TH5632C數(shù)控機床高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及其仿真分析

1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目TH5632C數(shù)控機床高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及其仿真分析學(xué)生姓名ee學(xué)號_ee所在學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)班級ee指導(dǎo)教師ee_完成地點校內(nèi)2012年6月18日TH5632C數(shù)控機床高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及其仿真分析ee(ee)指導(dǎo)教師：ee【摘要】：本文闡述了高速電主軸的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀以及趨勢，并介紹了電主軸的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)。然后，確定了合理的電主軸總體結(jié)構(gòu)，分別對電主軸的主軸、拉刀機構(gòu)、軸承等各零部件作了設(shè)計，生成了裝配圖零件圖與設(shè)計說明書等設(shè)計文檔。并對電主軸的旋轉(zhuǎn)軸和軸承進行了詳細的分析和校核。還在Pro/E軟件上繪出其各零件的三維圖形，將各部件進行虛擬裝配，并添加執(zhí)行電動

2、機完成轉(zhuǎn)動仿真。計算表明，該電主軸設(shè)計符合要求【關(guān)鍵詞】：數(shù)控機床；電主軸；主軸；軸承High-speedelectricspindlestructuredesignandsimulationofTH5632CCNCmachinetoolsAuthorname:ee(eei)Tutor:eeAbstract:Thispaperdescribesthehistory,statusandtrendsoflatheelectricalspindledevelopment,andalsointroducetheworkingprincipleandkeytechnologyofelectricalsp

3、indle.Then,thereasonablestructureoftheelectricalspindleisdetermined.Thestructureofmaincomponentsisdesigned,suchasaxis,broachinstitutionsandbearing.Theassemblydrawings,partdrawingsanddesignspecificationsandotherdesigndocumentsisgenerated.Andthedetailedanalysisandverificationoftheaxisandbearingaremade

4、.AlsoonPro/Esoftwaretodrawthevariouscomponentsofthethree-dimensionalgraphics,willbevirtualassemblyparts,andaddthemotorrotationachievesimulation.Thecalculationresultshowsthatthedesignofelectricalspindlemeetstherequirements.Keywords：NCMachine；ElectricalSpindle；Spindle；Bearing目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK

5、l bookmark10 1.前言11.1課題研究的意義11.2前景分析1國內(nèi)外研究概況1國外技術(shù)研究概況1國內(nèi)技術(shù)研究概況21.3.3數(shù)控機床電主軸的國內(nèi)外的發(fā)展趨勢2機床電主軸的工作原理3數(shù)控機床電主軸的特征3電主軸的關(guān)鍵技術(shù)3電主軸的運動控制5本課題研究的內(nèi)容52.機床電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤！未定義書簽。2.1電主軸結(jié)構(gòu)圖錯誤！未定義書簽。2.2電主軸軸的設(shè)計錯誤！未定義書簽。2.3主軸尺寸選取錯誤！未定義書簽。2.4軸的校核錯誤！未定義書簽。2.4.1.軸的強度校核計算-按扭轉(zhuǎn)強度計算.錯誤！未定義書簽。2.4.2軸的剛度校核計算錯誤！未定義書簽。2.5電主軸過盈聯(lián)結(jié)裝置的設(shè)計錯誤！未定義

6、書簽。2.6松拉刀機構(gòu)的設(shè)計錯誤！未定義書簽。2.6.1松拉刀機構(gòu)選擇錯誤！未定義書簽。2.6.2拉削力計算及拉刀強度計算錯誤！未定義書簽。3.電主軸軸承設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1電主軸軸承的選擇錯誤！未定義書簽3.1.1軸承的選擇錯誤！未定義書簽3.1.2軸承材料的選擇錯誤！未定義書簽3.2電主軸軸承的組合設(shè)計錯誤！未定義書簽3.2.1支承端結(jié)構(gòu)形式錯誤！未定義書簽3.2.2軸承的配合錯誤！未定義書簽3.2.3軸承座的剛度與同軸度錯誤！未定義書簽3.2.4軸承的潤滑錯誤！未定義書簽3.3電主軸軸承的校核計算錯誤！未定義書簽4.Pro/E建模和仿真錯誤！未定義書簽Pro/E軟件簡介錯誤！未定義

7、書簽。Pro/E主要模塊錯誤！未定義書簽建模及仿真過程錯誤！未定義書簽4.3.1電主軸固定部分建模錯誤！未定義書簽3.2電主軸轉(zhuǎn)動部分建模錯誤！未定義書簽4.3.3電主軸裝配仿真錯誤！未定義書簽致謝錯誤！未定義書簽參考文獻錯誤！未定義書簽1.前言1.1課題研究的意義電主軸是近幾年在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的把機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)。電主軸就是將空心的電動機轉(zhuǎn)子直接裝在主軸上，定子通過冷卻套固定在主軸箱體孔內(nèi)，形成一完整主軸單元，通電后轉(zhuǎn)子直接帶動主軸運轉(zhuǎn)。高速電主軸制造技術(shù)成為了決定高端的數(shù)控機床發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。對決定電主軸發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要進行重點攻關(guān)，特別是在電主軸應(yīng)用中的關(guān)鍵部件諸如復(fù)

