買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 寧畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 長距離勻速往復(fù)運動機(jī)構(gòu) 設(shè)計 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本文介紹一種新型的長距離輸送裝置。與以前常見的輸送方式相比較， 往復(fù)距離很長 （ 比如1M， 2M） 那么 曲柄機(jī)構(gòu)就不能實現(xiàn) 。在兩軸之間安裝皮帶或鏈條作為傳動機(jī)構(gòu)，那么往復(fù)距離就可以 設(shè)計 的相當(dāng)?shù)拇?。在皮帶或鏈條上安裝一傳動銷，與工作臺上的滑動長孔相配合，那么就可以帶動工作臺長距離往復(fù)運動。此系統(tǒng)的特點是不但往復(fù)距 離可以相當(dāng)?shù)拈L，并且往復(fù)兩端的加速和減速是相當(dāng)平穩(wěn)的，至于驅(qū)動電機(jī)則可以使用無級變速電機(jī)。 本文對這種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計與計算，經(jīng)過分析該機(jī)構(gòu)是可行和合理的，對以后選擇長距離輸送機(jī)構(gòu)有了新的一種選擇方案。 關(guān)鍵詞： 長距離 ， 輸送裝置 ， 往復(fù)運動 ， 機(jī)構(gòu)設(shè)計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 a is M, 2M ) be In or as so is In a or is on a it of of is be of is be as on of is to is a of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 錄 . 1章 緒論 . 9 題研究的背景及意義 . 9 . 10 第 2章 長距離勻速往復(fù)運動機(jī)構(gòu)總體方案 . 11 計方案分析與比較 . 11 計方案確定 . 12 機(jī)構(gòu)傳動方式的確定 . 12 . 13 動機(jī)起動方式的確定 . 13 第 3章 主要傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 . 14 . 14 . 14 傳動計算 . 16 第 4章 主軸組件要求與設(shè)計計算 . 18 . 18 . 18 度 . 18 振性 . 19 升和熱變形 . 19 磨性 . 19 . 20 . 22 . 22 . 23 . 23 . 24 軸前支承軸承的選擇 . 24 軸后支承軸承的選擇 . 25 . 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 . 25 . 26 . 26 承的簡化 . 26 . 27 軸傾角 . 28 第 5章 機(jī)架 的設(shè)計 . 31 架的基本尺寸的確定 . 31 子材料的選擇確定 . 31 要梁的強度校核 . 31 總結(jié) . 33 參考文獻(xiàn) . 34 致 謝 . 35 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 第 1章 緒論 題 研究的背景及意義 長距離帶式輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)作為整機(jī)的樞紐 ,這就使得長距離帶式輸送機(jī)的膠帶張力控制和帶動力都是極為重要的。因此 ,在提高輸送機(jī)所用膠帶性能的同時 ,長距離帶式輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)必須能夠滿足各種綜合動力的技術(shù)要求 ,以適應(yīng)輸送各種物料的需要。 1、驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)要求 長距離帶式輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)必須從加 (減 )速度、過載、負(fù)荷分配、輸送帶張力控制等方面有效地對輸送機(jī)進(jìn)行全程控制。 (1)加 (減 )速度控制 在小于最大設(shè)計載荷的任何載荷情況下 ,驅(qū)動系統(tǒng)都必須前后均勻地給輸送帶加 (減 )速 ,且加速段要長 ,以防止物料滑落、膠帶在滾筒上打滑和過度張緊運動。 (2)過載控制 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)能防止輸入功率和扭矩越過安全設(shè)施進(jìn)入輸送機(jī) ,以免產(chǎn)生故障。同時 ,還應(yīng)具備隨時排除輸送機(jī)阻卡現(xiàn)象的功能。 (3)負(fù)荷分配 多機(jī)驅(qū)動情況下 ,載荷應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范合理地分配給各驅(qū)動裝置 ,避免因?qū)е聜€別或多個驅(qū)動裝置過載而影響輸送機(jī)各部件運行質(zhì)量 ,造成不必要的運行故障。 (4)輸送帶張力控制 輸送帶的正確張力是保證輸送機(jī)安全、可靠運行的首要條件之一。但帶式輸送機(jī)起止瞬間形成的帶張力會給輸送機(jī)的 運行和控制帶來很大的不利影響 ,嚴(yán)重的破壞性張力波可能會使長距離帶式輸送機(jī)迅速減速乃至停機(jī)。因此 ,驅(qū)動裝置必須按要求控制住進(jìn)入輸送機(jī)的輸送功率 ,使輸送帶隨時保持良好的張力。 2、輸送機(jī)驅(qū)動性能 驅(qū)動系統(tǒng)是輸送機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備 ,它的各部件都應(yīng)具備最佳的可靠性 ,都必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范精心設(shè)計和制造。