畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文鏜削動(dòng)力頭及主軸組件設(shè)計(jì)

1、四 川 理 工 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書 摘 要主軸及其主軸組件，是組合機(jī)床的核心部件，是組合機(jī)床進(jìn)行加工的執(zhí)行者，在組合機(jī)床的發(fā)展過(guò)程中占有相當(dāng)重要的地位。一臺(tái)組合機(jī)床的加工精度主要取決于動(dòng)力頭及其主軸組件的精度。現(xiàn)在，很多動(dòng)力頭基本上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這為機(jī)床的制造，改裝帶來(lái)了很大的方便，但為了提高精度，工作效率，就需要設(shè)計(jì)出更專用化的動(dòng)力頭部件。本次設(shè)計(jì)的鏜削動(dòng)力頭主要是用于鏜削加工VF-67型空壓機(jī)上減荷閥體的孔。在設(shè)計(jì)動(dòng)力頭的過(guò)程中，主要是依據(jù)鏜削加工時(shí)所需要的切削用量，進(jìn)行動(dòng)力源、動(dòng)力傳動(dòng)、主軸及其組件設(shè)計(jì)。最后通過(guò)校核計(jì)算，驗(yàn)算所設(shè)計(jì)動(dòng)力頭的合理性該鏜削動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

2、工作可靠，可適用于加工40200 mm孔，加工精度較高，與通用動(dòng)力頭相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，可以更好的發(fā)揮動(dòng)力裝置的能力，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加工精度。通過(guò)實(shí)際調(diào)查，目前，組合機(jī)床在工廠中占有很大的比重，需進(jìn)行鏜內(nèi)孔加工的零件數(shù)量也很多，所以，鏜削動(dòng)力頭有很大的發(fā)展空間和廣闊的運(yùn)用前景。它將會(huì)降低機(jī)床成本，極大的減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；動(dòng)力頭；鏜削加工。ABSTACTThe main axle and its the main axle module, is the aggregatemachine-tool core part, is performer

3、which the aggregate machine-toolcarries on the processing, holds the quite important status in theaggregate machine-tool developing process. A aggregate machine-toolprocessing precision mainly is decided by the power head and its themain axle module precision. Now, very many power heads basically al

4、ready standardize, this for theengine bed manufacture, the reequipment has brought very bigconvenient, but in order to increase the precision, the workingefficiency, needed to design the special-purposer power head part.The design of Boring is the main driving force for the first Boring VF-6/7 air c

5、ompressor on a valve by the hole. In the first design, dynamic process, which is mainly Boring processing required when cutting consumption, power sources, power transmission, Spindle assembly design. Finally, checking, checking dynamic design of the first reasonable The first Boring power structure

6、 simple and reliable and can be applied to the processing of 40-200 mm hole, high precision machining, and General Dynamics compared to the first, simple and compact structure, we can better play the power plant capacity greatly improve labor productivity and accuracy. Through actual investigations,

7、 at present, the combination machine in a factory has a huge proportion require boring hole machining of parts is also a lot of volume, so Boring power head has plenty of room for development and broad application prospects. It will lower the cost of machine, greatly reducing the labor intensity, it

8、 would be easier to achieve automated production. Keywords : portfolio machine; Dynamic head; Boring目 錄中文摘要英文摘要第一章 緒論第二章 動(dòng)力頭參數(shù)計(jì)算2.1零件分析2.2確定加工刀具材料2.3 確定鏜削時(shí)主軸最佳轉(zhuǎn)速2.4運(yùn)動(dòng)參數(shù)2.4.1主運(yùn)動(dòng)速度范圍2.4.2確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)2.4.3確定主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速2.5作轉(zhuǎn)速圖2.6動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.7電動(dòng)機(jī)的選擇2.7.1計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率以及各軸上的傳遞功率2.7.2選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)第三章 主軸設(shè)計(jì)3.1主軸材料的選擇3.2主軸軸承的選用3.3主軸熱

