數(shù)控銑床主軸箱結構設計

第四章同步帶傳動

同步帶傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的特點，同步帶傳動的優(yōu)點是：

(1)無相對滑動，帶長不變，傳動比穩(wěn)定；

(2)帶薄而輕，強力層強度高，適用于高速傳動，速度可達40m/s；

(3)帶的柔性好，課用直徑較小的帶輪，傳動結構緊湊，能獲得較大的傳動比;

(4)傳動效率高，可達0.98-0.99,因而應用日益廣泛；

(5)初拉力較小，故軸和軸承上所受的載荷小。

主要缺點是制造、安裝精度要求較高、成本高。

同步帶主要用于要求傳動比準確的中、小功率傳動中，如計算機、錄音機、磨床

和紡織機等。U3J

4.1材料選擇

根據(jù)設計要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和

帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運轉部分。［⑶

4.2參數(shù)計算

設計計算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結構和尺寸，傳動中心

距，作用在軸上載荷以及結構設計。

1.模數(shù)的選取

模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計算功率Pd和小帶輪轉速m確定的，通過查《現(xiàn)

代數(shù)控機床》表4-33查得Pd=KA*P,式中P-----傳動功率

表4-1工作情況系數(shù)KA

載荷性質一天運轉時間/h

<1010-1616以上

載荷平穩(wěn)1.01.11.2

載荷變化小1.21.41.6

載荷變化大1.41.72.0

選取KA=1.7,所以Pc=5.5x1.7=9.35KW

由齒形帶模數(shù)選用圖可選m=4

2.小帶輪齒數(shù)Zi：由《機械傳動裝置設計手冊》表8-38得Zmin=22,所以取乙=24

3.同步帶節(jié)距Pb：由PD=9.35KWm=1500r/min,查表選取節(jié)距

Pb=12.566mm,齒形角郎=40齒根厚S=5.75mm。齒頂厚St=4mm,齒高

hg=ht+e=2.4+2.7=5.1mm,齒根圓半徑R尸齒頂圓半徑Ra=0.40mm,帶高

hs=4.4mm,節(jié)頂距6=1.000mm,帶bs=35?40mm。

4.節(jié)圓直徑di：di=4=96mm

71

5.大帶輪齒數(shù)Z2與直徑：Z2=IZ1=36

6.大帶輪直徑d2=idi=1.5x96=144mm

7.帶的速度V:V=就心=7.536,(式4-1)

60x1000

由表查得［⑶

Vmax=35?40VvVmax所以合格。

8.定中心距ao：5(di+d2)<ao^2(di+d2)

所以：0.7(96+144)<ao<2(96+144)

則有168<ao<48O初選ao=3OO

9.帶的節(jié)線長度Lp以及齒數(shù)Zb：

2304

Lpo=2ao+-(di+d2)+=2300+-x240+=978.72(式4-2)

24g24x220

查表選取LP=1005mmZb=80

10.計算中心距a（采用中心距可調(diào)）

Lp-Lp。753.98-724.07力—.t”。、

a^aoH--------=o3n0n0+-------------------=313.36mm(式4-3)

22

選取a=314mm

11.帶輪與帶的嚙合齒數(shù)Zm:

Zm?-[1-（Z?~Z1）]=11.82取Zm=12（式4-4）

210。

因為當m22時，Zm應不小于6,所以計算的Zm滿足條件。

12.帶寬bs：

Pz7

bs>.........-.........xlO3查表取Kz=1.20,Fa=20N/mm(式4-5)

Kz(Fa-Fc)V

232

Fc=mbV=4.8x10-x7.536=0.273

9.35

所以bsNxlO3=39.12mm選取bs=40mm

1.20x(20-0.273)x7.536

13.作用與軸上的力F*

Fr=&x1()3=2121x1()3=]240.7N(式4-6)