在使用期間 ,要配備良好的監(jiān)控設(shè)備 ,隨時了解掌握輸送機(jī)運行情況 ,避免突然事故和阻卡現(xiàn)象給輸送機(jī)造成的損失 ,減少維修和停機(jī)次數(shù) ,提高長距離帶式輸送機(jī)的使用效率。 3、最小電應(yīng)力 對長距離帶式輸送機(jī)來說 ,如果所有電機(jī)同時啟動 ,電源系統(tǒng)中的電壓負(fù)荷急劇增大 ,導(dǎo)致電壓下降 ,使電機(jī)啟動時間延長乃至困難 ,對電機(jī)產(chǎn)生應(yīng)力 ,因此 ,當(dāng)在最小電壓時 ,驅(qū)動系統(tǒng)也必須能使主要電機(jī)及時啟動。同時 ,電機(jī)每次啟動時產(chǎn)生的極大電流會使電機(jī)溫度增高 ,而電機(jī)啟動所需時間越長 ,電流持續(xù)時間越長 ,溫度也越高 ,電機(jī)的熱化損壞也越快 ,從而使絕緣體的耐熱性能下降 ,并最終在絕緣體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)的變化 ,使絕緣體完全失去功能 ,最后毀壞電機(jī)。因此 ,要盡量以最小電應(yīng)力進(jìn)入電機(jī) ,且啟動次數(shù)盡可能減少 ,啟動時間盡可能縮短 ,使電機(jī)有良好的使用環(huán)境。 4、最小機(jī)械應(yīng)力 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 由于驅(qū)動系統(tǒng)的載荷分配不均 ,特別是急速啟動情況下 ,包括不可控制的啟動情況 ,以及不能逆止輸送機(jī)的情況 ,直接影響輸送機(jī)的主要驅(qū)動裝置及其他部件上的應(yīng)力。針對產(chǎn)生的原因 ,必須對長運距帶式輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計 ,在恰當(dāng)分配各驅(qū)動裝置載荷的情況下 ,設(shè)立適長的啟動斜面并采用 時 ,實行軟啟動以對輸入功率和扭矩進(jìn)行最大程度的限制 ,提高輸送機(jī)的安全性 ,而減少對輸送帶的要求因素 ,這樣就有效地降低輸送機(jī)的成本。 5、膠 帶強度要求 膠帶要正常運行必須是封閉環(huán)路 ,將一個以上的膠帶端部連接起來才能形成無極膠帶同路 ,而接頭強度只能達(dá)到該膠帶強度的 70 % 90 %。因此 ,膠帶的最薄弱處就是它的接頭 ,所以如何確定接頭的最佳連接方法就成為提高膠帶實際強度的關(guān)建。 對膠帶的安全性 ,現(xiàn)主要基于四項不同的設(shè)計規(guī)范 ,即運行張力、起動張力、膠帶延伸性和壽命的遞減、接頭動態(tài)效能的損失。對運行張力雖通常按最高張力條件確定 ,但由于造成接頭疲勞的額定運行張力約占最高設(shè)計張力的 80 %,故很難達(dá)到 ;對起動張力是一種不常出現(xiàn)的周期性條 件 ,可根據(jù)停機(jī)和啟動的頻率來確定是否應(yīng)視為持續(xù)起作用的疲勞因素 ;對膠帶延伸應(yīng)力和性能退化應(yīng)該視為一種持續(xù)負(fù)荷加到運行數(shù)值中 ,由于利用新技術(shù) ,膠帶接頭間的動態(tài)強度達(dá)到了一個新水平 ,現(xiàn)在鋼繩的耐用性倒成了限制接頭高效能的因素 ,橡膠性能的改進(jìn)使無淪何種強度的膠帶均能獲得效果良好的高效能接頭。 基于上述問題，急需探索一種新的結(jié)構(gòu)形式來代替當(dāng)前的長距離勻速往復(fù)運動。 自動化控制技術(shù) 被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展 自動化控制技術(shù) 更加日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制 理論計算機(jī)、電子器件的發(fā)展，出現(xiàn)了 自動化控制技術(shù) 系統(tǒng)，并作為一門應(yīng)用科學(xué)已發(fā)展成熟，形成了自己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計方法。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械在品種 規(guī)模 設(shè)計與制造技術(shù)等方面也得到了迅速的發(fā)展和提高。目前全國各地均建有機(jī)械制造廠，并逐步走向?qū)I(yè)化生產(chǎn)，以能獨立自主地進(jìn)行從單機(jī)到成套設(shè)備乃至自動生產(chǎn)線的設(shè)計與制造。 皮 帶式輸送機(jī) 具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、 維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，用來輸送松散物料或成件物品， 可由于長距離帶式輸送機(jī)總會產(chǎn)生各種問題。 談到往復(fù)運動機(jī)構(gòu)，人們首先想到的是曲柄機(jī)構(gòu)，但是如果往復(fù)距離很長，比如 1M， 2M，那么曲柄機(jī)構(gòu)就不能實現(xiàn)啦。在兩軸之間安裝皮帶或鏈條作為傳動機(jī)構(gòu)，那么往復(fù)距離就可以 設(shè)計的相當(dāng)?shù)拇蟆?在皮帶或鏈條上安裝一傳動銷，與工作臺上的滑動長孔相配合，那么就可以帶動工作臺長距離往復(fù)運動。此系統(tǒng)的特點是不但往復(fù)距離可以相當(dāng)?shù)拈L，并且往復(fù)兩端的加速和減速是相當(dāng)平穩(wěn)的，至于驅(qū)動電機(jī)則可以使用 無級變速電機(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第 2章 長距離勻速往復(fù)運動機(jī)構(gòu) 總體方案 計方案 分析與比較 輸送機(jī)的設(shè)計方案比較，主要 是輸送機(jī)中動力部分的設(shè)計比較。 