魚尾板銑床動(dòng)力頭設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)書

1、成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 魚尾板銑床動(dòng)力頭設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 2015 年 5 月 11 日2魚尾板銑床動(dòng)力頭設(shè)計(jì)專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號： 摘 要:銑削主軸箱的特點(diǎn)是采用通用動(dòng)力頭和標(biāo)準(zhǔn)主軸箱，而在主軸箱的前面組裝上根據(jù)被加工零件的工藝要求設(shè)計(jì)的專用銑削部件。銑削頭屬于動(dòng)力部件。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有銑削動(dòng)力頭、動(dòng)力箱、切削頭、鏜刀頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。本次

2、設(shè)計(jì)的題目是魚尾板銑床動(dòng)力頭設(shè)計(jì)。首先針對所要加工的零件即魚尾板入手，確定加工參數(shù)和加工要求，對動(dòng)力頭總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而確定動(dòng)力頭的總體布局，隨后，對主軸及主軸組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)主軸組件時(shí)，以主軸為線索，在滿足剛度、精度等要求下，完成其他所有零件的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：動(dòng)力；主軸；軸承；軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；鎖緊機(jī)構(gòu)。The Design of Fishplates Milling Power Head Specialty：Machine Design & Manufacturing Student Number：201110111517 and their Automation Studen

3、t：Zhenghuan Supervisor：Zhu DaqingAbstract:Milling headstock is characterized by using a general dynamics head and standard headstock, and in the front of the headstock are assembled on special milling machining parts which are designed according to process requirements of the part to be machined. Mi

4、lling head belongs to the power unit. Power unit is mainly to provide the main movement and feed movement to combined machine tools. There are milling power head, power boxes, cutting head, boring head and power slide. The support components are used to install the power slide, the cutting head with

5、 the feeding mechanism or a jig, which have side base, intermediate base, frame, adjustable bracket, column and the column base and so on. The title of this design is fishplates milling power head design. Firs of all, starting from the components to be processed and that is fish plates to determine

6、the processing parameters and processing requirements Therefore, which design the overall structure of the power head to determine the entire distribution of the power head, then design the spindle and the spindle components; When design the spindle components, the spindle is clues, and if when the

7、rigidity, accuracy and other requirements have been met , all other parts of the design will be completed.Keywords: dynamic; spindle; bearing; axial adjusting mechanism; locking mechanism.目 錄 緒論11 組合機(jī)床2 1.1組合機(jī)床加工方式2 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展史2 1.3 組合機(jī)床部件分類3 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展3 1.5 組合機(jī)床在生產(chǎn)中的應(yīng)用32 機(jī)床總體設(shè)計(jì)4 2.1機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)4 2

8、.2各類參數(shù)設(shè)定、計(jì)算4 2.3銑削功率和銑削力的計(jì)算4 2.4電機(jī)的選用5 2.4.1效率5 2.4.2傳動(dòng)比分配6 2.4.3電機(jī)參數(shù)6 2.5軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定63 軸組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算7 3.1主軸的基本要求7 3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度7 3.1.2 剛度8 3.1.3 抗振性8 3.1.4 溫升和熱變形9 3.1.5 耐磨性9 3.2主軸組件的布局9 3.2.1適應(yīng)剛度和承載能力的要求10 3.2.2適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求11 3.2.3適應(yīng)精度的要求11 3.2.4適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求11 3.2.5適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求11 3.3主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定12 3.4主軸的材料與熱處理13 3.5主軸的技術(shù)要求14

9、 3.6主軸直徑的選擇14 3.7主軸前支承軸承的選擇15 3.8主軸前端懸伸量15 3.9主軸支承跨距16 3.10主軸結(jié)構(gòu)圖17 3.11主軸組件的驗(yàn)算17 3.12各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算184 主軸組件相關(guān)部件23 4.1主軸軸承的潤滑23 4.2主軸組件的密封23 4.2.1主軸組件密封裝置的類型23 4.2.2 主軸組件密封裝置的選擇23 4.4 擋圈24 4.5前、后支承的軸承蓋24 4.6主軸用套筒及其鎖緊部分25 4.7主軸組件軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26 4.8錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算26 4.9 V帶傳動(dòng)及帶輪選擇計(jì)算27 3.10直齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算28結(jié)論33參考文獻(xiàn)34致 謝35II緒論機(jī)械制造行業(yè)在國

