普通臥式升降臺銑床變速箱設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)摘要本次設(shè)計(jì)主要是對普通臥式升降臺銑床的主軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括運(yùn)動設(shè)計(jì)，動力設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在運(yùn)動設(shè)計(jì)中，根據(jù)給定的機(jī)床參數(shù)，用途，分析典型工藝的切削用量，擬定傳動方案，確定結(jié)構(gòu)形式，畫轉(zhuǎn)速圖，并演算轉(zhuǎn)速誤差，畫傳動系統(tǒng)圖，計(jì)算帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。在動力設(shè)計(jì)中，根據(jù)電動機(jī)功率，確定各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，估算各軸經(jīng)，齒輪模數(shù)，確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸；完成裝配草圖后，驗(yàn)算主要傳動件的剛度和壽命。其中對主軸箱中的主軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要對傳動軸系，變速機(jī)構(gòu)，主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，換向和制動裝置，箱體，潤滑和密封等的布置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，

2、然后將各主要零件的圖繪制出來。關(guān)鍵詞：主軸箱，機(jī)構(gòu)，齒輪，模數(shù)。AbstractThe design is a , the design includes campaign design, power design, structural design. Design in motion, according to a given machine parameters, uses, analysis of a typicalcutting process,the development of transmission to determine the structural form, map

3、drawing speed, and speed calculation error, painting transmission map, calculate the diameter of pulley and gear teeth .Design power, according to motor power, transmission case to determine the calculation of the speed estimated by the shaft, the gear module to determine the size of gear; the compl

4、etion of the assembly after the draft, check the stiffness of the main transmission case and the life. One of the main axis of the spindle box design in detail.In the structural design of the main line of the shaft, speed change mechanism, the spindle components, manipulation of institutions, and fo

5、r the brake, tank, such as lubrication and sealing of the layout and structure design, and then all the major mapping out parts .Key words: spindle box, institutions, gears, modulus目錄摘要 .IAbstract.II緒論 .- 1 -第一章 運(yùn)動設(shè)計(jì) .- 2 -1.1傳動方案設(shè)計(jì) .- 2 -1.2根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍 .- 2 -1.3主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比 .- 2 -1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 .- 2 -

6、1.5繪制轉(zhuǎn)速圖 .- 3 -1.5.1分配總降速傳動比 .- 3 -1.5.2繪制轉(zhuǎn)速圖 .- 3 -1.6確定變速組齒輪齒數(shù) .- 4 -1.6.1確定齒輪齒數(shù)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：. - 4 -1.6.2齒輪的軸向布置 .- 5 -1.6.3繪制傳動系統(tǒng)圖 .- 5 -1.7帶輪設(shè)計(jì) .- 7 -1.7.1確定計(jì)算功率 : .- 7 -1.7.2選擇三角帶的型號 : .- 7 -1.7.3確定帶輪直徑 .- 7 -1.7.4核算膠帶速度 V .- 7 -1.7.5初定中心矩 .- 7 -1.7.6計(jì)算膠帶的長度 .- 7 -1.7.7核算膠帶的彎曲次數(shù) .- 8 -1.7.8計(jì)算實(shí)際中心距

7、.- 8 -1.7.9核算小帶輪的包角 .- 8 -1.7.10 確定膠帶的根數(shù) Z. - 8 -1.7.11 大帶輪結(jié)構(gòu) .- 9 -1.8 主傳動系統(tǒng)中應(yīng)注意的問題. - 9-1.8.1傳動比選用 .- 9 -第二章 動力設(shè)計(jì) .-10-2.1傳動件的估算 .-10-2.1.1傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 .-10-2.1.2計(jì)算各傳動軸的輸出功率 .-11-2.1.3計(jì)算各傳動軸的扭矩 .-11-2.1.4其他軸徑設(shè)計(jì) .-11-2.1.5主軸組件設(shè)計(jì) .-12-2.1.6齒輪模數(shù)的估算 .-22-2.1.7各級轉(zhuǎn)速校核 .-23-2.1.8齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 .-23-2.1.9低速軸鍵校核 .-28

