機(jī)械主軸箱畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(共27頁(yè))

1、 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356805999 中文(zhngwn)摘要、關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc356805999 h 1 HYPERLINK l _Toc356806000 英文摘要(zhiyo)、關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc356806000 h 2 HYPERLINK l _Toc356806001 引言(ynyn) PAGEREF _Toc356806001 h 3 HYPERLINK l _Toc356806002 第1章 緒論 PAGEREF _Toc356806002 h 4 HYPERLINK l _Toc356806

2、003 1.1 課題研究背景 PAGEREF _Toc356806003 h 4 HYPERLINK l _Toc356806004 1.2 課題研究?jī)?nèi)容與目的 PAGEREF _Toc356806004 h 4 HYPERLINK l _Toc356806005 1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)與要求 PAGEREF _Toc356806005 h 5 HYPERLINK l _Toc356806006 第2章 電機(jī)的選型 PAGEREF _Toc356806006 h 6 HYPERLINK l _Toc356806007 2.1 電機(jī)類(lèi)型選擇 PAGEREF _Toc356806007 h 6 HYPE

3、RLINK l _Toc356806008 2.2 電機(jī)功率計(jì)算 PAGEREF _Toc356806008 h 7 HYPERLINK l _Toc356806009 2.3 主電機(jī)型號(hào)選擇 PAGEREF _Toc356806009 h 8 HYPERLINK l _Toc356806010 第3章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806010 h 10 HYPERLINK l _Toc356806011 3.1 傳動(dòng)形式選擇 PAGEREF _Toc356806011 h 10 HYPERLINK l _Toc356806012 3.2 同步帶與同步帶輪的設(shè)計(jì)與選型 PAGERE

4、F _Toc356806012 h 11 HYPERLINK l _Toc356806013 3.2.1 設(shè)計(jì)功率的計(jì)算 PAGEREF _Toc356806013 h 11 HYPERLINK l _Toc356806014 3.2.2 選擇帶型和節(jié)距 PAGEREF _Toc356806014 h 11 HYPERLINK l _Toc356806015 3.2.3 同步帶輪尺寸的確定 PAGEREF _Toc356806015 h 12 HYPERLINK l _Toc356806016 3.2.4 與主軸相連的同步帶輪設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806016 h 13 HYPE

5、RLINK l _Toc356806017 3.3 帶輪與軸的聯(lián)接 PAGEREF _Toc356806017 h 14 HYPERLINK l _Toc356806018 第4章 主軸單元設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806018 h 16 HYPERLINK l _Toc356806019 4.1 主軸單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806019 h 16 HYPERLINK l _Toc356806020 4.1.1 主軸直徑的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806020 h 16 HYPERLINK l _Toc356806021 4.1.2 主軸內(nèi)孔徑的設(shè)計(jì) P

6、AGEREF _Toc356806021 h 17 HYPERLINK l _Toc356806022 4.1.3 主軸懸伸量的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806022 h 17 HYPERLINK l _Toc356806023 4.1.4 主軸支承跨距的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806023 h 17 HYPERLINK l _Toc356806024 4.2 主軸定位設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806024 h 17 HYPERLINK l _Toc356806025 4.3 主軸軸承(zhuchng)的選用與校核 PAGEREF _Toc356806025 h

7、 19 HYPERLINK l _Toc356806026 4.3.1 主軸(zhzhu)軸承的選擇 PAGEREF _Toc356806026 h 19 HYPERLINK l _Toc356806027 4.3.2 主軸(zhzhu)軸承的校核 PAGEREF _Toc356806027 h 20 HYPERLINK l _Toc356806028 4.4 主軸密封設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806028 h 22 HYPERLINK l _Toc356806029 4.5 主軸冷卻設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356806029 h 23 HYPERLINK l _Toc3568

8、06030 結(jié)論 PAGEREF _Toc356806030 h 25 HYPERLINK l _Toc356806031 致謝 PAGEREF _Toc356806031 h 26 HYPERLINK l _Toc356806032 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc356806032 h 27 PAGE 30凸輪軸軸向深孔加工(ji gng)專(zhuān)機(jī)主軸箱的設(shè)計(jì)摘 要：本文(bnwn)介紹了凸輪軸加工(ji gng)專(zhuān)機(jī)的一些基本概況，簡(jiǎn)述了機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)方面的原理和類(lèi)型，分析了各種傳動(dòng)方案的機(jī)理。凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)包括了主軸電機(jī)、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件三部分。本文詳細(xì)介紹了

9、凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱的主軸設(shè)計(jì)過(guò)程，該凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)選用合理的電機(jī)帶動(dòng)，采用齒型同步帶傳動(dòng)和內(nèi)冷系統(tǒng)進(jìn)行主軸冷卻，同時(shí)采用雙楔形塊完成同步帶輪與主軸的聯(lián)接。本文還介紹了凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱主軸傳動(dòng)系統(tǒng)各種傳動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較、電機(jī)的選型、主傳動(dòng)方案的選擇和確定、主軸關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì),以及凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)所要當(dāng)達(dá)到的要求。通過(guò)對(duì)主軸的整體設(shè)計(jì)，主軸定位設(shè)計(jì)，主軸冷卻設(shè)計(jì)，主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，其它裝置或元件設(shè)計(jì)，使凸輪加工專(zhuān)機(jī)主軸箱的設(shè)計(jì)更加合理化。關(guān)鍵詞：凸輪軸加工專(zhuān)機(jī) 主軸箱 主軸傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸設(shè)計(jì)Deep Processing Camshaft Axial Plane Headstock Desig