V7.536

14.小帶輪最小包角a：

a=180e-60e(d2-d1)/a=180-60(144-96)/314=170.8

15.帶輪寬度bf,b“，bf2

bf=bs+(1.5-3)=41.5-43

bfi=bs+(6?7)=46?47

bf2=bs+(3?5)=43?4]⑷

第五章主軸組件的設計

主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因為

主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質量和生

產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機床最重要的部件之一。

5.1主軸組件的設計要求

1.回轉精度

主軸組件的回轉精度，是指主軸的回轉精度。當主軸做回轉運動時，線速度為零

的點的連線稱為主軸的得回轉中心線。回轉中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的,

這些瞬間回轉中心線的平均空單位轉移不為理想回轉中心線。瞬時回轉中心線相對于

理想回轉中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉誤差，而回轉誤差的范圍，就是

主軸的回轉精度。純徑轉誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當徑向誤

差和角度誤差同時存在構成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構成端面跳

動。由于主軸的回轉誤差一般都是一個空間旋轉矢量，它并不是在所有的情況下都表

示為被加工工件所得的加工形狀。

主軸回轉精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國

在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個精密的檢測棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸

及檢測棒圓柱表面，以低速轉動主軸進行測量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認為是

主軸的徑向回轉誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標系的垂直度，

數(shù)據(jù)綜合表示。動態(tài)測量是用一標準球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸

同時旋轉；在主軸同時旋轉；在工作臺上安裝兩個互成90度角的非接觸傳感器，通

過儀器記錄回轉情況。間接測量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然

后在圓度儀上測量試件的圓度來評價。出廠時，普通級加工中心的回轉精度用靜態(tài)測

量法測量，當1=300廊時允許誤差應小于0.02硒。造成主軸回轉誤差的原因主要是

由于主軸的結構及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉零件的不

平衡，在回轉時引起的激振力，也會造成主軸的回轉誤差。因此加工中心的主軸不平

衡量要控制在0.4mm/s以下。

2.主軸剛度

主軸組件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前

端產(chǎn)生單位位移時,在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大,

主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將

產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條

件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結構尺寸、支撐跨距、所選軸

承類型及配置形勢、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關。

3.主軸抗振性

主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉而不發(fā)生振動的能力。

主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠遠大于激

振力的頻率。

4.主軸溫升

主軸組件在運轉中，溫升過高會起兩方面的不良結果：一是主軸組件和箱體因熱

膨脹而變形，主軸的回轉中心線和機床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精

度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響

軸承的正常工作。嚴重時甚至會發(fā)生：“抱軸數(shù)控機床在解決溫升問題時，一般采

用恒溫主軸箱。

5.主軸的耐磨性

主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具

或工件的安裝部位以及移動式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應

該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤滑,

提高其耐磨性。

以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要

具體問題具體分析，例如設計高效數(shù)控機床的主軸組件的主軸應滿足高速和高剛度的

要求；設計高精度數(shù)控機床時，主軸應滿足高剛度、低溫升的要求。同時，主軸結構

要保證個部件定位可靠，工藝性能好等要求。

6.提高主軸組件抗振性的措施

（1）盡量縮短主軸前軸承結構的長度，適當增大跨矩；

（2）盡量提高前軸承的剛度和阻尼；

（3）提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；

（4）對高速旋轉的零件作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當減

少強迫振動源；

（5）對于非連續(xù)切削過程的銃削，滾削等加裝飛輪可減少振動；

（6）應用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。

7.減少主軸組件熱變形的措施

（1）把熱源移至機床以外。

（2）改善主傳動的潤滑條件。如進行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧

潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。

（3）采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機床各部位的溫差，進行熱補償。

如可以在結構設計采用一些自動補償?shù)难b置設法使熱變形朝不影響加工精度的方向

發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運轉一段時間再加工。把粗、精加

工分開等。

5.2主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算

圖5-1主軸

主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結構尺寸和形狀、制造精度、材料、及其

熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結構隨系統(tǒng)設計要求的不同而

有各種形式。

主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。評價和

考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結構工藝性和主軸組件的工藝適應范

圍。

1.主軸直徑

主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應增大。軸承

的直徑越大，同等級精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉精度就越困難。同

時極限轉數(shù)下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.7?0.8的前支承軸頸值，實際

尺寸要在主軸組件結構設計時確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝

性能也越好。

2.主軸內(nèi)孔直徑

主軸的內(nèi)孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動氣動或液動卡盤等。主

軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相

對重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之

比，小于0.3時空心主軸的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當；等于0.35時，空心主

軸的剛度為實心主軸剛度的90%；大于0.7時空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其

比值為0.5左右。

根據(jù)設計要求，此設計選用的主軸材料是45號鋼。其熱處理及參數(shù)如下表

表5-145號鋼熱處理參數(shù)1閭

許用

抗拉屈服彎曲剪切

材硬度彎曲應

熱處理強度極強度極疲勞極疲勞極

料(HBS)力［。

限限。S限。?限J

調(diào)質、217~

64035530015560

45滲氮255

因為選用的主軸電機功率為P=18.5KW,額定轉速n=1500r/min

所以主軸功率

18.5

p=pc/n?n2n3==9.67kw(式5-1)

0.98x0.97x0.98

因為主軸是空心轉軸，所以

d,=21,68Xi"

（式5-2）

b_l

查表得—==1.23所以d,=21.68X1.2321.23=56.6mm

又因為此處軸上有一個鍵槽，所以d產(chǎn)dX(1+5%)=59.45mm取山=60

mm;d2=&+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應該稍微大于轂孔

的圓角半徑或倒角深，通常取a》(0.07~0.1)d1；d2應符合密封件的孔徑要求。

所以d2=63mm

d3=d2+5~8mm=72mmo

d4=d3+1?5mm=74mm0

+

d5=d41?5mm=78mm。

+

d6=d52aoa2(0.07?0.1)di所以d6=80mmo

根據(jù)選用的軸承確定dk98mm

主軸的疲勞強度安全系數(shù)校核，危險截面安全系數(shù)s的校核計算：

2[s]（式5-3）

s。一只考慮彎距作用的安全系數(shù);

ST一只考慮扭距作用是的安全系數(shù);

［s］一許用安全系數(shù)；山］

在此查表所得［s］=L3?1.5；s?=-一二*二1

小+中”

P事rgtj

查表得出。-1=270Mpa

T-l=155Mpak?=l.71k,=1.443=1.6e?=0.78￡r=0.74,

Md0

中。=0.3,2T=0.21,o?=——°m=°?M=(1—V4)

2W32~d

Wp=—(1-v4)

16

C€

所以：s=.「，=1.08〈[s]=1.3?1.5

JsJ+S2r

所以主軸設計符合要求。

3.主軸的軸端結構

主軸的軸端是用于安裝夾具和刀具。要求夾具和刀具在軸端定位精度高、定位好、

裝卸方便，同時使主軸的懸伸長度短。數(shù)控銃床的主軸端部結構，一般采用短圓錐法

蘭盤式。

4.軸主要精度指標

前支承軸承軸頸得同軸度約為5Nm左右；軸承軸頸需要按軸承內(nèi)孔“實際尺寸”

