拉花機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模大學(xué)論文

PAGE24PAGE6本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要首先針對(duì)拉花機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定拉花機(jī)的總體布局，隨后，對(duì)主軸組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。介紹了主軸的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)。然后，確定了合理的主軸總體結(jié)構(gòu)，分別對(duì)主軸的各零部件作了設(shè)計(jì)，產(chǎn)生了裝配圖、零件圖與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等設(shè)計(jì)文檔。最后，對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)軸和軸承進(jìn)行了詳細(xì)的分析和校核，計(jì)算表明，該主軸設(shè)計(jì)符合要求。對(duì)拉花機(jī)夾具內(nèi)有合理的定位及夾緊，能夠?qū)崿F(xiàn)沿刀具徑向和軸向微調(diào)，能夠沿刀具軸向和徑向做精確調(diào)整，能夠通過(guò)簡(jiǎn)便方法實(shí)現(xiàn)不同直徑工件的裝夾定位，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)拉花機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理設(shè)計(jì)，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞：拉花機(jī)，主軸組件，主軸，軸承，帶輪 PAGEIV畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要Firstly,theoverallschemedesignforgarlandmachine,whichwilldeterminetheoveralllayoutofthemachine,garland,thespindlecomponentsofthedesign.Thispaperintroducestheworkingprincipleandkeytechnologyofspindle.Then,themainstructurereasonable,themaincomponentsweredesigned,producedtheassemblydrawing,partdrawinganddesignspecificationsanddesigndocuments.Finally,therotationofthespindleshaftandbearingareanalyzedandchecked,detailedcalculationshowsthat,thespindleisdesignedtomeettherequirementsof.Apositioningandclampingthedrawloomclamp,canrealizethetoolalongtheradialandaxialadjustment,accurateadjustmenttoolcandoalongtheaxialandradial,throughasimplemethodfordifferentdiameterofworkpiececlampingandpositioning,throughthedesignoftheoptimizationdesignandthereasonabledesignofthedrawloom,achievedgoodresults.Keywords:garlandmachine,spindle,spindle,bearing,pulley目錄1緒論 11.1概述 11.2課題研究的目的和意義 11.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 22拉花機(jī)的總體參數(shù)計(jì)算 42.1畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 42.2總體設(shè)計(jì)輪廓 43電機(jī)至回轉(zhuǎn)工作臺(tái)之間帶傳動(dòng)計(jì)算 53.1電動(dòng)機(jī)的選型 53.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 63.2.1選擇帶型 73.2.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 83.2.3確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 83.2.4確定帶的根數(shù)z 93.2.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 93.2.6確定帶的張緊裝置 103.3帶輪1上鍵的選擇與校核 113.4帶輪2上鍵的選擇與校核 134拉花工序夾具及其傳動(dòng)設(shè)計(jì) 154.1夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 154.2定位機(jī)構(gòu) 154.3夾緊機(jī)構(gòu) 154.4零件的夾具的加工誤差分析 174.5確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 174.6零件的專(zhuān)用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明 184.7夾具部位的齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 195回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算 245.1主軸的基本要求 245.1.1旋轉(zhuǎn)精度 245.1.2剛度 245.1.3抗振性 255.1.4溫升和熱變形 255.1.5耐磨性 265.2主軸組件的布局 265.3主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 295.4主軸的材料與熱處理 295.5主軸的技術(shù)要求 305.6主軸直徑的選擇 315.7主軸前后軸承的選擇 315.8軸承的選型及校核 325.9主軸前端懸伸量 345.10主軸支承跨距 355.11主軸組件的驗(yàn)算 355.11.1支承的簡(jiǎn)化 355.11.2主軸的撓度 365.11.3主軸傾角 375.12主軸機(jī)構(gòu)相關(guān)部件 385.12.1主軸軸承的潤(rùn)滑 385.12.2主軸組件的密封 385.12.3軸肩擋圈 395.12.4擋圈 395.12.5圓螺母 395.12.6撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計(jì)算及校核 395.12.7直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 41結(jié)束語(yǔ) 44致謝 45參考文獻(xiàn) 46全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加197216396或401339828

全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加197216396或401339828