10、nAbstract:This article describes some of the basic camshaft machining plane overview outlines the principle of spindle drive system aspects and types of various transmission schemes analyzed the mechanism. Camshaft machining plane headstock spindle drive system includes a spindle motor, spindle driv

11、e and spindle assembly of three parts. This paper describes the camshaft machining plane headstock spindle design process, the selection of a reasonable camshaft machining plane motor driven, using toothed belt drive and internal cooling system for spindle cooling, while using double wedge block is

12、completed with Pulley spindle connection. This article also describes camshaft machining plane headstock spindle drive a variety of transmission schemes comparative advantages and disadvantages, motor selection, the main drive program selection and determination, spindle key part of the design, and

13、the camshaft machining plane to be when it reaches the requirements. Through the overall design of the spindle, spindle positioning design, spindle cooling design, headstock transmission design, other devices or components designed to make the cam machining plane headstock design more reasonable.Key

14、 words:the camshaft machining plane; the spindle box; main shaft transmission system; spindle design引言(ynyn)以組合(zh)機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用(yngyng)水平反映了一個(gè)國(guó)家的機(jī)械與電子工業(yè)水平，它的推廣應(yīng)用對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改變我國(guó)制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)的影響是多方面的和重大的，主要表現(xiàn)為：1.使機(jī)械制造業(yè)的整體面貌發(fā)生了根本變化組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用將傳統(tǒng)的機(jī)械與微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、現(xiàn)代控制理論、技術(shù)以及光電磁

15、等多種學(xué)科融為一體，使制造業(yè)成為知識(shí)密集、技術(shù)密集的大科學(xué)范疇的現(xiàn)代制造業(yè)，是當(dāng)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。2.使機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生變化縱觀(guān)制造業(yè)的發(fā)展歷史，其生產(chǎn)規(guī)模沿著“小批量少品種大批量多品種變批量”的方向發(fā)展。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)代柔性自動(dòng)化和智能自動(dòng)化的技術(shù)基礎(chǔ)之一，它是適應(yīng)科技進(jìn)步，滿(mǎn)足多品種變批量市場(chǎng)需求的生產(chǎn)方式。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)使傳統(tǒng)的制造工藝發(fā)生顯著和本質(zhì)的變化。由經(jīng)驗(yàn)走向定量化，有分散單一工藝走向集成和科學(xué)化的工藝。隨著組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，工藝方法和制造系統(tǒng)不斷更新，形成了一系列具有劃時(shí)代的新技術(shù)新工藝的制造系統(tǒng)。3.使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)

16、品向著高精度、高自動(dòng)化和高可靠性方向發(fā)展，具有機(jī)電結(jié)合和多學(xué)科技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)，純機(jī)械的產(chǎn)品越來(lái)越少，而且更新?lián)Q代速度快。對(duì)這些要求，組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)將起到發(fā)展、推廣和應(yīng)用。目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械零件的加工對(duì)機(jī)床的要求越來(lái)越趨于柔性化、數(shù)控化，使得數(shù)控機(jī)床已廣泛用于各種加工車(chē)間，但是目前市場(chǎng)上數(shù)控機(jī)床的加工只能滿(mǎn)足一般精度要求，而加工精度高的機(jī)床造價(jià)昂貴，如何實(shí)現(xiàn)造價(jià)低、精度和性能高的數(shù)控機(jī)床主軸箱已經(jīng)成為研究人員孜孜不倦追求的目標(biāo)，主軸箱作為影響機(jī)床加工精度主要部件，也成為了研究人員研究的主要課題。本課題為凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容大致分為電機(jī)選型設(shè)計(jì)，主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，主軸定位

17、設(shè)計(jì)，主軸冷卻設(shè)計(jì)，其它裝置或元件設(shè)計(jì)等。第1章 緒論(xln)1.1 課題(kt)研究(ynji)背景專(zhuān)機(jī)是一種加工特定產(chǎn)品或完成特定工序的專(zhuān)用型機(jī)床。專(zhuān)機(jī)的使用比較“剛性”，主要是為了特定的一種或者一類(lèi)零件，適合批量大的生產(chǎn)，精度上沒(méi)有特征性的差異。主軸箱是機(jī)床的重要的部件，是用于布置機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。主軸箱采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，通過(guò)一定的傳動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)主軸箱內(nèi)各個(gè)位置上的傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸，最后把運(yùn)動(dòng)傳到主軸上，使主軸獲得規(guī)定的轉(zhuǎn)速和方向。主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響機(jī)床的性能及產(chǎn)品質(zhì)量。凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱為高精度型凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)重要的一部

18、分，用來(lái)加工有一定精度要求的、形狀復(fù)雜的凸輪類(lèi)零件。由于加工精度高，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，加工效率高，廢品率低，成品一致性好，可降低對(duì)工人技術(shù)熟練程度的要求，這樣對(duì)其設(shè)計(jì)要求較為嚴(yán)格。凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。它的作用是控制氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合動(dòng)作。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過(guò)通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對(duì)凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鋼材的。由于氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中占據(jù)著十分重要的地位。凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件