8、合陶瓷軸承、內(nèi)置式無外殼電機、性能優(yōu)良的伺服控制器、高精度位置編碼器、氣密封裝置等進行自主研發(fā)改變這些關(guān)鍵部件主要靠進口的局面。高速電主軸也是高端的數(shù)控機床的核心，大力發(fā)展高速電主軸將對我國得裝備制造行業(yè)會起到強大的推動作用。參考TH5632C數(shù)控機床使用說明、STEP-TEC、洛陽軸承研究所電主軸、安陽萊必特機械有限公司等電主軸生產(chǎn)廠家產(chǎn)品技術(shù)指標，確定主要技術(shù)指標如下：功率-轉(zhuǎn)速-扭矩特性：4KW（100%工作制）、基本轉(zhuǎn)速30000RPM；主軸最高轉(zhuǎn)速動平衡精度幾何精度溫升噪聲30000RPM（油氣潤滑）；G1（整體）；主軸鼻端徑跳小于或等于3um；主軸前軸承外周處溫升低于25r；小于7

9、5dB。本課題的目的在于以高速、大功率的TH5632C數(shù)控機床高速電主軸為研究目標，從提高主軸性能入手，通過對電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題的解決：例如較低轉(zhuǎn)速下選擇軸承為陶瓷混合球軸承，其潤滑方式為脂潤滑；主軸電機的選擇應(yīng)該根據(jù)實際需要額定轉(zhuǎn)速和功率選擇相應(yīng)的電機，盡量提高利用率，降低成本；拉刀機構(gòu)的選擇要根據(jù)具體設(shè)計主軸的外徑和計算的當(dāng)量內(nèi)徑選擇合適的以降低成本。利用商業(yè)CAD/CAM（Pro/e）軟件完成電主軸數(shù)字化設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)一定條件進行仿真分析。1.2前景分析該設(shè)計的市場前景看好。電主軸技術(shù)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于高速，高精度機械加工當(dāng)中。對數(shù)控機床電主軸進行合理設(shè)計，并不斷

10、完善設(shè)計，改近電主軸的技術(shù)，提高電主軸的質(zhì)量，不斷設(shè)計出更加高轉(zhuǎn)速，高精度的電主軸，可以被廣泛的應(yīng)用于各類機床的機械加工當(dāng)中，帶動機械生產(chǎn)的快速化發(fā)展。同時，由于電主軸轉(zhuǎn)速高，易產(chǎn)生大量的熱量，普通軸承難以在如此惡劣的工作環(huán)境下正常工作，須采用特殊材料軸承。因此，電主軸的高速發(fā)展也必將帶動軸承及電主軸相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展。因此我們的作品具有非常廣闊的應(yīng)用前景。1.3國內(nèi)外研究概況1.3.1國外技術(shù)研究概況國外高速電主軸技術(shù)的研究現(xiàn)狀國外高速電主軸技術(shù)由于研究較早,技術(shù)水平也處于領(lǐng)先地位,電主軸已越來越多地應(yīng)用到工業(yè)制造業(yè)中。著名的有瑞士的Fisher公司、Ibag公司、德國的GMN公司、Hofe

11、r公司、Siemens公司、意大禾UFaemat公司、Gamfior公司及美國Ingersoll公司、日本Okuma公司和Fanuc公司等，它們的技術(shù)水平代表了這個領(lǐng)域的世界先進水平。這些公司生產(chǎn)的電主軸較之國內(nèi)生產(chǎn)的有以下幾個特點：功率大、轉(zhuǎn)速高。采用高速、高剛度軸承。國外高速精密主軸上采用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合采用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承。精密加工與精密裝配工藝水平高。配套控制系統(tǒng)水平高。這些控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子自動平衡系統(tǒng)、軸承油氣潤滑與精密控制系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子冷卻溫度精密控制系統(tǒng)、主軸變形溫度補償精密控制系統(tǒng)等。并在此基礎(chǔ)之上，這些外國廠家如美國、日本、德國

12、、意大利和瑞士等工業(yè)發(fā)達國家已生產(chǎn)了多種商品化高速機床。如瑞士米克朗公司,就是世界上著名的精密機床制造商。它生產(chǎn)的機床配備最高達60000r/min的高速電主軸,可以滿足不同的切削要求,所有的電主軸均裝有恒溫冷卻水套對主軸電機和軸承進行冷卻,并通過高壓油霧對復(fù)合陶瓷軸承進行潤滑。所有的電主軸均采用矢量控制技術(shù),可以在低轉(zhuǎn)速時輸出大扭矩。國產(chǎn)電主軸產(chǎn)品和國外的相比較,主要存在以下差距:（1）國外電主軸低速段的輸出扭矩最大可達300Nm,而我國目前僅在lOONm以內(nèi)。（2）在高轉(zhuǎn)速方面，國外用于加工中心的電主軸轉(zhuǎn)速已達75000r/min,我國則多在15000r/min以內(nèi)。（3）電主軸的軸承潤滑

13、,國外普遍采用油氣潤滑,而我國仍用油脂潤滑。（4）其他配套技術(shù)也有較大差距,如主軸電機矢量控制、交流伺服控制技術(shù)、精確定向技術(shù)、快速啟動、停止等。（5）在產(chǎn)品的品種、規(guī)格、數(shù)量和制造規(guī)模等方面,國產(chǎn)電主軸仍然處于小量研發(fā)試制階段,沒有形成系列化、專業(yè)化,遠不能滿足國內(nèi)數(shù)控機床和加工中心發(fā)展的需求。所以目前國產(chǎn)的高轉(zhuǎn)速、高精度數(shù)控機床和加工中心所用的電主軸,仍然主要從國外進口。國內(nèi)技術(shù)研究概況國內(nèi)對電主軸技術(shù)的研究始于20世紀60年代，主要用于零件內(nèi)表面磨削，這種電主軸的功率低，剛度小，并且它采用無內(nèi)圈式向心推力球軸承，限制高速電主軸的產(chǎn)業(yè)化。到80年代，隨著國內(nèi)高速主軸軸承的開發(fā)成功，研制出一