10、民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，是國民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，是生產(chǎn)力的重要組成部分。機(jī)械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、科研和國防等各個(gè)部門提供各種生活、生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機(jī)械制造業(yè)本身提供機(jī)械制造設(shè)備。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平標(biāo)志著一個(gè)國家或地區(qū)的科學(xué)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。機(jī)械制造裝備的核心是金屬切削機(jī)床，精密零件的加工，主要依賴切削加工精密性的提高來達(dá)到所需要的精度。金屬切削機(jī)床所擔(dān)負(fù)的工作量約占機(jī)器制造總工作量的40%60%，金屬切削機(jī)床的技術(shù)水平直接影響到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品

11、質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。顯然，金屬切削機(jī)床及生產(chǎn)水平能力在國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用。縱觀幾十年來的歷史，機(jī)械制造業(yè)從早期通過不斷降低成本來在同行中進(jìn)行市場競爭，經(jīng)過20世紀(jì)70年代、80年代發(fā)展到20世紀(jì)90年代乃至21世紀(jì)初的通過生產(chǎn)新型產(chǎn)品的競爭。目前，我國已經(jīng)加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代已經(jīng)到來，同時(shí)我國機(jī)械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢：知識(shí)技術(shù)產(chǎn)品這一鏈條的更新周期越來越短，產(chǎn)品的批量越來越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量要求越來越高，更多的是對產(chǎn)品需求的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來越強(qiáng)，因而以快速制造產(chǎn)品為代表的先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)對市場快速進(jìn)行響應(yīng)、不

12、斷通過設(shè)計(jì)和優(yōu)化推出新產(chǎn)品、贏得競爭、在行業(yè)中求得生存和發(fā)展的主要手段。金屬切削機(jī)床中的組合機(jī)床，是根據(jù)工件的加工需求，通過大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組裝而成的一種高效專用機(jī)床。它具有：生產(chǎn)率高，快速生產(chǎn)市場所需產(chǎn)品；加工精度穩(wěn)定；研究周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，同時(shí)也降低了極大的成本，給公司更大的空間研究發(fā)展；配置靈活強(qiáng)，很多都能夠采用通用的部件，只需要組裝。也正是由于這些特點(diǎn)的存在，決定了組合機(jī)床在當(dāng)今新形勢下仍能在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工及自行車燈輕工行業(yè)和機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等行業(yè)和制造業(yè)充分得到應(yīng)用。1 組合機(jī)床1.1組合機(jī)床加工方式組合機(jī)床一般采用

13、多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，極大的提高了生產(chǎn)效率，行業(yè)的競爭極大部分就是取決于廠家生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能極大的縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有成本低和效率高的優(yōu)點(diǎn)，在大量、大批生產(chǎn)活動(dòng)中能夠得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線，極大的降低了人力物力成本。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工過程中，工件一般不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而通常是由主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及通過主軸來實(shí)現(xiàn)刀具和工件的相對進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端

14、面等各種工藝流程。當(dāng)然也有組合機(jī)床采用的是用車削頭夾持工件讓其做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)對一些具有回轉(zhuǎn)體加工類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓以及斷面加工。1.2 組合機(jī)床的發(fā)展史二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05mm1000mm，表面粗糙度可低達(dá)2.50.63mm；鏜孔精度可達(dá)IT76級，孔距精度可達(dá)0.030.02mm。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因?yàn)橹貜?fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是1911

15、年在美國制成的，用于加工生產(chǎn)汽車零部件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，增加了用戶和廠家的交互性，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。從最近的僅是市場動(dòng)態(tài)來看，汽車用戶可以直接從公司購買零部件對車進(jìn)行維護(hù)，也充分表明了這點(diǎn)。1.3 組合機(jī)床部件分類通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是以安裝

16、動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。1.4 組合機(jī)床的發(fā)展為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組生產(chǎn)技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，通過同時(shí)加工幾個(gè)工件相同部位，或者不同工件相似工位以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。

17、組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)奏；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.5 組合機(jī)床在生產(chǎn)中的應(yīng)用此次設(shè)計(jì)的是魚尾板銑削動(dòng)力頭。首先對機(jī)床進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定總體方案后得到機(jī)床總體布局圖；再著重進(jìn)行主軸組件的設(shè)計(jì)，其中包括主軸的設(shè)計(jì)、軸承的選取、主軸軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和主軸鎖緊機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)。能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。2 機(jī)床總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)床的第一步，是確定總體方案?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須要通過全面的、周密

18、地考慮，使所定方案技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。2.1機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)工件工件時(shí)機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，設(shè)計(jì)者必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床，用于加工魚尾板的兩側(cè)面，工件材料為低碳鋼，生產(chǎn)批量為大批量，鑄造毛坯。2.2各類參數(shù)設(shè)定、計(jì)算銑削深度：t=3.5mm. 銑削寬度：B=50150mm.刀具選用選用直角套式面銑刀，規(guī)格如下D=（1.11.6）B125mm. (2-1)取銑刀參數(shù)： L=40mm d=40mm L1=34mm D1=115mm=10°r=15°an=12° Z=10工件為低碳鋼，刀具選取硬質(zhì)合金鋼銑刀。銑削速

