立式鉆床主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計

立式鉆床主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要組合機(jī)床是一種專用機(jī)床，它是由系列化標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成。。組合機(jī)床隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，是由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展而來的。此次設(shè)計的任務(wù)是機(jī)床立式主軸箱的設(shè)計。這次設(shè)計的內(nèi)容有主軸箱設(shè)計及其各部件的主要參數(shù)。主軸箱的設(shè)計是這次任務(wù)的重點，它是組合機(jī)床的重要部件之一。它是由通用部件，按照被加工零件的加工要求，根據(jù)專用要求設(shè)計的。合理的安排主軸箱內(nèi)部每一根軸的的位置，選擇合適的各級傳動比，將動力和運(yùn)動由電機(jī)或動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向從而實現(xiàn)對零件的加工。其次，合理安排各主軸和傳動軸上齒輪所在的排數(shù)；確定主軸和傳動軸的支撐方式和預(yù)緊方法也是非常重要的工作。本文依據(jù)主軸箱的設(shè)計原則完成了對結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計算，傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算，主要軸和軸承以及齒輪的校核，主軸箱總圖設(shè)計。關(guān)鍵詞主軸箱；傳動軸；齒輪；立式鉆床Structuredesignofverticaldrillingmachine

spindleboxAbstractCombinedmachinetoolisakindofspecialmachinetool.IfscomposedofuniversalPartswhichsystematicandunitizedandaccordingtotheshapeoftheprocessedpartsandspecialpartsofthedesignofrequirementsofthemachiningprocess.Followingwiththedevelopmentofproductiveforces,combinedmachinetooldevelopedbyuniversalmachinetoolsandspecialmachinetools.Thisdesign’staskisthedesignofverticalmachinetoolspindlebox.Thisdesign’scontentisthedesignofspindleboxandthepartsofthis’smajorparameter.Thekeypointofthistaskisthedesignofspindlebox,itisoneofthemajorpartofcombinedmachinetool.ItisdesignbyuniversalParts,andaccordingtoprocessedparts’sprocessingrequirementsandparticularrequirements.Inordertoimplementationofpartsprocessing,arrangethesiteofeachshaftinthespindlebox,chooseappropriateAlllevelsofdriveratio,letmotivationandsporttotheworkspindlethroughmotororpowerpart.Bymeansofit,itcanacquirespeedandsteering.Next,reasonablearrangementtherownumberofmainshaftandshaft’sgear;itisalsoaveryimportantworkthattoensuremainshaftandshaft’ssupportwayandpre-tighteningmethods.Inthispaper,accordingtothespindlebox’sdesignprinciples,itcompletestructureform’schooseanddynamiccalculation.Thedesignandcalculationofthetransmissionsystem.Mainshaftandbearing,aswellasthecheckofgear.Thedesignofthespindleboxgenerallayout.KeywordsThespindlebox;Transmissionshaft;Gear目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 IAbstract II\o"CurrentDocument"第1章緒論 11.1課題背景 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3設(shè)計的主要內(nèi)容 5\o"CurrentDocument"第2章立式鉆床主軸箱總體設(shè)計 6\o"CurrentDocument"2.1已知主要技術(shù)參數(shù) 6\o"CurrentDocument"2.2主軸主運(yùn)動方案設(shè)計 6\o"CurrentDocument"2.2.1主電機(jī)的選擇 6\o"CurrentDocument"2.2.2變速方式的選擇 7\o"CurrentDocument"2.2.3主傳動轉(zhuǎn)速圖的擬定 72.3本章小結(jié) 11\o"CurrentDocument"第3章主要零件的設(shè)計計算 12\o"CurrentDocument"3.1齒輪參數(shù)的計算 123.1.1齒輪參數(shù)的確定 123.1.2滑移齒輪的確定 123.2計算各傳動軸的直徑 14\o"CurrentDocument"3.3主軸的基本尺寸參數(shù)的確定 16\o"CurrentDocument"3.3.1主軸平均直徑 16\o"CurrentDocument"3.3.2主軸內(nèi)孔直徑 16\o"CurrentDocument"3.3.3主軸前端懸伸量的選擇 17\o"CurrentDocument"3.3.4主軸合理跨距的選擇 17\o"CurrentDocument"3.4主軸軸承 17\o"CurrentDocument"3.4.1主軸軸承的選用 17\o"CurrentDocument"3.4.2主軸軸承的配置 18\o"CurrentDocument"3.5本章小結(jié) 19\o"CurrentDocument"第4章主要零件的校核計算 20\o"CurrentDocument"4.1齒輪的校核 20\o"CurrentDocument"4.2主軸的校核 22\o"CurrentDocument"4.2.1主軸剛度驗算 22\o"CurrentDocument"4.2.2主軸扭轉(zhuǎn)剛度驗算 23\o"CurrentDocument"4.2.3主軸臨界轉(zhuǎn)速驗算 23\o"CurrentDocument"4.2.4主軸材料和熱處理的選擇 24\o"CurrentDocument"4.3主軸軸承的校核 24

