買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計（論文）題目： 圓磨床頭架部件頭架部件設(shè)計 學(xué) 院 名 稱： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 定稿日期： 2015 年 月 日買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 本次設(shè)計是對 圓磨床頭架部件 頭架部件設(shè)計 的設(shè)計。這次畢業(yè)設(shè)計對設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行一般機械的設(shè)計創(chuàng)造了一定條件 。 整機結(jié)構(gòu)主要由電動機產(chǎn)生動力通過聯(lián)軸器將需要的動力傳遞到 帶輪 上， 帶輪 帶動主軸頭 ，從而帶動整機運動，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內(nèi)容： (1) 置 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 置 工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 置 的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件設(shè)計。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞： 圓磨床頭架部件 裝置 ； 聯(lián)軸器 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is of of a on of to to is by to to of of (1) (2) of (3) of (4) of of (5) of (6) to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 1 緒 論 . 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 . 2 計意義 . 2 2 總體設(shè)計方案 . 3 計的要求與數(shù)據(jù) . 3 1332 外圓磨床頭架部件主軸頭設(shè)計 . 3 1332 外圓磨床頭架部件砂輪頭進給機構(gòu)設(shè)計 . 3 體結(jié)構(gòu)設(shè) 計 . 3 3 圓磨床頭架部件主軸系統(tǒng)及其帶傳動設(shè)計 . 6 軸的基本要求 . 6 軸組件的布局 . 8 軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 . 11 軸的材料與熱處理 . 11 軸的技術(shù)要求 . 12 軸直徑的選擇 . 13 軸前后軸承的選擇 . 13 承的選型及校核 . 14 軸前端懸伸量 . 16 軸支承跨距 . 17 軸結(jié)構(gòu)圖 . 18 軸組件的驗算 . 18 傳動計算 . 21 傳動設(shè)計 . 21 擇帶型 . 22 定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 . 22 定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 . 23 定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 4 圓磨床頭架部件主軸相關(guān)部件 . 26 軸軸承的潤滑 . 26 軸組件的密封 . 26 軸組件密封裝置的類型 . 26 軸組件密封裝置的選擇 . 26 肩擋圈 . 27 圈 . 27 螺母 . 27 總 結(jié) . 28 參考文獻 . 29 致 謝 . 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒 論 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20 世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應(yīng)用，計算機及控制技術(shù)在機械制造設(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)進步。自從 1952 年美國第臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個年 頭。 數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，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 萬臺，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工業(yè)，所以美國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)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從 90 年代初開始已出現(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。如德國機床行業(yè)從 2000 年至今已接受個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。 我國數(shù)控機床制造業(yè) 在 80 年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在 90 年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到 50，庫存超過個月。從 1995 年“九五”以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在 1999 年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。從 2000 年月份的上海數(shù)控機床展覽會和 2001 年月北京國際機床展覽會上，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 50 年的個階段和代的發(fā)展： 第階段：硬件數(shù)控（ 第代： 1952 年的電子管 第代： 1959 年晶體管分離元件 第代： 1965 年的小規(guī)模集成電路。第階段：軟件數(shù)控（ 第代： 1970 年的小型計算機 第代： 1974 年的微處理器 第代： 1990 年基于個人 （ 第代的系統(tǒng)優(yōu)點主要有： （） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達到萬小時以上 ； （ 2） 提供了開放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴展到很寬的領(lǐng)域（如 接網(wǎng)卡、聲卡、打印機、攝影機等）； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 （ 3） 對數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來說，提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境，簡化了硬件。 目前，國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本 司，年生產(chǎn)萬套以上系統(tǒng)，占世界市場約40左右，其次是德國的西門子公司約占 15以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲亞，法國的，日本的三菱、安川。 床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 隨著機械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提 高以及新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具、開發(fā)精密及超精密磨削（從微米、亞微米磨削向納米磨削發(fā)展）和研制高精度、高剛度、多軸的自動化磨床等方向發(fā)展 4，如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至 4 m、磨削精度高達 m；使用電主軸單元可使砂輪線速度高達 400m/s，但這樣的線速度一般僅用于實驗室，實際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為 40 60m/s；從精度上看，定位精度 2 m，重復(fù)定位精度 1 m 的機床已越來越多；從主軸轉(zhuǎn)速來看， 軸達 60000r/1342000r/速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60度材料的加工中心。 