9、處理3.4確定主軸的結(jié)構(gòu)3.5主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)3.5.1確定主軸最小直徑3.5.2確定主軸前軸頸3.5.3確定主軸后軸頸3.5.4確定主軸內(nèi)孔3.5.5主軸前端尺寸的確定3.5.6主軸各具體尺寸的確定第四章 齒輪設(shè)計(jì)4.1計(jì)算傳動(dòng)比4.2確定齒輪參數(shù)4.2.1確定齒輪的齒數(shù)4.2.2計(jì)算齒輪的寬度4.2.3計(jì)算齒輪的模數(shù)4.2.4分度圓直徑4.3齒輪和主軸的聯(lián)接第五章 滾動(dòng)軸承的選取5.1前支承選取5.2后支承選取5.3主軸軸承精度的選擇第六章 主軸組件的檢驗(yàn)校核6.1鏜削切削力6.2主軸的校核6.2.1主軸剛度的驗(yàn)算6.2.1.1主軸端部繞度6.2.1.2主軸的傾角6.2.2主軸強(qiáng)度驗(yàn)算6.3滾

10、動(dòng)軸承額定壽命6.4主軸齒輪的校核6.4.1按接觸疲勞強(qiáng)度校核6.4.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)校核第七章 定位元件設(shè)計(jì)7.1定位環(huán)7.2壓塊鎖緊螺母7.3套筒7.4軸用彈性擋圈第八章 主軸箱體設(shè)計(jì)第九章 潤(rùn)滑密封裝置設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)致謝第一章緒 論進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái),機(jī)器是人類進(jìn)行生產(chǎn)以減輕體力勞動(dòng)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要工具，使用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)的水平是衡量一個(gè)國(guó)家的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。機(jī)械制造在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要支柱。組合機(jī)床它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)：低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。逐漸在金屬切削機(jī)床中顯現(xiàn)出它獨(dú)有的特色，贏得很多

11、機(jī)械制造工廠的青睞。而主軸及其組件則是組合機(jī)床的重要執(zhí)行部件，它對(duì)加工的精度有很大的影響，盡管現(xiàn)在動(dòng)力頭很多都被標(biāo)準(zhǔn)化，但為了提高對(duì)鏜削40200 mm的孔的組合機(jī)床其專用化的程度，提高加工精度和工作效率，降低機(jī)床成本，仍然要對(duì)其動(dòng)力頭部件重新設(shè)計(jì)。第二章 動(dòng)力頭參數(shù)計(jì)算主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是運(yùn)用轉(zhuǎn)速圖的基本原理，從而擬定滿足給定的轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)方案。其主要內(nèi)容包括選擇變速組及其傳動(dòng)副數(shù)，確定各變速組中的齒輪傳動(dòng)比，以及計(jì)算齒輪齒數(shù)，以及計(jì)算膠帶輪直徑等。2.1零件分析要求設(shè)計(jì)一種專用機(jī)床的動(dòng)力頭，用于鏜削加工VF67型空壓機(jī)上的減荷閥體的內(nèi)孔。材料為HT200，重13.5kg，加工要求為：表面

12、粗糙度值：Ra=5um；加工精度等級(jí)IT9。材料為HT200，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P23頁(yè)表2-3：HT200的硬度范圍為148222HBS,在此取180HBS。因?yàn)楸患庸け砻娲植诙戎担篟a=5um；加工精度等級(jí)IT9，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)P241頁(yè)表6-4，根據(jù)對(duì)零件圖的分析比較最后得出加工方案：粗鏜精鏜。定位基準(zhǔn)為：工件的下底面。 2.2確定加工刀具材料通過(guò)對(duì)零件的工藝分析，取切削深度=3mm， =0.5mm/r。（機(jī)械加工工藝手冊(cè)P987頁(yè)表4.1-6，選取刀具材料為YG6A）。選擇通孔鏜刀，得到通孔鏜刀的外形參數(shù)B=12mm,H=12mm,L=125、150mm， =40、60， d