8、-2.2軸承的選取 .-30-2.2.1主軸軸承的選擇 .-30-2.2.2其他軸軸承的選擇 .錯誤！未定義書簽。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .-34-3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求及順序 .-34-3.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 .-34-3.2設(shè)計(jì)順序 .-35-3.3主軸組件設(shè)計(jì) .-35-3.3.1主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .-35-3.3.2主軸支承結(jié)構(gòu) .-35-3.3.3主軸結(jié)構(gòu) .-36-3.3.4鍵的設(shè)計(jì) .-36-3.4齒輪塊設(shè)計(jì) .-37-3.4.1齒輪精度等級的選擇 .-37-3.4.2齒輪的結(jié)構(gòu) .-37-3.5主軸零件工作圖 .-37-3.6展開圖尺寸和配合等標(biāo)注 .-38-3.7 螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì) .

9、-38-3.7.1設(shè)計(jì)要求 .-38-3.7.2根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算： .-39-3.7.3螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算與校核 .-39-3.8 密封件設(shè)計(jì) .-39-3.8.1密封件的作用及其意義 .-39-3.8.2密封的分類及密封件的材料要求.- 40 -3.8.3防塵圈設(shè)計(jì)要求 .-40-致謝 .-41-參考文獻(xiàn)： .-43-緒論機(jī)床是裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，機(jī)床工業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生、國防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在世界范圍內(nèi)備受各方密切關(guān)注。我國機(jī)床工業(yè)在國家正確方針政策指引下，經(jīng)歷經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時期及“十五”計(jì)劃階段，特別是改革開放20年來的艱巨努力，建立起較大的規(guī)模、較完整的體系，奠定了有利的技術(shù)基礎(chǔ)，

10、具備相當(dāng)?shù)母偁帉?shí)力。整體上說，我國機(jī)床工業(yè)已跨入世界行列的第一方陣?，F(xiàn)就總量供給能力、產(chǎn)品品種陣營及性能水平、研發(fā)實(shí)力及技術(shù)開拓、企業(yè)管理中信息技術(shù)應(yīng)用狀況等主要方面，試作某些分析。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和國防建設(shè)的必要強(qiáng)化，國家裝備制造業(yè)對機(jī)床這種基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性生產(chǎn)制造手段，提出了大量急迫的需求。就在 2002年，我國機(jī)床市場消費(fèi)金額已經(jīng)上升到 59億美元，躍居世界第一位，一定程度上體現(xiàn)出我國機(jī)床工業(yè)在總量供給方面的能力不凡。回顧我國機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備供應(yīng)的歷史情況， 根據(jù)全國工業(yè)普查資料 ,50年來經(jīng)過更新后的機(jī)床擁有量約 378萬臺，其中金切機(jī)床 294萬臺，鍛壓機(jī)床 84萬

11、臺，擁有量中我國自供裝備占絕大部分；包括重型超重型金屬切削機(jī)床與鍛壓設(shè)備、高精度精密機(jī)床與數(shù)控機(jī)床、上千條自動半自動生產(chǎn)線。以裝備重大工程項(xiàng)目為例，當(dāng)年在遭受禁運(yùn)與封鎖的環(huán)境下，為了裝備一個年產(chǎn) 10萬輛載重汽車（包括軍用）的工程項(xiàng)目，機(jī)床工業(yè)全力以赴 , 提供了按臺數(shù)計(jì)占 96（按投資金額計(jì)占 80）的各種裝備：包括專機(jī)及 30條自動生產(chǎn)線共 7664臺（套、線），受到小平同志的贊許，稱為“聚寶盆”。對于我們這樣一個泱泱大國，必須從各個方面確保國家的獨(dú)立自主地位，機(jī)床工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)過去已為之努力，今后更應(yīng)繼續(xù)做出貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及人民生活水平提高，制造業(yè)面對的是制造對象更新頻率加快，