\o"CurrentDocument"4.4本章小結(jié) 25結(jié)論 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄 29II軸蛆件AutoCAD圖形II軸蛆件AutoCAD圖形62KB治in軸組件.AutoCAD囹形&WG65既—VI軸蛆件AutoCAD圈形DWG69迎I—切軸組件，.AutoCADI—切軸組件，.AutoCAD圖形DWG'68°總裝圖1AutoCAU圖形268KB總裝圖」AutoCAD圖形236KB設(shè)計說明書（論文）MicrosoftWord9...1,779KE文獻(xiàn)翻譯MicrosoftWord9...設(shè)計說明書（論文）MicrosoftWord9...1,779KE文獻(xiàn)翻譯MicrosoftWord9...11KE立式鉆床主軸箱的結(jié)祠設(shè)計MicroEoftWord9...第1章緒論1.1課題背景近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)床行業(yè)也在不斷地發(fā)生變化，機(jī)床的精度、效率、性能、自動化水平有了大幅度的提高。特別是加工中心，柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)已在各個產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用而一些低檔次的機(jī)床，如鉆床等也一改既往的機(jī)床加輔具和“一人、一機(jī)、一刀、一件”的老工藝加工方法，從勞動密集型產(chǎn)品轉(zhuǎn)向技術(shù)密集型產(chǎn)品（如：高精密、高速化、自動化、散顯化、數(shù)控化等）。大批量的自動化生產(chǎn)廣泛采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床以及專用自動生產(chǎn)線，實行多刀、多工位多面同時加工，以達(dá)到高效率和高自動化。但這些都屬于剛性自動化，在面對小批量生產(chǎn)時并不是適用，因為小批量生產(chǎn)需要經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這就要求生產(chǎn)線具有柔性。而從某種程度上說，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)正是很地滿足了這一要求。傳統(tǒng)鉆床結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，價格低廉，在中、小批量生產(chǎn)中不可獲缺。傳統(tǒng)鉆床是一種孔加工機(jī)床，既可用于加工簡單零件上的孔，也可用于加工外形復(fù)雜、沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線工件上的單個或一系列圓柱孔，如蓋板、箱體、機(jī)架等零件上的各種用途的孔。在鉆床上進(jìn)行鉆削加工時，刀具安裝在機(jī)床主軸的前端，工件用夾具或直接固定在機(jī)床工作臺。主運(yùn)動是鉆床主軸帶動刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是主軸的軸向移動。鉆床一般用于加工尺寸較小、精度要求不太高的孔，在鉆床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工。立式鉆床總體高度低、剛性好、精度高、噪音小、變速范圍廣、操縱集中、造型新穎、使用維修方便使用于修理車間，工具車間等小批量生產(chǎn)車間。立式鉆床可以自動進(jìn)給，它的功率和機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許采用較高的切削用量，因此用這種鉆床可獲得較高的勞動生產(chǎn)率，并可獲得較高的加工精度，立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量都有較大的變動范圍，可以適應(yīng)不同材料的刀具在不同材料的工件上的加工。我認(rèn)為此次畢業(yè)設(shè)計為我們提供了很好的實踐機(jī)會，同時更是對自己大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的一次檢驗。希望通過本次設(shè)計為自己將來的工作能打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計中難免有不足之處，希望各位老師給予批評指正。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1952年，美國麻省理工學(xué)院成功地研制出一套三坐標(biāo)聯(lián)動，利用脈沖乘法器原理的試驗性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺立式銑床上。當(dāng)時用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺數(shù)控機(jī)床。我國是從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時期。當(dāng)時，一些高等院校、科研單位研制出試驗樣機(jī)，開發(fā)也是從電子管開始的。1965年國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。80年代，我國從日本發(fā)那科公司引進(jìn)了5、7、3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)、交流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國、德國引進(jìn)一些新技術(shù)。這使我國的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。1985年，我國數(shù)控機(jī)床品種有了新的發(fā)展。90年代以及接下來主要是向高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展⑷。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998?2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從 2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國產(chǎn)機(jī)床市場占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機(jī)床進(jìn)口額為8.78億美元（7624臺），2003年達(dá)27.1億美元（23320臺），相當(dāng)于同年國內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的2.7倍。