北京第二機床廠引進日本豐田工機公司先進技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的 P） 62 63數(shù)控外圓 /數(shù)控端面 外圓磨床頭架部件 ，砂輪架采用原裝進口，砂輪線速度可達 60m/s，砂輪架主軸采用高剛性動靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田工機公司 X 和 Z）到四軸（ X、 Z、 U 和 W）控制。 此外，對磨床的環(huán)保要求越來越高，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切 屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。 計意義 此畢業(yè)設(shè)計題目來源于生產(chǎn)實際，由于刀具是工裝的重要組成部分，它對于生產(chǎn)的順利進行及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的精度保證起著至關(guān)重要的作用。因此，設(shè)計一種高精度的圓磨床頭架部件 具有較大的實用價值。 本設(shè)計的主要完成對 確定萬能工件頭的傳動機構(gòu)、工作臺的縱向進給機構(gòu)及實現(xiàn)大范圍角度調(diào)整的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 2 總體設(shè)計方案 計的要求與數(shù)據(jù) 1332 外圓磨床頭架部件 主軸頭設(shè)計 主軸 頭即為砂輪頭，砂輪的轉(zhuǎn)速最高達 6200軸功率 實現(xiàn)三級變速。砂輪頭在水平面上可 360度旋轉(zhuǎn)，并可 在垂直面上作 30度（ 15度）的上下傾斜。 1332 外圓磨床頭架部件 砂輪頭進給機構(gòu)設(shè)計 其功能要求實現(xiàn)升降及前后的移動。要求砂輪前后移動距離 250輪升降移動距離 250計中需要查閱大量的文獻資料，并需要翻譯與畢業(yè)設(shè)計題目相關(guān)的外文資料，從而達到訓(xùn)練學(xué)生外語應(yīng)用能力的目的。設(shè)計中需要采用 夠提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力。 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 一般來講，普通 圓磨床頭架部件 的數(shù)控設(shè)計主要有兩部分，一是設(shè)計一套簡易微機數(shù)控工作臺，固定在 工作臺上。二是將控制上、下運動的手柄拆去，改用微機控制步進電機通上下運動。本設(shè)計只對工作臺進行設(shè)計。取圓磨床頭架部件 步進電機的脈沖當(dāng)量可選為 沖， 方案 系統(tǒng)運動方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)，點位直線系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對于刀具移動過程中不進行切削，可選用點位控制方式。數(shù)控 磨床頭架部件 在工作臺移動過程中頭并不進行孔加工，因此數(shù)控裝置可采用點位控制方式。對點位系統(tǒng)的要求是快速定位，保證定位精度。 (2) 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)實現(xiàn)位置伺服控制有開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán) 3 種控制方式。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著控制精度不能達到較高水平的基本問題，但是步進電機具有角位移與輸入脈沖的嚴格對應(yīng)關(guān)系，使步距誤差不會積累；轉(zhuǎn)速和輸入脈沖頻率嚴格的對應(yīng)關(guān)系，而且在負載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負載大小、環(huán)境條件的波動而變化的特點。并且步進電機控制的開環(huán)系統(tǒng)由于不存在位置檢測與反饋控制的問題，結(jié)構(gòu) 比較簡單，易于控買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 制系統(tǒng)的實現(xiàn)與調(diào)試。并且隨著電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，在改善步進電機控制性能方面也取得了可喜的發(fā)展。因此，在一定范圍內(nèi)，這種采用步進電機作為驅(qū)動執(zhí)行元件的開環(huán)伺服系統(tǒng)可以滿足加工要求，適宜于在精度要求不很高的一般數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用。雖然閉環(huán)、半閉環(huán)控制為實現(xiàn)高精度的位置伺服控制提供了可能，然而由于在具體的系統(tǒng)中，增加了位置檢測、反饋比較及伺服放大等環(huán)節(jié)，除了在安裝調(diào)試增加工作量和復(fù)雜性外，從控制理論的角度看，要實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的良好穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，其難度也將大為提高。為此，考慮到在普通立式 圓磨床頭架部件 上進行設(shè)計，精度要求不是很高，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，本設(shè)計采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)。 (3) 執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定 為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機構(gòu)傳動裝配時，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。故在設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾點： 盡量采用低摩擦的傳動和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母傳動副、滾動導(dǎo)軌等。 盡量消除傳動間隙。如步進電機上的傳動齒輪采用偏心軸套式消隙結(jié)構(gòu)。 縮短傳動鏈?？s短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減小傳動鏈誤差。 可采用預(yù)緊以提高系統(tǒng)的傳動剛度。如應(yīng)用預(yù)加負載的滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠傳動副，絲杠支承設(shè)計成兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等提高傳動剛度。 圓磨床頭架部件 傳動采用滾珠絲杠螺母傳動副和滾動導(dǎo)軌。 (4) 計算機系統(tǒng)的選擇 計算機數(shù)控系統(tǒng)一般由微機部分、 I/O 接口電路、光電隔離電路、伺服電機驅(qū)動電路、檢測電路等幾部分所組成。在簡易數(shù)控系統(tǒng)中，大多采用 8位微處理器的微型計算機。如何采用 用性強，維修方便等特點。 集成度高、可靠性好、功能強、速度快和很高的性能價格比等特點。通過比較，對于簡易數(shù)控機床推薦采用 微機數(shù)控的 圓磨床頭架部件 。由于 圓磨床頭架部件 的運動部件重量，因此選用有預(yù)加載荷的滾珠導(dǎo)軌。采用滾動導(dǎo)軌可減小兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運動平穩(wěn)性，減小振動?？紤]到電機步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達到分辨率 采用齒輪降速傳動。 綜上所述，本文總體方案確定為：采用 I/紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 接口輸 出步進脈沖步進電機，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工件的縱向、橫向運動，同時為了防止意外事故，保護微機及其它設(shè)備，還設(shè)置報警，急停電路等， 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 3 圓磨床頭架部件 主軸 系統(tǒng)及其帶傳動 設(shè)計 主軸組件是 圓磨床頭架部件 的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動 砂輪 旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運動，同時還起傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅(qū)動力等載荷的作用。