PAGE6本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第1頁(yè)共51頁(yè)1緒論1.1概述機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)賴(lài)以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國(guó)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(guó)防等部門(mén)提供各種生產(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)械制造裝備。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(guó)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拉花機(jī)，精密零件的加工，主要依賴(lài)切削加工來(lái)達(dá)到所需要的精度。金屬切削拉花機(jī)所擔(dān)負(fù)的工作量約占機(jī)器制造總工作量的40%～60%，金屬切削拉花機(jī)的技術(shù)水平直接影響到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。換言之，一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用?？v觀幾十年來(lái)的歷史，機(jī)械制造業(yè)從早期降低成本的競(jìng)爭(zhēng)，經(jīng)過(guò)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)初的新的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。目前，我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢(shì)：知識(shí)——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的批量越來(lái)越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來(lái)越強(qiáng)，因而以敏捷制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競(jìng)爭(zhēng)、求得生存和發(fā)展的主要手段。1.2課題研究的目的和意義在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)、人民的日常生活中，使用者各種機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械、儀器和設(shè)備和工具大部分是由一定的形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具的工業(yè)，稱(chēng)為機(jī)械制造工業(yè)。在機(jī)械零件的制造過(guò)程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度零件。對(duì)于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法獲得，尤其是加工精密零件時(shí)，需經(jīng)過(guò)多道工序的切削加工才能完成。因此，機(jī)械加工設(shè)備是機(jī)械制造業(yè)的主要加工設(shè)備。在一般的機(jī)器制造廠中，金屬切削機(jī)床所負(fù)擔(dān)的加工工作量，余額占總工作量的40%～60%。金屬切削機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。。機(jī)床是在人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改造自然的過(guò)程中產(chǎn)生，又隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、不斷完成的。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。機(jī)床設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同使用部門(mén)的要求，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，使用的要求也不斷地提高，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，從而使機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造獲得了迅速的發(fā)展。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)設(shè)計(jì)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生成功的走向工作崗位。通過(guò)本次設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)拉花機(jī)組成、控制、結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、設(shè)計(jì)加以了解；通過(guò)機(jī)床設(shè)計(jì)掌握拉花機(jī)設(shè)計(jì)的基本方法,并且對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步了解；通過(guò)機(jī)床設(shè)計(jì)培養(yǎng)和鍛煉自身的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國(guó)第１臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50個(gè)年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車(chē)、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類(lèi)專(zhuān)機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。世界制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過(guò)重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過(guò)較大變動(dòng)，從90年代初開(kāi)始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從2000年至今已接受３個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿(mǎn)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50％，庫(kù)存超過(guò)４個(gè)月。從1995年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門(mén)投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。從2000年８月份的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和2001年４月北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年的２個(gè)階段和６代的發(fā)展：第１階段：硬件數(shù)控（NC）第１代：1952年的電子管第２代：1959年晶體管分離元件第３代：1965年的小規(guī)模集成電路。第２階段：軟件數(shù)控（CNC）第４代：1970年的小型計(jì)算機(jī)第５代：1974年的微處理器第６代：1990年基于個(gè)人PC機(jī)（PC-BASEO）第６代的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要有：（１）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達(dá)到５萬(wàn)小時(shí)以上；（2）提供了開(kāi)放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴(kuò)展到很寬的領(lǐng)域（如CAD、CAM、CAPP，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、攝影機(jī)等）；（3）對(duì)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，提供了優(yōu)良的開(kāi)發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化了硬件。目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，１年生產(chǎn)５萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40％左右，其次是德國(guó)的西門(mén)子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲亞，法國(guó)的ＮＵＭ，日本的三菱、安川。