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等⑵。進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，同時也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵⑼。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要［1］。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進(jìn)口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可靠性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對機(jī)床結(jié)構(gòu)與精度、可靠性、人性化設(shè)計等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認(rèn)可。一些國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機(jī)床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全靠手工，加工質(zhì)量在生產(chǎn)進(jìn)度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國外機(jī)床制造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國內(nèi)的生產(chǎn)周期過長且很難控制。因此我們在引進(jìn)技術(shù)的同時應(yīng)注意加強(qiáng)自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。從我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展形式來看需要三種層次的數(shù)控技術(shù)人才：第一種是熟悉數(shù)控機(jī)床的操作及加工工藝、懂得簡單的機(jī)床維護(hù)、能夠進(jìn)行手工或自動編程的車間技術(shù)操作人員；第二種是熟悉數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計和制造知識，能夠熟練應(yīng)用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗；第三種是精通數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計以及數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計、能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新的數(shù)控技術(shù)高級人才。我國應(yīng)根據(jù)需要有目標(biāo)的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的技術(shù)人才支撐。隨著世界科技前進(jìn)和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實現(xiàn)設(shè)備制作業(yè)現(xiàn)代化的要害設(shè)備，是國防軍工設(shè)備發(fā)展的戰(zhàn)略物質(zhì)。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能程度的高低，是權(quán)衡一個國家綜合實力的重要標(biāo)記⑼。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國設(shè)備制作業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實請求。根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會組織用戶調(diào)查表明，航天航空、國防軍工制作業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機(jī)床；汽車、摩托車、家電制作業(yè)需求高效、高可靠性、高主動化的數(shù)控機(jī)床和成套柔性生產(chǎn)線電站設(shè)備、造船、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備制作業(yè)需求高精度、重型為特點的數(shù)控機(jī)床.隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控鉆床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實現(xiàn)自動編程。未來數(shù)控鉆床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控鉆床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控鉆床的自動化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中大型企業(yè)的生產(chǎn)需要具有大批量生產(chǎn)能力的更為操縱簡潔，加工迅速的鉆床。數(shù)控鉆床在加工精度、加工質(zhì)量上，比傳統(tǒng)的鉆床要好很多，在面向大規(guī)模生產(chǎn)的形式下，數(shù)控鉆床已替代了傳統(tǒng)鉆床。數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大；工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動和干擾對數(shù)控機(jī)床的可靠性極為不利，而數(shù)控機(jī)床加工的零件型面較為復(fù)雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數(shù)控機(jī)床有高的可靠性，就要精心設(shè)計系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確可靠性目標(biāo)以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在7?10萬小時以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間僅為10000小時左右，國外整機(jī)平均無故障工作時間達(dá)800小時以上，而國內(nèi)最高只有300小時。