由于主軸組件的工作性能直接影響到 加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是 的一個關(guān)鍵組件。 主軸和一般傳動軸的相同點是，兩者都傳遞運動 、扭矩并承受傳動力，都要保證傳動件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動工件或刀具，實現(xiàn)表面成形運動，因此對主軸有較高的要求。 軸的基本要求 轉(zhuǎn)精度 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動或低速、空載時，主軸前端定位面的徑向跳動 r、端面跳動 o。如圖 3中實線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實際的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運動精度。 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；運動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤滑以及主軸部件的動態(tài)特性。各類通用 軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在 度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用 圓磨床頭架部件 主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。 ao度 主軸組件的剛度 圖 2示，即 K=F/紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 （單位為 N/ m），剛度的倒數(shù) y/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；在傳動質(zhì)量方面，主軸的彎曲變形將惡化傳動齒輪的嚙合狀況，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力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動，并容易引起切削自激振動，降低了工件的平穩(wěn)性。 圖 3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、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。 振性 主軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動。如果主軸組件的抗振性差，工作時容易產(chǎn)生振動，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，還會產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著 高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。 評價主軸組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動和自激振動能力的大小。 升和熱變形 主軸組件工作時因各種相對運動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，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以主軸組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。 主軸組件溫升和熱變形，使 部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度 為嚴重；熱變形造成主軸彎買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 曲，使傳動齒輪和軸承 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，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴重時甚至?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：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。 磨性 主軸組件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，主軸組件各個滑動表面，包括主軸端部定位面、錐孔，與滑動軸承配合的軸頸表面，移動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軸承的材料及熱處理方法、潤滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤滑和可靠的密封。 軸組件的布局 主軸組件的設(shè)計，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。 圓磨床頭架部件 主軸有前、后兩個支承和前、中、后三個支承兩種，以前者較多見。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)對所設(shè)計主軸組件在轉(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)濟性等具體情況，加以確定。在選擇時，具體有以下要 求： 應(yīng)剛度和承載能力的要求 主軸軸承選型應(yīng)滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時，可選用滾子軸承；較小時，可選用球軸承。雙列滾動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軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個軸承 大。一般來說，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。因為前支承剛度對主軸組件剛度的影響要比后支承的大。表 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 表 3基本要求 滾動軸承 滑動軸承 動壓軸承 靜壓軸承 旋轉(zhuǎn)精度 精度一般或較差?？稍跓o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 僅與軸承型號有關(guān)，與轉(zhuǎn)速、載荷無關(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)速無關(guān) 承載能力 一般為恒定值，高速時受材料疲勞強度限制 隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時受溫升限制 與油腔相對壓差有關(guān)，不計動壓效應(yīng)時與速度無關(guān) 抗振性能 不 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D=度性能 高速受疲勞強度和離心力限制，低中速性能較好 中高速性能較 好。低速時形不成油漠，無承載能力 適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速 摩擦功耗 一般較小，潤滑調(diào)整不 當(dāng) 時 則 較 大f=小 f=身功耗小，但有相當(dāng) 大 的 泵 功 耗f=聲 較大 無噪聲 本身無噪聲，泵有噪聲 壽命 受疲勞強度限制 在不頻繁啟動時，壽命較長 本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限 由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 軸承的規(guī)格越大，精度等級越低，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選擇軸承型式。 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，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 點與前述的相反；兩端定位時，主軸受熱伸長后，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。 