電主軸設(shè)計(jì)模板

1、電主軸部件設(shè)計(jì)機(jī)自73班張強(qiáng)07011077第三組數(shù)據(jù)如下主軸轉(zhuǎn)子(材料：20CrMnTi)和轉(zhuǎn)子內(nèi)套(材料:45嘲)主軸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)前軸頸直徑(mm)最高轉(zhuǎn)速(r/min)額定功率(kW)額定轉(zhuǎn)矩(Nm)內(nèi)置式145240003235階梯過盈套結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)階梯過盈套是由兩段相鄰的過盈聯(lián)結(jié)表面組成的、套內(nèi)呈階梯狀的聯(lián)結(jié)裝置，如圖1所 示。階梯過盈套結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有2：Lyi. p圖1階梯過盈套的主要結(jié)構(gòu)形式為了便于拆卸，階梯過盈套的內(nèi)表面有一個(gè)階梯。當(dāng)壓力油注入油槽進(jìn)行拆卸時(shí)， 這個(gè)階梯會(huì)對(duì)套產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，如果兩配合過盈面此時(shí)已形成了壓力油膜，該軸向推力 會(huì)自動(dòng)地把階梯過盈套從軸上推下來，過盈套

2、兩過盈面的階梯差很小，通常在1mm以下。在確定階梯過盈套兩結(jié)合面的過盈量的時(shí)候，應(yīng)注意加工誤差對(duì)最終過盈量的影響， 特別是圓度誤差和同軸度誤差的影響。通常過盈套兩段的過盈量不一致。但過盈套大小端過 盈量的差值不能太大，其差值應(yīng)補(bǔ)償加工圓度和同軸度誤差對(duì)過盈量的影響。否則，將大大 增加拆卸的難度。為方便拆卸，大小端配合面的寬度如、b?應(yīng)該一致。階梯過盈套過盈量的確定高速機(jī)床上所用的階梯過盈套是一種可拆的過盈聯(lián)結(jié)，工作時(shí)，配合面不允許 產(chǎn)生塑性變形。因此，過盈量應(yīng)該控制在材料不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過盈量 范圍之內(nèi)；另一方面它又必須大于該過盈聯(lián)結(jié)傳遞負(fù)荷所需的最小過盈量。設(shè)D為過盈套（包容件）的

3、外徑，d。為主軸內(nèi)孔的直徑，d為配合處（結(jié)合面）主軸 的外徑；l為配合面的有效長度（l = L+l2），如圖2所示。圖2階梯過盈套傳遞力和轉(zhuǎn)矩當(dāng)過盈聯(lián)結(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩為M（單位為Nm）時(shí)，結(jié)合面上所需最小結(jié)合壓力Pmin，P響=白另河）可按下式計(jì)算:%平=108.79KPa式中p=0.08配合面的摩擦系數(shù)由軸頸直徑為145mm查軸承取d=160mm l=100mm D=200mm do=80mm根據(jù)彈性力學(xué)原理，過盈聯(lián)結(jié)傳遞負(fù)荷所需的最小有效過盈量6emin可按下式計(jì)“出曜”mbi * d算3:夏=0.52頃式中E、E.過盈套材料和主軸材料的彈性模量，20CrMnTi：密度:7.8x103kg/m3

4、，彈性模量:207GPa泊松比:0.25屈服強(qiáng)度835MPa45鋼 彈模210Gpa，泊松比0.3，密度7800千克/立方米屈服強(qiáng)度取355Mpa如Ci和包容件(過盈套)與被包容件(主軸)的直徑比有關(guān)的系數(shù)廠 _ 1 + qi=4.81=1.37 d L式中va. Vj過盈套材料和主軸材料的泊松比必須指出，按式(3)所求的并不是最終所需的最小過盈量，還應(yīng)考慮以下因素的 影響：配合表面的粗糙度?？紤]表面粗糙度影響的修正量6，等于過盈套結(jié)合面的 壓平深度S,和主軸結(jié)合面的壓平深度S之和的兩倍，即：S桓二2(.電+ .接=3-2(&粕+必)F,誑 RT! I 氏-；=4.16pm式中RaH、RaS一

5、過盈套與主軸結(jié)合處的表面輪廓算術(shù)平均偏差，MmRzH、RzS過盈套與主軸結(jié)合處的表面微觀不平度十點(diǎn)高度，Mm聯(lián)結(jié)件的工作溫度與裝配溫度之差，以及主軸與過盈套材料線脹系數(shù)之差。 此項(xiàng)的修正量為：q=d (a.At.aaAta) =31.2pm式中氣、aa主軸與過盈套材料的線脹系數(shù)，1/Ct Ata主軸、過盈套工作溫度和裝配溫度之差，C主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)過盈套所受到的離心力。該離心力會(huì)引起過盈套內(nèi)孔的擴(kuò)張， 導(dǎo)致過盈量減少。當(dāng)主軸材料和過盈套的材料泊松比、彈性模量和密度相差不大時(shí)，離心力引起過盈量的減少量d可由下式求得4：”一 16 S%=120pm式中 3主軸的轉(zhuǎn)速，800n rad / sp主軸材