從鉆床的型號和加工工藝范圍來看，鉆床的發(fā)展經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜加工的過程，鉆床的構(gòu)造也越來越精密。立式鉆床該鉆床是一種普通的手動鉆床，其變速范圍廣，操縱集中。主要用于加工尺寸較小，精度要求不太高的工件，適用于小批量生產(chǎn)。ASU-410特殊鉆床該鉆床是一種操作性好、精度高的手動鉆床。它是利用普通立式鉆床的主軸箱和1個特制的支座而構(gòu)成的。其特點是主軸行程長，適于深孔加工，特別是對那些在立式鉆床上不能加工的超大，超重形工件，可直接放在地面上加工。高速臺式鉆床ASD-305H型高速臺式鉆床最適于1mm左右的小孔加工，通過調(diào)整皮帶可獲得4級變速。ABD一300H(L)型高速臺式鉆床最適于加工鋁模等工件。自動進(jìn)臺式鉆床AFD-360、AFC一4lO型臺式鉆床其進(jìn)給機(jī)構(gòu)精度高、耐磨損。當(dāng)把手柄向右拉時，便可進(jìn)行切削進(jìn)給。它可進(jìn)行鉆孔、锪孔及倒角加工，并可通過調(diào)整皮帶輪改變進(jìn)給量。另外，該機(jī)床備有自動進(jìn)給減速皮帶輪(0.05、0.08、0.1ram/r)，并能根據(jù)用戶需要提供方形或圓形工作臺。全自動臺式鉆床AAFD-41O型是一種不用空氣源、液壓源而全部采用電氣控制的全自動臺式鉆床.通過按動進(jìn)給起動按鈕，便可自動完成所設(shè)定的快速進(jìn)給-切削進(jìn)給-快速返回的循環(huán)。它易于與其它機(jī)床組合實現(xiàn)聯(lián)動，也可與分度工作臺組臺作為專用機(jī)床使用。全自動主軸箱移動式鉆床AV-4SONC型全自動主軸箱移動式鉆床是一種全自動鉆孔、攻絲兩用機(jī)。其結(jié)構(gòu)上的最大特點是主軸箱采用直線導(dǎo)軌，可沿立柱作上下移動，切削進(jìn)給采用可靠性高的齒輪變速方式，與主軸轉(zhuǎn)速完全同步，因此，可在最佳切削條件下進(jìn)行鉆孔和攻絲。鉆孔與攻絲采用同一變速齒輪，可自動獲得1：10的進(jìn)給速比。加工位置通常由編碼器檢測。另外，通過控制裝置中的微機(jī)可選定各種切削軌跡。該機(jī)床加工范圍廣，不僅可以鉆孔、攻絲，而且還可以鏜孔、鉸孔及銑削［1。雖然目前數(shù)控機(jī)床在大型企業(yè)中應(yīng)用廣泛，然而傳統(tǒng)的機(jī)床，如鉆床、磨床在中小企業(yè)，修理車間，工具車間等小批量生產(chǎn)車間仍大量使用。特別是在發(fā)展中國家，傳統(tǒng)形式的鉆床用于加工尺寸較小、精度要求不太高的孔，并可以在鉆床上完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工。傳統(tǒng)鉆床和機(jī)床在機(jī)械加工中仍大量使用，不可淘汰。1.3本文的主要內(nèi)容本次設(shè)計，主要設(shè)計立式鉆床的主軸箱部分。主軸箱采用多級齒輪傳動，使主軸鉆頭獲得所需的多種轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。主軸箱內(nèi)部裝有主軸部件和變速及傳動機(jī)構(gòu)等。它的作用是支撐主軸并將動力經(jīng)變速機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)傳給主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)主運(yùn)動。在主軸箱中，運(yùn)動先由電機(jī)傳給一根傳動軸，后經(jīng)一系列的滑移齒輪和固定齒輪變速，將運(yùn)動傳遞給主軸，并使主軸獲得多中轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。第2章立式鉆床主軸箱總體設(shè)計2.1機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)針對本文對立式鉆床設(shè)計所用主要參數(shù):表2-1主要技術(shù)參數(shù)最大鉆孔直徑40mm主軸允許最大轉(zhuǎn)矩主軸轉(zhuǎn)速范圍31.5?1400r/min主軸圓錐孔主軸進(jìn)給量范圍0.056?1.80mm/rev主軸允許最大進(jìn)給抗力350N-M莫式4號16000N2.2主軸主運(yùn)動方案設(shè)計2.2.1主電機(jī)的選擇2.2.1.1確定最大切削功率查文獻(xiàn)⑶可知：在立式鉆床上擴(kuò)、鉆、鉸孔時，有關(guān)切削功率如下：(2-1)(2-2)TnP= j—(2-1)(2-2)m955X104式中P一切削功率，kwT—切削轉(zhuǎn)矩，N-mmn,一主軸的計算轉(zhuǎn)速，r/min其中T在已知中已經(jīng)確定，為350N-M，^四.5x105N-mm；下面確定主軸的計算轉(zhuǎn)速，查文獻(xiàn)⑷可知：立式鉆床在等公比傳動時，Z-1n=n中4式中n,一主軸的計算轉(zhuǎn)速，r/minn.一主軸最小轉(zhuǎn)速，r/min中也主傳動鏈公比Z一主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)其中，n.=31.5r/min，Z為12級，選定中=1.41，帶入數(shù)據(jù)得:

12.31.5x1.264-1=63r/min將所得結(jié)果帶入式(2-1),可得：P=^j=3.5X105X63=2.309kwm955X104 955x1042.2.1.2選擇電動機(jī)(2-3)查文獻(xiàn)⑸，電動機(jī)功率可按下式估算p=p/n(2-3)式中P—主傳動電動機(jī)功率，kwp'—切削功率，kwn—主傳動鏈的總效率取立式鉆床主傳動鏈總效率n=0.75，由此可得：p=P/n=2.309/0.75=2.936選電動機(jī)型號為Y112M-3,額定功率為3千瓦，額定轉(zhuǎn)速為1430r/min。2.2.2變速方式的選擇機(jī)床的變速方式分為無級變速和有級變速兩種。無級變速結(jié)構(gòu)簡單，但成本較高，并且在立式鉆床上運(yùn)用無級變速尚未得到實踐的認(rèn)可。為此，本次設(shè)計仍考慮傳統(tǒng)卻常用的有級變速，為盡量簡化立式鉆床主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用滑移齒輪實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量變換。為有效利用箱體內(nèi)的空間，初步確定主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動軸的布置，如圖2-1。1、11、111、W、軸為主運(yùn)動軸；V、H、W、伽軸為進(jìn)給傳動軸。2.2.3主傳動轉(zhuǎn)速圖的擬定機(jī)床主傳動鏈設(shè)計任務(wù)是：根據(jù)已選定的運(yùn)動參數(shù)、動力參數(shù)和傳動方案，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理、性能先進(jìn)的傳動鏈。其設(shè)計內(nèi)容是：擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖，確定各傳動副的傳動比，確定帶輪直徑，齒輪齒數(shù)等，布置與排列齒輪，繪制傳動系統(tǒng)圖。