14、系列高剛度、高速電主軸，廣泛應(yīng)用于各種內(nèi)圓磨床和各個機械制造領(lǐng)域。在90年代以后由磨用電主軸轉(zhuǎn)向銑用電主軸，它不僅能加工各種形體復(fù)雜的模具，而且開發(fā)了用于木工機械用的風(fēng)冷式高速銑用電主軸，推動了高速電主軸在切削中的應(yīng)用。在國內(nèi)以洛陽軸承研究所（洛陽軸研科技股份有限公司）為代表，早在1958年就研制出了磨用電主軸之后又研發(fā)了大功率、高轉(zhuǎn)速系列電主軸，磁懸浮和氣靜壓電主軸等，并將電主軸在90年代應(yīng)用于大型數(shù)控銑床，加工中心和數(shù)控車床，是我國電主軸技術(shù)的引領(lǐng)者。廣州工業(yè)大學(xué)高速加工和機床研究所也開發(fā)研制了多種電主軸，并應(yīng)用于數(shù)控銑床由于近些年數(shù)控加工技術(shù)的飛速發(fā)展，在軍工、基礎(chǔ)裝備制造，航空航天等領(lǐng)

15、域?qū)Ω咚匐娭鬏S的迫切需要，國內(nèi)的電主軸研究也得到了很大的發(fā)展。同濟大學(xué)、北京機床研究所和上海機床廠在高速電主軸方面也取得了很大的成就。目前國內(nèi)生產(chǎn)的磨削用電主軸的轉(zhuǎn)速在15000r/min以內(nèi)；加工中心用電主軸的轉(zhuǎn)速最高30000r/min,轉(zhuǎn)矩達200Nm的加工中心用電主軸轉(zhuǎn)速只有4000r/min；車削用電主軸最高轉(zhuǎn)速可達12000r/min，最大功率只有l(wèi)lkw。在電主軸的潤滑方面，國外普遍采用先進的油氣潤滑技術(shù)，而我國主要以油脂潤滑和油霧潤滑為主。數(shù)控機床電主軸的國內(nèi)外的發(fā)展趨勢（1）向高速度、高剛度方向發(fā)展隨著主軸軸承及其潤滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動平衡技術(shù)、高速刀具及其接口技術(shù)等

16、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床用電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢。電主軸的功率和轉(zhuǎn)速是受電主軸體積及軸承限制的，DmN值是反映電主軸剛度和轉(zhuǎn)速的一個重要的綜合特征參數(shù)，DmN值越大，其mm電主軸性能越。因此，在保證電主軸高轉(zhuǎn)速的前提下，加大主軸直徑，提高其剛性，也是電主軸技術(shù)發(fā)展的方向之一。（2）向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展現(xiàn)代數(shù)控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求，因此機床電主軸應(yīng)該具備低速大轉(zhuǎn)矩、高速大功率的性能。高速電主軸的大功率化已是國際機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個方向。近年大功率半導(dǎo)體器件有了飛躍性發(fā)展，已經(jīng)完全可以滿足現(xiàn)有的電主軸應(yīng)用場合所要求的功率等級，這為

17、高速電主軸的大功率化奠定了基礎(chǔ)。德國GMN公司的電主軸低速粗加工時的重切削力可達1250Nm,高速切削時精加工最大輸出功率可到150kW。（3）電機形式與控制方式多樣化方向發(fā)展主軸電機方面：目前國內(nèi)外主軸電機常見的是感應(yīng)電動機，但由于其結(jié)構(gòu)和特性的限制，運行狀態(tài)改變時導(dǎo)致電機很難在最佳效率點運行，功率因數(shù)低、效率低。雖然采用變頻調(diào)速、矢量控制功率因數(shù)補償?shù)燃夹g(shù)改善了電機系統(tǒng)的效率，但由于感應(yīng)電機的工作原理決定其運行效率的提高是有限的，特別是在位置和速度要求非常高的高精度高速電主軸系統(tǒng)中應(yīng)用有時很難滿足系統(tǒng)要求。因此選用轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)矩密度高，控制精度高的永磁電機代替感應(yīng)電動機也將是電主軸發(fā)展的

18、一個重要方向。在主軸電機控制方面：采用矢量控制已經(jīng)被大多數(shù)高速電主軸生產(chǎn)廠家所采用，針對感應(yīng)電動機采用自適應(yīng)控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、定子優(yōu)化控制等措施不斷提高感應(yīng)電動機在電主軸的應(yīng)用性能。對于永磁同步電動機在低速粗加工時的重切削多采用恒轉(zhuǎn)矩控制方式,高速切削時精加工采用恒功率控制，在擴大永磁電機在弱磁區(qū)域的同時提高穩(wěn)定性也將成為高速電主軸研究熱點問題。機床電主軸的工作原理高速電主軸電機的繞組相位互差120，通以三相交流電后，三相繞組各自形成一個正弦交變磁場，這三個對稱的交變磁場互相迭加，合成一個強度不變，磁極朝一定方向恒速旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場轉(zhuǎn)速就是電主軸的同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n由輸入電機定