12、加工對象個性化突出，因而對提供加工制造裝備的機(jī)床工業(yè)，同樣是要求產(chǎn)品品種多樣化，這也成為衡量一個國家（地區(qū)）機(jī)床工業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。近年來，我國機(jī)床工業(yè)受市場需求的驅(qū)動，全行業(yè)千方百計(jì)研究開發(fā)新產(chǎn)品，近年，年開發(fā)自主版權(quán)新品達(dá)四百余種左右，截至 2002年底，全國更新后的機(jī)床品種，累計(jì)可供近3500種（特別是數(shù)控及其他高新技術(shù)產(chǎn)品達(dá) 1500種），這在世界范圍也是位居前列的。我國鍛壓設(shè)備、電加工等特別加工設(shè)備、齒輪加工設(shè)備可以說品種齊全、性能優(yōu)越、頗具特色。鍛壓機(jī)械方面的代表性產(chǎn)品有：濟(jì)南第二機(jī)床廠一直處于國際先進(jìn)行列的成系列機(jī)械壓力機(jī)，壓力噸位已經(jīng)由20000kN擴(kuò)展到 63000kN，

13、屬于國際前沿，先后為美國通用汽車公司提供的 7條沖壓自動線在美國市場上引起強(qiáng)烈反響；上海鍛壓機(jī)床廠為一汽研制的自重 860t、壓制 12m汽車大梁、壓力噸位達(dá) 50000kN的液壓機(jī)，在國外企業(yè)中具有同一水平的只有德。日三家；天水鍛壓機(jī)床廠為西氣東送開發(fā)的大口徑鋼管生產(chǎn)線和電力西電東輸提供的 30000kN14m數(shù)控液壓折彎機(jī)和 20000 kN液壓制管機(jī)，在國際上也是屈指可數(shù)的。第一章運(yùn)動設(shè)計(jì)1.1傳動方案設(shè)計(jì)（選擇集中傳動方案）集中傳動適用于中，大型機(jī)床，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作，箱體數(shù)目少，利于降低制造成本；缺點(diǎn)是變速箱內(nèi)傳動件運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的震動和熱量會直接傳給主軸，影響機(jī)床的加工精

14、度。擴(kuò)大變速范圍常有增加傳動組數(shù)（一般不采用），采用背輪機(jī)構(gòu)及分支傳動形式。采用背輪機(jī)構(gòu)，高速時直接傳動主軸，效率高；低速時經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)減速后傳動主軸，能滿足降速的要求。設(shè)計(jì)時應(yīng)注意高速時要確保背輪的兩對齒輪都脫開，以防止背輪告訴空轉(zhuǎn)。1.2 根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍，轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍 rn =180040=451.3 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比1.411.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式通常各變速組傳動副遵循“前多后少”的原則，最后變速組傳動副數(shù)宜為2，各變速組的級比指數(shù)按“前小后大”原則，特殊情況：如1 軸上設(shè)換向摩擦了和器時，為減小軸向尺寸，第一變速組傳動副數(shù)常取2；若選雙速電動機(jī)，電變速組相當(dāng)于機(jī)械變速組2

15、 對傳動副，其擴(kuò)大順序與傳動順序不一致。所以確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：12203122 。1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖分配總降速傳動比該機(jī)床主傳動系統(tǒng)的總降速比u總nmin451 取變速組最小降速比為1，則 3n電1800454個變速組可達(dá)到1111 ，滿足要求。44464繪制轉(zhuǎn)速圖根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則，取11632 ，轉(zhuǎn)速圖繪制如下 :1.6確定變速組齒輪齒數(shù)1.6.1確定齒輪齒數(shù)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 齒數(shù)和 SZ 的極限值。當(dāng) SZ 40 時，應(yīng)滿足齒輪齒數(shù) zmin1820，并保證傳動平穩(wěn)；當(dāng) SZ （100 120）時，中型機(jī)床主軸傳動齒輪齒數(shù)和宜取70100，使兩軸間有適宜的中心局，便于選軸承和分配齒

16、輪齒數(shù)，防止發(fā)生干涉（軸承之間或齒輪和其他零件之間）。保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大各傳動軸上最小齒輪的齒根圓到鍵槽頂部的壁厚2 m，式中， m 為齒輪的模數(shù)，單位為mm。防止各種碰撞和干涉。 為保證三聯(lián)齒輪在軸上順利的滑移，相鄰兩個齒輪齒數(shù)差z2z1應(yīng)大于 4；若齒輪數(shù)差小于 4 時，齒輪 z1 左移時將與齒輪 z2' 的齒頂相碰而難以變速，此時可以將軸向尺寸從 7b 增大到 9b 來解決。超差時應(yīng)根據(jù)誤差的正負(fù)及英氣誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，符合轉(zhuǎn)速數(shù)列要求。齒輪的軸向布置在確定各變速組的齒輪在軸上的排列方式及其結(jié)構(gòu)形式時， 應(yīng)考慮變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸（軸向和徑向），齒輪結(jié)構(gòu)及其變速

