買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 加工中心由于備有刀庫并能自動更換刀具，使得工件在一次裝夾中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人為干預，當機床開始執(zhí)行程序后，它將一直運行到程序結束。加工中心還賦予了專業(yè)化車間一些諸多優(yōu)點，如：降低機床的故障率，提高生產效率，提高加工精度，削減廢料量，縮短檢驗時間，降低刀具成本，改善庫存量等。由于加工中心的眾多優(yōu)勢，所以它深受全球制造企業(yè)的青睞。 加工中心主要由 主軸組件、回轉工作臺、移動工作臺、刀庫及自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。其中的 主軸組件是機床重要的組成部分，其運動性能直接影響機 床加工精度與表面粗糙度。本文在查閱大量國內外文獻的基礎上，通過研究分析不同加工中心主軸組件的性能，綜合地比較了其特點，并擬定了一個較為合理的主軸組件結構方案。同時，還就主軸、軸承以及絲杠等重要零件的機械性能進行了探討，并對這些零件的剛度和強度進行了校核。此外，本設計中所采用的陶瓷軸承能有效地增加主軸的剛度，從而提高了加工中心的可靠性和穩(wěn)定性。 關鍵詞 主軸組件；加工中心；數控機床 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 to be to a of on a on a in it of is of a so of by in is of of to be to a of of of on on A be of as a of is of of NC 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 . I . 1 章 緒 論 . - 1 - 工中心的發(fā)展狀況 . - 1 - 工中心的國內外發(fā)展 . - 1 - 軸部件的研究進展 . - 2 - 題擬解決的關鍵問題 . - 3 - 決上述問題的策略 . - 4 - 第 2 章 方案擬定 . - 5 - 工中心主軸組件的組成 . - 5 - 械系統(tǒng)方案的確定 . - 5 - 軸傳動機構 . - 5 - 軸進給機構 . - 6 - 軸準停機構 . - 7 - 工中心主軸組件總體設計方案的確定 . - 9 - 第 3 章 主軸組件的主運動部件 . - 10 - 軸電動機的選用 . - 10 - 電機功率估算 . - 10 - 電機選型 . - 11 - 軸 . - 11 - 軸的結構設計 . - 11 - 軸軸徑的確定 . - 12 - 軸受力分析 . - 12 - 軸的強度校核 . - 14 - 軸的剛度校核 . - 15 - 承的配合 . - 16 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸軸承設計計算 . - 17 - 承受力分析 . - 17 - 承 7017命計算 . - 17 - 承 7015命計算 . - 18 - 步帶的設計計算 . - 18 - 第 4 章 主軸組件的進給運動部件 . - 22 - 給電動機的選用 . - 22 - 給電動機功率的估算 . - 22 - 給電動機的選用 . - 22 - 軸器的設計計算 . - 23 - 直方向伺服進給系統(tǒng)的設計計算 . - 23 - 力削估算 . - 23 - 珠絲杠副的設計計算 . - 23 - 珠絲杠的導程的確定 . - 23 - 定絲杠的等效轉速 . - 24 - 定絲杠的等效負載 . - 24 - 定絲杠所受的最大動載荷 . - 25 - 結 論 . - 26 - 致 謝 . - 28 - 參考文獻 . - 29 - 附錄 1 . 錯誤 !未定義書簽。 