【正文】 螺母副，再通過螺母座帶動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的。滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來表示，而在設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。為此，對主軸進(jìn)給絲杠應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。則：因?yàn)?，故所選絲杠也符合壓桿穩(wěn)定的要求。圖27　主傳動(dòng)進(jìn)給絲杠支承結(jié)構(gòu)6主軸箱空間布局主軸箱內(nèi)各軸的空間布局，在主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也是一個(gè)很重要的部分。方案一　　　　　　　　　　　　　　　　方案二圖28　主軸系統(tǒng)空間布局方案分析從圖上可以看出，方案二的布局比起方案一來三軸的位置稍顯緊湊，并且高度方向尺寸較小，但寬度方向尺寸卻比方案一大得多。該主傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速相對較高，箱體內(nèi)需要潤滑的軸承和齒輪也較多，對滑潤油需求量較大，因此本次設(shè)計(jì)中主軸箱內(nèi)采用噴油潤滑。8變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的臥式鏜銑機(jī)床為數(shù)控機(jī)床，選用的主軸電機(jī)可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。圖31　主傳動(dòng)機(jī)械變速系統(tǒng)當(dāng)接收到下一機(jī)械變速信號時(shí)，變速系統(tǒng)工作過程同上，不同的是活塞和撥叉此時(shí)是向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)需要換刀時(shí)，電控系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)為油缸供油，將拉刀桿頂出到某一位置并保持壓力；當(dāng)?shù)毒甙惭b完畢后，油路卸荷，活塞在彈簧作用下回復(fù)到起始位置?；就瓿闪嗽O(shè)計(jì)任務(wù)書要求的內(nèi)容。參考文獻(xiàn)[1] 文懷興，夏田．?dāng)?shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．[2] 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謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題到完成設(shè)計(jì)過程，得到了老師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)。感謝學(xué)校在過去的四年里為我提供的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，感謝學(xué)校在我學(xué)習(xí)期間曾給予的各種資助和獎(jiǎng)勵(lì)，這些都為我能正常完成學(xué)業(yè)提供了莫大幫助；感謝曾給我授課的所有老師們，沒有他們的細(xì)心教導(dǎo)，我就不可能具備現(xiàn)在的專業(yè)素養(yǎng)和能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，不論在方案擬定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算還是工程圖繪制各方面，沈老師都給我提出了很多意見和建議，他扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)背景和豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我的設(shè)計(jì)提供了很大幫助。但值得提出的是，追求電主軸和鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)相結(jié)合、相交換的主軸設(shè)計(jì)方案，并廣泛采用模塊化設(shè)計(jì)和提高柔性化程度，以增加產(chǎn)品多樣性和降低制造成本，已成為當(dāng)前臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢。圖32　換刀機(jī)械液壓油缸結(jié)構(gòu)10結(jié)論經(jīng)過近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算和工程圖繪制，到此，臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)及主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)已全部完成。因此換刀時(shí)，必須通過機(jī)械裝置克服碟形彈簧的拉緊力，將拉刀桿頂出。為實(shí)現(xiàn)變速的自動(dòng)控制，變速系統(tǒng)采用如圖31所示液壓機(jī)構(gòu)。潤滑油泵和分油器結(jié)構(gòu)如圖29和圖30所示。綜上所述，選擇方案一中的主軸箱空間布局。主軸箱設(shè)計(jì)得過小，箱體內(nèi)各軸和軸系組件相隔太近，不便于安裝，也容易產(chǎn)生干涉；齒輪嚙合時(shí)振動(dòng)、發(fā)熱，如果與主軸隔得太近，也會(huì)影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度從而影響加工質(zhì)量。為了提高軸向剛度，本次設(shè)計(jì)軸承的組合采用單推—單推式，如圖27所示，推力球軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。則：查產(chǎn)品目錄得直徑絲杠螺母副的額定靜載荷：即該絲杠螺母副的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。接下來，對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。從指導(dǎo)老師提供的滾珠絲杠產(chǎn)品目錄中初選絲杠基本直徑為，螺旋角為，則絲杠所承受轉(zhuǎn)矩大小為：則所選擇伺服電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都必須滿足絲杠所能提供的轉(zhuǎn)矩要求，即要大于。 式中：—切削層單位面積切削力，（即）； —切削層公稱寬度，； —切削層公稱厚度。