19、度Vc=60150m/min n=1000VcD = 1000×（60150）×125 =150380r/min (2-2)取500r/min2.3銑削功率和銑削力的計(jì)算Kp= ( b75)0.3 = ( 5275 )0.3 = 0.89595 (2-3)式中 Kp  銑削功率修正系數(shù)； b  許用應(yīng)力e= 0.5d0 = 0.5×125= 62.5mm. (2-4)式中 e  切削寬度 f = 0.1mm/z p = 3.5mm Z = 10 n=200r/min式中 f  背吃刀量

20、；p  切削深度；Z  齒數(shù)銑削功率Pm = 42.4×10-5×Kp·d0-0.3·e·f0.75·p1.1·Z·n00.8 （2-5）Pm = 42.4×10-5×0.89595×125-0.3×50×0.10.75×3.51.1×10×2000.8Pm = 2.333kw式中 d0刀具直徑2.4電機(jī)的選用變頻電機(jī)一般選擇4級 電機(jī)，基頻工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在50Hz。低頻：050Hz； 轉(zhuǎn)速：0148

21、0r/min.恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。高頻：50100Hz； 轉(zhuǎn)速：14802800r/min.恒功率運(yùn)行。調(diào)速范圍為02800r/min選擇頻率：2575Hz段，則調(diào)速范圍為7502250r/min。2.4.1效率V帶傳動(dòng)效率：帶 = 0.96 滾動(dòng)軸承效率：軸承 = 0.98齒輪傳動(dòng)效率：齒 =0.96 則總效率： = 2帶·2軸承·齒輪 = 0.8497P電 = Pm = 2.3330.8497 =2.74567 kw.取P電 = 3 kw因?yàn)檫x擇一個(gè)一級帶輪傳動(dòng)和一級齒輪傳動(dòng)，所以應(yīng)選取一個(gè)可以承受扭矩的電機(jī)。因?yàn)殡?=7502250 r/min. 所以 i = 2250500

22、 =4.5 （2-6）取 i = 52.4.2傳動(dòng)比分配V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比：i1 = 2 齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比： i2 = 2.5由以上參數(shù)可選得電機(jī)YVF2-100L2-42.4.3電機(jī)參數(shù)額定功率：3 kw 標(biāo)稱電流：6.8A 額定轉(zhuǎn)矩： 19N·m 重量：45Kg 長： L = 465mm 寬： B = 205mm 高： H = 215mm2.5軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定2.5.1各軸轉(zhuǎn)速軸： n1 = n電i1 = 14802 = 740 r/min軸： n2 = n1i2 = 7402.5= 296 r/min2.5.2各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td.Td = 9.55×106&#

23、215; Pdnd = 9.55×106× 31480=1.94×104N·mm （2-7）I 軸：T1 = Td·帶2·軸承=1.94×104×0.962×0.98 = 1.75×104 N·mm 軸：T2 = T1·齒·軸承=1.75×104×0.96×0.98 = 1.64×104 N·mm 3 軸組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算軸組件是機(jī)床的主要執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)，完成工件加工表面成形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還起

24、傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷的作用。由于主軸組件的工作性能直接影響到加工工件加工質(zhì)量和機(jī)床的生產(chǎn)率，因此它是機(jī)床中的一個(gè)關(guān)鍵組件。主軸和一般傳動(dòng)軸的有共同的相同點(diǎn)，兩者都傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩并承受傳動(dòng)力，都要保證傳動(dòng)件和支承的正常工作條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)加工工件的表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對主軸精度、剛度等有較高的要求。3.1主軸的基本要求3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動(dòng)或低速、空載時(shí)，主軸前端定位面的徑向跳動(dòng)r、端面跳動(dòng)a和軸向竄動(dòng)值o。如圖3-1所示：圖中實(shí)線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實(shí)際的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間

25、的浮動(dòng)量即為運(yùn)動(dòng)精度。主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件（如主軸、軸承及支承座孔等）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運(yùn)動(dòng)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤滑以及主軸部件的動(dòng)態(tài)特性。各類通用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。圖3-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差3.1.2 剛度主軸組件的剛度K是指其在承受外載荷時(shí)抵抗變形的能力，如圖3-2所示，即K=F/y（單位為N/m），剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。主軸組件的剛度，是主軸、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，主軸組件的剛度越高，主軸受力后的變形就越小，如若剛度不