13、=12mm。查機(jī)械加工藝手冊(cè)P1064頁(yè)表4.363。2.3 確定鏜削時(shí)主軸最佳轉(zhuǎn)速 根據(jù)加工要求，選擇通孔鏜刀，查機(jī)械加工藝手冊(cè)P1064頁(yè)表4.363。確定鏜削加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速和功率查機(jī)械加工工藝手冊(cè)P511頁(yè)表2.466附表2.49；得硬質(zhì)合金鏜刀的切削速度為v=0.99m/s，所需要的切削功率為Pm=2.1kw。鏜銷動(dòng)力頭主軸最佳轉(zhuǎn)速：n = m/min （21）公式出處 機(jī)械制造裝備P150頁(yè)；式中 v 切削速度，單位為m/min；d 工件（或刀具）直徑，單位為mm。把上面的各個(gè)參數(shù)代入式（21）可得：n = = 200 r/min2.4運(yùn)動(dòng)參數(shù)2.4.1主運(yùn)動(dòng)速度范圍根據(jù)已知條件，要

14、求鏜銷加工孔的范圍為40200 mm。加工40200 mm的孔時(shí)取切削深度p=3mm，f =0.3mm/r。查機(jī)械加工工藝手冊(cè)P987頁(yè)表4.1-6：選取刀具材料為YG6A。查機(jī)械加工工藝手冊(cè)P511頁(yè)表2.466附表2.49：得硬質(zhì)合金鏜刀的切削速度為Vmax=1.45m/s、 Vmin=1.30m/s。把上面的各個(gè)參數(shù)代入式22可得： （22） = =692 r/min= =124.2 r/min = = （23）公式出處 機(jī)械制造裝備P152頁(yè)；式中 z 傳動(dòng)級(jí)數(shù)。將 n,n代入公式23可得： = = = 5.57 62.4.2確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)將式（23）兩邊取對(duì)數(shù)可得： z =( logl

15、og) + 1 （24）查機(jī)械制造裝備P152頁(yè)表31，如下表21： 表21 標(biāo)準(zhǔn)公比1.061.121.261.411.581.7822A5.7%11%21%29%37%44%50%與1.06關(guān)系1.061.061.061.061.061.061.06由上表取公比1.41，再將，代到式24中，得：z =( log6log1.41) + 15.2 + 1 = 6.2通過(guò)綜合的分析與考慮，由于z只能為整數(shù)，故在此z值取為6。z3262.4.3確定主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速查機(jī)械制造裝備P153頁(yè)表32，如下表22：表22 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表11.061.121.181.251.321.41.51.61.71.81.

16、922.122.242.362.52.652.83.03.153.353.553.7544.254.54.755.05.35.66.06.36.77.17.588.59.09.51010.611.211.812.513.21415161718192021.222.423.62526.5283031.533.535.537.54042.54547.550535660636771758085909510010611211812513214015016017018019020021222423625026528030031533535537540042545047550053056060063067

17、071075080085090095010001060112011801250132014001500160017001800190020002120224023602500265028003000315033503550375040004250450047505000530056006000630067007100750080008500900095001000010600112001180012500132001410015000在此的最底轉(zhuǎn)速是124.2 r/min，最高轉(zhuǎn)速為692 r/min，查上表12標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速表可以確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速由低到高分別為：=125 r/min =180min

18、 =250min =355min =500min =710min 2.5作轉(zhuǎn)速圖圖21 轉(zhuǎn)速圖2.6動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 軸1 軸2 軸3 軸4 主軸圖22 動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.7電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力頭切削動(dòng)力的來(lái)源，是動(dòng)力頭的核心部件，對(duì)機(jī)床的工作起著至關(guān)重要的作用，為了最大限度的發(fā)揮機(jī)床的切削性能，必須選擇一個(gè)功率合理的電動(dòng)機(jī)，同時(shí)為了考慮電動(dòng)機(jī)在動(dòng)力頭上的布局，還應(yīng)在功率匹配的情況下，選擇電動(dòng)機(jī)的外形尺寸。2.7.1計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率以及各軸上的傳遞功率根據(jù)前面已經(jīng)查出，鏜削動(dòng)力頭最終所需要的輸出功率為2.1kw。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)8級(jí)精度的一般圓柱齒輪的傳動(dòng)效率為0.97。其需要經(jīng)過(guò)四對(duì)齒