19、之一，凸輪軸桃尖部位的硬度和白口層深度是決定凸輪軸使用壽命和發(fā)動(dòng)機(jī)效率的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。在保證凸輪有足夠高的硬度和相當(dāng)深的白口層的前提下，還應(yīng)考慮軸頸不出現(xiàn)較高的碳化物，使其具有較好的切削加工性能。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有：采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后，凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。20世紀(jì) 70年代末，德國(guó)和法國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝；另有以美國(guó)為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸；以日本和法國(guó)為主的冷硬鑄鐵凸輪軸；以及凸輪部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料進(jìn)行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。1.2 課題研究?jī)?nèi)容與目的本課題所加工的工件為鑄鐵凸輪軸。所做工序?yàn)樵谄漭S向鉆深孔。加工示意圖如

20、下：圖1.1 加工(ji gng)示意圖對(duì)凸輪軸進(jìn)行此類(lèi)加工(ji gng)，需要采用專(zhuān)用機(jī)床、專(zhuān)用夾具以及專(zhuān)用的主軸。本次設(shè)計(jì)目的在于設(shè)計(jì)一種能夠(nnggu)對(duì)凸輪軸進(jìn)行軸向鉆孔的加工專(zhuān)機(jī)。而本文主要針對(duì)凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容有電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、主軸定位設(shè)計(jì)、主軸冷卻設(shè)計(jì)以及主軸單元的設(shè)計(jì)與計(jì)算。首先，本文根據(jù)加工要求，確定主軸的整體力學(xué)性能，所需材料選擇，并進(jìn)行一定的計(jì)算校核。然后根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速和力學(xué)要求，選擇合理的電動(dòng)機(jī)。第二，本文將進(jìn)行主軸定位設(shè)計(jì)。定位裝置的作用是確保主軸處于正確位置，保證工件在加工過(guò)程中受到外力(切削力等)作用時(shí)不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確位置

21、。包括定位方案的確定，定位元件的選擇以及所受力的計(jì)算。第三，考慮到主軸的冷卻，我將進(jìn)行主軸冷卻設(shè)計(jì)。合理的冷卻系統(tǒng)能夠在滿(mǎn)足加工要求的前提下，延長(zhǎng)主軸壽命，減少工件與加工原件的損壞。同時(shí)選擇合理的冷卻原件，如冷卻回轉(zhuǎn)接頭等。最后，本文將選擇合理的傳動(dòng)原件，設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)固定方式，保證正常傳動(dòng)。1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)與要求本次設(shè)計(jì)的是凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱，設(shè)計(jì)要求的基本參數(shù)與要求如下所示：刀具直徑：8mm主軸通孔直徑：8mm每轉(zhuǎn)走刀量：0.15mm/r刀具材料：高速鋼 工件材料：灰鑄鐵件電機(jī)傳動(dòng)效率：=0.7鉆頭轉(zhuǎn)速：25r/s第2章 電機(jī)(dinj)的選型2.1 電機(jī)類(lèi)型(lixng)選擇電機(jī)是指依據(jù)電

22、磁感應(yīng)定律(dngl)實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。大多數(shù)電動(dòng)機(jī)通過(guò)互動(dòng)的磁場(chǎng)和載流導(dǎo)體產(chǎn)生力量。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)通常被稱(chēng)為電機(jī)。常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型有直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)是由直流電源供電，將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械完成生產(chǎn)任務(wù)。它具有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速特性，過(guò)載能力大，因此在啟動(dòng)、調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合，如大型礦井提升機(jī)、挖掘機(jī)、軋鋼機(jī)、城市電車(chē)等，通常選用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，在許多自動(dòng)控制系統(tǒng)中，小容量直流電機(jī)也被廣泛應(yīng)用；直流電機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)距大、體積小、重量輕、效率高、轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速容易控制，啟、制動(dòng)性能良好，且在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速等十分優(yōu)良的特性，因而在

23、冶金、機(jī)械制造、輕工等工業(yè)部門(mén)中得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)就是體積大、價(jià)格昂貴、維護(hù)復(fù)雜，頻繁啟動(dòng)容易引起故障，以及直流電的傳輸距離有限。交流電動(dòng)機(jī)：交流電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。交流電動(dòng)機(jī)主要有同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。在發(fā)電廠(chǎng)里，同步電動(dòng)機(jī)用來(lái)拖動(dòng)一些功率大且不需要調(diào)速或功率雖不大但轉(zhuǎn)速較低的機(jī)械負(fù)載。在這些場(chǎng)合使用同步電動(dòng)機(jī)比使用同容量的異步電動(dòng)機(jī)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，如體積小，效率高，過(guò)載能力大，功率因數(shù)高。但是他的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要有勵(lì)磁電源，造價(jià)高，運(yùn)行維護(hù)麻煩。所以，在發(fā)電廠(chǎng)里，除了上述的場(chǎng)合外，幾乎所有的機(jī)械設(shè)備都用異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。這是由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，堅(jiān)固耐用

24、，維修方便等特點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)按照定子相數(shù)的不同分為單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線(xiàn)式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選用的是三相異步電動(dòng)機(jī)。2.2 電機(jī)功率計(jì)算對(duì)鉆削不同工件材料時(shí)，可以算出其產(chǎn)生的軸向力和扭矩。鉆頭扭矩公式： (2-1)式中：鉆頭外徑，mm由