2.2.3.1選定公比2.2.3.1選定公比中選定公比中確定轉(zhuǎn)速級數(shù)Z和各級轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計立式鉆床為中型通用機(jī)床，選定公比中=1.41。dn1400”叫R—max=a].=44.44minZ=1+-^^^=11.1lg1.41取Z=12，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400。2.2.3.2分配傳動比，擬定轉(zhuǎn)速圖12級傳動共需3個變速組，并在電機(jī)軸和I軸間增加一對降速齒輪，需要2組滑移齒輪，滑移齒輪間需要1組傳動齒輪，這3組齒輪需要3根軸，在加上主軸，因此轉(zhuǎn)速圖上有5根傳動軸，如圖2-2所示。畫5根距離相等的豎直線代表5根軸，12根距離相等的水平線代表12級轉(zhuǎn)速。在主軸W上標(biāo)出12級轉(zhuǎn)速：31.5-1400r/min，在電機(jī)軸上用A點代表電動機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/min，最低轉(zhuǎn)速用E點標(biāo)出。決定III和W軸之間的最小降速比為了提高主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，主軸上齒輪應(yīng)大一些，所以最后一個變速組的降速傳動比取1/3。按公比中=1.41,得1.413.2=3,即以E點向上數(shù)3.2格，在III軸上找出D點。DE傳動線表示III-W軸間變速組的降速傳動比。圖2-2主運(yùn)動轉(zhuǎn)速圖決定其余變速組最小傳動比根據(jù)降速“前緩后急”的原則，11-111軸間變速組取i=1/中3,即以D點向上數(shù)3格，在II軸上找出C點，用CD傳動線表示；同理，1-II間取i=1仰3,用BC傳動線表示；電機(jī)軸和I軸間取i=1仰2，用AB傳動線表示。畫出各變速組其他傳動線電機(jī)軸和I軸間有一對齒輪傳遞，轉(zhuǎn)速圖上為一條AB傳動線，I-II軸間為基本組，有4對齒輪傳動，3條傳動線在轉(zhuǎn)速圖上各相距1格，從C點向上每隔1格取C,C,C點，連線BC,BC,BC得基本組4條傳動1 2 3 1 2 3線，它們的傳動比分別為1，1/甲,1/甲2,1仰3。11-1軸間為第一擴(kuò)大組有2對齒輪傳動，2條傳動線在轉(zhuǎn)速圖上相距4格，即CD,CD，它們的傳動比為中，1/甲3°I-W軸為第二擴(kuò)大組，也有2對齒輪，12條傳動線在轉(zhuǎn)速圖相距4格，即DE,DE，它們的傳動比分別為甲0.6,甲3.2，但I(xiàn)軸上只有4個傳動點分出2條傳動線。所以，畫II-III軸間的傳動線，應(yīng)畫CD，CD1的平行線，使III軸得到8種轉(zhuǎn)速。畫IILW軸間的傳動線，應(yīng)畫8條與DE1平行的線和4條與DE平行的線，使主軸得到12級轉(zhuǎn)速。2.2.3.3齒輪齒數(shù)的確定在設(shè)計轉(zhuǎn)速圖時初選定的齒數(shù)是為了初選齒輪模數(shù)的。在確定齒數(shù)時應(yīng)滿足如下要求：條件的要求；齒輪安裝結(jié)構(gòu)得要求；3） 傳動比誤差的要求；4） 最小齒輪不根切；5） 三聯(lián)滑移齒輪滑移時不出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，即要求最大齒輪與此大齒輪數(shù)差不小于4；6） 每根軸上的齒輪不與前后軸干涉。（2）電機(jī)軸和I軸的齒數(shù)i=2,,查得4=6—12,S=73，得Z=25,Z=48。1-11軸間齒輪齒數(shù)1 2Z3=16,Z4=45i=1,Z=30,Z=30i=1.41,Z=25,Z=35i=2,Z=20Z=40TOC\o"1-5"\h\z11-111軸間齒輪齒數(shù) 9 10i=2.66,Z=16Z=42i=1.52,Z=35,Z=23IILW軸間齒輪齒數(shù) 13 14i=3.16, Z=18Z=58i=1.23, Z15=42Z1=342.2.4進(jìn)給傳動轉(zhuǎn)速圖的擬定 8進(jìn)給轉(zhuǎn)速圖參照以上設(shè)計順序設(shè)計，如圖2-3。進(jìn)給運(yùn)動也同主運(yùn)動一樣，也需要4根軸，所以主軸箱內(nèi)共有8根軸。2.3本章小結(jié)本章主要研究主軸主運(yùn)動方案的設(shè)計，包括主電機(jī)的選擇，變速方式選擇，主傳動轉(zhuǎn)速圖的擬定，進(jìn)給傳動轉(zhuǎn)速圖的擬定。確定最大切削率，公比，分配傳速比，擬定轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)。第3章主要零件的設(shè)計計算3.1齒輪參數(shù)的計算3.1.1齒輪參數(shù)的確定齒輪參數(shù)的計算公式見下表:表3-1齒輪參數(shù)的計算公式 1，.、中心距a=2m(七+z2)分度圓直徑d=mz；齒頂高h(yuǎn)=h*m齒根高h(yuǎn)=(h*+c*)mf a齒頂圓直徑d=d+2ha a齒根圓直徑d=d—2hf f齒厚b=4m；4=6一12(4=4—8)第一對齒輪的齒數(shù)為命=25,m=2.5z48…、……，……a=—x2.5x(25~48=)91.25nfn=2.S25=62.5mmid2=2.5x4*120mmh=1x2.5=2.5mm,h=(1+0.25)x2.5=3.125mmd=62.:+x2.￡67.5ndm=62.5-23.1=556.25mma1 f1d=120+2x2.=125mm￡=120-2x3.1去5113.75mmf24=8b=20mm,b=25mm其它齒輪的計算過程和第一對相同，其計算結(jié)果如表3-2所示。3.1.2滑移齒輪的確定3.1.2.1滑移齒輪的軸向位置12級傳動級數(shù)，且具有2個變速組的滑移齒輪的計算公式為L>12B+A （3-1）式中L—變速傳動組的最小軸向長度；B一齒輪厚度；