19、輪傳動(dòng)，因此傳動(dòng)總效率為：0.88因?yàn)椋?（25）公式出處 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)P40頁(yè)式2-7；式中 所以，電機(jī)需要提供的功率為 kw因此各個(gè)軸傳遞的功率分別為： kw kw kw kw 式中是指軸與軸之間的傳動(dòng)效率2.7.2選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)機(jī)床的具體要求查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P155頁(yè)表121選擇Y132S6型電動(dòng)機(jī)。第三章 主軸設(shè)計(jì)3.1主軸材料的選擇主軸材料主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素來(lái)選擇。主軸的剛度與材料的彈性模量E值有關(guān)，剛的E值較大（2.1×10牛/厘米左右），所以主軸材料首先考慮用鋼料。因?yàn)閯偟膹椥阅Ａ縀的數(shù)值和鋼的種類和熱處理方式無(wú)關(guān)，所以

20、不論是普通鋼還是合金鋼，其彈性模量E基本相同。因此在選擇剛料的時(shí)候應(yīng)首先考慮價(jià)格便宜的中碳鋼，在此我選擇45鋼。3.2主軸軸承的選用軸承是主軸的重要組成部分，它的類型、配置、精度、安裝、調(diào)整和潤(rùn)滑等都直接影響主軸組件的工作性能。主軸的旋轉(zhuǎn)精度在很大程度上由軸承決定，軸承的變形量約占主軸組件總變形量的30%50%，軸承的發(fā)熱量占的比重也比較大。故主軸軸承應(yīng)具有：旋轉(zhuǎn)精度高、剛度大、承載能力強(qiáng)、抗振性能高、摩擦功耗小、噪聲低和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。這也是對(duì)主軸軸承的基本要求，查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)P140頁(yè)表56，如下表31：表31 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

21、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)L=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=0.0020.008

22、教小f=0.0010.008本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=0.00050.001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)的壽命有限根據(jù)表21對(duì)滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承做出相應(yīng)比較，在這里滾動(dòng)軸承能夠滿足主軸組件工作性能要求、經(jīng)濟(jì)合理。所以選擇滾動(dòng)軸承。3.3主軸熱處理主軸采用45鋼，查機(jī)械制造裝備P118頁(yè)表24，如下表32：表32 主軸材料及熱處理鋼 材熱 處 理用 途45鋼調(diào)質(zhì)2228HRC，局部高頻淬硬5055HRC一般機(jī)床主軸、傳動(dòng)軸40Cr淬硬4050HRC載荷較大或表面要求較硬的主軸20Cr炭化、淬硬5662HRC中等載

23、荷、轉(zhuǎn)速很高、沖擊較大的主軸38CrMoA1A氫化處理8501000HV精密和高精度機(jī)床主軸65Mn淬硬5258HRC高精度機(jī)床主軸根據(jù)表32，為滿足工作要求，對(duì)該45鋼主軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度HRC2228。由于主軸采用的是滾動(dòng)軸承，為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，所以對(duì)軸頸進(jìn)行高頻淬火，硬度HRC5055。3.4確定主軸的結(jié)構(gòu)本組合機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)應(yīng)保證鏜刀的安裝可靠、定位準(zhǔn)確、連接鋼度高、裝卸方便并能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩；并考慮到該主軸的軸上零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法的因素以及加工工藝性和裝配工藝性。所以將該主軸設(shè)計(jì)成頭大尾小、逐級(jí)遞減的階梯形狀。具體樣式如下圖21：圖31

24、 主軸3.5主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)3.5.1確定主軸最小直徑 （mm） （31）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P314頁(yè)式中 C與軸材料有關(guān)的系數(shù)； P軸傳遞的功率； n軸的轉(zhuǎn)速。主軸采用45鋼，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P314頁(yè)表16.2，如表33表33 軸強(qiáng)度計(jì)算公式中的系數(shù)C軸的材料Q235，20Q255，Q275，354540Cr,38SiMnMoC12160151482013525125301183511240106451025298由上表C取112;因?yàn)橹鬏S轉(zhuǎn)速最低的時(shí)候所承受的扭矩最大，所以n取125r/min;軸的傳遞功率P為2.1kw。將C、n、P代入式31得：mm3.5.2確定主軸前軸頸查機(jī)械制造裝備P118