配合，并且需要保證配合過盈1阿1?5即1；錐孔與軸承軸頸得同軸度為3內(nèi)11~5阿1,與

錐面的接觸面積不小于80%,且大端接觸較好；裝圓柱滾子軸承與軸承內(nèi)圈的接觸面

積應該不小于85%o

5.主軸動態(tài)特性的改善

改善主軸動態(tài)特性的措施有以下幾個方面：

（1）使主軸組件的固有頻率避開激振力的頻率

通常應該使固有頻率高于激振力頻率的30%以上。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于

主軸在彈性基礎上（軸承）的剛度振動則應提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振

動，則應提高主軸的剛度，如加粗直徑。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激

振頻率等于主軸轉速乘以n/30。也可能來自斷續(xù)切削，這時激振頻率還應該乘以刀

齒數(shù)z。

（2）增大阻尼

如前面所述，低階模態(tài)常是主軸的剛體振動。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻

尼對主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，主軸又是水平的，

可用滑動軸承。滾動軸承適當預緊可以增大阻尼，但過大的預緊反而使阻尼減少，故

選擇預緊時還應該考慮阻尼的因素。

（3）采用三支承

如主軸后端懸深很長，可增加輔助支承，成為三支承主軸。輔助支承可用深溝球

軸承，保留游動間隙。輔助支承的作用，與其說是提高剛度，不如說是為了提高抗振

性。（⑵

5.3主軸傳動裝置箱體的作用

通過傳動軸承支撐傳動件的軸；存儲潤滑劑，實現(xiàn)傳動件和軸承的潤滑；密封作

用，減少環(huán)境不良因素；保護機器操作者的人身安全，避免傷亡事故。

5.4主軸箱體的截面形狀和壁厚計算

傳動裝置箱體的典型縱截面形狀為矩形或圓形。箱體壁厚N的計算：

N=2/+"+'_22mm1⑷（式5-4）

3000

第六章主軸軸承的選擇

主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結構、配置、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。在數(shù)控機床上主軸軸承常用的有滾動軸

承和滑動軸承兩大類。

滾動軸承摩擦阻力小，可以預緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉速范圍和載荷變

動范圍下穩(wěn)定的工作。滾動軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購維修很方便，在數(shù)控機床

上被廣泛采用。但與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體數(shù)目有限，剛度是變

化的，抗振性略差，并且對轉速有很大的限制。數(shù)控機床主軸組件在可能條件下，盡

量使用了滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動的主

軸。這時用滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動軸承根據(jù)滾動體的結構的不

同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。⑹

6.1軸承的選擇和軸承的精度

選用軸承時，首先是選擇類型。選擇軸承類型應考慮多種因素，如軸承所受載荷

的大小、方向及性質；軸向的固定方式；轉速與工作環(huán)境；調(diào)心性能要求；經(jīng)濟性和

其他特殊要求等。滾動軸承的選，用原則課概括如下。

1.載荷條件

軸承承受載荷的大小、方向、性質是選擇軸承類型的主要依據(jù)。載荷較大時應選

用線接觸的滾子軸承。受純軸向載荷時通常選用推力軸承；主要受徑向載荷時應選用

深溝球軸承；同時受徑向和軸向載荷時應選用角接觸軸承；受沖擊載荷時宜選用滾子

軸承。

2.轉速條件

當轉速較高且旋轉精度要求較高時，應選用球軸承。推力軸承的極限轉速低。當

工作轉速較高，而軸向載荷不大時，可采用角接觸軸承或深溝球軸承。對高速回轉的

軸承，為減小滾動體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動體直徑較小的軸承。

3.裝調(diào)性能

3類（圓錐滾子軸承）和N類（圓柱滾子軸承）的內(nèi)外圈可分離，便于裝拆。為

方便安裝在長軸上軸承的裝拆和緊固，可選用帶內(nèi)綴孔和緊定套的軸承。

4.調(diào)心性能

軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應控制在極限值之內(nèi)，否則會增加軸承的附加載荷

而降低其壽命。對于剛度差或安裝精度較差的軸組件，宜選用調(diào)心軸承，如1類（調(diào)