發(fā)展趨勢(shì)制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，機(jī)械制造是制造業(yè)的核心。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)民生計(jì)起著越來(lái)與重要的作用。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展的趨勢(shì)：1、高速、精密化2、可靠性3、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)CAD化、功能多樣化4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化5、開(kāi)放性6、復(fù)合性7、串行總線(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)8、重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立2拉花機(jī)的總體參數(shù)計(jì)算2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求功能要求：1）能夠完成調(diào)整環(huán)外圓面拉花工序加工。2）滿(mǎn)足零件加工精度及生產(chǎn)率的要求。3）零件應(yīng)當(dāng)在夾具內(nèi)有合理的定位及夾緊，能夠?qū)崿F(xiàn)沿刀具徑向和軸向微調(diào)。4）主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足工藝要求，進(jìn)給精度符合要求。技術(shù)要求：1）采用高速鋼刀具加工鋁合金材料的切削速度為1500m/min。2）加工生產(chǎn)率約為：1件/每分鐘。3）加工工藝系統(tǒng)能夠沿刀具軸向和徑向做精確調(diào)整。4）性能穩(wěn)定可靠、便于調(diào)整和維護(hù)。5）能夠通過(guò)簡(jiǎn)便方法實(shí)現(xiàn)不同直徑工件的裝夾定位。6)便于操作，操作人員可以采用坐姿完成操作加工任務(wù)。2.2總體設(shè)計(jì)輪廓該拉花機(jī)用于加工調(diào)整環(huán)外圓面拉花工序，需要實(shí)現(xiàn)刀具徑向和軸向微調(diào)，采用的是導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，水平方向采用的是直線(xiàn)導(dǎo)軌副，豎直方向采用燕尾槽導(dǎo)軌，中間有個(gè)大圓盤(pán)，下面由一對(duì)帶輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)選擇，拉花工序由拉花夾具裝夾工件，該夾具采用錐形套和聯(lián)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)（利用杠桿原理，當(dāng)調(diào)整后面的錐形套時(shí)，那一對(duì)壓緊的可以實(shí)現(xiàn)松開(kāi)或卡緊，能快速裝夾工件，提高效率）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第6頁(yè)共55頁(yè)3電機(jī)至回轉(zhuǎn)工作臺(tái)之間帶傳動(dòng)計(jì)算3.1電動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)加工加工效率，初選Y100L2-4Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表2-2Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率KW滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量KgY100L2-43同步轉(zhuǎn)速1500r/min,4級(jí)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440r/min2.22.238（a）（b）圖2.1電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖3.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率P=3kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=1440r/min表4工作情況系數(shù)工作機(jī)原動(dòng)機(jī)ⅰ類(lèi)ⅱ類(lèi)一天工作時(shí)間/h10~1610~16載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)1.01.21.3載荷變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩載荷變動(dòng)較大螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4，取KA＝1.1。即3.2.1選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。3.2.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm則取dd1=80mm>ddmin.=75mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）表3V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=80mm誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比：（為彈性滑動(dòng)率）誤差符合要求②帶速滿(mǎn)足5m/s<v<25~30m/s的要求，故驗(yàn)算帶速合適。3.2.3確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角選取=460mm所以有：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P293表13－2查得Ld＝1120mm符合要求。表4.包角修正系數(shù)包角2202102001901801501701601401301201101009001.051.000.920.980.950.890.860.820.780.730.68表5.彎曲影響系數(shù)帶型ZABCDE3.2.4確定帶的根數(shù)z根據(jù)三角帶根數(shù)式中：N1為—根三角帶傳動(dòng)的功率，N0為單根三角帶在、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率，查表得N0=2.70C1—包角系數(shù)，查表得C1=0.98三角帶傳遞的功率N1=3KW將所查數(shù)據(jù)代入可得所以，所需帶輪的根數(shù)為23.2.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)V帶輪結(jié)構(gòu)的選擇條件，電機(jī)的主軸直徑為d=28mm；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P293，“V帶輪的結(jié)構(gòu)”判斷：當(dāng)3d＜dd1(90mm)＜300mm，可采用H型孔板式或者P型輻板式帶輪，這次選擇H型孔板式作為小帶輪。由于dd2>300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪?？傊л嗊xH型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。3.2.6確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.8計(jì)算壓軸力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小,帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱(chēng)為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱(chēng)為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱(chēng)為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）項(xiàng)目符號(hào)槽型YZABCDE基準(zhǔn)寬度bp5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.537±0.644.5±0.7第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離fmin67911.5162328最小輪緣厚55.567.5101215帶輪寬BB=(z-1)e+2f