25、頁(yè)表25，如下表34：表34 主軸前軸頸的直徑功率機(jī)床 2.63.63.75.55.67.27.4111114.714.818.4車床60907010595130110145140165150190由于鏜床主軸與車床主軸機(jī)構(gòu)類似，電機(jī)的功率為2.5kw，根據(jù)上表選擇d為:d=50mm3.5.3確定主軸后軸頸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式d（0.70.85）d （32）d35mm3.5.4確定主軸內(nèi)孔為了減輕主軸重量、能夠通過(guò)拉桿、冷卻管等主軸內(nèi)孔直徑的大小在滿足主軸剛度的前提下盡量取大值，但一般應(yīng)保證D=50×0.7=24.5mm為滿足足夠的強(qiáng)度D?。篋=20mm3.5.5主軸前端尺寸的確定 該專用組

26、合機(jī)床鏜削的孔徑不大，用主軸莫氏錐孔作為鏜刀桿的定位面，并且便于裝夾，通用性也很強(qiáng)。查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)P52頁(yè)表148主軸端部尺寸，詳如下表35：圖32 主軸端部表35 鏜床主軸端部尺寸（GB281489）32552011.91531093333.5.6主軸各具體尺寸的確定根據(jù)主軸組件具體安裝尺寸要求，主軸各尺寸確定如下表：表36 主軸尺寸322055605550454035461531254832.5730.54066428第四章 齒輪設(shè)計(jì)此機(jī)床為使結(jié)構(gòu)緊湊、便于力傳遞，變速箱和主軸箱設(shè)計(jì)為一整體。為將變速箱的力準(zhǔn)確的傳遞給機(jī)床主軸，在此選用齒輪傳遞。4.1計(jì)算傳動(dòng)比1.4122.8

27、445.684.2確定齒輪參數(shù)4.2.1確定齒輪的齒數(shù)通過(guò)對(duì)上式進(jìn)行分析可以看出，傳動(dòng)比與公比始終有整次方的關(guān)系，同時(shí)考慮到機(jī)床上各零件加工的方便，在這里我們?nèi)C(jī)床上各傳動(dòng)齒輪的模數(shù)相同。通過(guò)查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)P61頁(yè)表3.1.1得到齒輪齒數(shù)分別為：表41 齒輪齒數(shù)表2139253530302040352520404444所以，主軸上齒輪齒數(shù)Z=44。4.2.2計(jì)算齒輪的寬度對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖進(jìn)行分析，可以看出軸IV上齒輪所承受的力最大。故在確定齒輪的寬度時(shí)，暫時(shí)以此齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 （41） 174200N.mm查機(jī)械設(shè)計(jì)教材P222表12.3由于我們?cè)O(shè)計(jì)的齒輪采用硬齒面，故取齒寬系數(shù)。

28、又已知齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB286HB，在此我們?nèi)∑骄捕?40HB。查機(jī)械設(shè)計(jì)教材P223圖12.17(c)45調(diào)質(zhì)鋼接觸疲勞極限 mpa。初步計(jì)算齒輪的接觸應(yīng)力： （42）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P226頁(yè)式12.5。mpa初步計(jì)算齒輪的直徑： （43）查機(jī)械設(shè)計(jì)教材P227 表12.16取85。把以上各個(gè)參數(shù)代入式43可得：120 mm齒寬 （44）mm通過(guò)分析，變速箱的所有齒寬都取35mm。綜合所設(shè)計(jì)機(jī)床的特性，在此統(tǒng)一取齒寬主要是為了方便加工，使機(jī)床構(gòu)簡(jiǎn)單化，所以主軸上齒輪取齒寬：B=35mm4.2.3計(jì)算齒輪的模數(shù)在前面對(duì)齒輪寬度計(jì)算時(shí)，我們分析并計(jì)算出齒輪分度圓直徑為