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，則可在一個支承（尤其是前支承）中配置兩個或兩個以上的軸承。 對于軸間距很小的多主軸 由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來承受徑向載荷，用推力球軸承來承受軸向載荷，并使兩軸承錯開排列。 確定主軸軸承配置型式，除應(yīng)考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求 外，還應(yīng)作經(jīng)濟性分析，使經(jīng)濟效果好。 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，因為前者節(jié)省了兩個軸承，而且箱體工藝性較好。 綜合考慮以上因素，本設(shè)計的主軸采用前、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 級精度；后支承采用圓柱滾子軸承， E 級精度。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），具有較高的剛度；兩列滾子交錯布置，減少了剛度的變化量；外圈無擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為 1： 12，軸向移動內(nèi)圈使之 徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預(yù)緊；黃銅實體保持架，利于軸承散熱。前支承的總體特點是：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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 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、傳動件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在圓磨床頭架部件 主軸上裝有較多的零件，為了滿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心的，主要取決于 類型。此次設(shè)計的主軸，也設(shè)計成階梯形，同時，在滿足剛度要求的前提下，設(shè)計成空心軸，以便通過刀具拉桿。 主軸端部系指主軸前端。它的形狀決定于 圓磨床頭架部件 的類型、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。 軸的材料與熱處理 主軸材料主要根據(jù)剛度、載荷特點、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（ 107 N/右），所以，主軸材料首先考慮用鋼料。鋼的彈性模量 不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量 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 軸需要減少熱處理后的變形時，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鋼主軸軸頸仍進行高頻淬火（ 54） 5鋼主軸熱處理情況如下表 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 表 35 鋼主軸熱處理等參數(shù) 工作條件 使用機床 材料牌號 熱處理 硬度 常用 代用 輕中負載 車、鉆、銑、磨床主軸 45 50 調(diào)質(zhì) 250 輕中負載局部要求高硬度 磨床的砂輪軸 45 50 高頻淬火 58 輕中負載 40（ N m/ s） 車 、鉆、銑、磨床的主軸 45 50 淬火回火高頻淬火 50 58 此次設(shè)計的 圓磨床頭架部件 主軸，考慮到主軸材料的選擇原則，選用價格便宜的中碳鋼（ 45 鋼）。查表 2，因工作中承受輕、中負荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火， 58。 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，對主軸設(shè)計必須提出一定的技術(shù)要求。 頸 此次設(shè)計的主軸，應(yīng)首先考慮軸頸。支承軸頸是主軸的工作基面、工藝基面和測量基面。主軸工作時，以軸頸作為工作基面進行旋轉(zhuǎn)運動；加工主軸時，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最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時，以軸頸作為測量基面來檢查各部分的同軸度和垂直度。采用滾動軸承時，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，將影響其與滾動軸承的配合質(zhì)量。 對于普通精度級 圓磨床頭架部件 的主軸，其支承軸頸的尺寸精度為 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。 內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗 度時，它買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 是代表主軸中心線的基準(zhǔn)，用來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 毫米處對軸頸的徑向跳動表示；其形狀誤差用標(biāo)準(zhǔn)檢驗錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗，此乃綜合指標(biāo)；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。 軸直徑的選擇 主軸直徑對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 大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為 構(gòu)所不允許。 通常，主軸前軸頸直徑 根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類 圓磨床頭架部件 的主軸軸頸尺寸確定。查金屬切削 計第 506頁表 5種常見的通用 質(zhì)主軸前軸頸的直徑 供參考，如下表 3 查上表中對應(yīng)項，初取 2=30。 表 31的選擇 機床 機床功率（千瓦） 11 11 床 60 80 70 90 70 105 95 130 110 145 140 165 銑床 50 90 60 90 60 95 75 100 90 105 100 115 外圓磨床頭架部件 50 90 55 70 70 80 75 90 75 100 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)計簡明手冊第 375頁，選取主軸前支承的 雙列角接觸球軸承 . 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 3選擇 3211型號的軸承 承的選型及校核 滾動軸承的選擇包括軸承類型選擇、軸承精度等級選擇和軸承尺寸選擇。 軸承類型選擇適當(dāng)與否，直接影響軸承壽命以至機器的工作性能。選擇軸承類型時應(yīng)當(dāng)分析比較各類軸承的特性，并參照同類機器中的軸承使用經(jīng)驗。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 在選擇軸承類型時，首先要考慮載荷的大小、方向以及軸的轉(zhuǎn)速。一般說來，球軸承便宜，在載荷較小時，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、沖擊載荷時，應(yīng)考慮選用滾子軸 承。但要注意滾子軸承對角偏斜比較敏感。 當(dāng)主要承受徑向載荷時，應(yīng)選用向心軸承。當(dāng)承受軸向載荷而轉(zhuǎn)速不高時，可選用推力軸承；如轉(zhuǎn)速較高，可選用角接觸球軸承。當(dāng)同時承受徑向裁荷和軸向載荷時，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，則應(yīng)選用接觸角較大的角接觸軸承。 各類軸承適用的轉(zhuǎn)速范圍是不相同的，在機械設(shè)計手冊中列出了各類軸承的極限轉(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)速場合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低只能用于較低轉(zhuǎn)速場合。 其次，在選擇軸承類型時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