25、課題所給數(shù)據(jù)同時(shí)查鉆削軸向力扭矩公式中的系數(shù)與指數(shù)表可得鉆頭扭矩。表2.1 鉆削軸向力扭矩公式中的系數(shù)與指數(shù)表加工材料刀 具材 料系 數(shù) 和 指 數(shù)軸向力F扭矩M鋼高速鋼61.21.00.70.03112.00.8不銹鋼1Cr18Ni9Ti高速鋼1431.00.70.0412.00.7灰鑄鐵190HBS高速鋼42.71.00.80.0212.00.8硬質(zhì)合金421.20.750.0122.20.8可鍛鑄鐵150HBS高速鋼43.31.00.80.0212.00.8硬質(zhì)合金32.51.20.750.012.20.8銅合金100140HBS高速鋼31.51.00.80.0122.00.8可知(k

26、zh)為0.021，為2.0，為0.8。當(dāng)所用鉆頭(zun tu)為新鉆頭時(shí)，扭矩系數(shù)為0.87鉆頭(zun tu)扭矩為： 由鉆削功率公式： (2-2) 可知鉆削功率為：W由于我所設(shè)計(jì)的凸輪加工專(zhuān)機(jī)為雙軸加工則總的鉆削功率為：W可得： (2-3) KW KW式中：機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率，選為0.7 所需電動(dòng)機(jī)功率, KW2.3 主電機(jī)型號(hào)選擇FANUC交流主軸電機(jī)系列從0.55KW40KW共分13種。它的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、輸出功率大、性能可靠、精度好、振動(dòng)小、噪音低，既適合于高速切削又適合于低速重切削。該系列可應(yīng)用在各種類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床上。根據(jù)所需電動(dòng)機(jī)功率=1.123KW,考慮到實(shí)際情況中的各種

27、功率損失，實(shí)際中留有安全余量，所需要的電機(jī)功率要大些。由表2.2可查得本課題可選用FANUC交流主軸電機(jī)型號(hào)。經(jīng)查詢(xún)型與型的售價(jià)相差不算很大，所以我決定選用型。其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定( dng)輸出功率：2.5 KW最高速度(sd)：7000r/min額定( dng)輸出轉(zhuǎn)矩：23.5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：0.0148表2.2 FANUC交流主軸電機(jī)系列性能參數(shù)電 機(jī)型 號(hào)連續(xù)額定輸出功率（KW） 30分額定輸出功率（KW） 額定轉(zhuǎn)速（r/min）恒功率最高轉(zhuǎn)速(r/min)最高轉(zhuǎn)速（r/min）連續(xù)額定輸出轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2/4（kgm2）重量（kg）11.52.2 3000800080004

28、.770.003181.51.13.7 1500800080007.00.00432422.23.7 15008000800014.00.00782732.53.715007000800023.50.01484665.57.515008000800035.00.02156087.51115006000600047.70.027580第3章 傳動(dòng)(chundng)設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)形式(xngsh)選擇常見(jiàn)的幾種(j zhn)機(jī)械傳動(dòng)方式有傳動(dòng)方式：皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等。皮帶傳動(dòng)：是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和緊張?jiān)趦奢喩系钠M成。由于張緊，在皮帶和皮帶輪的接

29、觸面間產(chǎn)生了壓緊力，當(dāng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，借摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，這樣就把主動(dòng)軸的動(dòng)力傳給從動(dòng)軸。適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)；帶具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動(dòng)，過(guò)載時(shí)打滑防止損壞其他零部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。但是帶傳動(dòng)的外廓尺寸較大，需張緊裝置。由于打滑，不能保證固定不變的傳動(dòng)比。帶的壽命較短，傳動(dòng)效率較低。鏈傳動(dòng)：是由兩個(gè)具有特殊齒形的的齒輪和一條閉合的鏈條所組成，工作時(shí)通過(guò)鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。鏈傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，與帶傳動(dòng)相比，無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高。傳遞功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸小

30、。所需張緊力小，作用于軸上的壓力小。能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。齒輪傳動(dòng)：由分別安裝在主動(dòng)軸及從動(dòng)軸上的兩個(gè)齒輪相互嚙合而成。優(yōu)點(diǎn)適用的圓周速度和功率范圍廣，能保證傳動(dòng)比穩(wěn)定不變，能傳遞很大的動(dòng)力。結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。缺點(diǎn)要求較高的制造和安裝精度、成本較高，不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。當(dāng)兩軸間距較大時(shí)，采用齒輪傳動(dòng)就比較笨重。蝸輪蝸桿傳動(dòng)：用于兩軸交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情況下，通常在蝸輪傳動(dòng)中，蝸桿是主動(dòng)件，而蝸輪是被動(dòng)件。優(yōu)點(diǎn)是蝸輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，并能獲得很大的傳動(dòng)比，一般傳動(dòng)比為7-80，工作平穩(wěn)無(wú)噪音，

31、傳動(dòng)功率范圍大，可以自鎖。但傳動(dòng)效率低，蝸輪常需用有色金屬制造。蝸桿的螺旋有單頭與多頭之分。螺旋傳動(dòng)：是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的，主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：傳動(dòng)精度高、工作平穩(wěn)無(wú)噪音、易于自鎖、能傳遞較大的動(dòng)力等特點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)：嚙合型帶傳動(dòng)一般也稱(chēng)為同步帶傳動(dòng)。它通過(guò)傳動(dòng)帶內(nèi)表面上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應(yīng)齒槽的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。與摩擦型帶傳動(dòng)比較，同步帶傳動(dòng)的帶輪和傳動(dòng)帶之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，能夠保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。但同步帶傳動(dòng)對(duì)中心距及其尺寸穩(wěn)定性要求較高。本設(shè)計(jì)要求傳動(dòng)平穩(wěn)，需要一定的嚴(yán)格傳動(dòng)比，因此，初步選定齒輪傳動(dòng)或同步帶傳動(dòng)