26、足，在加工精度方面，主軸前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動(dòng)質(zhì)量方面，主軸的彎曲變形將惡化傳動(dòng)齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使主軸在變化的切削力和傳動(dòng)力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動(dòng)，并容易引起切削自激振動(dòng)，降低了工件的平穩(wěn)性。圖3-2 主軸組件靜剛度主軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動(dòng)件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。3.1.3 抗振性主軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷

27、的作用，同時(shí)也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)。如果主軸組件的抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。評價(jià)主軸組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)能力的大小。3.1.4 溫升和熱變形主軸組件工作時(shí)因各種相對運(yùn)動(dòng)處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后各部分位置的變化來度量。主軸組件溫升和熱變形，使機(jī)床各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度機(jī)床尤為嚴(yán)重；熱變

28、形造成主軸彎曲，使傳動(dòng)齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使主軸和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。3.1.5 耐磨性主軸組件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，主軸組件各個(gè)滑動(dòng)表面，包括主軸端部定位面、錐孔，與滑動(dòng)軸承配合的軸頸表面，移動(dòng)式主軸套筒外圓表面等，都必須具有很高的硬度，以保證其耐磨性。為了提高主軸組件的耐磨性，應(yīng)該正確地選用主軸和滑動(dòng)軸承的材料及熱處理

29、方法、潤滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤滑和可靠的密封。3.2主軸組件的布局主軸組件的設(shè)計(jì)，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。機(jī)床主軸有前、后兩個(gè)支承和前、中、后三個(gè)支承兩種，以前者較多見。兩支承主軸軸承的配置型式，包括主軸軸承的選型、組合以及布置，主要根據(jù)對所設(shè)計(jì)主軸組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)性等具體情況，加以確定。在選擇時(shí)，具體有以下要求：3.2.1適應(yīng)剛度和承載能力的要求主軸軸承選型應(yīng)滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時(shí)，可選用滾子軸承；較小時(shí)，可選用球軸承。雙列滾動(dòng)軸承的徑向剛度和承載能力，比單列的大。同

30、一支承中采用多個(gè)軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個(gè)軸承的大。一般來說，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。因?yàn)榍爸С袆偠葘χ鬏S組件剛度的影響要比后支承的大。表3-1所示為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較：表3-1 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較基本要求滾動(dòng)軸承滑 動(dòng) 軸 承動(dòng)壓軸承靜壓軸承旋轉(zhuǎn)精度精度一般或較差?？稍跓o隙或預(yù)加載荷下工作。精度也可以很高，但制造困難單油楔軸承一般，多油楔軸承較高可以很高剛 度僅與軸承型號有關(guān)，與轉(zhuǎn)速、載荷無關(guān)，預(yù)緊后可提高一些隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn)速無關(guān)承載能力一般為恒定值，高速時(shí)受材料疲勞強(qiáng)度限制隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時(shí)受溫升限制與油腔相對壓差有關(guān)，不計(jì)

31、動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度無關(guān)抗振性能不好，阻尼系數(shù)D=0.029較好，阻尼系數(shù)D=0.055很好，阻尼系數(shù)D=0.4速度性能高速受疲勞強(qiáng)度和離心力限制，低中速性能較好中高速性能較好。低速時(shí)形不成油漠，無承載能力適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速摩擦功耗一般較小，潤滑調(diào)整不當(dāng)時(shí)則較大f=0.0020.008較小f=0.0010.008本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=0.00050.001噪 聲較大無噪聲本身無噪聲，泵有噪聲壽 命受疲勞強(qiáng)度限制在不頻繁啟動(dòng)時(shí)，壽命較長本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限3.2.2適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。軸承的規(guī)格越大，精度等級越低，

32、允許的最高轉(zhuǎn)速越低。在承受徑向載荷的軸承當(dāng)中，圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，比圓錐滾子軸承的高。在承受軸向載荷的軸承當(dāng)中，向心推力軸承的極限轉(zhuǎn)速最高；推力球軸承的次之；圓錐滾子軸承的最低，但承載能力與上述次序相反。因此，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來選擇軸承型式。3.2.3適應(yīng)精度的要求起止推作用的軸承的布置有三種方式：前端定位止推軸承集中布置在前支承；后端定位集中布置在后支承；兩端定位分別布置在前、后支承。采用前端定位時(shí)，主軸受熱變形向后延伸，不影響軸向定位精度，但前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整軸承間隙較不便，前支承處發(fā)熱量較大；后端定位的特點(diǎn)與前述的相反；兩端定位時(shí)，主軸受熱伸長后，軸承軸向間隙的改