29、120mm，齒數(shù)為40,其齒輪齒數(shù)z，模數(shù)m，分度圓直徑d，有如下的關(guān)系： （45）所以： mm為了減少機(jī)床加工工藝的難度，在所設(shè)計(jì)的主軸齒輪采用相同的模數(shù)，這也是滿足一對(duì)直齒圓柱齒輪正常嚙合的的條件。因此主軸與軸IV之間的中心距同樣可以確定出來(lái)： （46）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P212頁(yè)表12.8即： mm4.2.4分度圓直徑 =132mm4.3齒輪和主軸的聯(lián)接此處主要是齒輪向主軸傳遞轉(zhuǎn)矩，在次應(yīng)選擇周向固定的平鍵聯(lián)接。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表41根據(jù)要求選擇圖41 鍵 GB 109679第五章 滾動(dòng)軸承的選取5.1前支承選取鏜床進(jìn)行鏜削加工時(shí)主要承受徑向載荷，但軸向載荷也不可忽略，所以前支撐選擇

30、雙列圓錐滾子軸承，這樣既能承受徑向載荷又能承受軸向載荷。由于滾錐數(shù)量較多，故剛度和承載能力大。由于沒(méi)有50雙列圓錐滾子軸承，就選用兩個(gè)50圓錐滾子軸承背對(duì)背安裝，中間用隔套1隔開(kāi)，修磨隔套的厚度便可調(diào)整軸承的間隙并預(yù)緊。軸承靠外圈定位，這樣箱體孔可制成通孔，方便加工、精度也相應(yīng)提高。圖51 30210圓錐滾子軸承5.2后支承選取后支撐選擇圓柱滾子軸承承受徑向力。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P64頁(yè)表62選擇N207E圓錐滾子軸承。圖52 N207E圓柱滾子軸承5.3主軸軸承精度的選擇根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出，前軸承的精度對(duì)主軸的前端的軸心偏移量最大，因此，前軸承的精度應(yīng)比后軸承高一級(jí)。查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P6

31、5頁(yè)表33選擇，前軸承的精度等級(jí)為P4，后軸承的精度等級(jí)為P5。第六章 主軸組件的檢驗(yàn)校核6.1鏜削切削力在鏜床上鏜削加工與車床上鏜孔基本相似，所以切削力的公式與車削加工切削力公式相同。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表31，如下表61：表61 車削切削力的實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算公式切削力主切削力吃刀抗力走刀抗力公式中的系數(shù)與指數(shù)值工件材 料加工方式刀具材料刀具主副偏 角主切削力吃刀抗力走刀抗力灰 鑄鐵HB200車外圓及鏜孔硬質(zhì)合金921.00.750540.90.750461.00.401231.00.850610.60.50241.050.20工件材料的機(jī)械性能改變后，切削力的修正系數(shù)工件材料主切削力吃刀

32、抗力走刀抗力灰鑄鐵根據(jù)前面所選鏜削三要素：p=3mm，f =0.3mm/r，Vmax=1.45m/s、 Vmin=1.30m/s。1）主切削力 （61）將各數(shù)值代入上式得： N2）吃刀抗力 （62）將各數(shù)值代如上式得： N3）走刀抗力 （63）將各數(shù)值代如上式得： N4）總切削力 （64）=2143.89N6.2主軸的校核為保證機(jī)床加工出來(lái)的零件有足夠的精度，提高產(chǎn)品的合格率。因此必須對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行校核。6.2.1主軸剛度的驗(yàn)算6.2.1.1主軸端部繞度主軸端部的繞度值直接影響加工精度和表面粗糙度，因此必須加以限制，一般計(jì)算主軸端部最大繞度1）支承的簡(jiǎn)化由于該主軸前支承處有兩個(gè)滾動(dòng)軸承，可認(rèn)定

33、為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形，可化簡(jiǎn)為固定端梁。如圖所示：圖61 支承簡(jiǎn)化圖2）作受力簡(jiǎn)圖圖62 受力圖3）主軸的當(dāng)量直徑： （65）公式出處機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)P73頁(yè)式311式中、主軸上第i段的外圓直徑根據(jù)實(shí)際計(jì)算主軸前支承到受力端部的距離mm=54.79mm4）主軸的當(dāng)量慣性矩： （66）公式出處機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)P74式312=4337317.5mm該主軸的材料選用的45鋼，查材料力學(xué)P33頁(yè)表22?。篍=210GMPa=2.110Pa5）主軸的最大繞度 （67）公式出處材料力學(xué)P188頁(yè)表61序號(hào)2=5.810根據(jù)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)P165頁(yè)經(jīng)驗(yàn)公式可得主軸端部的許用繞度=0.0002L （6