附錄 2 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 章 緒 論 工中心的發(fā)展狀況 工中心的國內外發(fā)展 對于高速加工中心，國外機床在進給驅動上，滾珠絲杠驅動 的加工中心快速進給大多在 0m 以上，最高已達到 0m 。采用直線電機驅動的加工中心已實用化，進給速度可提高到 0080 m ，其應用范圍不斷擴大。國外高速加工中心主軸轉速一般都在 m 5 0 0 01 2 0 0 0 r，由于某些機床采用磁浮軸承和空氣靜壓軸承，預計轉速上限可提高到 00000 r 。國外先進的加工中心的刀具交換時間，目前普遍已在 右，高的已達 甚至更快。在結構上，國外的加工中心都采用了適應于高速加工要求的獨特箱中箱結構或龍門式結構。在加工精度上，國外臥式加工中心都裝有機床精度溫度補償系統(tǒng)，加工精度比較穩(wěn)定。國外加工中心定位精度基本上按德國標準驗收，行程 下，定位精度可控制在 內。此外，為適應未來加工精度提高的要求，國外不少公司還都開發(fā)了坐標鏜精度級的加工中心。 相對而言，國 內生產的高速加工中心快速進給大多在 0m 左右，個別達到 0m 。而直線電機驅動的加工中心僅試制出樣品，還未進入產量化，應用范圍不廣。國內高速加工中心主軸轉速一般在 m 8 0 0 06000 r，定位精度控制在 內，重復定位精度控制在 換刀速度方面，國內機床多在 ，無法與國際水 平相比 1 3。 雖然國產數控機床在近幾年中取得了可喜的進步，但與國外同類產品相比，仍存在著不少差距，造成國產數控機床的市場占有率逐年下降。 國產數控機床與國外產品相比，差距主要在機床的高速、高效和精密上。除此之外，在機床可靠性上也存在著明顯差距，國外機床的平均無故障時間（ 在 5000 小時以上，而國產機床大大低于這個數字，國產機床故障率較高是用戶反映最強烈的問題之一。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸部件的研究進展 典型加工中心的機械結構主要有基礎支承件、加工中心主軸系統(tǒng)、 進給傳動系統(tǒng)、工作臺交換系統(tǒng)、回轉工作臺、刀庫及自動換刀裝置以及其他機械功能部件組成 4。圖 1示為立式加工中心結構圖。 主軸系統(tǒng)為加工中心的主要組成部分，它由主軸電動機、主軸傳動系統(tǒng)以及主軸組件成。和常規(guī)機床主軸系統(tǒng)相比，加工中心主軸系統(tǒng)要具有更高的轉速、更高的回轉精度以及更高的結構剛性和抗振性。 圖 1式加工中心結構圖 1 2伺服電機 3伺服電機 45 6 7 89 10 11 1213 14 15 16 隨著電氣傳動技術（變頻調速技術、電動機矢量控制技術等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數控機床主傳動的機械結構已得到極大的簡化，取消了帶傳動和齒輪傳動，機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床主運動的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式，使主軸組件 從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。由于當前買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，有時又稱它為“直接驅動主軸”。電主軸是一種智能型功能部件，不但轉速高、功率大，還有一系列控制主軸溫升與振動等機床運行參數的功能，以確保其高速運轉的可靠性與安全 題的目的及內容 本課題來源于同濟現代制造技術研究所立式加工中心機床設計項目的子課題之一。加工中心是典型的集高新技術于一體的機械加工設備，它的發(fā)展代表了一個國家設計、制造的水平， 因此在國內外企業(yè)界都受到高度重視。 本課題的目的是進行立式加工中心主軸組件的結構設計，主軸組件作為加工中心的執(zhí)行元件，它確保帶動刀具進行切削加工、傳遞運動、動力及承受切削力等，并滿足相關的技術指標要求。 