33、變較大，若止推軸承布置在徑向軸承內(nèi)側(cè)，主軸可能因熱膨脹而彎曲。3.2.4適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求當(dāng)要求主軸組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時(shí)，則可在一個(gè)支承（尤其是前支承）中配置兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸承。對于軸間距很小的多主軸機(jī)床，由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來承受徑向載荷，用推力球軸承來承受軸向載荷，并使兩軸承錯(cuò)開排列。3.2.5適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求確定主軸軸承配置型式，除應(yīng)考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求外，還應(yīng)作經(jīng)濟(jì)性分析，使經(jīng)濟(jì)效果好。在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合配置型式成本低，因?yàn)榍罢吖?jié)省了兩個(gè)軸承，而且箱體工藝性較好。綜合考慮以上因素

34、，本設(shè)計(jì)的主軸在安裝大齒輪的套筒上采用前、后支承的兩支承主軸，前后都為圓錐滾子軸承，D級精度。由于主軸的軸向跨距較長，在中間軸肩的位置安裝一個(gè)圓錐滾子軸承分擔(dān)力；在軸肩之前的一段需要安裝軸向調(diào)位機(jī)構(gòu)，為了同時(shí)滿足承擔(dān)軸向力和徑向力，在另一端安裝一個(gè)推力球軸承；主軸前部為一個(gè)主軸夾緊機(jī)構(gòu)，通過套筒夾緊，并在主軸端部有一個(gè)錐孔與刀盤相配合，在中間采取一堆圓錐滾子軸承即可，中間通過軸套抵緊軸承的外圈來限制軸承的軸向位置。3.3主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時(shí)還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在機(jī)床主軸上

35、裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把主軸設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。主軸是空心的或者是實(shí)心的，主要取決于機(jī)床的類型。此次設(shè)計(jì)的主軸，也設(shè)計(jì)成階梯形，同時(shí)，為滿足剛度要求，做成實(shí)心軸。主軸端部系指主軸前端。它的形狀決定于機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第135頁中通用機(jī)床主軸端部的形狀圖，選短圓錐法蘭盤式主軸端部結(jié)構(gòu)形式。其特點(diǎn)是：主軸端面上有四個(gè)螺孔，用來固定和傳遞扭矩給刀具。主軸前端是空心的，前端有錐度為7:24的錐孔，結(jié)構(gòu)如下所示：圖 3-3 圓錐法蘭盤式

36、主軸端部結(jié)構(gòu)3.4主軸的材料與熱處理主軸材料主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素選擇。主軸的剛度與材料的彈性模量E值有關(guān)，鋼的E值較大（2.1×10N/cm左右），所以，主軸材料首先考慮用鋼料。鋼的彈性模量E的數(shù)值和鋼的種類和熱處理方式無關(guān)，即不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量E基本相同。因此在選擇鋼料時(shí)應(yīng)首先選用價(jià)格便宜的中碳鋼（如45鋼），只有在載荷特別重和有較大的沖擊時(shí)，或者精密機(jī)床主軸需要減少熱處理后的變形時(shí)，或者軸向移動(dòng)的主軸需要保證其耐磨性時(shí)，才考慮選用合金鋼。當(dāng)主軸軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸可不淬硬，但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，不少45鋼

37、主軸軸頸仍進(jìn)行高頻淬火（HRC4854）.有關(guān)45鋼主軸熱處理情況如下表3-2所列。表3-2 使用滾動(dòng)軸承的45鋼主軸熱處理等參數(shù)工 作 條 件使 用 機(jī) 床材 料 牌 號熱 處 理硬 度常 用代 用輕中負(fù)載車、鉆、銑、磨床主軸4550調(diào)質(zhì)HB220250輕中負(fù)載局部要求高硬度磨床的砂輪軸4550高頻淬火HRC5258輕中負(fù)載PV400（N·m/cm·s）車、鉆、銑、磨床的主軸4550淬火回火高頻淬火HRC4250HRC5258此次設(shè)計(jì)的機(jī)床主軸，考慮到主軸材料的選擇原則，選用價(jià)格便宜的中碳鋼（45鋼）。查表3-2中，因工作中承受輕、中負(fù)荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高

38、頻淬火，HRC5258。3.5主軸的技術(shù)要求主軸的精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸和軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度，零件接觸表面形狀愈準(zhǔn)確、表面粗糙度愈低，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。因此，對主軸設(shè)計(jì)必須提出一定的技術(shù)要求。（1）軸頸此次設(shè)計(jì)的主軸，應(yīng)首先考慮軸頸。支承軸頸是主軸的工作基面、工藝基面和測量基面。主軸工作時(shí)，以軸頸作為工作基面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；加工主軸時(shí)，為了保證錐孔中心和軸頸中心同軸，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時(shí)，以軸頸作為測量基面來檢查各部分的同軸度和垂直度。采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸的精度必須與軸