z—輪槽數(shù)外徑da輪槽角32°對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑dd≤60------34°-≤80≤118≤190≤315--36°60----≤475≤60038°-＞80＞118＞190＞315＞475＞600極限偏差±1±0.5V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：

（1）實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖7-6a。

（2）腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤300mm時(shí))，如圖7-6b。

（3）孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞100mm時(shí))，如圖7-6c。

（4）橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞500mm時(shí))，如圖7-6d。（a）（b）（c）（d）圖7-6帶輪結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇實(shí)心帶輪如圖（a）6鍵的選擇與校核3.3帶輪1上鍵的選擇與校核3.3.1鍵的選擇在本設(shè)計(jì)中，所選擇的鍵的類(lèi)型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，在帶輪1上鍵的尺寸如下表所示：軸鍵鍵槽半徑r公稱(chēng)直徑d公稱(chēng)尺寸bh寬度b深度公稱(chēng)尺寸b極限偏差軸t轂一般鍵聯(lián)結(jié)軸N9轂9公稱(chēng)尺寸極限偏差公稱(chēng)尺寸極限偏差最小最大288780-0.0360.0184.0+0.203.3+0表5-1帶輪1上鍵的尺寸3.3.2鍵的校核1.鍵的剪切強(qiáng)度校核鍵在傳遞動(dòng)力的過(guò)程中，要受到剪切破壞，其受力如下圖所示：圖5-6鍵剪切受力圖鍵的剪切受力圖如圖3-6所示，其中b=8mm,L=25mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為[τ]=30，由前面計(jì)算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55Nm，由鍵的剪切強(qiáng)度條件：（其中D為帶輪輪轂直徑）（5-1）=10M30（結(jié)構(gòu)合理）2.鍵的擠壓強(qiáng)度校核鍵在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，由于鍵的上下兩部分之間有力偶矩的作用，迫使鍵的上下部分產(chǎn)生滑移，從而使鍵的上下兩面交界處產(chǎn)生破壞，其受力情況如下圖所示：（初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100）圖5-7鍵擠壓受力圖由（5-2）=2000N又有（5-3）8結(jié)構(gòu)合理3.4帶輪2上鍵的選擇與校核 3.4.1鍵的選擇同上所述，帶輪2上所選擇的鍵的類(lèi)型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，鍵的尺寸如下表所示：軸鍵鍵槽半徑r公稱(chēng)直徑d公稱(chēng)尺寸bh寬度b深度公稱(chēng)尺寸b極限偏差軸t轂一般鍵聯(lián)結(jié)軸N9轂9公稱(chēng)尺寸極限偏差公稱(chēng)尺寸極限偏差最小最大30108100-0.0360.0184.0+0.203.3+0表5-2帶輪2上鍵的尺寸3.4.2鍵的校核鍵的剪切受力圖如圖5-6所示，其中b=10mm,L=8mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為[τ]=30，由前面計(jì)算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=110Nm，由鍵的剪切強(qiáng)度條件：（其中D為帶輪輪轂直徑）（5-4）=6.3M30（結(jié)構(gòu)合理）同理校核鍵的擠壓強(qiáng)度，其受力如圖5-7，初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100。由（5-5）=3150N又有（5-6）6.3結(jié)構(gòu)合理4拉花工序夾具及其傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線(xiàn)與機(jī)床主軸軸線(xiàn)重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置。工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。（2）夾具與主軸的連接對(duì)于主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，過(guò)渡盤(pán)在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。4.2定位機(jī)構(gòu)由零件圖分析工件加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下：選擇定位元件為：支承板，心軸，定位銷(xiāo)。可見(jiàn)，定位方案選擇合理。4.3夾緊機(jī)構(gòu)選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得牢，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：所以有：該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF軸向力：F夾＝KF（N）扭距：Nm在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得：所以由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類(lèi)型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。4.4零件的夾具的加工誤差分析工件在夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：（1）定位誤差由于內(nèi)孔面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。（2）夾具誤差?yuàn)A具誤差為限位基面與軸線(xiàn)間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.（3）安裝誤差因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。（4）加工方法誤差如主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、溜板進(jìn)給方向與主軸軸線(xiàn)的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的夾具總加工誤差是：精度儲(chǔ)備：故此方案可行。4.5確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)夾具體設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性?shī)A具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性?shī)A具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿(mǎn)足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。（4）應(yīng)便于排除切屑在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。4.6零件的專(zhuān)用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱(chēng)的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。