6、料和過盈套材料的密度，7.8x103kg / m3v主軸材料和過盈套材料的泊松比0.3E主軸材料和過盈套材料的彈性模量，210GPa重復(fù)裝卸引起過盈量的減小氣。補(bǔ)償值氣可依據(jù)裝拆方法的不同，按經(jīng)驗(yàn)方法確定。6p=8pmPP結(jié)合面形位公差對(duì)過盈量的影響。結(jié)合面的形位公差，特別是圓度和同軸度 公差對(duì)過盈聯(lián)結(jié)強(qiáng)度影響非常復(fù)雜，目前尚無定量的補(bǔ)償措施。經(jīng)有限元分析表明， 當(dāng)圓柱度誤差很小時(shí)，盡管軸和套的結(jié)合壓力在某種程度上隨著過盈的形狀、位移 的大小、狀態(tài)而變化，但是它的平均過盈不變，平均結(jié)合壓力也大致不變，對(duì)聯(lián)結(jié) 強(qiáng)度影響不大。在高速主軸階梯過盈套的設(shè)計(jì)中，由于主軸的制造精度很高(IT6級(jí) 以上)，

7、因此設(shè)計(jì)時(shí)，如適當(dāng)提高過盈套配合面的制造精度，則此項(xiàng)影響可以忽略不 計(jì)。6 =0t考慮以上因素后，可求得傳遞力矩或者承受軸向力所需的最小過盈量6min:6min = 6emin+6s+6t+6w+6p=163.36pm在確定過盈套的基本過盈量時(shí)，還需要考慮由階梯過盈套結(jié)構(gòu)引起的應(yīng)力 集中、載荷波動(dòng)的影響和可靠性、安全因素等。取階梯過盈套的基本過盈量：6b = K6min=196.03pm式中 K安全系數(shù)，K取1.22.0在彈性范圍內(nèi)，過盈聯(lián)結(jié)結(jié)合面不發(fā)生塑性變形時(shí)所容許的最大有效過盈量 6emax可按下述步驟計(jì)算：根據(jù)第四強(qiáng)度理論，過盈套不產(chǎn)生塑性變形所容許的最大結(jié)合壓力3為：已燮=七也(PQ

8、3 私=69.2MPa式中sa一過盈套材料的屈服強(qiáng)度，Pa同理，主軸結(jié)合面不產(chǎn)生塑性變形所容許的最大結(jié)合壓力為:一 7 弓PgR = W (1 知)2=313.125MPa式中 氣一主軸材料的屈服強(qiáng)度，Pa比較上述兩式數(shù)值，可取較小者作為計(jì)算最大有效過盈量結(jié)合面容許的最大結(jié) 合壓力Pmax，最大有效過盈量按下式求得：旨 g (m)=329.5pm過盈套過盈量的實(shí)現(xiàn)方法(1)利用公差配合來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)基本過盈量的計(jì)算值和配合面的公稱尺寸d， 查有關(guān)手冊圖表，即可得出相應(yīng)的配合。選出的配合應(yīng)滿足：最大過 盈量maxvqmax，最小過盈量 EminOmin。313.125pm 196.03pm(2)利

9、用配合面的公稱尺寸的差值來實(shí)現(xiàn)，查表選用公差大端為H6/v6,直徑為 160mm。實(shí)際最大過盈量為253pm，最小過盈量為203pm;小端過盈量大一些，H6/x6，直徑為159.8mm。實(shí)際最大過盈量為305pm，最小過盈量為255pm計(jì)算拆卸所需要的油壓有原理分析：當(dāng)需要拆卸的時(shí)候，通入高壓油，只要高壓油的壓力能夠克服軸 套過盈量所產(chǎn)生的壓力，從而取消軸與軸套間的作用力，由于階梯軸的兩端面積不 一樣大，設(shè)為S1.，S2；則可以在主軸兩端產(chǎn)生壓力差，就能拆卸有以上分析知實(shí)際裝配中最大過盈量為305pm，反推過盈量為305pm的壓強(qiáng)以皿=已出昏+ g (m)=305 時(shí) P=63.8MPa為：由也解得當(dāng)電主軸三維建模裝配圖:電主軸過盈套軸承裝配完成結(jié)論階梯過盈套是一種用