39、承的精度相適應(yīng)。軸頸的表面粗糙度和硬度，將影響其與滾動(dòng)軸承的配合質(zhì)量。對于普通精度級機(jī)床的主軸，其支承軸頸的尺寸精度為IT5，軸頸的幾何形狀允差（圓度、圓柱度等）通常應(yīng)小于直徑公差的1/41/2。（2）內(nèi)錐孔 內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗(yàn)機(jī)床精度時(shí)，它是代表主軸中心線的基準(zhǔn)，用來檢查主軸與其他部件的相互位置精度，如主軸與導(dǎo)軌的平行度等。由于刀具和頂尖要經(jīng)常裝拆，故內(nèi)錐孔必須耐磨。錐孔與軸承軸頸的同軸度，一般以錐孔端部及其相距100300毫米處對軸頸的徑向跳動(dòng)表示；其形狀誤差用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗(yàn)，此乃綜合指標(biāo)；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。3.6主軸直徑的選擇主

40、軸直徑對主軸組件剛度的影響很大，直徑越大，主軸本身的變形和軸承變形引起的主軸前端位移越小，即主軸組件的剛度越高。但主軸前端軸頸直徑D越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達(dá)到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時(shí)，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為機(jī)床結(jié)構(gòu)所不允許。3.7主軸前支承軸承的選擇根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊，選取主軸端部安裝主軸夾緊機(jī)構(gòu)的支承的圓錐滾子軸承型號為30212。其中，d=60，D=110，T = 23.75，B=,22，D=69，D=101，D=103，r=2。再查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊第365頁，選取主軸安裝調(diào)位機(jī)構(gòu)支承的

41、推力球軸軸承型號為51312。其中，d=60，d=62，D=110，H=35, D=80, D=90，r=1。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖3-4所示：圖3-4 推力球軸承（GB301-84）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸3.8主軸前端懸伸量主軸前端懸伸量a指的是主軸前支承支反力的作用點(diǎn)到主軸前端受力作用點(diǎn)之間的距離，它對主軸組件剛度的影響較大。懸伸量越小，主軸組件剛度越好。主軸前端懸伸量a取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，一般應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取，有時(shí)為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標(biāo)準(zhǔn)取。另外，主軸前端懸伸量a還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。因此，在滿足結(jié)

42、構(gòu)要求的前提下，應(yīng)盡可能減小懸伸量a，以利于提高主軸組件的剛度。初算時(shí)，可查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第158頁，如下表3-3所示：表3-3 主軸的懸伸量與直徑之比類型機(jī) 床 和 主 軸 的 類 型a/ D通用和精密車床，自動(dòng)車床和短主軸端銑床，用滾動(dòng)軸承支承，適用于高精度和普通精度要求0.61.5中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細(xì)長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求1.252.5孔加工機(jī)床，專用加工細(xì)長深孔的機(jī)床，由加工技術(shù)決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，由于切削較重而不適用于有高精度要求的機(jī)床>2.5根據(jù)上表所列，所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床屬

43、于型，所以取a/ D為1.252.5，即：a=（1.252.5）D=（1.252.5）×60=75150初取a=100。3.9主軸支承跨距主軸支承跨距L是指主軸前、后支承支承反力作用點(diǎn)之間的距離。合理確定主軸支承跨距，可提高主軸部件的靜剛度。可以證明，支承跨距越小，主軸自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的主軸前端的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸本身的彎曲變形將增大?？梢姡С锌缇噙^大或過小都會(huì)降低主軸部件的剛度。有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：（1） L=（45）D；（2） L=（35）a，用于懸伸長度較小時(shí)；（3） L=（

44、12）a，用于懸伸長度較大時(shí)。根據(jù)此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床剛性主軸的懸伸量較大，取L2.5a為宜。即此次設(shè)計(jì)的主軸兩支承的合理跨距L2.5a=2.5×100=250mm初取L1=220mm； L2 = 105mm。3.10主軸結(jié)構(gòu)圖根據(jù)以上的分析計(jì)算，可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示：圖3-5 主軸結(jié)構(gòu)3.11主軸組件的驗(yàn)算主軸在工作中的受力情況嚴(yán)重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，與一般軸著重于強(qiáng)度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷一定時(shí)，剛度與彈性變形成反比。