則A、B兩軸承處當(dāng)量動(dòng)載荷分別為：故Ⅱ軸軸承使用壽命按B處軸承計(jì)算，為：5主傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖25所示，銑削的進(jìn)給方向是平行于刀盤、垂直于主軸的方向，因此，銑削時(shí)刀頭所受軸向抗力很小，基本上可以忽略；而鏜刀的進(jìn)給方向是沿鏜桿軸向，因此鏜削時(shí)所受切削抗力主要為軸向力和徑向力。圖23　Ⅱ軸的支承結(jié)構(gòu)圖而由前面軸的強(qiáng)度校核計(jì)算可知，即Ⅱ軸上沒有外力作用的軸向力作用，只有預(yù)緊軸承時(shí)產(chǎn)生的軸向力。在本次設(shè)計(jì)中選擇Ⅱ軸上的軸承進(jìn)行壽命校核。這里取Ⅱ軸上的固定齒輪（即齒輪3）進(jìn)行校核。故所求得合成彎矩即為當(dāng)量彎矩。a)計(jì)算齒輪上作用力的大?、?、Ⅱ軸的傳動(dòng)齒輪有兩個(gè)嚙合位置，但考慮到Ⅱ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速成反比，即當(dāng)Ⅰ、Ⅱ軸的傳動(dòng)齒輪為減速齒輪嚙合時(shí)，Ⅱ軸所受轉(zhuǎn)矩更大。但因?yàn)檗D(zhuǎn)軸工作時(shí)，受彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用，前面的估算只是簡化算法，因此在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后還應(yīng)對其進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。b)計(jì)算許用彎曲應(yīng)力按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式526計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：式中：—試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限，；—試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，；—彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，取10年計(jì)算則；—彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，一般傳動(dòng)取；重要傳動(dòng)取，本設(shè)計(jì)中取則c)計(jì)算載荷系數(shù)按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式525計(jì)算載荷系數(shù)：式中：—使用系數(shù)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，銑削加工時(shí)有輕微沖擊，故取；—?jiǎng)虞d系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)可取，齒輪精度低、速度高時(shí)取大值，反之取小值，這里??；—齒向載荷分布系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)兩輪均為硬齒面時(shí)，取，這里取；—齒間載荷分配系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)對于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，取，這里取。初選高速組模數(shù)大小為，低速組模數(shù)為。由前面的分析可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸上端蓋或法蘭蓋外徑處尺寸分別為、?，F(xiàn)在箱體寬度和主軸結(jié)構(gòu)都已確定，則Ⅰ、Ⅱ軸最終結(jié)構(gòu)及尺寸確定如圖20和圖21所示，具體尺寸結(jié)構(gòu)見主軸箱裝配圖。圖18　主軸箱與立柱導(dǎo)軌裝配關(guān)系圖分析圖18可得主軸箱外側(cè)寬度為。而內(nèi)層主軸的長度，則與其工作行程有著密切關(guān)系，設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，工作行程取得過大，會(huì)使主軸導(dǎo)向長度過短，從而影響導(dǎo)向和加工精度；而取得過小，主軸伸出長度有限，又不能滿足加工需要，充分發(fā)揮機(jī)床性能。其軸向尺寸則由軸承、圓螺母等的尺寸決定。圖16　主軸末端螺母座結(jié)構(gòu)尺寸圖從圖16上可知：①內(nèi)層主軸最小外徑為，比按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算得到的最小外徑大，滿足強(qiáng)度要求。因此，主軸后端有與絲杠螺母相連接的螺母座，它與主軸的連接方式應(yīng)保證它能對主軸施加沿軸向的兩個(gè)方向的力。機(jī)床工作過程中，內(nèi)層主軸在外層主軸內(nèi)作伸縮運(yùn)動(dòng)，內(nèi)外層主軸間通過導(dǎo)鍵傳遞扭矩，而通過內(nèi)外層主軸之間的配合形成支承。圖14　導(dǎo)鍵工作原理圖另外，內(nèi)層主軸的外徑和外層主軸的內(nèi)徑間也設(shè)計(jì)配合關(guān)系，這樣，當(dāng)內(nèi)層主軸作伸縮時(shí)，外層主軸和導(dǎo)鍵就能同時(shí)為其導(dǎo)向，導(dǎo)鍵還起到傳遞扭矩的作用。但也正是因?yàn)榛ㄦI齒槽深度不會(huì)太大，并且齒數(shù)較多，導(dǎo)致多個(gè)面精密配合時(shí)對加工的要求和成本都會(huì)增加很多，因此花鍵不適合用于導(dǎo)向精度較高的場合。分析以上兩種移動(dòng)旋轉(zhuǎn)件的方法，臺(tái)式鉆床的主軸結(jié)構(gòu)在此前金工實(shí)習(xí)中進(jìn)行過拆裝訓(xùn)練，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)本身對其主軸結(jié)構(gòu)不是很明白，而且時(shí)間也比較久了，不能完整回憶出當(dāng)時(shí)的主軸結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)主軸邊旋轉(zhuǎn)邊伸縮的功能，設(shè)計(jì)中我聯(lián)想到了很多類似結(jié)構(gòu)以供參考。Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟與Ⅰ軸類似，而且Ⅱ軸是通過齒輪與Ⅰ軸進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)的，不需要聯(lián)軸器，