心球軸承）、2類（調(diào)心滾子軸承）軸承。

5.經(jīng)濟性

在滿足使用要求的情況下優(yōu)先選用價格低廉的軸承。一般球軸承的價格低于滾子

軸承。軸承的精度要求越高價格就越高。在同精度的軸承中深溝球軸承的價格最低。

同型號不同公差等級軸承的價格比為:P0:P6:P5:P4=l:1.5:1.8:6o選用高精度軸承

時應進行性能價格比的分析。

本次設計中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以

同時承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大

而增大；軸承的精度，分為2、4、5、6、0五級。其中2級最高，0級為普通精度級。

主軸軸承以4級為主。高精度主軸可用P2級。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助

軸承可用P5級。P6級和P0級一般不用。⑹

6.2軸承預緊力的要求

因為預緊力提高剛度有一定的效果,這是與線接觸的滾子軸承不同的。點接觸的

球軸承，應在溫升允許的條件下，盡量用較高的預緊力。

在軸向力的作用下，不受力測軸承的滾動體與滾道不配時為最大軸向載荷的

35%；三聯(lián)組配時為24虬

6.3主軸軸承的潤滑與密封

主軸的密封有接觸式密封和非接觸式密封，主軸軸承的潤滑與密封是機床使用和

維護過程中值得重視的兩個問題。良好的潤滑效果可以較低軸承的工作溫度和延長使

用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進入，還要防止?jié)櫥偷男孤?/p>

數(shù)控機床上，主軸軸承潤滑方式有：油脂潤滑、油液循環(huán)潤滑、油霧潤滑、油氣

潤滑等方式。此次設計選用的是油脂潤滑方式。主軸的潤滑狀態(tài)可分為流體潤滑狀態(tài)

和非流體潤滑狀態(tài)兩大類，流體潤滑狀態(tài)又可分為邊界潤滑狀態(tài)和干摩擦潤滑狀態(tài)。

除上述外，還常見有混合潤滑狀態(tài)，即流體潤滑狀態(tài)和邊界潤滑狀態(tài)同時存在。

油脂潤滑方式：是目前在數(shù)控機床的主軸軸承上最常用的潤滑方式，特別是在

前支承軸承上更是常常用到。當然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統(tǒng)，那么后支承

軸承和其他軸承，一般采用油脂潤滑方式潤滑。

(1)油液潤滑方式：在數(shù)控機床主軸上，有采用油液循環(huán)潤滑方式的。裝有

CA-MET軸承的主軸，即可使用這種方式潤滑，對一般主軸軸承，后支承上采用這種

方式潤滑比較常見。不過在用油液潤滑角接觸軸承的時候，要注意角接觸軸承有泵油

效應，必須使油液從小口進入。

(2)油霧潤滑方式：油霧潤滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后從噴嘴成霧狀噴

出倒需要潤滑的部位達到潤滑目的的方式。由于霧狀油吸熱性好，又無油液攪拌作用，

所以常用于高速主軸軸承的潤滑。但是，油霧容易吹出，污染環(huán)境。

(3)油氣潤滑方式：油氣潤滑方式是針對高速主軸而開發(fā)的新型的潤滑方式。

它是用極微量的油(約0.03cmb潤滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。油箱中的油位開關和

管路的壓力開關，確保在油箱中無油或者壓力不足的時候，能自動啟動切斷主電動機

電源。

軸承間隙調(diào)整和預緊主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整。多數(shù)軸承，還應在

過盈狀態(tài)下滾動體與滾道之間有一定的預變形，這就叫做軸承的預緊。

軸承預緊后，內(nèi)部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運動精度。

滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而預緊前只有部分滾動體

與滾道接觸。預緊后，滾動體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將更多，

各滾動體的受力將更為均勻。這些都有利于提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產(chǎn)

生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預緊將使軸承壽

命下降，故預緊要適量。⑺

6.4軸承壽命校核

主軸軸承通常載荷相對較輕,除一些特殊的重載主軸外，軸承的承載能力是沒有

問題的。主軸軸成的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是因為磨損而降低精度。通

常，如軸承精度為P4級，經(jīng)使用導致磨損后跳動精度降至P5級時，這個軸承就不能

滿足加工精度要求了。應該更換了。雖然還遠未達到其疲勞壽命，但是這種“精度壽

命”目前還難以估算準確。

所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時，預計使用五年。則T=16X365

X5=29200h

根據(jù)軸承壽命校核公式：

Lh=500(-----------々-----Y>T（式6-1）

KAKHPKnKLP

Lh---軸承壽命。

T——滾動軸承許用壽命。

C---滾動軸承額定動負荷。

fn——速度系數(shù)fn=J竺竺=0.281

￡——壽命指數(shù)。對球軸承e=3；對滾子軸承e=10/3o

KA——使用系數(shù)。查表取KA=1.2.

Kn——轉速變化系數(shù)，查表取K/0.89。

KL——齒輪輪換工作系數(shù)，查表取KL=0.8.