45、因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計(jì)算。3.11.1 支承的簡化對于兩支承主軸，若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承，或者有兩個(gè)單列球軸承，則可將主軸組件簡化為簡支梁，如下圖3-6所示；圖3-6主軸部件簡支梁3.12各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算選取軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理103 A0126 ，取 A0=115 。先求取各軸要求的最小直徑，軸段與段之間根據(jù)安裝等調(diào)整直徑和長度。I 軸 （高速軸）：dmin= A03p1n1=11532.9075740=17.25mm ，取dmin=30mm； （3-1）II軸（低速軸）：dmin= A03p2n2

46、=11532.5491296=23.572mm ，取dmin=50mm。 （3-2）根據(jù)布局 ，、軸各軸大小尺寸如下圖3-7；3-8：軸圖3-7 I軸軸圖3-8 II軸 3.13各軸的校核計(jì)算3.13.1高速軸的校核受力分析如圖3-9：圖3-9 受力分析Ft12Td30= 2×1.75×10430=1166.67N； （3-3）則Fh1= Ft1×51.590+51.5= 1166.67×51.590+51.5=424.62N； （3-4）Fh2= Ft1-Fh1=1166.67-424.62=742.05N； （3-5）Fr1= Ft1tan20

47、76;=1166.67×tan20°=424.63N； （3-6）Fv1= Fv2= Fr12= 424.632=212.32N ； （3-7）式中 Ft、Fh  剪切力；Fr、Fv  切應(yīng)力 截面彎矩Mh1=90×Fh1=90×424.62=38215.8 N·mm； （3-8）Mv1=90×Fv1=90×212.32=19108.8 N·mm； （3-9）T=1.75×104 N·mm；Mc= Mh12+ Mv12= 38.22+ 19.12=42.7

48、1 N·m； （3-10）Me= Mc2+ ·T2= 42.712+ 0.6× 17.52=43.98 N·m；（3-11）d 10×3Me0.1×-1b=19.43 mm 30mm， （3-12）M軸受的彎矩，單位為N.mm；T軸所受的扭矩，單位為N.mm所以滿足強(qiáng)度要求。圖3-10 軸矩分析3.13.2低速軸的校核受力分析如圖圖3-11 受力分析Ft12Td50= 2×1.64×10450=656N； 見式（3-3）則Fh1= Ft1×7070+95= 656×70165=278.3N； 見

49、式（3-4）Fh2= Ft1-Fh1=656-278.3=377.7N； 見式（3-5）Fr1= Ft1tan20°=656×tan20°=238.76N； 見式（3-6）Fv1= Fv2= Fr12= 238.762=119.38N ； 見式（3-7） 截面彎矩Mh1=90×Fh1=95×278.3=26438.5 N·mm；見式（3-8）Mv1=95×Fv1=90×119.38=11341.1N·mm；見式（3-9）T=1.64×104 N·mm； Mc= Mh12+ Mv12=

50、26.42+ 11.342=28.73 N·m； 見式（3-10）Me= Mc2+ ·T2= 28.732+ 0.6× 16.42=30.37 N·m；見式（3-11）d 10×3Me0.1×-1b=17.17 mm 50mm；見式（3-12）所以滿足強(qiáng)度要求。圖3-12 軸矩分析4 主軸組件相關(guān)部件4.1主軸軸承的潤滑潤滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護(hù)軸承不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負(fù)荷。如果選擇得合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。滾動(dòng)軸承可以用潤滑油或潤滑脂

51、來潤滑。試驗(yàn)證明，在速度較低時(shí)，用潤滑脂比用潤滑油溫升低。所以，此次設(shè)計(jì)的主軸支承均采用潤滑脂。同時(shí)，主軸是裝在主軸套筒內(nèi)的，為防止使用潤滑油時(shí)泄漏，也應(yīng)采用潤滑脂潤滑。4.2主軸組件的密封密封對主軸組件的工作性能與潤滑影響也較大。機(jī)床主軸密封不好，將使?jié)櫥瑒┩饬?，造成浪費(fèi)，加速零件的磨損，還會(huì)嚴(yán)重地影響到工作環(huán)境及機(jī)床的外觀。4.2.1主軸組件密封裝置的類型主軸組件密封裝置的類型，主要有以下幾種：具有彈性元件的接觸式密封裝置；皮碗（油封）式密封裝置；具有金屬和石墨元件的接觸式密封裝置；擋油圈式和螺旋溝式密封裝置；圈形間隙式、油溝式和迷宮式密封裝置；立式主軸的密封裝置等。4.2.2 主軸組件密