4.7夾具部位的齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算初步選擇86BYG250CN-0501步進(jìn)電機(jī)，保持力矩為7.5N*m行星減速機(jī)TBK90-35選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1）根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度（GB10095-88）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，二者硬度差為40HBS。4）初選小齒輪的齒數(shù)，，選2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)公式（注:腳標(biāo)t表示試選或試算值,下同.）（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)3）由表10-7選取齒寬系數(shù)（非對(duì)稱(chēng)布置）4）由表10-6查取材料彈性影響系數(shù)5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度6）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（j為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命）7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入較小值由計(jì)算式得，mm2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒輪b4)計(jì)算齒寬與齒高比模數(shù)齒輪高齒高比5）計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)由表10-2查得由表10-4用插值法，7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置查得由查圖10-13得故載荷系數(shù)=1.5626）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（10-10a）得7）計(jì)算模數(shù)3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）（1）確定計(jì)算參數(shù)1)圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限為由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)由公式(10-12)得4)算載荷系數(shù)=5)取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得6)比較大小齒輪的大小大齒輪的數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，終合考慮，滿(mǎn)足兩方面，對(duì)模數(shù)就近取整，則m=2.5大齒輪齒數(shù)4幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸的計(jì)算（，）齒頂高由于正常齒輪，所以齒根高由于正常齒所以全齒高名稱(chēng)計(jì)算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2.5壓力角n分度圓直徑d197.5d297.5齒頂圓直徑`齒根圓直徑中心距97.5齒寬5回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算主軸組件是拉花機(jī)的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還起傳遞運(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拉花機(jī)的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是拉花機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵組件。主軸和一般傳動(dòng)軸的相同點(diǎn)是，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)件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)主軸有較高的要求。5.1主軸的基本要求5.1.1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2-1所示：圖中實(shí)線(xiàn)表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，虛線(xiàn)表示實(shí)際的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在空間的漂移量即為運(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(rùn)滑以及主軸部件的動(dòng)態(tài)特性。各類(lèi)通用拉花機(jī)主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在拉花機(jī)精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專(zhuān)用拉花機(jī)主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。圖2-1主軸的旋轉(zhuǎn)誤差5.1.2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2-2所示，即K=F/y（單位為N/m），剛度的倒數(shù)y/F稱(chēng)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(guò)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2-2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(lèi)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。5.1.3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(guò)程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，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。隨著拉花機(jī)向高精度、高效率方向發(fā)展，對(duì)抗振性要求越來(lái)越高。評(píng)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。5.1.4溫升和熱變形主軸組件工作時(shí)因各種相對(duì)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(chēng)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(lái)度量。主軸組件溫升和熱變形，使拉花機(jī)各部件間相對(duì)位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度拉花機(jī)尤為嚴(yán)重；熱變形造成主軸彎曲，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(guò)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(lèi)型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤(rùn)滑方式和散熱條件等。5.1.5耐磨性主軸組件的耐磨性是指長(zhǎng)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方法、潤(rùn)滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤(rùn)滑和可靠的密封。