19、子繞組電流的頻率f和電機定子的極對數(shù)P決定（n=60f/p）。電主軸就是利用變換輸入電動機定子繞組的電流的頻率和激磁電壓來獲得各種轉(zhuǎn)速。在加速和制動過程中，通過改變頻率進行加減速，以免電機溫升過高。由于電機旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于輸入定子三相交流電的相序，故改變電主軸輸入電流的相序，便可改變電主軸的旋轉(zhuǎn)方向。電主軸是最近幾年在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)，它與直線電機技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起，將會把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置。而電主軸本身就是直接將空心的電動機轉(zhuǎn)子裝在主

20、軸上，定子通過冷卻套固定在主軸箱體孔內(nèi)，形成一個完整的主軸單元，通電后轉(zhuǎn)子直接帶動主軸運轉(zhuǎn)。數(shù)控機床電主軸的特征（1）高回轉(zhuǎn)精度加工中心的主軸是裝夾工件的基準，并將運動傳遞給工件，因此主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響加工精度。為保證電主軸在高速運轉(zhuǎn)時的回轉(zhuǎn)精度，其關(guān)鍵零件必須進行精加工和超精加工，選用尺寸和精度等級合適的軸承，采用合理的裝配方案；（2）高剛度主軸剛度反映主軸單元抵抗外載荷的能力。尤其，進行車削粗加工時，切削量較大，主軸要承受很大的徑向力。為了保證加工精度、避免振動，要求電主軸具備較高的剛度，特別是徑向剛度；（3）抗振性強機床工作時，主軸部件不僅受靜態(tài)力的作用，同時還受其他沖擊力和交變干擾

21、力的作用而產(chǎn)生振動。振動是主軸動態(tài)性能的重要指標，振動將會產(chǎn)生噪聲，并直接影響工件的表面加工質(zhì)量，振動嚴重時會產(chǎn)生崩刃和打刀現(xiàn)象。因此，電主軸的抗振性要強；（4）電機特性優(yōu)良加工中心要求有較廣的加工范圍，這就要求電主軸既要有優(yōu)良的低速加工性能，又要有好的高速加工性能。在起步及低速段采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，保證低速時有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，滿足低速大進給的切削要求；而高速段采用恒功率調(diào)速，可滿足小切削量的高轉(zhuǎn)速要求。對一些低速要求高的電主軸應(yīng)采用高性能的矢量變頻器控制；（5）熱特性穩(wěn)定由于電主軸是將高速電機置于機床主軸部件內(nèi)部，高速運轉(zhuǎn)時，電機轉(zhuǎn)子、定子和軸承的的發(fā)熱量很大，并引起熱變形，直接影響機床的工作性

22、能和加工精度，因此要求電主軸的熱態(tài)性能穩(wěn)定電主軸的關(guān)鍵技術(shù)1）高速電機技術(shù)電主軸是主軸與電機融合在一起的產(chǎn)物，主軸的旋轉(zhuǎn)部分是電機的轉(zhuǎn)子，所以可以把電主軸看成一臺高速電機，其關(guān)鍵技術(shù)是高轉(zhuǎn)速下的動平衡。2）高速軸承技術(shù)電主軸通常采用靜壓軸承、陶瓷球軸承及電磁懸浮軸承，根據(jù)用戶需要，也有部分采用鋼球軸承。目前，磁懸浮軸承支撐是最有發(fā)展前途的一種電主軸支承形式。3）潤滑、冷卻技術(shù)對于球軸承可以采用脂潤滑，但缺點是轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生阻力和增加溫升。對于電主軸一般采用定時定量油氣潤滑，所謂定時，就是間隔一定的時間注一次油，所謂定量，就是通過定量閥，準確的控制每次潤滑油量；油氣潤滑，指的是再壓縮空氣的攜帶下，

23、潤滑油被吹入軸承。油量的控制很重要，太少，不能起到潤滑作用；太多，再軸承高速運轉(zhuǎn)時會因阻力大而產(chǎn)生的熱量多。為了盡快降低高速運轉(zhuǎn)的電主軸溫度，可以對電主軸的外壁進行循環(huán)冷卻。目前，電主軸上應(yīng)用較多的油氣潤滑方式。油氣潤滑利用壓縮空氣通過專用管道定時、定量的將少量的潤滑輸送到需潤滑區(qū)域。潤滑油和壓縮空氣均勻混合既能潤滑又能冷卻主軸系統(tǒng)。處于分離狀態(tài)的油氣容易被回收，有效降低了對環(huán)境的污染。采用油氣潤滑，每個軸承設(shè)有獨立的油氣噴嘴，要選擇好軸承噴射處的位置，否則很難保證潤滑效果。油氣潤滑的效果受油氣壓力和壓縮空氣流量的影響，增大壓縮空氣流量可提高冷卻效果，如果提高油氣壓力，可使?jié)櫥透玫倪_到潤滑

24、區(qū)，還有助于提高軸承的轉(zhuǎn)速。相關(guān)實驗表明，高壓油氣潤滑比常規(guī)壓力潤滑的軸承轉(zhuǎn)速可提高20%。4）傳感技術(shù)為了實現(xiàn)準確的進給、多軸聯(lián)動、相位控制、自動換刀等動作，電主軸需要內(nèi)置一脈沖編碼器5）高速刀具和換刀技術(shù)傳統(tǒng)機床的ISO、BT刀具，經(jīng)實踐證明不能滿足高速加工的要求。這種情況下出現(xiàn)了HSK、SKI、CAPTO等結(jié)構(gòu)的高速刀具。為了滿足加工中心要求，電主軸要配備能自動換刀的裝置，包括拉桿、蝶形彈簧、拉刀汽缸。6）主軸中心冷卻技術(shù)電主軸中電機高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的發(fā)熱和軸承的摩擦發(fā)熱，是不可避免的。機床工作時，在內(nèi)、外熱源的作用下，主軸系統(tǒng)的各個部分會產(chǎn)生不同程度的溫升。升溫后，主軸和機床其他部件的空