52、封裝置的選擇選用密封裝置時(shí)，應(yīng)考慮到主軸組件的下列具體工作條件：密封處主軸頸的線速度；所用潤滑劑的種類及其物理化學(xué)性質(zhì)；主軸組件的工作溫度；周圍介質(zhì)的情況；主軸組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；密封裝置的主要用途等。綜合考慮上述因素，主軸前支承處選用迷宮式密封，徑向尺寸不超過0.3mm，中填潤滑脂，軸向尺寸不超過1.5mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊第87頁表7-17，可得此次選用的迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖4-1所示：圖4-1 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)4.4 擋圈圓錐滾子軸承和推力球軸承之間用的擋圈為非標(biāo)準(zhǔn)件，徑向尺寸依主軸套筒尺寸而定，軸向尺寸可初取為6mm。4.5前、后支承的軸承蓋為了保證軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，

53、防止外界雜物進(jìn)入影響軸承的使用壽命，前、后軸承應(yīng)安裝上軸承蓋，并將其固定在套筒上，與主軸配合處采用間隙配合，初步設(shè)計(jì)如下圖4-2、4-3所示：圖4-2 前支承用軸承蓋圖4-3 后支承用軸承蓋4.6主軸用套筒及其鎖緊部分根據(jù)前面的計(jì)算和設(shè)計(jì)，可以直接得到主軸用套筒的鎖緊結(jié)構(gòu)如圖4-4所示：圖4-4 主軸用套筒鎖緊結(jié)構(gòu)套筒的鎖緊部分采用偏心楔塊夾緊，當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓時(shí)，一塊楔塊向另一塊楔塊靠近或遠(yuǎn)離，從而鎖緊或松開套筒。主軸需要軸向移動(dòng)（調(diào)節(jié)）時(shí)，便松開螺栓，調(diào)節(jié)完主軸軸向位置后，應(yīng)擰緊螺栓以鎖緊主軸。4.7主軸組件軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主軸組件的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用一對渦輪蝸桿式結(jié)構(gòu)手動(dòng)調(diào)節(jié)。它具有傳動(dòng)比小，傳動(dòng)精

54、度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能自鎖等特點(diǎn)。渦輪每轉(zhuǎn)一齒，蝸桿轉(zhuǎn)一周，實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，即將軸套當(dāng)做蝸桿在外緣部分進(jìn)行加工，將一個(gè)渦輪與之配合，通過渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)使軸套做軸向位移，從而帶動(dòng)軸做軸向位移，實(shí)現(xiàn)微調(diào)。（通過試切法）蝸桿模數(shù)為 m=4，分度圓直徑d1=130mm；渦輪模數(shù)為m=4，分度圓直徑d2=70mm.兩者嚙合部分已足夠驅(qū)動(dòng)軸套做軸向位移，為實(shí)現(xiàn)渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)計(jì)一對錐齒輪進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換。4.8錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算由于只需考慮齒輪之間傳遞運(yùn)動(dòng)的功能，所以不需要設(shè)計(jì)大小不同的錐齒輪嚙合來實(shí)現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。選取齒輪齒數(shù) Z1= Z2=24 ，即 = Z2Z1=1 ，cot1= tan2=1 ，即 1= 2= 4

55、5° ,取m=2.5可得軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4-5圖4-5 主軸軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4.9 V帶傳動(dòng)及帶輪選擇計(jì)算 帶輪的選用根據(jù)轉(zhuǎn)速功率圖8-11，選擇A型帶型的普通帶輪，則dd1 = 90mm ；dd2 = i·dd1 = 2×90 =180mm.V帶傳動(dòng)速度：·××××6.7434 m/s（4-1）5 m/s25 m/s滿足條件。初選中心距由式0.7 dd1+ dd2a0dd1+ dd2 （4-2）可得189mm a0 540mm初選中心距a0 = 300mm計(jì)算相應(yīng)帶長Ld02a0+ 2dd1+dd2+ dd1-d

56、d224a0 （4-3）Ld02×300+ 290+180+ 180-9024×300=1030mm Ld0 = 1120mm. KL =0.91式中 Ld0  帶長；a0  中心距；dd1  小帶輪直徑；dd2  大帶輪直徑；KL  修正系數(shù)。則實(shí)際中心距a= a0+ Ld+Ld02=300+1120-10302=345mm （4-4）中心距變動(dòng)范圍：amin=a-0.015Ldamax=a-0.03Ld =amin=328.2mmamax=378.6mm小帶輪上包角：1=180-dd2-dd2·57.3°a= 180°-180-90·57.3°300=165.05°（4-5）1=165.05°90°,所以滿足條件。確定帶的根數(shù)Z查表得KA=1.1 P0=1.07 P0 = 0.03 K = 0.96 KL = 1Z=PcaPn= KA·PP0+P0K·KL= 1.1×31.07+0.03×0