32、。由于同步帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)同步帶傳動(dòng)由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，故帶與帶輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。又因同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體，這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。同步帶傳動(dòng)時(shí)的線(xiàn)速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10，效率可達(dá)98%。傳動(dòng)噪聲比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)小，耐磨性好，不需油潤(rùn)滑，壽命比摩擦帶長(zhǎng)。因此，本設(shè)計(jì)選用同步帶進(jìn)行傳動(dòng)。3.2 同步帶與同步帶輪的設(shè)計(jì)(shj)與選型3.2.1 設(shè)計(jì)(shj)功率的計(jì)算(j sun)根據(jù)工作機(jī)為凸輪加工專(zhuān)機(jī)，原動(dòng)機(jī)為交流電動(dòng)機(jī)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得。故設(shè)計(jì)功率

33、為： (3-1) KW KW式中：傳遞的功率,KW 工作情況系數(shù)3.2.2 選擇帶型和節(jié)距根據(jù)設(shè)計(jì)功率KW，帶輪轉(zhuǎn)速r/min，由圖3.1同步帶的選型可查得帶輪的帶型為8M型。圖3.1 同步帶的選型按照同步帶的帶型為8M型，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得節(jié)距，齒高，帶厚為。3.2.3 同步帶輪尺寸的確定1.帶輪齒數(shù)根據(jù)(gnj)帶輪轉(zhuǎn)速r/min，同步帶的帶型為8M型，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jch)查得帶輪的最小齒數(shù),故取。2.帶輪節(jié)圓直徑(zhjng) (3-2) mm mm式中：帶輪齒數(shù) 節(jié)距，mm按照帶輪齒數(shù)=44，同步帶的帶型為8M型，查表3.1可得其外徑。表3.1 8M標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪型號(hào)參數(shù)表規(guī)格齒數(shù)節(jié)

34、徑 d外徑 檔邊直徑 檔邊內(nèi)徑 檔邊厚度 h27-8M2768.7567.3875551.528-8M2871.3069.9380601.530-8M3076.3975.0282641.532-8M3281.4980.1290701.534-8M3486.5885.2198781.536-8M3691.6790.3098781.538-8M3896.7795.40106881.540-8M40101.86100.49108.5901.542-8M42106.95105.58115951.544-8M44112.05110.681231031.546-8M46117.14115.77123103

35、1.548-8M48122.23120.861311111.550-8M50127.32125.951381181.53.帶速v的確定 (3-3) m/s m/s式中：帶輪節(jié)圓直徑(zhjng)，mm 帶輪轉(zhuǎn)速(zhun s)，r/min3.2.4 與主軸(zhzhu)相連的同步帶輪設(shè)計(jì)由于主軸所需轉(zhuǎn)速為1500r/min，則與主軸連接的帶輪齒數(shù)為：44。 同步帶的帶型為8M型，查表3.1可得其外徑。3.3 帶輪與軸的聯(lián)接傳統(tǒng)帶輪與機(jī)床主軸的聯(lián)接一般采取鍵聯(lián)接或銷(xiāo)聯(lián)接。鍵連接是通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件間的軸向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。裝配前必須檢查鍵的直線(xiàn)度、鍵槽對(duì)軸心線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度和平行度，操作較繁瑣

36、。一般鍵的兩側(cè)面與軸鍵槽的配合一般有間隙，容易進(jìn)入雜質(zhì)，造成軸的腐蝕。并且，主軸上所開(kāi)鍵槽，勢(shì)必對(duì)主軸的剛度與壽命產(chǎn)生不良的影響。銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)孔需要鉸制，多次裝卸后會(huì)降低定位的精度和聯(lián)接的緊固性。且只能傳遞不大的載荷。銷(xiāo)孔精度要求較低，剛度較差，不適合高精度定位。同時(shí)銷(xiāo)聯(lián)接也會(huì)對(duì)主軸產(chǎn)生一定的損傷。因此，本文將采取雙楔形塊聯(lián)接，依靠摩擦力使帶輪與軸聯(lián)接。雙楔形塊的工作示意圖如圖3.2所示。圖3.2 雙楔形塊工作示意圖雙楔形塊的受力圖(lt)如圖3.3所示。圖3.3 雙楔形塊受力圖(lt)首先(shuxin)，當(dāng)擰緊螺釘時(shí)壓緊蓋板，使蓋板向同步帶輪移動(dòng)，通過(guò)蓋板壓緊楔形塊a，對(duì)楔形塊a產(chǎn)生一個(gè)如圖3

37、.3延方向的水平力。然后，楔形塊a延軸向水平擠壓，同時(shí)對(duì)楔形塊b與同步帶輪產(chǎn)生作用力。楔形塊b在楔形塊a的作用力下，對(duì)同步帶輪和軸產(chǎn)生作用力。由此使得楔形塊a對(duì)同步帶輪產(chǎn)生一個(gè)延方向向上的力，楔形塊b對(duì)軸產(chǎn)生一個(gè)延方向向下的力。同時(shí)經(jīng)由雙楔形塊的力的放大作用，使得力與遠(yuǎn)大于力。最后，依靠雙楔形塊產(chǎn)生的巨大摩擦力使軸與同步帶輪聯(lián)接在一起。第4章 主軸(zhzhu)單元設(shè)計(jì)在各種( zhn)機(jī)床中，不論是數(shù)控車(chē)床、鉆床還是銑床(xchung)，其主軸都是最關(guān)鍵的部件，對(duì)機(jī)床精度起著至關(guān)重要的作用。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的需求，現(xiàn)在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越高，提高和改善高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能已成為機(jī)