17、操縱的方便性等。當(dāng)主軸變速箱內(nèi)的軸向尺寸較小時，變速組內(nèi)齒輪可采用窄式排列方案，兩個相鄰變速組內(nèi)的齒輪可采用交錯排列，單公用或雙用齒輪或采用雙速電動機(jī)。通常變速組中的滑移齒輪安排在轉(zhuǎn)速的軸向排列上，可以使滑移齒輪尺寸小，重量輕，操縱省力等。注意：在變速齒輪的軸向排列時，必須滿足一對齒輪完全脫開嚙合之后，另一對齒輪才能進(jìn)入嚙合；當(dāng)軸向尺寸較大時也可以采用寬式排列或者平行順序排列的方式。繪制傳動系統(tǒng)圖根據(jù)機(jī)械制圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖符號繪制，按傳動順序畫出電動機(jī)經(jīng)各傳動軸至主軸的傳動系統(tǒng)。傳動軸上齒輪的軸向位置與展開圖相對應(yīng)（并應(yīng)符合齒輪變速滑移條件）畫出軸承符號，標(biāo)注軸號，齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，帶輪直徑，

18、電動機(jī)型號，功率和轉(zhuǎn)速。先計(jì)算第一擴(kuò)大組的齒輪的齒數(shù)第一擴(kuò)大組的降速比分別為：u11.41， u212故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為u11之中，查表取 z1zmin19 ， sz46 ，則 z1'38 ，則 z2u2sz 28 ， z2'281u2u112.8 ， u21基本組的降速比分別是：故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為u11之中，查表有 z1zmin30 ，sz73，則 z1'62 ，2.8z2 z2'40u11第二擴(kuò)大組的降速比分別是4 ， u21故齒數(shù)最少的齒輪在 u11 之中，查表有 z1 zmin 23， sz100 ， z254 則 z1'80 ，

19、4z2'54傳動系統(tǒng)圖如下：傳動系統(tǒng)圖a1 軸的轉(zhuǎn)速。1 軸從電動機(jī)得到運(yùn)動經(jīng)傳動系統(tǒng)使主軸具備各級轉(zhuǎn)速?？紤]到傳動件在告訴運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時所受的轉(zhuǎn)矩最小，所以 1 軸轉(zhuǎn)速不宜太低；當(dāng) 1 軸上設(shè)置摩擦離合器類組件時，高速時摩擦，損耗發(fā)熱都會增大，故 1 軸轉(zhuǎn)速也不宜太高，一般電動機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速相接近。此外要注意電動機(jī)與 1 軸間的傳動方式，如用 V 帶傳動時降速比不宜太大，以防止大帶輪與主軸尾端相干涉。b 中間軸的轉(zhuǎn)速。其原則是妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音，振動等性能要求之間的矛盾。如采用先升后降得傳動時， 各中間軸轉(zhuǎn)速較高， 軸及齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小， 軸徑和齒輪模數(shù)也相對較小，

20、軸徑和齒輪模數(shù)也相應(yīng)較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空載功率和噪音較大。當(dāng)齒輪線速度vc <8ms,主傳動齒輪選用7 級精度時，可適當(dāng)提高中間軸轉(zhuǎn)速；對高速輕載精密機(jī)床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。c 齒輪傳動比的極限值。主傳動系統(tǒng)中升速傳動時umax2，以防止振動和噪音的增加；降速傳動時umax14，以免從動齒輪直徑過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。在分配好各變速組最小傳動比之后，再按級比規(guī)律確定個變速組中各傳動副的傳動比，繪制完整的轉(zhuǎn)速圖。1.7 帶輪設(shè)計(jì)確定計(jì)算功率 :P=4kw ,K 為工作情況系數(shù)，可取工作8 小時，取 K=1.0Pj KP1.0 4.04.0。kw選擇三角帶的型號 :由 Pj4.0kw 和 n