25、間相對位置和尺寸都將與溫升前不同，形成不同的溫度場，進而產(chǎn)生不同程度的熱膨脹，導(dǎo)致加工誤差。因此通過對高速電主軸的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計改良，來控制電主軸的溫升，減小電主軸的熱膨脹，對于保證電主軸性能和提高其使用壽命，是至關(guān)重要的。電動機和軸承是主要的發(fā)熱源。具體的熱源主要可分為三部分：（1）主軸電動機內(nèi)置于機床主軸的結(jié)構(gòu)中，電機高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的發(fā)熱，是其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的主要的熱源。（2）電動機轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)的高速攪動，使內(nèi)腔中的空氣也會發(fā)熱，這些熱源產(chǎn)生的熱量，主要通過主軸殼體和主軸進行散熱，所以電動機產(chǎn)生的熱量有相當(dāng)一部分會通過主軸傳到軸承上去，因而影響軸承的壽命，并且會使主軸產(chǎn)生熱伸長，影響加工精度

26、。（3）隨著主軸轉(zhuǎn)速的升高，主軸軸承的摩擦所產(chǎn)生的發(fā)熱量也隨之增大。機床電主軸主要是通過在主軸殼體內(nèi)加冷卻油，并不斷的循環(huán)，把熱量帶走，來進行冷卻的。其基本的冷卻路線是：首先從主軸冷卻油溫控制器流出冷卻油，經(jīng)過在靠近后端蓋的冷卻環(huán)套上入水口，使冷卻油進入后端軸承的外圍，對后端軸承進行冷卻。接著通過液壓把冷卻油擠向電動機冷卻環(huán)套，對主軸的定子、轉(zhuǎn)子和前端軸承進行冷卻，最后從殼體的出水口，流回主軸冷卻油溫控制器完成循環(huán)。7）主軸軸向尺寸動態(tài)補償技術(shù)電主軸對位置精度要求極高，可以在電主軸上安裝一檢測元件來檢測軸的軸向尺寸變化，轉(zhuǎn)化成1/10um的單位尺寸變化量模擬信號，送到數(shù)控裝置進行閉環(huán)的動態(tài)尺寸

27、補償。8）高頻變頻技術(shù)電王軸的內(nèi)置咼速電機的驅(qū)動可以米用咼頻變頻裝置，變頻器的輸出頻率可以達到幾千Hz，可滿足主軸每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速要求。9）王軸驅(qū)動和數(shù)控系統(tǒng)接口技術(shù)可以采用高性能的主軸矢量驅(qū)動裝置，可選擇Fanuc、Siemens、Indramat等品牌的主軸驅(qū)動裝置。電主軸系統(tǒng)既提供模擬接口，也提供數(shù)字接口，數(shù)控接口要能與任何系統(tǒng)匹配。10）電主軸的制造工藝技術(shù)對電主軸的制造工藝要求很嚴格，這種結(jié)構(gòu)要求有一系列新的關(guān)鍵技術(shù)，如主軸支承形式及其潤滑系統(tǒng)設(shè)計、高速主軸的動平衡設(shè)計、電動機的冷卻系統(tǒng)設(shè)計、高速刀具單元的設(shè)計等，它們影響著高速旋轉(zhuǎn)主軸的可靠性和穩(wěn)定性，及高效精密加工的實

28、現(xiàn)。目前，高速電主軸大多采用內(nèi)置異步式交流感應(yīng)電動機。可由加工對象來確定電主軸的電機驅(qū)動形式。永磁同步電動機有很好的動態(tài)響應(yīng)性，并且轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動慣量小，但永磁同步電動機有弱磁現(xiàn)象，而且很難提高主軸電機功率，制造永磁同步電機的主要材料稀土成本過高。異步型電動機結(jié)構(gòu)較簡單，有較成熟的制造工藝，可以更大程度地減弱磁場對電機的影響，易于實現(xiàn)高速化。雖然其直接轉(zhuǎn)矩或矢量控制方式的計算數(shù)據(jù)量大，但隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理論算法的不斷發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速、精確地計算和控制。電主軸的運動控制在數(shù)控機床中，電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。目前主要有普通變頻驅(qū)動和控制、矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動和控制以及直接轉(zhuǎn)矩控

29、制三種控制方式。普通變頻為標量驅(qū)動和控制，其驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率和轉(zhuǎn)速成正比。普通變頻控制的動態(tài)性能不夠理想，在低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩(wěn)定，也不具備C軸功能。但價格便宜、結(jié)構(gòu)簡單，一般用于磨床和普通的高速銑床等。矢量控制技術(shù)模仿直流電動機的控制，以轉(zhuǎn)子磁場定向，用矢量變換的方法來實現(xiàn)驅(qū)動和控制，具有良好的動態(tài)性能。矢量控制驅(qū)動器在剛啟動時具有很大的轉(zhuǎn)矩值，加之電主軸本身結(jié)構(gòu)簡單，慣性很小，故啟動加速度大，可以實現(xiàn)啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅(qū)動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實現(xiàn)位置和速度的反向，不僅具有更好的動態(tài)性能，還可以實現(xiàn)C軸功能；而前者動態(tài)性能稍差，也不具備