34、8）=0.0002194.75=0.038956.2.1.2主軸的傾角主軸上安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸承的壽命。因此也必須加以限制。 （69）公式出處材料力學(xué)P188頁(yè)表61序號(hào)2=4.4根據(jù)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)P165頁(yè)相關(guān)資料建議，許用傾角=0.001弧度。通過(guò)對(duì)主軸端部繞度和主軸的傾角的驗(yàn)算，此主軸滿足足夠的剛度要求。6.2.2主軸強(qiáng)度驗(yàn)算通常主軸能滿足剛度要求也就能滿足主軸的強(qiáng)度要求，在此也就不對(duì)主軸強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。所以主軸符合要求。6.3滾動(dòng)軸承額定壽命該機(jī)床主軸所選用的都是滾動(dòng)軸承，而根據(jù)比較主要受力軸承為靠近刀具前端的軸承，應(yīng)對(duì)此軸承進(jìn)行壽命校核；該軸承為302

35、10圓錐滾子軸承。由手冊(cè)查得，基本額定動(dòng)載荷C是以1,可靠度為90%為依據(jù)。由此可以列出軸承當(dāng)量動(dòng)載荷為P時(shí)，以轉(zhuǎn)速為單位的基本額定壽命為： 即 轉(zhuǎn)若軸承工作轉(zhuǎn)速為n r/min，可求出以小時(shí)為單位的基本額定壽命： （610）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P375頁(yè)式中 基本額定壽命；P當(dāng)量動(dòng)載荷；C基本額定動(dòng)載荷；壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承。1）沖擊載荷： 查機(jī)械設(shè)計(jì)P375頁(yè)表18.8?。?）滾動(dòng)軸承當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)X，Y ：查機(jī)械設(shè)計(jì)P374頁(yè)表18.7取：X=1,Y=03）當(dāng)量動(dòng)載荷P： （611） = 4）基本額定動(dòng)載荷：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P72頁(yè)表67取：KN5）校核軸承壽命： = h查機(jī)械設(shè)

36、計(jì) P376 表18.9；該機(jī)床軸承的預(yù)期使用壽命推薦值為2000030000h。因?yàn)椋?>30000h 所以經(jīng)過(guò)上面的校核計(jì)算，該軸承在使用期內(nèi)，完全能夠滿足工作的需要，使用壽命足夠。6.4主軸齒輪的校核根據(jù)本次設(shè)計(jì)所給的已知條件和前面憶計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)，所校核的齒輪齒寬為35mm，設(shè)計(jì)時(shí)所取的齒寬系數(shù)為0.3,齒輪材料采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度范圍為229286HB，在設(shè)計(jì)中，我們?nèi)?60HB，設(shè)計(jì)工作時(shí)間為10年，每年300個(gè)工作日，兩班制。通過(guò)分析后，決定校核軸4與主軸上和。1）齒輪的齒數(shù)：2）齒輪的模數(shù)： 3）主軸所承受轉(zhuǎn)矩： （612）4）齒輪分度圓直徑：5）齒輪的轉(zhuǎn)速：6）齒輪

37、圓周速度： （613） 7）使用系數(shù)：所設(shè)計(jì)各部載荷均勻平穩(wěn)，查機(jī)械設(shè)計(jì)P215頁(yè)表12.9取8）動(dòng)載荷系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P216頁(yè)圖12.9?。?）齒間載荷分布系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P217頁(yè)表12.10： （614） （615） （616）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P217頁(yè)式12.6式中 端面重合度 = 1.735 （617） 公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P221頁(yè)式12.10 式中 按接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) （618）10）齒向載荷分布系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P218頁(yè)表12.11 （619） =1.2012）載荷系數(shù)： （620） = 13）彈性系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P221頁(yè)表12.1214）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P22