A一脫開嚙合時，滑移齒輪與固定齒輪端部互相碰撞的最小間隙。所以，L>12x22+3>267 取L=276mm表3-2其它齒輪的參數(shù)序號Z i madd a d j—b1252.591.2562.567.556.2520248120125113.7525316391.5485440.518445135141127.525530390909682.518630909682.523725390758167.51883510511197.525920390606652.5181040120126112.5251116387485440.5181242126132118.555133538710512197.5251423697661.51815183114546046.5181658174180166.52517423114126132118.518183410210894.5551944285889283162041828677212117257343829162240808475212327265545849122438768071202538265768071202627545849122717263343829122848961009120291726334382912304896100912031322646468591232326468591233482659610091203417343829123.1.2.2滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式常用的滑移齒輪結(jié)構(gòu)形式有整體式和裝配式。裝配式多聯(lián)齒輪常用在機(jī)床的主軸箱中，本設(shè)計選取的是裝配式。3.2計算各傳動軸的直徑在傳動軸的結(jié)構(gòu)還未確定之前，可按扭轉(zhuǎn)剛度公式估算直徑：d>B^~Mn （3-2）式中 Mn=9.55c1N頂-N）為傳動軸傳動的額定扭距N=N,-n（kw）N電一E,機(jī)功率（kw）n—由電機(jī)到該傳動軸的所有傳動件的傳動效率之積n.—傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）B值可根據(jù)不同的剛度要求來選擇。允許扭轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的B值見表3-3。表3-3允許扭轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的B值每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角［中］（deg/m）0.511.5220.350.2920.2640.246所以對于本次設(shè)計的傳動軸來說，選用的B值為0.292。I軸直徑：已知參數(shù)：〃電=3kwn=0.97n=1250r/mi所以代入公式（3-2）可得：d>0.29249.55x105x3x0.96/1250=1.68cm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。□圖3-1I軸的結(jié)構(gòu)圖II軸直徑：已知參數(shù)：n電=3kwn=0.96x0.97x0.9952氣=325r/mi所以代入計算公式可得：d>0.29249.55x105x3x0.96x0.97x0.9952/325=2.35cm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2II軸的結(jié)構(gòu)圖III軸直徑：已知參數(shù)：〃電=3kw門=0.96x0.972x0.9954n.=80r/min所以代入計算公式可得： 'd>0.2924'9.55x105x3x0.96x0.972x0.9954/80=3.28cm

根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3III軸的結(jié)構(gòu)圖同上，V軸直徑：d>15.8mm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。圖3-4V軸的結(jié)構(gòu)圖丑軸直徑：d>14.9mm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。圖3-5VI軸的結(jié)構(gòu)圖可軸直徑：d>14.9mm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。o1rr-iFOJT?—11圖3-6VII軸的結(jié)構(gòu)圖伽軸直徑:d>15mm根據(jù)軸上零件的需要，初步設(shè)定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。IaT—1FOJT—f圖3-7VIII軸的結(jié)構(gòu)圖3.3主軸的基本尺寸參數(shù)的確定3.3.1主軸平均直徑主軸前支承軸徑％，根據(jù)機(jī)床主電動機(jī)功率來確定。已知鉆床主電動機(jī)功率為3kw。查文獻(xiàn)[6，選取前支承軸徑D]=50mm,后支承軸徑D=60mm。主軸當(dāng)前平均直徑為D=，；氣=55mm。3.3.2主軸內(nèi)孔直徑主軸的內(nèi)孔直徑用于通過刀具夾緊裝置固定刀具、傳動氣動或液壓卡盤等。主軸內(nèi)孔直徑越大，主軸部件相對重量也越輕。主軸孔徑大小主要受主軸剛度制約。主軸孔徑與主軸直徑之比，小于0.5是空心主軸的剛度幾乎與實心主軸剛度相當(dāng)。校核壁厚d/D=38/55<0.5。所以，d取38mm合適。3.3.3主軸前端懸伸量的選擇主軸懸伸量是指主軸前支承徑向反力作用點到主軸前端受力作用點之間的距離，見圖3-8。主軸懸伸量1值愈小愈能提高主軸部件的剛度。因此，確定主軸懸伸量1的原則是在滿足機(jī)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。查文獻(xiàn)［4］：1/D］=1.5 a=1.5x50=75mm實際取a=60mm。圖3-8主軸支承跨距及懸伸量3.3.4主軸合理跨距的選擇主軸前支承點全主軸后支承點之間的距離稱為跨距11。主軸組件的支承跨距對主軸本身剛度和對支承剛度有很大的影響。根據(jù)文獻(xiàn)［7］所介紹如下經(jīng)驗公式：D4—d4K=530xD―七 （3-3）13式中 k—剛度值，其下限值250Nm，機(jī)床k值為500NmD—主軸平均外徑，單位mmd一主軸平均內(nèi)徑，即中空主軸平均內(nèi)徑，單位mm1—主軸軸承支承跨距，單位mm所以， .：530（D4-d4）1=?—計算得：l=220.98mm實際取l=220mmo3.4主軸軸承3.4.1主軸軸承的選用主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度-17-、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。常用的主軸軸承有滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承的摩擦力小，可以預(yù)緊，潤滑維護(hù)簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速和載荷變動范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。滾動軸承由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，選購維修方便。加工中心主軸組件在可能條件下，盡量使用滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠做軸向移動的主軸。本次設(shè)計選用深溝球軸承。前支撐軸承為 6210，后支撐軸承為6211。其基本參數(shù)表3-4，3-5：表3-46211軸承基本參數(shù)表dDBCrCor質(zhì)量55mm100mm21mm140KN220KN1.27kg表3-56210軸承基本參數(shù)表dDBCrCor質(zhì)量50mm90mm20mm140KN220KN1.25kg3.4.2主軸軸承的配置3.4.2.1主軸軸承的安裝位置根據(jù)對設(shè)計要求和已選軸承分析：主軸軸承的選擇和配置形式主要根據(jù)主軸部件的工作任務(wù)及結(jié)構(gòu)特點來決定，選用滿足剛度要求的兩支撐主軸軸承配置形式，如圖3-9所示。