30、C軸功能，但價格較為便宜。直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的又一種新型的高性能交流調(diào)速技術(shù)，其控制思想新穎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明了，更適合于高速電主軸的驅(qū)動，更能滿足高速電主軸高轉(zhuǎn)速、寬調(diào)速范圍、高速瞬間準停的動態(tài)特性和靜態(tài)特性的要求，已成為交流傳動領(lǐng)域的一個熱點技術(shù)。本課題研究的內(nèi)容（1）對電主軸的軸和軸承進行了結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)計算和校核；（2）繪制裝配圖及其他零件圖；（3）利用三維Pro/E軟件對電主軸進行了建模和仿真分析；（4）撰寫設(shè)計計算說明書1份。2.電機選擇電動機選擇2.1.1選擇電動機類型選擇電動機容量電動機所需工作功率為：PP=wd耳;工作機所需功率P為：Fv1000傳動裝置的

31、總效率為：耳=耳耳耳耳；234耳二0.961耳二0.962耳二0.973耳二0.994傳動滾筒滾動軸承效率閉式齒輪傳動效率聯(lián)軸器效率代入數(shù)值得：耳=耳耳耳耳=0.96x0.994x0.972x0.992=0.81234所需電動機功率為：PdFv1000110000 x40kW=0.8x1000 x6010.52kWP略大于P即可。8dd選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min；4級；型號Y160M-4.功率為11kW確定電動機轉(zhuǎn)速取滾筒直徑D=500mm60 x1000vn=125.6r/minw500兀1.分配傳動比1)總傳動比ni=mnw竺=11.62125.6(2)分配動裝置各級傳動比取兩級圓柱齒

32、輪減速器高速級傳動比ee1i=J1.4i=4.0301則低速級的傳動比i=1162=2.8812i4.032.1.4電機端蓋組裝CAD截圖圖2.1.4電機端蓋運動和動力參數(shù)計算電動機軸p=p=10.52kW0dn=n=1460r/min0mPT=9550n=68.81N-m02.2.2高速軸p=p“=10.41kW1d4n=n=1460r/min1mp10.41T=95501=9550 x=68.09N-m1n1460ee42.2.3中間軸p=p耳=p=10.52x0.99x0.97=10.10kW101023n1460n=r/min=362.2r/min2i4.0301p10.10T=955

33、02=9550 x=263.6N-m2n362.22低速軸p=pH=pHH=10.10 x0.99x0.97=9.69kW202123n362.2n=一=125.76r/min3i2.8812p9.69T=95503=x9550=735.8N-mn125.763滾筒軸p=pH=pHH=9.69x0.99x0.99=9.49kW303224nn=廠=125.76r/min23p9.49T=95504=9550 x=720N-m4n125.76ee3.齒輪計算3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。2絞車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-

34、88）。3材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。4選小齒輪齒數(shù)z=24，大齒輪齒數(shù)z=24x4.03=96.76。取z2=97125初選螺旋角。初選螺旋角0二143.2按齒面接觸強度設(shè)計由機械設(shè)計設(shè)計計算公式（10-21）進行試算，即,2KT卩+1ZZd3t0HEit98pInvdah3.2.1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)k1.61。t（2）由機械設(shè)計第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)z2.433。h（3）由機械設(shè)計第八版圖10-26查得8a10.78，8a20.87，則88

35、+81.65。aa1a2。4）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。x105xp0n195.5x105x10.411460N.mm6.8x104N.mm5）由機械設(shè)計第八版表10-7選取齒寬系數(shù)91d（6）由機械設(shè)計第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Z189.8MPae7）由機械設(shè)計第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限b600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限b500MPa。Hlim1Hlim213計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。N60njL60 x1460 x1x2x8x300 x156.3x10911hNN11.56x10924.03(9)由機械設(shè)計第八版圖(10-19)取接觸疲勞壽命系數(shù)K0.

36、90;K0.95。HN1HN210）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，由機械設(shè)計第八版式（10-12）得t=Khn1Climi=0.9X600MPa=540MPaH1St=Khn2Iim2=0.95X550MPa=522.5MPaH2S（屮許用接觸觸應(yīng)力tJ+ItJt=j=531.25MPaH2計算d（1）試算小齒輪分度圓直徑itd二3：竺久上1=*16.46x104xO.862=30.7396x16.46x104=v121.738x10=4h38卩LtJdah9.56mmv（2）計算圓周速度0兀dn兀X1460X49.56v=iti=3.78m/s60 x100060

37、x10003）計算齒寬及模數(shù)dcos0=49.56mmntm=it_zdcos049.56xcos14。49.56x0.97=2mmIt-z1h=2.25m=2.25x2=4.5mmnt2424ntbh=49.56/4.5=11.01（4）計算縱向重合度8=0.318ztan0=0.318x1x24xtan140=20.730d1（5）計算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)KA=1，根據(jù)v=7.6m/s,7級精度，由機械設(shè)計第八版圖10-8查得動載系數(shù)Kv=口1；由機械設(shè)計第八版表10-4查得尺屈的值與齒輪的相同，故KhT1.42；HK0=1.35由機械設(shè)計第八版圖10-13查得f0由機械設(shè)計第八版表1

38、0-3查得K=K=1.4.故載荷系數(shù)HaH0K=KKKK=1x1.11x1.4x1.42=2.2AVHaH0（6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得d=d:上=49.56x3蘭=49.56x“375=55.11mm3iKY1.6It（7）計算模數(shù)mdCO055.11xCOS14。0.97x55.11m=1=2.22mmnz111t24243.3按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-17）2kTYCOS20m21_0廿0zsda確定計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù)。K=KKKK=1.x11x1.4x1.35=2.09=1.9030AVfaf，從機械設(shè)計第八版圖10-28查得螺旋角（2）