38、器設(shè)計(jì)與制造部門(mén)所面臨的重要課題。對(duì)大多數(shù)機(jī)床而言，主軸部件動(dòng)態(tài)性能的好壞對(duì)整臺(tái)機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能及工作性能往往起決定性的作用。衡量主軸部件性能的指標(biāo)主要是旋轉(zhuǎn)精度、剛度和速度適應(yīng)性。旋轉(zhuǎn)精度：主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在影響加工精度的方向上出現(xiàn)的徑向和軸向跳動(dòng)，主要決定于主軸和軸承的制造和裝配質(zhì)量。動(dòng)、靜剛度：主要決定于主軸的彎曲剛度、軸承的剛度和阻尼。速度適應(yīng)性：主要決定于軸承的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑，以及散熱條件。 主軸部件通常由主軸、主軸軸承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件等組成。機(jī)床工作時(shí)，由主軸帶動(dòng)工件或刀具進(jìn)行工件的加工。主軸部件的性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著重要的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，變速范圍

39、也越來(lái)越大，因此，對(duì)軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。通常情況下，正確選擇軸承類(lèi)型、公差等級(jí)、配置方式、游隙大小、潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方式等，能在一定程度上提高滾動(dòng)軸承的高速性能。內(nèi)裝式電主軸單元將電機(jī)和高精度主軸結(jié)合在一起，使主軸單元向高速、高效、高精度加工邁出了可喜的一步。內(nèi)裝式主軸單元是機(jī)床的核心功能部件。它使機(jī)床擺脫了機(jī)械傳動(dòng)的束縛，簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，同時(shí)消除了由機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲。為了盡快給高速運(yùn)行的主軸及刀具散熱，通常對(duì)主軸通以循環(huán)冷卻劑，使得主軸性能達(dá)到最佳狀態(tài)。主軸單元的設(shè)計(jì)是本次凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸箱設(shè)計(jì)的主要部分。他包括主軸單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主軸的定位設(shè)計(jì)，主軸的軸承選用與校核，主

40、軸的密封設(shè)計(jì)，主軸冷卻設(shè)計(jì)。4.1 主軸單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸的主要參數(shù)是指：主軸直徑；主軸內(nèi)孔徑；主軸懸伸量和主軸支承跨距。下面對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行確定。4.1.1 主軸(zhzhu)直徑的設(shè)計(jì)主軸直徑通常對(duì)于主軸部件剛度影響較大。加大直徑，可減少主軸本身彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性變形引起的軸端位移，從而提高主軸部件剛度。但加大直徑受到軸承的限制，同時(shí)造成(zo chn)相配零件尺寸加大、制造困難、結(jié)構(gòu)龐大和重量增加等，因此在滿(mǎn)足剛度要求下應(yīng)取較小值。設(shè)計(jì)時(shí)主要用類(lèi)比分析的方法(fngf)來(lái)確定主軸直徑。根據(jù)工廠(chǎng)經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì)=50?？紤]到工件質(zhì)量以及加工方式，初步設(shè)計(jì)折合后主軸重量G為1000

41、N。4.1.2 主軸內(nèi)孔徑的設(shè)計(jì)主軸內(nèi)孔直徑與機(jī)床類(lèi)型與其作用有關(guān)，本次設(shè)計(jì)主要用于冷卻液的通道。確定孔徑的原則是，在滿(mǎn)足對(duì)空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下，取合理值。由經(jīng)驗(yàn)得知，當(dāng)時(shí)，主軸剛度會(huì)急劇下降；而當(dāng)時(shí)，內(nèi)孔d對(duì)主軸剛度幾乎無(wú)影響，可忽略不計(jì)，所以常取孔徑d的極限值為：mm由此綜合各軸段直徑的實(shí)際大小，確定內(nèi)孔直徑mm。此時(shí)為：可以滿(mǎn)足要求，且對(duì)主軸剛度幾乎無(wú)影響，可忽略不計(jì)。4.1.3 主軸懸伸量的設(shè)計(jì)主軸懸伸量是指主軸前端面到前支承徑向反力作用中點(diǎn)（一般即為前徑向支承中點(diǎn)）的距離。它主要取決于主軸端部結(jié)構(gòu)型式和尺寸、前支承的軸承配置和密封裝置等，有的還與機(jī)

42、床其他結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，如工作臺(tái)的行程等，因此主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。懸伸量值對(duì)主軸部件的剛度和抗振性具有較大的影響。因此，確定懸伸量的原則，是在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡可能取小值，同時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施縮減值。由此綜合主軸端部結(jié)構(gòu)型式和尺寸可確定懸伸量。4.1.4 主軸支承跨距的設(shè)計(jì)支承跨距是指主軸相鄰兩支承反力作用點(diǎn)之間的距離。跨距是決定主軸系統(tǒng)動(dòng)、靜剛度的重要影響因素。合理確定支承跨距，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。最優(yōu)跨距是指在切削力作用下，主軸前端的柔度值最小時(shí)的跨距。其推導(dǎo)公式是在靜態(tài)力作用下進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)證明，動(dòng)態(tài)作用下最優(yōu)跨距很接近于推得的最優(yōu)值。初步設(shè)計(jì)跨距為。4.2 主軸定位