21、額1450r/min 查表選擇 B 型帶。確定帶輪直徑取 D1125mm，則 D1n1D11450 D1 180mm 。n21000核算膠帶速度 VvD1n19.4m / s 。60000初定中心矩A01.5 D1D21.5 125 180457.5mm ，圓整取 458mm。計(jì)算膠帶的長度( D2D1 )21802L0 2A0D1 D2125 1801252 45841396.524 A02458取 L0 1433mm。核算膠帶的彎曲次數(shù)U1000mv s 1 1000 2 9.4 s 1 13.1 s 1 40 s 1 。L1433計(jì)算實(shí)際中心距LL04581433 1396.5，圓整取

22、476。A A02476.252核算小帶輪的包角D 2D1180180180 125 180120 。1180A120173476確定膠帶的根數(shù)Zp0 1.92 ， c10.98 。pj4，取三根帶。Z1.922.21p0c10.98大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：大帶輪1.8 主傳動系統(tǒng)中應(yīng)注意的問題傳動比選用選用極限傳動比 umax2 和 14，可獲得最大的變速范圍和減少傳動件數(shù)，但會導(dǎo)致齒輪和箱體尺寸加大，齒輪線速度加大，容易產(chǎn)生震動和噪音，使精度要求提高。因此，應(yīng)慎重選用極限傳動比。一般常用在最后變速組。從系統(tǒng)的角度范圍考慮，寧可適當(dāng)增加串聯(lián)傳動組的數(shù)目，或用并聯(lián)式的分支傳動滿足變速范圍的要求，

23、而避免用極限傳動比的傳動副。對于升降臺式銑床，主傳動部件布置在床身內(nèi)，其空間很大，而且主軸上大齒輪起著飛輪的作用，因此，最后變速組中常采用最小傳動傳動比14。第二章動力設(shè)計(jì)傳動方案確定后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即確定個零件的實(shí)際尺寸以及在軸上的位置。為此應(yīng)先估算傳動件的尺寸，如傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)，V 帶型號及帶輪直徑等，根據(jù)估算值選取標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算各傳動件尺寸，選用軸承，然后畫草圖，接著對主要零件進(jìn)行演算( 如齒輪的疲勞強(qiáng)度，主軸的彎曲剛度等) ，若滿足要求即可畫裝配圖，負(fù)責(zé)必須進(jìn)行修改。2.1 傳動件的估算傳動軸應(yīng)該滿足強(qiáng)度和剛度的要求，機(jī)床傳動系統(tǒng)精度要求較高，為確保軸上的零件正常工作，傳動軸的變

24、形應(yīng)該很小。通常，軸的剛度應(yīng)滿足要求時強(qiáng)度也能滿足要求，即只需要計(jì)算軸的剛度，不必計(jì)算其強(qiáng)度。傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速0.318000.3主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nmax，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為nnmin nmin4545134r / min125rmin。各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：軸序號電23主計(jì)算轉(zhuǎn)速14501000500177125（ rmin）最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)如下：軸序號及最小齒輪齒數(shù)1（19）2(30)3(27)主(53)計(jì)算轉(zhuǎn)速（ rmin ）1000500180125計(jì)算各傳動軸的輸出功率p1p額nbnr4.00.960.993.80(kw)p2p1ngnr3.800.970.993.65(kw)p3p2

25、ngnr3.650.970.993.51(kw)p主p3ngnr3.510.970.993.37(kw)計(jì)算各傳動軸的扭矩T136485 （n.mm）9550 P1n1 jTP26 8 9（7n.mm2）95502n2 jT9550 P3188765（n.mm）3n3jP主T主9550257345（ n.mm）其他軸徑設(shè)計(jì)1）先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫草圖后再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)尺寸演算彎曲強(qiáng)度軸一： p13.80kw， n1j1000r / min ，取【 】0.9。帶入公式：4dP有， d 24.2mm , 圓整取 d 25mm。91nj 軸二：p23.65kw， n2j 500r【 】。

