P2級(jí)。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助 軸承可用P5級(jí)。

41、P6級(jí)和P0級(jí)一般不用。靜壓滑動(dòng)軸承的油膜壓強(qiáng)由液壓缸從外界供給，與主軸轉(zhuǎn)速的高低無(wú)關(guān)，承載能力不隨轉(zhuǎn)速 而改變，而且無(wú)磨損，啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力矩相同。所以靜壓轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)精度高，剛度大。但需要一套液壓裝置，成本較高，污染大。Cfn224.5.2軸承預(yù)緊力的要求因?yàn)轭A(yù)緊力提高剛度有一定的效果，這是與線接觸的滾子軸承不同的。點(diǎn)接觸的 球軸承，應(yīng)在溫升允許的條件下，盡量用較高的預(yù)緊力。在軸向力的作用下，不受力測(cè)軸承的滾動(dòng)體與滾道不配時(shí)為最大軸向載荷的35%三聯(lián)組配時(shí)為24%4.5.3軸承壽命校核主軸軸承通常載荷相對(duì)較輕，除一些特殊的重載主軸外，軸承的承載能力是沒(méi)有 問(wèn)題的。主軸軸成的壽命，主要不是取

42、決于疲勞點(diǎn)蝕，而是因?yàn)槟p而降低精度。通 常，如軸承精度為P4級(jí)，經(jīng)使用導(dǎo)致磨損后跳動(dòng)精度降至P5級(jí)時(shí)，這個(gè)軸承就不能 滿足加工精度要求了。應(yīng)該更換了。雖然還遠(yuǎn)未達(dá)到其疲勞壽命，但是這種“精度壽 命”目前還難以估算準(zhǔn)確。所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時(shí)，預(yù)計(jì)使用五年。則T=16X365X5=29200h根據(jù)軸承壽命校核公式:500(（式6-1）23Lh軸承壽命。T-滾動(dòng)軸承許用壽命。C-滾動(dòng)軸承額定動(dòng)負(fù)荷。fn-速度系數(shù)fn=1000=0.281V 3nc-壽命指數(shù)。對(duì)球軸承&=3;對(duì)滾子軸承&=10/3KA-使用系數(shù)。查表取KA=1.2.&-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表取Kn=0.89KL-

43、齒輪輪換工作系數(shù)，查表取KL=0.8.P-當(dāng)量動(dòng)載荷。14所以根據(jù)公式計(jì)算得：Lh=50038.0.281=46013.8hTJ.2漢0.85匯0.89汽0.8匯3.28丿因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。4.6 聯(lián)接鍵的選擇鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 使用要求和工作條件選擇， 鍵截面尺寸通常根 據(jù)軸的直徑，從標(biāo)準(zhǔn)中選取，對(duì)于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉(zhuǎn)矩 的條件下，允許選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時(shí)候由于工藝和強(qiáng)度原因，也可以選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長(zhǎng)度按輪轂長(zhǎng)度而定，即鍵的長(zhǎng)度等于略短于輪轂的長(zhǎng)度，而導(dǎo)向平鍵就得按輪轂的長(zhǎng)度及滑動(dòng)距離而定

44、，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸和GB/T1096-1979選普通平鍵聯(lián)接，鍵的公稱尺寸是bxhxL=10X8X（2836），材料選取45號(hào)鋼244.7 碟形彈簧的選擇與計(jì)算碟形彈簧它是一種用鋼板沖壓的截面錐形壓縮彈簧，其特點(diǎn)是:圖7-1碟形彈簧（1）剛度大，用于負(fù)荷大，軸向空間要求小的地方。（2） 具有變剛度特性，適應(yīng)范圍廣，根據(jù)其極限變形量h和彈簧板厚度t不同, 可有各種不同的特性曲線和承載能力。（3）在工作過(guò)程中，碟片之間有摩擦損失，加載和卸載時(shí)的特性曲線不重合， 吸振能力強(qiáng)，制造維修方便。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用A系列碟形彈簧。采用對(duì)合組合方式安裝。174.7.1 碟形彈簧

45、材料及熱處理、厚度和脫碳碟形彈簧材料為60Si2MnA碟簧成型后，進(jìn)行淬火，回火后的硬度必須在HRC4各45范圍內(nèi)單面脫碳層深度，對(duì)于厚度小于1.25mm的第一類碟形彈簧，不得超過(guò)其厚 度的5%對(duì)于厚度不小于1.25mm的碟形彈簧，不超過(guò)其厚度的3%（其最小值允許為0.06 mm）。4.7.2 碟形彈簧的強(qiáng)壓處理、表面強(qiáng)化處理和防腐處理碟形彈簧應(yīng)全部進(jìn)行強(qiáng)壓處理，處理方法為：一次壓平，持續(xù)時(shí)間不少于12h，25或者進(jìn)行短時(shí)壓平，壓平次數(shù)不小于5次，壓平力不小于二倍的R=0.75h,強(qiáng)化處理 后自由高度應(yīng)穩(wěn)定。對(duì)于受變負(fù)荷的碟形彈簧，內(nèi)錐面推薦表面作強(qiáng)化處理，例如噴丸處理等，根據(jù) 需要，碟形彈簧