方案一：傳動滾筒采用驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置主要是由安裝在驅(qū)動裝置架上的電動機(jī)、高速軸連器、減速器、低速軸連器組成，如下圖： 從上圖中我們可以看出這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也不夠緊湊，而且在巷道中占有空間比較大。 方案二：傳動滾筒采用電動滾筒，電動滾筒是把電動機(jī)減速器裝入滾筒內(nèi)的傳動滾筒，本身結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，易于安裝布置。如圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 方案三： 通過電機(jī)帶動減速器，通過聯(lián)軸器連接帶輪，帶輪帶動帶傳動，皮帶上安裝有銷釘帶動上面的工作臺移動。 經(jīng)過比較，本課題采用第三種方案。 計方案 確定 對于僅有一兩個簡單往復(fù)動作的普通機(jī)械，可采用三相鼠籠 式異步電動機(jī)拖動，經(jīng)齒輪減速后用螺旋傳動機(jī)構(gòu)來傳動。如果機(jī)械設(shè)備具有多個往復(fù)運動工作機(jī)構(gòu)，而且往復(fù)動作的調(diào)速性能和自動化程度有一定要求時，應(yīng)采用電磁換向閥控制的液壓傳動或氣壓傳動系統(tǒng)。若往復(fù)運動的調(diào)速性能要求比較高，應(yīng)采用電液比例控制系統(tǒng)來傳動。對于往復(fù)運動位移控制和速度控制要求比較高時，應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)家滾珠絲杠副來驅(qū)動和控制。選擇三相鼠籠式異步電動機(jī)拖動， 合 準(zhǔn)。本系列采用 殼防護(hù)等級為封閉式（ 防 護(hù)式（ 定頻率 50要參數(shù)如表 物圖如圖 表 型號 額定 功率 載時 堵轉(zhuǎn) 電流 堵轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量 聲 凈 重 速 r/流 A 效率 功率因數(shù) j 額定 電流 額定 轉(zhuǎn)矩 額定 轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 1500r/0440 2 9 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 電機(jī) 調(diào)速性質(zhì)是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系。負(fù)載特性是指機(jī)械設(shè)備的負(fù)載屬于恒功率負(fù)載（即功率不隨轉(zhuǎn)速變化而變化）還是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，（即轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速變化而變化）。設(shè)計任何一個電力拖動系統(tǒng)，必須使調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相適應(yīng)。也就是說，恒功率負(fù)載必須采用恒功率調(diào)速性質(zhì)的傳動方式，而轉(zhuǎn)矩負(fù)載則必須采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)的傳動方式。 動機(jī)起動方式的確定 對于起動性能要求不高的機(jī)械設(shè)備，電動機(jī)的起動可根據(jù)其容量 決定，當(dāng)電動機(jī)總?cè)萘坎怀^供電變壓器容量的 20%時，一般采用直接起動。當(dāng)容量大于該值時，可采用星 三角形降壓起動或在定子中串電阻降壓起動、也可采用自耦變壓器降壓起動。如果機(jī)械設(shè)備要求電動機(jī)軟起動，應(yīng)采用軟起動器起動或變頻器控制的加速起動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 第 3章 主要傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 根據(jù)實際， 工作臺移動距離在 1m 到 參考市場上同類產(chǎn)品，考慮到本機(jī)器體積小，功率消耗不大。只是旋轉(zhuǎn)運動。 初步選擇電動機(jī)為普通三相 異步電動機(jī) 用于 一般場合和無特殊要求 90功率 ： 電壓： 380V 電流： 絕緣： B 噪音： 67 ) 轉(zhuǎn)速 1440 r/泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。 三相異步電動機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運輸機(jī)械、攪拌機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。 動機(jī)基本系 列，符合 三相異步電動機(jī)具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動小、可靠性高、使用維護(hù)方便等特點。 根據(jù)結(jié)構(gòu)布置形式，需要選擇輸入軸與輸出軸垂直的減速器，常見的有蝸輪蝸桿減速器和圓錐齒輪減速器，由于前節(jié)選擇的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 1440 r/速比較高，而本設(shè)計的包邊機(jī)要求的轉(zhuǎn)速非常的低。比較二種減速器可知，圓錐齒輪減速器的傳動比一般小于或等于 5（來自機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊吳宗澤編寫），而蝸輪蝸桿減速器的傳動比在 15間。顯然在這 選擇蝸輪蝸桿減速器。 