本課題涉及的主要技術指標有： (a)主軸孔錐度： 24:7 ； (b)主軸孔直徑： 52 (c)主軸箱行程（ Z 軸）： (d)主軸轉速范圍： 0 ； (e)快速移動速度（ Z 軸）： (f)進給速度（ Z 軸）： 題擬解決的關鍵問題 各類機床對其主軸組件的要求，主要是精度問題，就是要保證機床在一定的載荷與轉速下，主軸能帶動工件或刀具精確地、穩(wěn)定地繞其軸心旋轉，并長期地保持這一性能。主軸組件的設計和制造，都是圍繞著解決這個基本問題出發(fā)的。為了達到相應的精度要求，通常，主軸組件應符合以下幾點設計要求 6： 旋轉精度 旋轉精度是指機床在 空載低速旋轉時，主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動值滿足要求，目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 剛度 指主軸組件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。剛度不足時，不僅影響加工精度和表面質量，還容易引起振動，惡化傳動件和軸承的工作條件。設計時應在其它條件允許的條件下，盡量提高剛度值。 抗振性 指主軸組件在切削過程中抵抗強迫振動和自激振動保持平穩(wěn)運轉的能力?？拐裥灾苯佑绊懠庸け砻尜|量和生產率，應盡量提高。 溫升和熱變形 溫升會引起機床部件熱變形，使主軸旋轉中心的相對位置發(fā)生變化，影響加工 精度。并且溫度過高會改變軸承等元件的間隙、破壞潤滑條件，加速磨損。 耐磨性 指長期保持其原始精度的能力。主要影響因素是材料熱處理、軸承類型和潤滑方式。 根據本課題的設計任務要求，由于主軸的轉速并不是很高，所以在抗振性、溫升等方面不必重點考慮，而應重點考慮加工中心的旋轉精度和剛性。但是在設計時仍應綜合考慮以上幾項要求，注意吸收新技術，以獲得滿意的設計方案。 決上述問題的策略 旋轉精度主要取決于主軸、支承軸承、主軸箱上軸承座等的制造、裝配和調整精度。顯然，若要保證主軸組件的旋轉精度，則必然對主軸支承軸 頸的圓度、軸承滾道及滾子的圓度、主軸及其上的回轉零件的動平衡度、止推軸承的滾道及滾動體的誤差、以及對主軸的主要定心面的徑向跳動和軸向竄動等提出較高的整體要求，要保證旋轉精度，通常應盡量滿足以上要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 章 方案擬定 工中心主軸組件的組成 主軸組件是由主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動件和密封件等組成的。主軸的啟動、停止和變速等均由數控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞對加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動態(tài)剛度、加工精度等。主軸內部刀具自動夾緊機構是自動刀具交換裝置的組成部分。 械系統(tǒng)方案的確定 軸傳動機構 對于現在的機床主軸傳動機構來說，主要分為齒輪傳動和同步帶傳動。 齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，應用普遍，類型較多，適應性廣。其傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速度可達 效率可達 齒輪傳動大多數為傳動比固定的傳動，少數為有級變速傳動。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴， 且不宜用于傳動距離過大的場合。 同步帶是嚙合傳動中唯一一種不需要潤滑的傳動方式。在嚙合傳動中，它的結構最簡單，制造最容易，最經濟，彈性緩沖的能力最強，重量輕，兩軸可以任意布置，噪聲低。它的帶由專業(yè)廠商生產，帶輪自行設計制造，它在遠距離、多軸傳動時比較經濟。同步帶傳動時的線速度可達 有時允許達 ，傳動功率可達 傳動比可達 10 （有時允 許達 20 ），傳動效率可達 同步帶傳動的優(yōu)點是 9： 無滑動，能保證固定的傳動比； 預緊力較小，軸和軸承上所受的載荷?。?