26、帶入公式：/ min ，取0.94Pd91有， d29.5mm ,圓整取 d30mm 。 nj軸三 ： p33.51kw ， n3j177r / min ，取【 】0.9。帶入公式：4dP有， d 33.6mm,圓整取 d 35mm 。91nj 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因?yàn)橹鬏S帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動，所以它的工作性能對加工質(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。1）主軸組件的設(shè)計(jì)要求：主要體現(xiàn)在如下方面：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)動時，線速度為零的點(diǎn)的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中

27、心線。回轉(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。 瞬時回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(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存在構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個空間旋轉(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)精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法， 用一個精密的檢測棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸

28、及檢測棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動主軸進(jìn)行測量。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。動態(tài)測量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上， 與主軸中心線上， 與主軸同時旋轉(zhuǎn)； 在主軸同時旋轉(zhuǎn)；在工作臺上安裝兩個互成 90 度角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測量試件的圓度來評價。出廠時，普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量，當(dāng)L=300mm時允許誤差應(yīng)小于0.02 。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

29、轉(zhuǎn)零件的不平衡，在回轉(zhuǎn)時引起的激振力，也會造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在0.4 s以下。、主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時，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，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。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、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。、主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時，主

30、軸保持平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（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，溫升過高會起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件， 影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生： “抱軸”。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問題時，一般采用恒溫主軸箱。、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式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述

31、部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，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，這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計(jì)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，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。同時，主軸結(jié)構(gòu)要保證個部件定位可靠，工藝性能好等要求。、提高主軸組件抗振性的措施：盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長度，適當(dāng)增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；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；對高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減少強(qiáng)迫振動源；對于非連續(xù)切削

32、過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動；應(yīng)用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。2）減少主軸組件熱變形的措施：把熱源移至機(jī)床以外。改善主傳動的潤滑條件。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。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)一段時間再加工。把粗、精加工分開等。3）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，對主

33、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、懸伸長度和支撐跨距。評價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。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。主軸內(nèi)孔直徑。主軸的內(nèi)孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、

34、傳動氣動或液動卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機(jī)床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相對重量也越輕。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，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的 90%；大于 0.7 時空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其比值為0.5 左右。#表 6-1材熱處理硬度抗屈服彎曲剪切許用料（HBS）拉強(qiáng)強(qiáng)度極疲勞極疲勞極彎曲應(yīng)度極限 s限 -1限 -1力 -1限調(diào)質(zhì)、2176403553001556045 滲氮255因?yàn)檫x用的主軸電機(jī)功率為P=18.5KW ，額定轉(zhuǎn)速 nc=1500r

35、min所以主軸功率17.3p=p =9.53 kwc123因?yàn)橹鬏S是空心轉(zhuǎn)軸，所以3M 2( T)2.1d1=21.68 ×13 14查表得11×1.23x21.23=56.61=1.23 所以 d =21.6834又因?yàn)榇颂庉S上有一個鍵槽， 所以 d1 ×取 121為軸肩=d (1+5%)=58.98d =60;d =d +2a,a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=62mmd3=d2+5 8mm=73mm。d4=d3+1 5mm=75mm。d

36、5=d4+1 5mm=79mm。d6=d5+2a。 a (0.070.1)d1 所以 d6=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，危險截面安全系數(shù)s 的校核計(jì)算：s ss= ss2s2s _只考慮彎距作用的安全系數(shù)；s _只考慮扭距作用是的安全系數(shù)；s _許用安全系數(shù)；在此查表所得 s=1.31.5；s1s=km=1.44=1.6=155Mpa k=0.78=1.71k-1 =d 3(14 )d 0mM=d32所以： s=s ss2=1.08<s=1.3 1.5s2所以主軸設(shè)計(jì)符合要求。（式 6-3 ）1k查表得出 -1=270Mpam，M，=0.74=0.3=0.21=2WWp=d 3(14 )16主軸的軸端結(jié)構(gòu)主軸的軸端是用于安裝夾具和刀具。要求夾具和刀具在軸端定位精度高、定位好、裝卸方便，同時使主軸的懸伸長度短。銑床的主軸端部結(jié)構(gòu)，一般采用短圓錐