39、根據(jù)縱向重合度Y=0.88影響系數(shù)03）計算當(dāng)量齒數(shù)。Z=Z1=V1COS30COS3142424一09724二26.3730.9197z9797Z=2=106.59v2COS30COS3140.91（4）查齒形系數(shù)。由表10-5查得YFa1=2.57；YFa2=5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由機械設(shè)計第八版表10-5查得Ysa廣1.6；Ysa2=Sa1（6）由機械設(shè)計第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa；大齒輪的彎曲強度極限fe2=380MPa；FE1（7）由機械設(shè)計第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85K=0.88；FN2；8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲

40、疲勞安全系數(shù)S=1.4，由機械設(shè)計第八版式（10-12）得IIKQ085500&=_fnfe=MPa=303.57MPa冷S1.4QF1=Lfn&fe2=0.88x380MPa=238.86MPaF2S1.4(9)計算大、小齒輪的tZja并加以比較。QFFE=昨Y1bFYY=氣滬=0.1363卜=2.211x1.774=0.01642238.86F2由此可知大齒輪的數(shù)值大。3.3.2設(shè)計計算2x2.10 x6.8x14x0.88x(cos14)2m-3x.1642mm二242*42x0972mm=襯4.085=1.59mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)n大于由齒

41、面齒根彎曲疲m=勞強度計算的法面模數(shù)，取n=2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑100.677mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由ZdcosB55.11xcos14Z=1=26.731mnZ=109；，則z=27x4.03=108.81取223.4幾何尺寸計算取Z廣27(341計算中心距G+z)m(27+109)x2136a=1sn=140.2mm2cosB2xcos140.97將中以距圓整為141mm.3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角(Z+Z)m(27+109)x2B=arccos12n=arccos=arccos0.97=14.062a2x140.2

42、nkZ因B值改變不多，故參數(shù)a、B、h等不必修正。3.4.3計算大、小齒輪的分度圓直徑zm1nCOSPzm2COSP27x254=55mm0.97COS14109x2cos14218=224mm0.9755+224=139.5mm2=61mm.13.4.4計算齒輪寬度b=d=1x55.67=55mm圓整后取B=56mm;B2低速級取m=3;z=30;3z由I=4=2.88取Z=87412z3z=2.88x30=86.4d=mz=3x30=90md=mz=3x87=261mmd+d90+261a=34=mm=175.5mm22b=d=1x90mm=90mm圓整后取B=90mm,B43=95mm表

43、1高速級齒輪:名稱代號計算公式小齒輪大齒輪模數(shù)m22壓力角a2020分度圓直徑dd=mZ=2x27=5411d=mZ=2x109=21822齒頂咼hah=h=h*m=a1a2a1x2=2齒根高hfh=h=(h*+C*)m=(1+c*)x2f1f2a齒全高hh=h=(2h*+c*)m12a齒頂圓dd=(Z+2h*)md=(Z+2h*)m直徑aa11aa22a表2低速級齒輪：名稱代號計算公式小齒輪大齒輪模數(shù)m33壓力角a2020分度圓直徑dd=mZ=3x27=5411d=mZ=2x109=21822齒頂咼hah=h=h*m=1x2=2齒根高hfh二h二(h*+f1f2aC*)m=(1+c*)x2齒

44、全高hh=h=(2h*+c*)m13a齒頂圓直徑dad=(Z+2h*)mal1ad=(Z+2h*)ma22a4.軸的設(shè)計4.1低速軸4.1.1求輸出軸上的功率p3轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T3若取每級齒輪的傳動的效率,則P=P耳=P耳耳=10.10X0.990.97=9.69kW3202123n362.2n=.2=125.76r/min3i2.8812P9.69T=95503=x9550=735.842N-m3n125.763求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為=mZ=4x101=404mm442T2x735.8x1000404F=-3=3642N4tanatan200.3639F=Fn=36

45、42X=3642x=1366Nrtcospcos140.97F=Ftanp=3642xtan14=908Nr及軸向力atFFF圓周力Ft,徑向力Fr及軸向力Fa的初步確定軸的最小直徑dmin=A0=112x:9.69V125.76=112x3：0.077=47.64mm先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)機械設(shè)計第八版表15-3,取A0=112,于是得d輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑12.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3，查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA=1.3，貝比T=KT=1.3x735

46、842N-mm=956594.6N-mmcaA3按照計算轉(zhuǎn)矩丄ca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000N-mm.半聯(lián)軸器的孔徑廣55rnrn，故取d廣50mm，半聯(lián)軸器長度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長L=84mm度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案圖4-1（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）根據(jù)聯(lián)軸器d12=50mm，12=84mmd為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d2_3=62mm；左端用軸端擋圈，按軸端直徑取擋圈直

47、徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度j=84mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取J82mm.2）初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承參照工作要求并根據(jù)2-3=62mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游子隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dxDxT=65mmx140mmx36mm，故d=d=65mm而l=54.5mm,d=82mm3-46-7；而5-65-6。，取3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑d4-5=70mm；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度

48、為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取14-5=85mm。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度h.7d，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑d5-6=82mm。軸環(huán)寬度b1-4h，取15-6=60.5mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取12_廣457mm低速軸的相關(guān)參數(shù)：表4-1功率p39.69kW轉(zhuǎn)速n125.76r/min轉(zhuǎn)矩T3735.842N-m1-2段軸長l1-284mm1-2段直徑d1-250mm2-3段軸長l2-340.