帶的厚度小，單位長度的質量小，故允許的線速度較高； 帶的柔性好，故所用帶輪的直徑可以較小。 其主要缺點是安裝時中心距的要求嚴格。 由于齒輪傳動需要具備較多的潤滑條件，而且為了使主軸能夠達到一定買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的旋轉精度，必須選擇較好的工作環(huán)境，以防止外界雜物侵入。而同步帶傳動則避免了這些狀況，并且傳動效率和傳動比等 都能符合課題的要求，故在本課題的主軸傳動方式中選擇同步帶傳動。 軸進給機構 表 2動螺旋、滾動螺旋的特點與應用場合 滑動螺旋 滾動螺旋 結構示意圖 使用性能 (1) 摩擦系數大，傳動效率低，約 %40%30 ； (1) 摩擦系數很低，傳動效率高達 %99 ； (2) 低速運行時有爬行或振動； (2) 低速運行時無爬行、振動； (3) 磨損大，使用壽命較短； (3) 耐磨性好，磨損極?。?(4) 運轉時無噪聲。 (4) 高速運行有噪聲。 結構工藝性 結構簡單，加工及安裝精度要求較低。 結構復雜，加工及安裝精度要求較高。 成 本 較低。 高，是滑動螺旋的 32 倍。 應用場合 適用于中、高速的輕、中、重載荷，如一般機床的進給機構。 適用于高、中、低速的輕、中、重載荷，如數控、精密機床的進給機構。 對于主軸的進給機構，機床通常被設計為進給電動機與絲杠直接傳動的形式。而絲杠所作的則是螺旋傳動，它能將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動。 螺旋傳動按摩擦狀態(tài)通常分為滑動螺旋，滾動螺旋，滾滑螺旋 以及液壓螺旋。如今在機床上通常采用的是滑動螺旋和滾動螺旋，下面就這兩類傳動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 方式進行比較， 見表 2 于本課題中絲杠用于主軸垂直方向的進給，所以對于高低速時運行的穩(wěn)定性要求較高。故對比以上兩種螺旋傳動的特點，結合本課題的需求，故采用傳動效率高、磨損小、傳動平穩(wěn)的滾動螺旋傳動方式。 軸準停機構 主軸準停裝置是換刀過程所要求的在加工中心上特有得裝置，也稱之為主軸準停機構。由于刀具裝在主軸上，在切削時的切削轉矩不能完全靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此通常在主軸前端設置一個凸鍵，當刀具裝入主軸時，刀柄上的鍵 槽必須與此凸鍵對準，為保證順利換刀，主軸必須停止在某一固定的角度方向，主軸定向裝置就是為保證主軸換刀時準確停止在換刀位置而設置的。 加工中心的主軸定向裝置有機械方式和電氣方式兩種。 圖 2械式主軸準停裝置 1 無觸點開關； 2 感應塊； 3 V 形槽輪定位盤 4 定位液壓缸； 5 定向滾輪； 6 定向活塞 圖 2示為 V 形槽輪定位盤準停裝置，在主軸上固定一個 V 形槽定位盤，使 V 形槽與主軸上的端面鍵保持所需要的相對位置關系，其工作原理為：準停前主軸必須是處于停止狀態(tài)，當 接受到主軸準停指令后，主軸電動機以低速轉動，主軸箱內齒輪換擋使主軸以低速旋轉，時間繼電器開始動作，并延時 4 6s，保證主軸轉穩(wěn)后接通無觸電開關 1 的電源，當主軸轉到圖示位置即 V 形槽輪定位盤 3 上的感應塊 2 與無觸點開關 1 相接觸后發(fā)出買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 信號，使主軸電動機停轉。另一延時繼電器延時 ，壓力油進入定位液壓缸下腔，使定向活塞向左移動，當定向活塞上的定向滾輪 5 頂入定位盤的 V 形槽內時，行程開關 出信號，主軸準停完成。若延時繼電器延時 1s 后行程開關 不發(fā)信號，說明準停沒完成，需使定向活塞 6后退，重新準停 。當活塞桿向右移到位時，行程開關 出定向滾輪 5退出凸輪定位盤凹槽的信號，此時主軸可啟動工作。 