由于該課題對工作機(jī)的轉(zhuǎn)速要求并沒有特別嚴(yán)格的要求，我們?nèi)∫话闱闆r。從市場類型選擇一種減速器。 對于 蝸輪蝸桿減速機(jī) 的選型首先要考慮減速機(jī)本身的作用，其次是相對應(yīng)使用設(shè)備上的尺寸大小，然后是蝸輪蝸桿減速機(jī)的速比，安裝方式，裝配形式。最后還要注意相對應(yīng)的電機(jī)功率，以及電機(jī)的使用環(huán)境。 簡要介紹 蝸輪 蝸桿減速機(jī) 是 減速機(jī) 行業(yè)一個涵蓋很廣泛的術(shù)語名詞；在減速機(jī)行業(yè)的發(fā)展中可以說，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 蝸輪蝸桿系列減速機(jī)的發(fā)展歷程中是一主要的推動力。蝸輪蝸桿減速機(jī)是一種為穩(wěn)定、改變傳動速度的傳動設(shè)備，利用齒輪的不同速比，從而實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸、改變速度，調(diào)節(jié)電機(jī)和機(jī)床等設(shè)備的速度適合。在目前的傳動設(shè)備中，減速機(jī)的使用很廣泛。人們也許并不了解減速機(jī)，但是減速機(jī)早已經(jīng)被使用在人們生活中的方方面面，交通工具上的汽車、輪渡、飛機(jī)；機(jī)械生產(chǎn)上的傳動設(shè)備更少不了減速機(jī)的身影，人們?nèi)粘Ｉ钪械募译姟㈢姳?、洗衣機(jī)等，這些機(jī)械設(shè)備的使用都少不了減速機(jī)的幫 助。 （ 1） 、減速機(jī)減速的同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比。 （ 2） 、減速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。 蝸輪蝸桿減速機(jī)主要型號有 列蝸輪蝸桿減速機(jī)、 列蝸輪蝸桿減速機(jī)同時還包括 C 系列包絡(luò)蝸輪蝸桿減速機(jī)、 列平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)、 蝸桿減速機(jī)等小系列減速機(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 根據(jù)情況在這選擇 傳動計算 1）確定設(shè)計功率 公式 ： （ 1）確定設(shè)計 據(jù) 表 7得工作情況系數(shù) k （ 2）選取 根據(jù)c,用 帶。 （ 3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑1 7據(jù)1故選150輪的基準(zhǔn)直徑為： d 1 5 011n2 根據(jù)表 7 502 （ 4）驗算帶速 d 在 5圍內(nèi)，故 帶速合適。 （ 5）確定 選中心距 0000 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 根據(jù)式（ 7 12）計算所需基準(zhǔn)長度。 由表 7取帶的基準(zhǔn)長度為 050按式（ 7 13）計算實際中心距 d 0 （ 6）驗算主動輪上的包角 a 由式（ 7 14）得： 2 a 故主動輪包角合適 （ 7）計算 z 由式（ 7 15）得： 0 由 ，150表 7根據(jù)內(nèi)插法求得 查表 7，查表 788.0表 7k 。 故： z=1根。 （ 8）設(shè)計 查表 7 NF o 5 （ 9）計算作用在帶軸上的壓力7 16）得： i i 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 第 4章 主軸組件要求與設(shè)計計算 主軸組件是機(jī)床的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶 動工件或刀具旋轉(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機(jī)床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是機(jī)床中的一個關(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。 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 2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。各類通用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用機(jī)床主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。 ao軸的旋轉(zhuǎn)誤差 度 主軸組件的剛度 K 是指其在承受外載荷時抵抗變形的能力，如圖 4示，即 K=F/y（單位為 N/ m），剛度的倒數(shù) y/F 稱為柔度。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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 圖 4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。隨著機(jī)床向高精度、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，使機(jī)床各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度機(jī)床尤為嚴(yán)重；熱變形造成主軸彎曲，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(yán)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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 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。 