圖3-9軸承配置示意圖3.4.2.2主軸軸承的精度配置普通精度的滾動軸承可滿足一般機(jī)床對支撐精度的要求，用于鉆床主軸的深溝球軸承的精度等級為4級。3.4.2.3滾動軸承調(diào)整和預(yù)緊方法如圖3-10，本設(shè)計采用隔套調(diào)整的方法。采用兩個隔套調(diào)整，通過改變兩個調(diào)整套的寬度差達(dá)到調(diào)整軸承間隙的目的。因軸承精度高，能保證較高的回轉(zhuǎn)精度，軸承的預(yù)緊采用修磨內(nèi)圈的方式?！?175圖3-10隔套示意圖隔套的選取查文獻(xiàn)[8],查得內(nèi)隔套材料150，見表3-6：表3-6內(nèi)隔套基本參數(shù)表型號dDaLA80mm95mm0.040mm5?120mm3.4.2.4主軸軸承的潤滑主軸組件的潤滑密封是加工中心使用和維護(hù)過程中值得重視的兩個問題。良好的潤滑效果可以減低摩擦、降低軸承的工作溫度。潤滑劑和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負(fù)荷。如果選擇的合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命。以往加工中心主軸軸承德潤滑方式，大多采用油脂封入式潤滑方式。但這種潤滑方式的轉(zhuǎn)速有一定的限度，為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速向高速化發(fā)展的需要，相繼開發(fā)了新型潤滑和冷卻方式。在加工中心上，主軸軸承的潤滑方式主要有：油脂潤滑、油液潤滑、油液循環(huán)潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑等方式。滾動軸承的潤滑基于彈性流體動力潤滑方式。滾動體和滾道接觸處壓強(qiáng)很高，回產(chǎn)生接觸變形。接觸區(qū)是一小塊面積的接觸，而不是一條線或一個點的接觸。潤滑劑在高壓下被壓縮，黏度急劇升高。瞬時局部高黏度的油可以在接觸區(qū)形成油膜，把滾動體和滾道分隔開。滾動體育滾道的接觸面積小，所以需要的潤滑劑也很少。滾動軸承可以用潤滑脂或潤滑油潤滑。在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低；速度較高時，用潤滑油較好。本次設(shè)計主軸轉(zhuǎn)速較高，所以選用油潤滑。3.5本章小結(jié)本章主要包括齒輪，主軸和軸承的相關(guān)計算。齒輪包括齒輪參數(shù)的確定和滑移齒輪的確定。計算各傳動軸承的直徑。主軸的基本齒輪參數(shù)的確定，比如主軸的平均直徑，主軸內(nèi)孔直徑，主軸前端懸伸量和主軸前端跨距的選擇。確定主軸軸承的選用和配置，選擇好潤滑處理方式等。第4章主要零件的校核計算4.1齒輪的校核選擇I軸和II軸間的一對齒輪進(jìn)行校核，Z=25,Z按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 1o=2.5ZH礦、b《 u[O]=KN°lim

HS已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)度極限計算循環(huán)次數(shù)=35.N=60njL=60x1430x1x(2x8x300x15)=6.1796x1091N=N=*x109=3.936x1092u1.57由文獻(xiàn)[5]查得，接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.90K=0.95HN1 HN2計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為10%，安全系數(shù)S=1Ko一一一一一_一[O]--HN4~Hlim1=0.90x660MPa=594MPaKo[O]=HN2Hlim2=0.95x640MPa=608MPa查文獻(xiàn)⑹，取彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa2T 2x20e1= =571d0.075K=KKK%(4-1)查得，使用系數(shù)KA=1根據(jù)v=,%〃1 =3."X75X710=2.786m，[，選擇齒輪精度等級為760x1000 60x1000 ■-s級精度查得動載荷系數(shù)K=1.12V假設(shè)￥'j<l。。%，查得KL/1.27級精度小齒輪相對支撐非對稱布置，查得K=1.12+0.18x(1+0.6中2加2+0.23x10-3b9^和b已求得，帶入可得：K=1.12+0.18x(1+0.6x0.22)x0.22+0.23x10-3x7=1.143HK=KK*K邱=1x1.2x1.12x1.143=1.53o=2.5x189.8x」-53必71x^4^1=530.1依。＜[o]H1 \7x75 1.4 H1所以，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。按齒根彎曲強(qiáng)度校核o=o=WYFbm查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.85FN2計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,W[O] (4-2)Fo =500MPao二=380MPa%2=0.88Ko0.85xKo0.85x500…[o」=—fn;fe1= j-4 MPa=303.57MPa[O]=Kfn2oFE2=0.88x380MPa=238.86MPaf2S1.4由bh=2°"2.25x2=4血查得K/L09計算載荷系數(shù)KK=KKKK=1x1.12x1.09x1.2=1.46查取齒形系數(shù)科查得Y=2.45 Y=2.326Fa1 Fa2查取應(yīng)力校正系數(shù)查得Y=1.65Y=1.696齒根彎曲強(qiáng)度校核Sa2由公式(4-2),得2T 2x2.2x103K~T1YY.1.46x x2.45x1.65得o= dis如= 70 =277.2MPa<[o]fbm 20x2.5 fi所以，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。其它齒輪的校核參照以上過程，經(jīng)計算其強(qiáng)度均滿足條件。4.2主軸的校核4.2.1主軸剛度驗算因為主軸（即IV軸）所承受載荷最大，所以對該軸進(jìn)行校核。若該軸強(qiáng)度滿足要求，其它軸也應(yīng)滿足要求。4.2.1.1計算直徑750+60*d= =55mm24.2.1.2剛度計算主軸前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計。后懸伸部分不影響剛度，也可不計。如主軸前端作用一外載荷F，則主軸前端撓度y為：（4-3）Fa2（4-3）3EI式中N等于外載荷作用點全支承點間的距離，mmmmF—外載荷，式中N等于外載荷作用點全支承點間的距離，mmmml一跨距，等于前后支撐點間的距離，E—彈性模量，鋼為E=2x105,MPaI一截面慣性矩，I=0.05"d4）,mm4d,d一主軸的外徑和孔徑，mm'i將E及I之值代入上式可得_Fa21y=30(d4-d4)i如果di如果di<0.5d彎曲剛度KyFa2lty= (pm)30d4a2lF30(d4-d4) —(N/pm)