49、57mm2-3段直徑d2-362mm3-4段軸長l3-449.5mm3-4段直徑d3-465mm4-5段軸長l4-585mm4-5段直徑d4-570mm5-6段軸長l5-660.5mm5-6段直徑d5-682mm6-7段軸長l6-754.5mm6-7段直徑d6-765mm（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d查表查得平鍵截面4-5b*h=20mmx12mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選n6用平鍵為14mmx9mmx70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承

50、與軸的周向定位k6是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。4.2中間軸4.2.1求輸出軸上的功率p轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T222p=p耳=p=10.52x0.99x0.97=10.10kW01023r/min=362.2r/min4.03n=21n1i01T=95502p10.102=9550 x=263.6N-mn3求作用在齒輪上的力1）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為：=mZ=4x35=140mm32T2x263.6x1000=d=3765N3tandtan20o0.3639tcospcos140.97F=Ftanp=1412xtan14=352NaF=Fr140t2）因

51、已知高速級大齒輪的分度圓直徑為d=mz=3x133=399mm22T2x263.6x1000399d2=1321N2F=rFatandtan20o0.3639Fn=1321x=1321x=495Ntcospcos14o0.97=Ftanp=495xtan14o=123Nt初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取=112,于是得：0dmin=A。：可=112Xt322=112x3.0.027=33.6mm軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑d12圖4-2初步選擇滾動軸承.（1）因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參

52、照工作要求并根據(jù)d=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游子隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dxD*T=35mmx72mmx18.25mm,故d=d=35mm，25-6l=31.8mm；（2）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑d=45mm1=29.8mm；齒31-2輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取1=90mm。齒輪的右端采用軸肩3定位，軸肩高度h0.07d，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b1.4h，取1=12mm。4（3）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑d=45mm;

53、齒輪的右端與右端軸承5之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取1=51mm。4.2.5軸上零件的周向定位45齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d查表查得平鍵截面4-5b*h=22mmx14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mmx9mmx70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。中間軸的參數(shù)：表4-2功率p210.10kw轉(zhuǎn)速n2362.2r/mi

54、n轉(zhuǎn)矩T_丁2263.6N-m1-2段軸長11-229.3mm2段直徑3段軸長3段直徑4段軸長4段直徑5段軸長4-5段直徑d1-2廠2-33T4d4T5525mm90mm45mm12mm57mm51mm45mm4.3高速軸4.3.1求輸出軸上的功率Pi轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩Ti若取每級齒輪的傳動的效率,則P=P“=10.41kW1d4n=n=1460r/min1mP10.41T=9550,1=9550 x=68.09N-m1n14601求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為d=mZ=3x2411=72mm72F=牛=2X68.9*1000=1891.38N1廠tantan2003639=Fn

55、=1891.38xt=1891.38x.=709.55Ntcospcos140.97=Ftanp=1891.38xtan14=1891.38x0.249=470.95Nt4.3.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取A=112,于是得：0dmin二112x10.4131460二112x7.13*10-3二112x1.924x0.1二21.54mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸12器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩T=KT,查表，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取K=1.3caAA則

56、:T=KT=1.3x68090N-mm=88517N-mmcaA1按照計算轉(zhuǎn)矩T應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T5014-2003或ca手冊,選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000N-mm.半聯(lián)軸器的孔徑d=30mm，故取d=30mm，半聯(lián)軸器長度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長11-2度L=82mm.14.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4.1擬定軸上零件的裝配方案A甌id亠芒乂圖4-34.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑d=42mm;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45

57、mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=82mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取1=80mm.1-22）初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù)d=42mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游子隙2-3組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm,故d=d=45mm；而l=26.75mm，l=31.75mm。46-77-83-43）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm,齒輪軸的直徑為62.29mm。4）軸承端蓋的總寬度

58、為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm,故取1=45.81mm。2-35）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d查表查得平鍵截面5b*h=14mm*9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，n6選用平鍵為14mmx9mmx70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向k6定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。高速軸的參數(shù)：表4-3功率p110.

59、41kw轉(zhuǎn)速n11460r/min轉(zhuǎn)矩TT168.09N-m1-2段軸長l1-280mm1-2段直徑d1-230mm2-3段軸長l2-345.81mm2-3段直徑d2-342mm3-4段軸長l3-445mm3-4段直徑d3-431.75mm4-5段軸長l4-599.5mm4-5段直徑d4-548.86mm5-6段軸長l5-661mm5-6段直徑d5-662.29mm6-7段軸長l6-726.75mm6-7段直徑d6-745mm齒輪的參數(shù)化建模5.1齒輪的建模(1)在上工具箱中單擊口按鈕，打開“新建”對話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項，在“子類型”列表框中選擇“實體”選項，在“名稱”文本

60、框中輸入“dachilun_gear”.子類型：?：實體復(fù)合如圖5-1所示。草瑩主體O線束零件組件制造格式報表圖表布局標記名稱公用名稱dachilijtlgear2取消選中“使用默認模板”復(fù)選項。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框,選中其中“mmns_part_solid”選頂，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。參數(shù)DESCEIFTIONMLIDELED_EY復(fù)制相關(guān)繪圖j圖5-2“新文件選項”對話框肖(2)設(shè)置齒輪參1在主菜單中依次選擇“工具”一“關(guān)系”選項，系統(tǒng)將自動彈出“關(guān)系”對話框。2在對話框中單擊Ltl按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，