機(jī)床主軸有前、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(jì)性等具體情況，加以確定。在選擇時，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 4 表 4滾動軸承和滑動軸承的比較 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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 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 （ 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。 （ 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，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。 （ 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，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機(jī)床，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。 （ 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，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 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。 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，一般在機(jī)床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，主要取決于機(jī)床的類型。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。它的形狀決定于機(jī)床的類型、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。 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，或者精密機(jī)床主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(jìn)行高頻淬火（ 54） 5鋼主軸熱處理情況如下表 表 4使用滾動軸承的 45 鋼主軸熱處理等參數(shù) 工 作 條 件 使 用 機(jī) 床 材 料 牌 號 熱 處 理 硬 度 常 用 代 用 輕中負(fù)載 車、鉆、銑、磨床主軸 45 50 調(diào)質(zhì) 250 輕中負(fù)載局部要求高硬度 磨床的砂輪軸 45 50 高頻淬火 58 輕中負(fù)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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 此次設(shè)計的機(jī)床主軸，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， 58。 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。 （ 1）軸頸 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(jìn)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。 對于普通精度級機(jī)床的主 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。 （ 2）內(nèi)錐孔 內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗機(jī)床精度時，它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。 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(dá)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，甚至為機(jī)床結(jié)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)有同類機(jī)床的主軸軸頸尺寸確定。查金屬切削機(jī)床設(shè)計第 506 頁表 5，幾種常見的通用機(jī)床鋼質(zhì)主軸前軸頸的直徑 供參考，如下表 2 已知主電機(jī)功率 床類型是銑床，查上表中對應(yīng)項，初取 0。 主軸后軸頸直徑 1的關(guān)系，可根據(jù)下列經(jīng)驗公式來定： D 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 因此，有 80=56 68，取 5。 表 4主軸前軸頸直徑 機(jī)床 機(jī)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 50 90 55 70 70 80 75 90 75 100 軸前支承軸承的選擇 根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查金屬切削機(jī)床設(shè)計簡明手冊第 375頁，選取主軸前支承的雙列向心短圓柱滾子軸承型號為 3182116。其中， d=80， D=125， B=34， 1， 17， 17，r