46、表面進(jìn)行防腐處理（如磷化、氧化、鍍鋅等），經(jīng)電鍍后的碟形彈簧， 必須進(jìn)行去氫處理，不過(guò)對(duì)受變負(fù)載的碟形彈簧應(yīng)該避免采用電鍍方法處理。6其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：D=50d=25.4t=3 ho=1.1 Ho=4.1P=12000Nf=0.83 H-f=3.27OM=-1250N/ mm2旳=1430 N/ mm2Q=34.30kg/1000件2D/t18 h0=0.4 E=206000N/m卩=0.3 K4=1 C=2壓平彈簧的負(fù)載：3PC=4E2丄其K4=8410N（式7-1）1 - 2KQC1 ln CP/Pc=5000/8410=0.59因?yàn)閔/t=0.4 （查表所得）所以 丄=0.57hGf

47、=0.57 :h0=0.51所以對(duì)合組合的片數(shù)為I=-Z-11.76 取12片.f0.51未受負(fù)載的高度是Hz=i.H0=22X3.15=69.3受負(fù)載時(shí)的高度H1=Hz-if=69.3-22 0冷1=58.08壓平彈簧時(shí)（f=h0）M點(diǎn)的應(yīng)力此數(shù)據(jù)與60Si2MnA的屈服極限1400接近碟形彈簧的剛度K1=2=0.69，（式7-2）（5M=4Et2*K4f 3= -1350K1D2t二（式7-3）C 1226卩=7乂一t江K24K24f邑j_3乂匹X+ 3f|+1=9015.53N（式7-4）1-卩2Q XD2 It丿t t 2鋰丿.27第五章 螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1.螺釘?shù)牟贾靡话銓?duì)稱

48、形式，并應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)和力流方向使螺釘受力合理，加工與安裝方便。2.形心與結(jié)合面的形心應(yīng)該重合。3.用鉸制孔螺釘（受剪切螺釘）承受橫向載荷時(shí)，沿力流方向的螺釘應(yīng)不多于6個(gè)。4.一組螺釘?shù)闹睆胶烷L(zhǎng)度應(yīng)該盡量相同。5.一組螺釘中每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力應(yīng)該相同。6.釘中心線間的最小距離t=（1.52.0）s，s為六角螺母的對(duì)邊寬度，最大距 離與聯(lián)接用途有關(guān)。7.該滿足擰螺釘時(shí)需要的最小扳手空間。8.校核計(jì)算時(shí)只計(jì)算受力最大的螺釘。六角頭頭部帶槽螺釘：根據(jù)要求計(jì)算：選用M6和M8兩種螺釘，其中M6型號(hào)螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=24, dk=9.7810,K=3.9, t=2, B=4.15, 1=1060,精度

49、等級(jí)為8.8級(jí)。M8型號(hào)螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=28, dk=12.7313, K=5, t=2.6, B=5, l=12圖 8-1 六角頭頭部帶槽螺釘2880,精度等級(jí)為8.8級(jí)。螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算與校核:承受橫向載荷和軸向載荷的普通螺釘?shù)男：诵：斯剑?X1.3Fo/(ndi)2W6, 96.32設(shè)計(jì)公式：di4X1.3Fo/n61/2=5.96是螺釘?shù)脑S用拉應(yīng)力)12M6螺釘6=106.2所以合格。式中(di是螺釘?shù)穆菁y小徑，629結(jié)論此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的題目是 “數(shù)控銑床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀有了一個(gè)全面地了解，了解了數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)在以及以后機(jī)械工業(yè) 中所起的

50、作用，明白了數(shù)控技術(shù)的在以后工業(yè)的發(fā)展中所扮演的角色。 為自己今后更 好的學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)指明了方向。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行了融會(huì)貫通，有了一個(gè)全 新的認(rèn)識(shí)，對(duì)以前許多不太清楚的地方，通過(guò)問(wèn)老師和查資料的方法，已經(jīng)明白了很 多，知道了自己以前學(xué)習(xí)的不足，所以以后應(yīng)該更加努力。此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是使我明白了，無(wú)論做什么事情，要想做好，必須 態(tài)度端正；要善于學(xué)習(xí)，時(shí)刻學(xué)習(xí)；做事要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，細(xì)致、不怕吃苦，還要有創(chuàng) 新精神。致謝歷時(shí)幾個(gè)月的實(shí)習(xí)接近尾聲了，我的設(shè)計(jì)也基本上圓滿完成了。此時(shí)回想過(guò)去設(shè) 計(jì)的日子，體會(huì)多多，感慨也不少。設(shè)計(jì)過(guò)程也如我所料，遇到不少的問(wèn)題。幸

51、好在 此過(guò)程中常得到高老30師的指導(dǎo)、同學(xué)們的幫助，讓我基本上解決了問(wèn)題，完成了設(shè)計(jì)。最后交給指導(dǎo)老師，請(qǐng)她幫我檢查。指導(dǎo)老師經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查后對(duì)我的設(shè)計(jì)給予 詳細(xì)的、全面的批評(píng)指正和修改建議。我根據(jù)指導(dǎo)老師的修改建議，進(jìn)行第二輪的修 改，修改完后再請(qǐng)老師過(guò)目指導(dǎo)，直到指導(dǎo)老師認(rèn)為基本沒(méi)什么錯(cuò)誤為止。 在此表示 衷心的感謝！最后，在此對(duì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，給予我指導(dǎo)和幫助的老師同學(xué)表示衷心的感謝！ 特別是我的指導(dǎo)老師高老師，對(duì)我設(shè)計(jì)給予悉心的指導(dǎo)，她對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度也 是我學(xué)習(xí)的好榜樣，我受益匪淺，在此再次表示衷心的感謝。31參考文獻(xiàn)1吳宗澤,羅圣國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版M.北京：高等教育

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