43、設(shè)計(jì)主軸定位組件是凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主傳動(dòng)部分的主要組成部分，在機(jī)床上，主軸定位組件主要作用是夾持工件或保持刀具旋轉(zhuǎn)。我所采用的定位元件有軸承、擋板，同時(shí)配合軸肩進(jìn)行定位。凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)主軸定位組件的主要性能要求有：回轉(zhuǎn)(huzhun)精度：主軸定位組件的回轉(zhuǎn)精度，是指機(jī)床在空載低俗(d s)旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸前端安裝工件或刀具部分的徑向和軸向跳動(dòng)值滿(mǎn)足要求。目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。剛度(n d)：主軸定位組件的剛度是指受外力（例如切削力）作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移量時(shí)，在為一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?？拐?/p>

44、性：主軸定位組件的抗振性是指切削加工時(shí)，主軸保持平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動(dòng)的能力。如果主軸定位組件抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，不僅降低加工質(zhì)量，而且限制了機(jī)床生產(chǎn)率的提高，使刀具耐用度下降。提高主軸抗振性必須提高主軸組件的靜剛度，采用較大的阻尼比的前軸承，以及在必要時(shí)安裝阻尼消振器。溫升和熱變形：主軸定位組件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，溫升過(guò)高會(huì)引起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸定位組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床其他件的相對(duì)位置發(fā)生變化，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的潤(rùn)滑條件，影響軸承的正常工作。耐磨性：主軸定位組件必須有足夠的耐磨性，以便能長(zhǎng)期保持精

45、度。主軸定位示意圖如圖4.1所示。圖4.1 主軸定位示意圖主軸的軸向定位通過(guò)主軸的軸肩、端蓋、隔套、軸承、鎖緊螺母之間的配合實(shí)現(xiàn)。右端軸承與主軸軸肩相接處，對(duì)主軸產(chǎn)生一個(gè)向右的推緊力。左端軸承通過(guò)兩端軸承間的隔套與右端軸承相聯(lián)，對(duì)右端軸承產(chǎn)生一個(gè)向右的推力。同時(shí)主軸左端通過(guò)鎖緊螺母使得主軸與左端軸承相聯(lián)，對(duì)左端軸承產(chǎn)生一個(gè)向右的推力。由此，實(shí)現(xiàn)主軸的軸向定位。主軸的徑向定位通過(guò)箱體、軸承、主軸三者之間的配合實(shí)現(xiàn)。箱體通過(guò)軸承與主軸相聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)軸承，完成對(duì)主軸的徑向定位。4.3 主軸(zhzhu)軸承的選用與校核4.3.1 主軸軸承(zhuchng)的選擇機(jī)床主軸帶著刀具在支承件中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，

46、需要傳遞切削扭矩，承受切削抗力，并保證必要的旋轉(zhuǎn)精度。機(jī)床主軸支承根據(jù)主軸部件的轉(zhuǎn)速、承載能力及回轉(zhuǎn)精度等要求的不同而采用(ciyng)不同種類(lèi)的軸承。主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、配置、精度、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。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)定地工作。滾動(dòng)軸承由專(zhuān)業(yè)化工廠(chǎng)生產(chǎn)，選購(gòu)維修方便，在組合機(jī)床上被廣泛采用。機(jī)床主軸組件在可能條件下，盡量使用滾動(dòng)軸承，特別是大多數(shù)臥式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠做軸向移動(dòng)的主軸。根據(jù)主軸部件的工作精度、剛度

47、、溫升和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，合理配置軸承，可以提高主傳動(dòng)系統(tǒng)的精度。采用滾動(dòng)軸承支承，有許多不同的配置形式，目前數(shù)控機(jī)床主軸軸承的配置主要有如圖4.2所示的幾種形式。(a)(b)(c)(d)圖4.2 主軸軸承配置的集中形式在圖4.2(a)所示的配置中，前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60角接觸球軸承組合，承受向載荷和軸向載荷，后支承采用成對(duì)角接觸球軸承，該配置可滿(mǎn)足強(qiáng)力切削的要求，普遍應(yīng)用于各類(lèi)組合機(jī)床。在圖4.2(b)所示的配置形式中，前軸承采用角接觸球軸承，由個(gè)軸承組成一套，背靠背安裝，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，這種配置適用于高速、重載的主軸部件。在圖4.2(c)所示

48、的配置形式中，前后支承均采用成對(duì)角接觸球軸承，以承受徑向載荷和軸向載荷，角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6000r/min，但這種軸承的承載能力小，因而這種配置適用于高速、輕載和精密的組合機(jī)床主軸。在圖4.2(d)所示的配置形式中，前支撐采用雙列圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用單列圓錐滾子軸承，這種配置徑向和軸向的剛度高，可承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好，但主軸轉(zhuǎn)速和精度的提高受到限制，因此(ync)適用于中等精度，低速與重載荷的組合(zh)機(jī)床(jchung)主軸。由于凸輪軸加工專(zhuān)機(jī)在加工時(shí)不僅需要受到軸向力，還會(huì)受到一定的徑向力。因此在