目前常采用的電氣方式有兩種，一種是利用主軸上光電脈沖發(fā)生器的同步脈沖信號；另一種是用磁力傳感器檢測定向，其工作原理如圖 2 圖 2氣式主軸準停 在主軸上安裝一個發(fā)磁體與主軸一起旋轉，在距離發(fā)磁體旋轉外軌跡 處固定一個磁傳感器，磁傳感器經過放大器與主軸控制單元連接，當主軸需要定向時，便可停止在調整好的位置上。這種定向方式結構簡單，而發(fā)磁體的線速度可達到 500 m 以上。這種準停裝置機械結構簡單，發(fā)磁體與磁感傳感器間沒有接觸摩擦，準停的定位精度可達 1 ，能滿足一般換刀要求。并且定向時間短，可靠性較高，所以應用的比較廣泛。發(fā)磁體可安裝在一個圓盤的邊緣，但這對較精密的、高轉速加工中心主軸來說，由于需要較高的動平衡指標，就不十分有利。另一種是將發(fā)磁體做成動平衡效果很好的圓盤，使用時只需要將圓盤整體裝在主軸上即可。在各種加工中心上 采用什么形式的主軸定向裝置，要根據各自的約束條 件來選擇 12。 本課題采用電氣式主軸準停裝置，此方式避免了機械裝置的復雜結構，只需要數控系統(tǒng)發(fā)出指令信號，主軸就可以準確地定向。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 工中心主軸組件總體設計方案的確定 綜合 2中的方案，本課題的總體設計方案現確定如下： 由于同步帶無滑動，能保證固定的傳動比，且傳動效率高，允許的線速度較高，無需安置在很良好的工作環(huán)境中，所以在主軸傳動方式中選擇同步帶傳動。但是需要注意的是同步帶的安裝具有嚴格的要求。 在主軸的進給運動中，采用滾珠絲杠。其耐磨性好、磨損小，低速運行時無爬行、無振動，能夠很好地確保 Z 軸的進給精度。 由于加工中心具備自動換刀功能，所以在主軸組件中還應有主軸準停裝置、刀具自動夾緊機構以及切屑清除機構。在本課題中，主軸準停機構采用磁力傳感器檢測定向，其不僅能夠使主軸停止在調整好的位置上，而且能夠檢測到主軸的轉速，并在加工中心的操控面板上顯示出來，方便機床操作者調整轉速。 在換刀過程中，刀具自動夾緊機構也是不可獲缺的一部分。它控制著刀桿的松緊，使刀具在加工時能緊緊地固定在主軸上，在換刀時能輕松地卸載。本課題采用了液壓缸運行的方式，通過活塞、拉桿、拉釘等一系列元件的運動來達到刀桿的松緊目的。同時 ，為了減少液壓推力對主軸支承的磨損，在主軸的內部設置了一段碟形彈簧，使活塞對拉桿的作用起到一個緩沖的作用。同時，在換刀過程中，活塞及拉桿的內部將被加工成中空狀。其間將通入一定的壓縮空氣來清除切屑。使刀桿和主軸始終具有很好的配合精度。 在伺服系統(tǒng)中，本課題在進給系統(tǒng)中選用直流伺服電動機，而在主運動系統(tǒng)中則選用交流伺服電動機。由于交流伺服電動機具有電刷和換向器，需要常常維修，故不適合于主運動系統(tǒng)中。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 章 主軸組件的主運動部件 軸電動機的選用 電機功率估算 (1) 計算主銑削 力切6： 式中：切F 銑削力，即主切削力（切向圓周分力）， N 銑削深度， 每齒進給量， 銑削寬度， 0d 銑刀直徑， Z 銑刀齒數 銑削力修正系數， b 工件材料抗拉強度 ， 已知：高速鋼刀具；刀具前角 150；主偏角 60K；工件材料為275 碳鋼；每齒進給量 f ；刀具直徑為 齒數8Z ；工件寬度 2 ，切削深度 將上述各條件代入公式（ 則主切削力為 切削速度 6 m i i m a xm i nm a x (2) 主電機功率估算 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 銑削功率 50204660000 m a x 切 主電機功率 1 式中：m 機床主傳動系統(tǒng)傳動效率。滾珠軸承傳動效率 ，同步帶傳動效率 電機選型 利用交流伺服系統(tǒng)可進行精密定位控制，可作為 床、工業(yè)機器人等的執(zhí)行元件。 流主軸電機 S 系列從 37分 13 種。它的特點是轉速高、輸出功率大、性能可靠、精度好、振動小、噪音低，既適合于高速切削又適合于低速重切削。