5.2主軸組件的布局主軸組件的設(shè)計(jì)，必須保證滿(mǎn)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。拉花機(jī)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(jiàn)。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(duì)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：（1）適應(yīng)剛度和承載能力的要求主軸軸承選型應(yīng)滿(mǎn)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)軸承大。一般來(lái)說(shuō)，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。因?yàn)榍爸С袆偠葘?duì)主軸組件剛度的影響要比后支承的大。表2-1所示為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較。表2-1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(wú)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(hào)有關(guān)，與轉(zhuǎn)速、載荷無(wú)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(wú)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(duì)壓差有關(guān)，不計(jì)動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度無(wú)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(wú)承載能力適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速摩擦功耗一般較小，潤(rùn)滑調(diào)整不當(dāng)時(shí)則較大f=0.002～0.008較小f=0.001~0.08本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=0.0005～0.001噪聲較大無(wú)噪聲本身無(wú)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(zhǎng)本身壽命無(wú)限，但供油系統(tǒng)的壽命有限（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(hào)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(jí)越低，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(lái)選擇軸承型式。（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(zhǎng)后，軸承軸向間隙的改變較大，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。（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(duì)于軸間距很小的多主軸拉花機(jī)，由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來(lái)承受徑向載荷，用推力球軸承來(lái)承受軸向載荷，并使兩軸承錯(cuò)開(kāi)排列。（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(mǎn)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，本設(shè)計(jì)的主軸采用前、后支承的兩支承主軸，前支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承的組合，D級(jí)精度；后支承采用圓柱滾子軸承，E級(jí)精度。其中前支承的雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑小，數(shù)量多（50—60個(gè)），具有較高的剛度；兩列滾子交錯(cuò)布置，減少了剛度的變化量；外圈無(wú)擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為1：12，軸向移動(dòng)內(nèi)圈使之徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預(yù)緊；黃銅實(shí)體保持架，利于軸承散熱。前支承的總體特點(diǎn)是：主軸靜剛度好，回轉(zhuǎn)精度高，溫升小，徑向間隙可以調(diào)整，易保持主軸精度，但由于前支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，前、后支承的溫升不同，熱變形較大，此外，裝配、調(diào)整比較麻煩。5.3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(lèi)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，一般在拉花機(jī)主軸上裝有較多的零件，為了滿(mǎn)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，主要取決于拉花機(jī)的類(lèi)型。此次設(shè)計(jì)的主軸，也設(shè)計(jì)成階梯形，同時(shí)，在滿(mǎn)足剛度要求的前提下，設(shè)計(jì)成空心軸，以便通過(guò)刀具拉桿。主軸端部系指主軸前端。它的形狀決定于拉花機(jī)的類(lèi)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。5.4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(lèi)和熱處理方式無(wú)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)，或者精密拉花機(jī)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鋼主軸軸頸仍進(jìn)行高頻淬火（HRC48～54）.有關(guān)45鋼主軸熱處理情況如下表2.2所列：表2-2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(hào)熱處理硬度常用代用輕中負(fù)載車(chē)、鉆、銑、磨床主軸4550調(diào)質(zhì)HB220～250輕中負(fù)載局部要求高硬度磨床的砂輪軸4550高頻淬火HRC52～58輕中負(fù)載PV≤40（N·m/cm·s）車(chē)、鉆、銑、磨床的主軸4550淬火回火高頻淬火HRC42～50HRC52～58此次設(shè)計(jì)的拉花機(jī)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2-2中，因工作中承受輕、中負(fù)荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火，HRC52～58。5.5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(duì)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(cè)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(lái)最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時(shí)，以軸頸作為測(cè)量基面來(lái)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(duì)于普通精度級(jí)拉花機(jī)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1/4～1/2。（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)拉花機(jī)精度時(shí)，它是代表主軸中心線(xiàn)的基準(zhǔn)，用來(lái)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100～300毫米處對(duì)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(lái)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。