49、本課題的軸承配置中選用如圖4.2(c)的方式。而本課題的預(yù)緊方式采用隔套調(diào)整法及鎖緊螺母預(yù)緊。固定端前支承的軸承用角接觸球軸承，后支承也選用角接觸球軸承。因此，本設(shè)計(jì)初步選用7210c型雙列角接觸球軸承。4.3.2 主軸軸承的校核主軸受力簡(jiǎn)圖如圖4.3所示。圖4.3 主軸受力圖圖中：鉆削力主軸受右端軸承的支撐力主軸受左端軸承的支撐力同步帶輪對(duì)主軸產(chǎn)生的徑向力G主軸重量切削力（鉆削力）公式為： (4-1) 則所需鉆削力為：其中為修正系數(shù)。摩擦系數(shù)的選取原則如表4.1所示：表4.1 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù)接觸表面的形式摩擦系數(shù)接觸表面均為加工過(guò)的光滑表面0.10.25工件表面為毛坯，夾具的

50、支承面為球面0.20.3夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋0.3夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齒紋0.4夾具夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒紋0.40.5夾具夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋0.70.8有前文所知(su zh)，主軸重量G為1000N。同步帶輪外徑(wi jn)112mm,傳遞(chund)功率為2.5KW，主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min。同步帶速為8.8m/s。由此可得同步帶對(duì)主軸產(chǎn)生的徑向力為： (4-2)對(duì)A點(diǎn)求距，同時(shí)對(duì)主軸整體進(jìn)行受力分析，在徑向受力平衡，則由 (4-3) (4-4)式中：(AD)=299mm;(AB)=107mm;(AC)=203mm

51、?？傻茫?658.3N=57.7N因?yàn)檫h(yuǎn)大于，所以只用對(duì)右端軸承進(jìn)行校核即可。根據(jù)公式： (4-5)式中：X、Y分別為徑向和軸向動(dòng)載荷系數(shù) P為當(dāng)量動(dòng)載荷，N 為載荷系數(shù)。7210c角接觸球軸承的判斷系數(shù)e為1.14則=1，=0。將數(shù)據(jù)代入式得：P=658.3N 預(yù)設(shè)軸承壽命=3000h，n=1500r/min。根據(jù)公式： (4-6)式中：為預(yù)期軸承(zhuchng)壽命， 為轉(zhuǎn)速(zhun s)，r/min 為指數(shù)(zhsh),對(duì)球軸承=3 C為基本額定動(dòng)載荷，N可知基本額定動(dòng)載荷為： 查表4.2 7210C軸承參數(shù)表得，7210C軸承的成對(duì)雙列額定動(dòng)載荷=69500。表4.2 7210C軸

52、承參數(shù)表軸承型號(hào)7210C單列極限轉(zhuǎn)速v16000r/min軸承內(nèi)徑d50mm單列額定動(dòng)載荷43000N軸承外徑D90mm成對(duì)雙列極限轉(zhuǎn)速V13000r/min判斷系數(shù)e1.14成對(duì)雙列額定動(dòng)載荷69500N根據(jù)公式： (4-7)式中：為軸承的基本額定壽命壽命， 為轉(zhuǎn)速，r/min 為指數(shù),對(duì)球軸承=3 C為基本額定動(dòng)載荷，N將數(shù)據(jù)代入上式得： =13075h3000h即計(jì)算壽命滿(mǎn)足預(yù)期壽命，故滿(mǎn)足要求。4.4 主軸密封設(shè)計(jì)主軸密封示意圖如圖4.4所示。圖4.4 主軸(zhzhu)密封示意圖為保證凸輪加工專(zhuān)機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)處于良好性能狀態(tài)，并延長(zhǎng)其使用壽命，應(yīng)對(duì)主軸組件進(jìn)行密封(mfng)，確保軸

53、承的工作環(huán)境。在設(shè)計(jì)主軸組件的密封裝置時(shí)需要綜合考慮下列(xili)因素：1.適應(yīng)主軸的轉(zhuǎn)速，軸承潤(rùn)滑方式和工作溫度，在工作壓力和工作溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能，密封部位的摩擦力應(yīng)盡量小，磨損后能做一定程度的自動(dòng)補(bǔ)償。2.適應(yīng)軸承的工作環(huán)境，耐環(huán)境和潤(rùn)滑的腐蝕。3.適應(yīng)軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主軸前軸承處的密封結(jié)構(gòu)軸向尺寸應(yīng)盡量小，以減少主軸前端的懸伸量。密封裝置應(yīng)便于主軸組件的裝拆。因此，我將采用氣幕密封。氣體由經(jīng)吹氣孔吹入，在兩個(gè)回轉(zhuǎn)密封圈之間形成氣幕。此種密封方式在滿(mǎn)足以上要求的同時(shí)，具有良好的防塵效果。4.5 主軸冷卻設(shè)計(jì)主軸冷卻示意圖如圖4.5所示。圖4.5 主軸冷卻示意圖為提高主軸和刀具的壽命，必須采取合理的主軸冷卻方式。設(shè)計(jì)合理的冷卻系統(tǒng)。使其能夠增加切削刀具的耐用度，我考慮為刀具切削及主軸冷卻提供一種新的方法。要滿(mǎn)足以下要求：不影響刀具的剛度、強(qiáng)度；不影響刀具的切削功能；使用、制造方便，制冷效果好，成本低，可靠性高，便于操作。因此，我采用主軸內(nèi)冷設(shè)計(jì)。使冷卻液經(jīng)主