該系列可應用在各種類型的數控機床上。根據主電機功率 ，故本課題選用 流主軸電機 66。其主要技術參數如下： a) 額定輸出功率： b) 最高速度： 000 r ； c) 額定輸出轉矩： d) 轉子慣量： 2022.0 。 軸 軸的結構設計 主軸的主要參數是指：主軸前軸頸直徑 1D ；主軸內孔徑 d ；主軸懸伸量a 和主軸支承跨距 l ，見圖 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3軸主要參數示意圖 軸軸徑的確定 主軸軸徑通常指主軸前軸頸的直徑，其對于主軸部件剛度影響較大。加大直徑 D ，可減少主軸本身彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性變形引起的軸端位移，從而提高主軸部件剛度。但加大直徑受到軸承 的限制，同時造成相配零件尺寸加大、制造困難、結構龐大和重量增加等，因此在滿足剛度要求下應取較小值。 設計時主要用類比分析 的方法來確定主軸前軸頸直徑 1D 。加工中心主軸前軸頸直徑 1D 按主電動機功率來確定，由 表 查 得 51 。 由于裝配需要，主軸的直徑總是由前軸頸向后緩慢地逐段減小的。在確定前軸徑 1D 后，由 式 可 知前軸頸直徑 1D 和后軸頸直徑 2D 有如下關系： 2 軸受力分析 軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，常常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。而作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度的中點算起。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (a) (b) (c) 圖 3承受力圖 主軸上的軸承采用一端固定，另一端游動的支 承形式。圖示 3軸承在空間力系的總受力圖，它可分解為鉛垂面（圖 3水平面（圖3個平面力系 。 由公式（ 出切向銑削力 046切徑向負荷 22 62 0 4 切切向負荷 22 4 12 0 4 切軸向負荷 22 7 42 0 4 65 2 切圖 3不定梁鉛垂面分解圖 由于此主軸的受力屬于簡 單靜不定梁類型，所以要以靜不定梁的受力方買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 法來解決問題。圖示 3靜不定梁的鉛垂面受力圖。為了使其變形與原靜不定梁相同，必須滿足變形協(xié)調條件，即要求 0B 。 利用疊加法，得撓度為： 363 232 （ 式中： 徑向（切向）負荷分力，單位為 N ； F 徑向（切向） 負荷，單位為 N ； E 材料的彈性模量， 26101.2 ； I 軸慣性矩， 4 由公式（ 4205 。將 ，F 22 代入公式（ 則鉛垂面的撓度為： 1 62 0 26 32 得 079832 5 3832 5 32 5 3 12 得 0321 得 將 F 22 代入公式（ 則水平面的撓度為： 8 4 12 0 26 32 得 r 079832 5 3832 5 32 5 3 12 得 r 0321 得 軸的強度校核 從合成彎矩圖和轉矩圖上得知，主軸在截面 C、 D 處承受了較大的彎矩，并且還受到帶輪傳動所帶來的扭矩。因此，這兩個截面是危險截面。在校核主軸的強度時應按彎扭合成強度條件進行計算 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸的彎扭合成強度條件為 23 222214 2 W （ 式中 ： 軸的計算應力， W 軸的抗彎截面系數， 3 折合系數； 1 軸的許用彎曲應力， T 軸所受的扭矩，單位為 ； M 軸所受的彎矩，單位為 。 軸的抗彎截面系數為 23 43 132 式中： d 軸頸處直徑，單位為 ，此處， 1d 為軸孔直徑。 得 )(5 6 6 9 88542132851 4 1 43 根據主軸材料為 由表 153查得許用彎曲應力 。 按扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取折合系數 。 將上述參數代入公式（ 則軸的計算應力為 )(80 22 M P 因為 M 01 ，所以主軸的強度符合要求。 軸的剛度校核 軸在載荷作用下，將產生彎曲或扭轉變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應有的工作性能。對于本課題的主軸，應該按軸的彎曲剛度校核。軸計算剛度經驗公式為 3221 48（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 式中：1y 軸的計算撓度，單位為 I 軸慣性量 ，單位為 4 E 軸所用材料的彈性模量，單位為 2/N L 支承跨度，單位為 1 軸所受圓周力，單位為 N ； 1 軸所受徑向力，單位為 N 。 軸的允許撓度，單位為 已 知 ： ， 4205 ， 26101.2 ，36 。由表 154查得軸的允許撓度為 )(0 6 7 0 0 2.0 p 將上述參數代入公式（ 則軸的計算剛度為 )(0 3 6102 0 4 1 344 221 由于1， 所以軸能夠滿足剛度要求 。 綜上所述，軸的強度，剛度均符合校核要求。 承的配合 由于主軸軸承在工作時基本上都是內圈旋轉、外圈相對固定不動 ,且主軸承受載荷多為定向載荷。因此 ,為了提高軸承的剛性 ,防止軸承在工作期間因摩擦發(fā)熱而引起內圈膨脹 ,導致內圈與主軸之間產生相對轉動現象 , 精密機床主軸軸承內圈與主軸之間一般選擇過盈配合。另外 ,為了使軸承外 圈溝道不只在某一局部受力 ,允許軸承外圈在軸承座內出現蠕動現象 , 以盡可能地延長軸承的使用壽命。同時 ,為防止軸承外圈因熱膨脹引起與軸承座之間的過緊現象 , 引起軸承預緊增加 ,導致摩擦發(fā)熱加劇 ,故軸承外圈與軸承座之間一般選擇間隙配合。 在本課題中，固定端前支承的 7017配合目標間隙值取 3 8 m。為了提高機床的切削剛性，該軸承與主軸的配合采用過盈配合 , 配合目標過盈量取 0 4 m。而后支承的 7015 配合目標過盈量取 0 3 m。與軸承座之 間為間隙配合 ,配合目標間隙值取 9 15 m21。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸軸承設計計算 承受力分析 軸承的受力簡圖參見圖 3圖上可知，在 A、 B 兩處所用的是同種型號的角接觸球軸承，且 D 處的軸承是成對使用，共同承擔支承作用。所以，校驗 C、 D 處 7017承只需取受力最大處即可。 已知： ， ， r ，r 則軸承 7017受徑向合力為 )(22222 軸承 7015受徑向合力為 )(22323 承 7017命計算 軸承的工作年限為 7 年（一年按 300 天計算），每天兩班工作制（按16h 計算），則軸承預期計算壽命為 )(3 3 6 0 0163 0 07 hL h 已 知 軸 承 7017 受 的 軸 向 負 荷 徑 向 負 荷NF r 。由表 133查得分界判斷系數 68.0e 。 3 3 7 4 33查得徑向動載荷系數 X=1，軸向動載荷系數 Y=0。根據載荷性質為中等沖擊，由表 133查得載荷系數一般為 取 f 。則軸承的當量動載荷為 23 )( 3 3 以小時數表示的軸承壽命 單位為 h）為 h 6010 610 （ 式中： 失效率 %10 （可靠度 %90 ）的基本額定壽命（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n 軸承的轉速，單位為 r ； C 基本額定動載荷，單位為 N ； P 當量動載荷，單位為 N ； 壽命指數，對球軸承 3 ，滾子軸承 310 。 查表 22得基本額定動載荷 。將上述參數代入公式（ 則以小時數表示的軸承壽命為 )(456 0300060 10 3610 hL h 由于 360010 ，所以能夠滿足要求。 承 7015命計算 軸承的工作年限為 7 年（一年按 300 天計算），每天兩班工作制（按16h