5.6主軸直徑的選擇主軸直徑對(duì)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D1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，甚至為拉花機(jī)結(jié)構(gòu)所不允許。通常，主軸前軸頸直徑D1可根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類(lèi)拉花機(jī)的主軸軸頸尺寸確定。查《金屬切削拉花機(jī)設(shè)計(jì)》第506頁(yè)表5-12中，幾種常見(jiàn)的通用拉花機(jī)鋼質(zhì)主軸前軸頸的直徑D1，可供參考，如下表2-3所示：拉花機(jī)，查上表中對(duì)應(yīng)項(xiàng)，初取D1=D2=30。表2-3主軸前軸頸直徑D1的選擇機(jī)床機(jī)床功率（千瓦）1.47～2.52.6～3.63.7～5.55.6～7.37.4～1111～14.760～8070～9070～10595～130110～145140～165銑床50～9060～9060～9575～10090～105100～115外圓磨床—50～9055～7070～8075～9075～1005.7主軸前后軸承的選擇根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查《金屬切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第375頁(yè)，選取主軸前支承型號(hào)是7213AC角接觸球軸承。圖2-6軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸5.8軸承的選型及校核滾動(dòng)軸承的選擇包括軸承類(lèi)型選擇、軸承精度等級(jí)選擇和軸承尺寸選擇。軸承類(lèi)型選擇適當(dāng)與否，直接影響軸承壽命以至機(jī)器的工作性能。選擇軸承類(lèi)型時(shí)應(yīng)當(dāng)分析比較各類(lèi)軸承的特性，并參照同類(lèi)機(jī)器中的軸承使用經(jīng)驗(yàn)。在選擇軸承類(lèi)型時(shí)，首先要考慮載荷的大小、方向以及軸的轉(zhuǎn)速。一般說(shuō)來(lái)，球軸承便宜，在載荷較小時(shí)，宜優(yōu)先選用。滾子軸承的承載能力比球軸承大，而且能承受沖擊載荷，因此在重載荷或受有振動(dòng)、沖擊載荷時(shí)，應(yīng)考慮選用滾子軸承。但要注意滾子軸承對(duì)角偏斜比較敏感。當(dāng)主要承受徑向載荷時(shí)，應(yīng)選用向心軸承。當(dāng)承受軸向載荷而轉(zhuǎn)速不高時(shí)，可選用推力軸承；如轉(zhuǎn)速較高，可選用角接觸球軸承。當(dāng)同時(shí)承受徑向裁荷和軸向載荷時(shí)，若軸向載荷較小，可選用向心球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承；若軸向載荷較大，而轉(zhuǎn)速不高，可選用推力軸承和向心軸承的組合方式，分別承受軸向載荷和徑向載荷；’當(dāng)軸向載荷較大，且轉(zhuǎn)速較高時(shí)，則應(yīng)選用接觸角較大的角接觸軸承。各類(lèi)軸承適用的轉(zhuǎn)速范圍是不相同的，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中列出了各類(lèi)軸承的極限轉(zhuǎn)速。一般應(yīng)使軸承在低于極限轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。向心球軸承、角接觸球軸承和短圓柱痞子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高。適用于較高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低．只能用于較低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。其次，在選擇軸承類(lèi)型時(shí)還需考慮安裝尺寸限制、裝拆要求，以及軸承的調(diào)心件能和風(fēng)度，一般球軸承外形尺寸較大，滾子軸承較小，滾針軸承的徑向尺寸最小而軸向尺寸較大，此外，不同系列的軸承，其外形尺寸也不相同。選擇軸承一般應(yīng)根據(jù)機(jī)械的類(lèi)型、工作條件、可靠性要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速n，預(yù)先確定一個(gè)適當(dāng)?shù)氖褂脡勖麹b(用工作小時(shí)表示)，再進(jìn)行額定動(dòng)裁荷和額定靜載荷的計(jì)算。對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸承(n>10r／min),可按基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿(mǎn)足要求。當(dāng)軸承可靠性為90％、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取500h作為額定壽命的基準(zhǔn)，同時(shí)考慮溫度、振動(dòng)、沖擊等變化，則軸承基本額定動(dòng)載荷可按下式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。C——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N；P——當(dāng)量動(dòng)載荷，N；fh——壽命因數(shù)；1fn——速度因數(shù)；0.822fm——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)取1.5，較大時(shí)取2；fd——沖擊載荷因數(shù)；1.5fT——溫度因數(shù)；1CT——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N；查文獻(xiàn)[3]中的表6-2-8至6-2-12，得，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。在本裝置中，可以假設(shè)軸承只承受徑向載荷，則當(dāng)量動(dòng)載荷為：P=XFr+YFa查文獻(xiàn)[3]的表6-2-18，得，X=1，Y=0；所以，P=Fr=1128N。由以上可得：然后校核該軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的計(jì)算公式為：式中：——基本額定靜載荷計(jì)算值，N;——當(dāng)量靜載荷，N；——安全因數(shù)——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N。查文獻(xiàn)[3]的表6-2-14知，對(duì)于深溝球軸承，其當(dāng)量靜載荷等于徑向載荷。查文獻(xiàn)[3]的表6-2-14知，安全系數(shù)則軸承的基本額定靜載荷為：由上式可知，選取的軸承符合要求。5.9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(duì)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(lèi)型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。因此，在滿(mǎn)足結(jié)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《金屬切削拉花機(jī)設(shè)計(jì)》第158頁(yè)，如下表2-4所示：表2-4主軸的懸伸量與直徑之比類(lèi)型機(jī)床和主軸的類(lèi)型a/D1Ⅰ通用和精密，自動(dòng)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0.6～1.5Ⅱ中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)主軸端的和銑床，懸伸量不太長(zhǎng)（不是細(xì)長(zhǎng)）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1.25～2.5Ⅲ拉花機(jī)，專(zhuān)用拉花機(jī)，由加工技術(shù)決定需要有長(zhǎng)的懸伸刀或主軸可移動(dòng)，由于切削較重而不適用于有高精度要求的拉花機(jī)>2.55.10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?？