38、2頁(yè)圖12.16取：15）接觸最小安全系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P225表12.14取工作要求一般可靠：16）總工作時(shí)間：所設(shè)計(jì)動(dòng)力頭工作時(shí)間為10年，每年300個(gè)工作日，一班8小時(shí)，每天兩班制，所以：17）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P226頁(yè)表12.15估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 則指數(shù) （621）60×1×125×161204×112×10公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P225頁(yè)式12.13 式中 齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)面的嚙合次數(shù) 齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min 齒輪設(shè)計(jì)壽命 齒輪當(dāng)量循環(huán)次數(shù) 較長(zhǎng)期作用的最大轉(zhuǎn)矩 指第個(gè)循環(huán)原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確18）接觸壽命系數(shù): 查機(jī)械設(shè)計(jì)

39、P224頁(yè)圖12.18?。?.4.1按接觸疲勞強(qiáng)度校核許用接觸應(yīng)力: （622）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P223頁(yè)式12.11 MPa = MPa驗(yàn)算： （623）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P220頁(yè)式12.8=476.48 MPa根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。6.4.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)校核1）重合度系數(shù)： （624）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P228頁(yè)式12.18在此前計(jì)算過(guò)1.735,代入上式可得：2）齒間載荷分布系數(shù)： （625）公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P217頁(yè)式12.103）齒向載荷分布系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P219頁(yè)圖12.14：4）載荷系數(shù)： （626）1.0×1.05×1

40、.47×1.221.885）齒形系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P229頁(yè)圖12.21?。?）應(yīng)力修正系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P230頁(yè)圖12.22?。?）彎曲疲勞極限：查機(jī)械設(shè)計(jì)P231頁(yè)圖12.23(c)取：8）彎曲最小安全系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)P225頁(yè)表12.14?。?）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P226頁(yè)表12.15：估計(jì) （627） 公式出處機(jī)械設(shè)計(jì)P225頁(yè)式12.13式中：齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)面的嚙合次數(shù) 齒輪的轉(zhuǎn)速r/min 齒輪設(shè)計(jì)壽命 齒輪當(dāng)量循環(huán)次數(shù) 較長(zhǎng)期作用的最大轉(zhuǎn)矩 指第個(gè)循環(huán)60×1×125×161204×1210原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 10

41、）彎曲壽命系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P232頁(yè)圖12.24?。?1）尺寸系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)P232頁(yè)圖12.25取：12）許用彎曲應(yīng)力： （628）驗(yàn)算： （629） = = < 通過(guò)上面的校核計(jì)算，我們可以看出，所設(shè)計(jì)的主軸齒輪并沒(méi)有嚴(yán)重的過(guò)載，完全能夠滿足機(jī)床動(dòng)力頭的傳動(dòng)要求。第七章 定位元件設(shè)計(jì)定位元件的功用是：防止軸上零件軸向移動(dòng)，保證主軸的工作精度。因此該機(jī)床主軸的定位元件的選用與設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。7.1定位環(huán)通過(guò)調(diào)整螺母來(lái)定位前支承兩圓錐滾子軸承。采用45鋼。圖71 定位環(huán)7.2壓塊鎖緊螺母通過(guò)調(diào)整該螺母來(lái)移動(dòng)定位環(huán)，控制兩圓錐滾子軸承的間隙達(dá)到軸向預(yù)緊。查(金屬切削機(jī)床/機(jī)械制造工藝)設(shè)計(jì)指導(dǎo)P235頁(yè)附表2.61。圖72 壓塊鎖緊螺母7.3套筒用來(lái)固定齒輪的軸向位置。采用45鋼。圖73 套筒7.4軸用彈性擋圈主要用來(lái)固定軸承和齒輪的軸向位置。具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表55。圖74 軸用彈性擋圈第八章 主軸箱體設(shè)計(jì)由于該機(jī)床的主軸箱和變速箱是一體的，在設(shè)計(jì)該機(jī)床的箱體時(shí)，要認(rèn)真分析各傳動(dòng)軸和主軸上的零件的相互位置、大小、安裝方向等。要保證箱體有足夠的強(qiáng)度，安裝方便，加工容易等特點(diǎn)，對(duì)箱體做如下設(shè)計(jì)：1）箱體采用HT250，它有較高的強(qiáng)度、減振性良好，鑄造性能良好。2）箱體前后兩面設(shè)計(jì)成通孔，便于里面軸系零件的安裝，鑄造方便。3）箱體與支撐座通過(guò)螺栓連接。4）機(jī)座