P當量動載荷?？?)

所以根據(jù)公式計算得：

38.4x0.281

U=500=46013.8h>T

1.2x0.85x0.89x0.8x3.28

因為軸承使用壽命遠大于軸承預期的壽命所以軸承合格的。

第七章聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算

7.1聯(lián)接鍵的選擇

鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結構特點，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根

據(jù)軸的直徑，從標準中選取，對于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉矩

的條件下，允許選用較標準規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時候由于工藝和強度原因，也

可以選用較標準規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長度按輪轂長度而定，即鍵的長度等于略

短于輪轂的長度，而導向平鍵就得按輪轂的長度及滑動距離而定，鍵的長度應該符合

標準規(guī)定的長度系列。

根據(jù)設計尺寸和GB/T1096-1979選普通平鍵聯(lián)接，鍵的公稱尺寸是bXhXL=10

X8X（28~36）,材料選取45號鋼。

7.2碟形彈簧的選擇與計算

碟形彈簧它是一種用鋼板沖壓的截面錐形壓縮彈簧，其特點是：

圖7T碟形彈簧

（1）剛度大，用于負荷大，軸向空間要求小的地方。

（2）具有變剛度特性，適應范圍廣，根據(jù)其極限變形量h。和彈簧板厚度t不同,

可有各種不同的特性曲線和承載能力。

（3）在工作過程中，碟片之間有摩擦損失，加載和卸載時的特性曲線不重合，

吸振能力強，制造維修方便。

根據(jù)設計要求，選用A系列碟形彈簧。采用對合組合方式安裝。⑺

7.3碟形彈簧材料及熱處理'厚度和脫碳

碟形彈簧材料為60Si2MnA,碟簧成型后，進行淬火，回火后的硬度必須在HRC42-

45范圍內(nèi)單面脫碳層深度，對于厚度小于1.25mm的第一類碟形彈簧，不得超過其厚

度的5%,對于厚度不小于1.25mm的碟形彈簧，不超過其厚度的3%（其最小值允許為

0.06mm）o

7.4碟形彈簧的強壓處理'表面強化處理和防腐處理

碟形彈簧應全部進行強壓處理，處理方法為：一次壓平，持續(xù)時間不少于12h,

或者進行短時壓平，壓平次數(shù)不小于5次，壓平力不小于二倍的PE）.75h。,強化處理

后自由高度應穩(wěn)定。

對于受變負荷的碟形彈簧，內(nèi)錐面推薦表面作強化處理，例如噴丸處理等，根據(jù)

需要，碟形彈簧表面進行防腐處理（如磷化、氧化、鍍鋅等），經(jīng)電鍍后的碟形彈簧,

必須進行去氫處理，不過對受變負載的碟形彈簧應該避免采用電鍍方法處理。⑹

其主要設計參數(shù)如下：D=50d=25.4t=3ho=1.1Ho=4.1P=12000N

22

f=0.83Ho-f=3.27aM=-1250N/mnian=1430N/mmQ=34.30kg/1000件

2

D/t?18ho=O.4E=206000N/mmp=0.3K4=1C=2

壓平彈簧的負載：

=8410N（式7-1）

1-〃2Kp

1Ir

K」＞1J1=0.69,（式7-2）

C-lInC

P/Pc=5000/8410=0.59因為h0/t=0.4（查表所得）所以工=0.57

%

f=O.57xho=O.51所以對合組合的片數(shù)為三丘=工=11.76取12片.

f0.51

未受負載的高度是Hz=i.Ho=22x3.15=69.3

受負載時的高度Hi=Hz-if=69.3-22x0.51=58.08

壓平彈簧時(f=ho)M點的應力

OM=--.A：4X^X-=-1350（式7-3）

1一〃2Kptn

此數(shù)據(jù)與60Si2MnA的屈服極限1400接近

碟形彈簧的剛度

―JxK241K㈤-3x九xf+。⑷+1）=9O15.53N（式7-4）

1

1-儲K1X￡>2（Qtt2[t}

第八章螺釘聯(lián)接