梢宰C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?jiàn)，支承跨距過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低主軸部件的剛度。有關(guān)資料對(duì)合理跨距選擇的推薦值可作參考：（1）L=（4～5）D1（2）L=（3～5）a，用于懸伸長(zhǎng)度較小時(shí)；（3）L=（1～2）a，用于懸伸長(zhǎng)度較大時(shí)。根據(jù)此次設(shè)計(jì)的拉花機(jī)剛性主軸的懸伸量較大，取L≤2.5a為宜。即此次設(shè)計(jì)的主軸兩支承的合理跨距L≤2.5a=2.5×120=300初取L=280。5.11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(mǎn)足剛度要求的主軸也能滿(mǎn)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。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。5.11.1支承的簡(jiǎn)化對(duì)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(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如下圖2-8所示；若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承，可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁，如圖2-9所示：圖2-8主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁圖2-9主軸組件簡(jiǎn)化為固定端梁此次設(shè)計(jì)的主軸，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承，即可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可簡(jiǎn)化為上圖2-9所示。5.11.2主軸的撓度查《材料力學(xué)I》第188頁(yè)的表6.1，對(duì)圖2-9作更進(jìn)一步的分析，如下圖2-10所示：根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大撓度=其中，F(xiàn)—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=1213.1Nl—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm圖2-10固定端梁在載荷作用下的變形E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cmI—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，I=。此處，D=35故可計(jì)算出，主軸端部的最大撓度：=-1.87×10mm5.11.3主軸傾角主軸上安裝主軸和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角，稱(chēng)為主軸的傾角。此次設(shè)計(jì)的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大傾角=其中，F(xiàn)—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F·z=1213.1Nl—A、B之間的距離。此處，l=a=12cmE—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cmI—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，I=。此處，D==133故可計(jì)算出，主軸傾角為：=-2.3×10rad查《拉花機(jī)設(shè)計(jì)》第一冊(cè)中機(jī)械部分的第670頁(yè)，可知：當(dāng)x≤0.0002Lmm≤0.001rad時(shí)，剛性主軸的剛度滿(mǎn)足要求。此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。將已知數(shù)據(jù)和代入，即可得：初步設(shè)計(jì)的主軸滿(mǎn)足剛度要求。5.12主軸機(jī)構(gòu)相關(guān)部件5.12.1主軸軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)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(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式?jīng)Q定于軸承的類(lèi)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(zhǎng)使用期限。滾動(dòng)軸承可以用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑。試驗(yàn)證明，在速度較低時(shí)，用潤(rùn)滑脂比用潤(rùn)滑油溫升低。所以，此次設(shè)計(jì)的主軸支承均采用潤(rùn)滑脂。同時(shí)，主軸是裝在主軸套筒內(nèi)的，為防止使用潤(rùn)滑油時(shí)泄漏，也應(yīng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。5.12.2主軸組件的密封密封對(duì)主軸組件的工作性能與潤(rùn)滑影響也較大。拉花機(jī)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)境及拉花機(jī)的外觀。1主軸組件密封裝置的類(lèi)型主軸組件密封裝置的類(lèi)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。2主軸組件密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(xiàn)速度；所用潤(rùn)滑劑的種類(lèi)及其物理化學(xué)性質(zhì)；主軸組件的工作溫度；周?chē)橘|(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(guò)0.3mm，中填潤(rùn)滑脂，軸向尺寸不超過(guò)1.5mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第87頁(yè)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3-1所示：5.12.3軸肩擋圈前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第56頁(yè)表5-1，可得此次選用的擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖3-2所示：圖3-2軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)5.12.4擋圈兩推力球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。5.12.5圓螺母鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承以及鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒，分別采用兩個(gè)圓螺母，為了增加可靠性，再加一止動(dòng)螺釘。圓螺母具體的參數(shù)可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第60頁(yè)表5-6，結(jié)構(gòu)如下圖3-3所示：圖3-3圓螺母（GB812-88）5.12.6撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計(jì)算及校核 根據(jù)工件最大長(zhǎng)度和最大旋轉(zhuǎn)外徑假設(shè)工件最大重量Q=2760頂尖支撐工件可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，因此支架負(fù)重Q/2=1380支架套筒直徑120鋼的彈性模量E斷面慣性矩I=256×