a2l所以當(dāng)d<0.5d時，則K=30d4(N/|im)

y a2I本設(shè)計d=55mm,d=38mm,a=20mm,l=220mm;d<0.5d，所以 '1 K=性=20^=346.61(N/叩)y a2/ 602x2204.2.2主軸扭轉(zhuǎn)剛度驗算對鉆床等以扭轉(zhuǎn)變形為主的主軸，還要驗算其扭轉(zhuǎn)剛度。通常要求其扭轉(zhuǎn)角中在（20?25）D的長度內(nèi)不超過1°,即：式中T一主軸傳遞最大扭矩式中T一主軸傳遞最大扭矩L一計算長度，取25DD=5.5cmL=25x5.￡137.5兒180。八。?= <1°GIn單位N-cm單位cm(4-4)G—剪切彈性模量，鋼料為8.1x106N/cm4Ir—截面極慣性矩，對于圓截面°.1D4，單位為如4D—主軸當(dāng)量直徑，D=5.5cm代入（4-4）式得：=3.72x10-3<=3.72x10-3<1°中= 8.1x106x91.5x3.144.2.3主軸臨界轉(zhuǎn)速驗算9.52x1049.52x104Xd21(4-5)ncr1：Wl3+生kGC2：0 3jj式中G一外伸端第j個圓盤重力，N本設(shè)計，j外伸端圓盤為齒輪，其重力［估算如下：G=7.8x1Orx292-）50xx09x81土0 43.2NW0—軸的重力，N；對實心鋼軸，W0=60.5x10-6d21，對端空心鋼軸應(yīng)乘以I-a2）。本軸為空心軸， 0d=55mm,l=220mm

W=60.5c160x25S &0x-）l38a—空心軸內(nèi)徑d。與外徑d之比，a=55=0.6979二=0.352220;C=30mm;l—軸的全長，l=220mm，79二=0.352220;C=30mm;日，日一外伸端長度與軸長之比，日=&2_=0.27,日=12 1 220 -C一外伸端第j個圓盤全支承間的距離，mm人］—當(dāng)?shù)?0.27,旦=0.35時，l=21.89。代入（4-5）式可得：n=2133.3r/mincr1n=1400r/m,對于剛性軸n<0.7叫，〃=1400面「<。.7叫1。主軸的強(qiáng)度滿足條件，其它各軸所受的載荷均小于主軸所受載荷，所以其它各軸都滿足條件。4.2.4主軸材料和熱處理的選擇評價和考慮主軸主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點、耐磨性、熱處理變形大小等因素確定。主軸的剛度與材料彈性模量E有關(guān)，鋼的E值較大（2.1x107N/cm2左右），所以主軸材料首先考慮鋼料。值得注意的是鋼的彈性模量E的數(shù)值與鋼的種類和熱處理方式無關(guān)，即不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量基本相同。因此在選擇鋼料時應(yīng)首先選用價格便宜的中碳鋼（如45鋼），只有在載荷特別重和有較大的沖擊時，或者精密機(jī)床主軸需要減小熱處理后的變形時，或者軸向移動的主軸需要保證其耐磨性時，才考慮選用合金鋼。當(dāng)主軸軸承采用滾動軸承時，軸頸可以不淬硬，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（48?54HRC）。當(dāng)采用滑動軸承時，為減少磨損，軸頸表面必須有很高的硬度。因此，通常在軸頸處進(jìn)行高頻淬火；對大直徑主軸（中350—400mm）也可用火焰淬火來提高表面硬度；對于受較大沖擊的主軸，可用15或20號鋼，并在軸頸表面滲碳、淬火及回火。主軸材料常采用的有45號鋼、GCr15等，需經(jīng)滲氮和感應(yīng)加熱淬火。本次設(shè)計材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。4.3主軸軸承的校核前支承軸承壽命校核軸承壽命(4-6)L=h￡—對滾動軸承￡=3C一滾動軸承額定動負(fù)荷，C=140KNn—軸承轉(zhuǎn)速，根據(jù)設(shè)計要求：n=31.5口1400r/minn=n=1400r/minP一當(dāng)量動負(fù)荷，P=XF+YF。F一軸承所受徑向負(fù)荷’“F：一軸承所受軸向負(fù)荷X—徑向系數(shù)Y一軸向系數(shù)對立式鉆床設(shè)計要求進(jìn)行分析，可知滾動軸承在此處主要承受徑向負(fù)荷,軸向負(fù)荷極小。對徑向負(fù)荷進(jìn)行估算：F=7.85x103x兀x1202x500x9.81x10-9=1710N取F=2000N式中此處式中—=2000=0.009C220x103orF

選取e=0.41,—>e

C

orP=XF+0.44,X=1.33P=1.3312+0.44=3.10KN將以上數(shù)據(jù)代入(4-6)公式可得：(140￥一=51168h106L= h一般機(jī)床軸承壽命為20000h。L>20000h所以選用該軸承合適.后支茉軸承所受力比前支承軸承力小，后支承軸承不必校驗。4.4本章小結(jié)60x300013.10；本章主要包括齒輪，主軸和主軸軸承的校核。其中主軸包活主軸剛度的驗算，主軸扭轉(zhuǎn)剛度驗算，主軸臨界轉(zhuǎn)速驗算和主軸材料和熱處理的選擇。結(jié)論緊張而又辛苦的七周畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了。我們快要完成老師下達(dá)給我們的任務(wù)是時候，我仿佛經(jīng)歷一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓時心曠神怡，眼前豁然開朗。畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次畢業(yè)設(shè)計我們深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為了明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。通過本次設(shè)計使我對主軸箱有了比較全面的了解，但在設(shè)計工程中我也遇到了很多的困難，首先是對參數(shù)化設(shè)計等方面知識的匱乏，許多理論知識在實際中應(yīng)該怎樣應(yīng)用等待，這些都使我在設(shè)計中一度陷入困境。其次，CAD繪圖技巧運(yùn)用的不熟練，也曾使我的設(shè)計停滯不前。但在張老師的殷勤指導(dǎo)和孜孜不倦的講解下，我不但明白了原理，還掌握了方法和技巧。在設(shè)計的過程中，讓我了解了設(shè)計方法對我們學(xué)習(xí)的重要性，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。深有感觸：1、 僅僅了解書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合自己的實際情況