【正文】 (49)式中：——流量，單位為：/h； ——管道的面積,單位：； ——冷卻液體流速，單位為：m/s；初定冷卻管的直徑：D=5mm；代入可得:=將：=，代入式=： ；因此=5mm滿足設(shè)計(jì)要求。因此應(yīng)該嚴(yán)格控制整機(jī)裝配精度。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先根據(jù)額定功率和額定轉(zhuǎn)速計(jì)算出軸端的最大的扭矩，根據(jù)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，選定合適的控制形式與驅(qū)動(dòng)方式，其次根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率確定電主軸的最小遲寸，根據(jù)最小尺寸確定整個(gè)主軸的徑向尺寸，同時(shí)為了讓滿足軸端最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的要求，對(duì)整個(gè)軸的軸向尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，使軸端跨度及外伸滿足設(shè)計(jì)要求。在軸承選定之后，根據(jù)軸承所受的壓力對(duì)軸承的壽命進(jìn)行估算，以確定所選的軸承的壽命可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其尺寸也會(huì)變的更小，其將代替脈沖電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)成為工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械臂的主要驅(qū)動(dòng)裝置。雖然3D打印技術(shù)也在不斷地發(fā)展中，但其也存在不少的缺陷。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個(gè)過(guò)程中，我得到了許多的熱情幫助。在本次設(shè)計(jì)中，我也得到了其他同學(xué)很多的幫助。參考文獻(xiàn)[1].（美）Neil .《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊(cè)》.[2].《機(jī)械原理及設(shè)計(jì)》西北大學(xué)出版社，2006.[3]..《 數(shù)控機(jī)床高速電主軸的性能研究[J]》.沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 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電主軸軸殼的尺寸 引言： 軸殼是高速電主軸的主要部件。高速電主軸的冷卻系統(tǒng)分為外水套和內(nèi)水套兩種：大型電主軸功率大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱量多，采用內(nèi)水套式冷卻系統(tǒng)強(qiáng)化電動(dòng)機(jī)定子的冷卻；小型電主軸采用外水套式或定子和軸承均帶水套的方式冷卻，此外也可以經(jīng)過(guò)油冷卻裝置的冷卻油強(qiáng)制性地在主軸定子外及主軸軸承外循環(huán)，帶走熱量。將：=；C==： =轉(zhuǎn)子鐵心的磁損耗由轉(zhuǎn)差率來(lái)確定，它的值很小，可以忽略不計(jì)。因此，可假設(shè)定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外表面均等排列著銅線，因此導(dǎo)體的長(zhǎng)度L,計(jì)算長(zhǎng)度如下：轉(zhuǎn)子上導(dǎo)線的長(zhǎng)度的計(jì)算如下：==11165mm；式中： ——轉(zhuǎn)子外徑的周長(zhǎng)，單位為：mm； ——銅線的直徑，單位為：mm； ——轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度，單位為：mm；定子上導(dǎo)線長(zhǎng)度的長(zhǎng)度計(jì)算如下：==13530mm；式中： ——定子內(nèi)徑的周長(zhǎng)，單位為：mm； ——銅線的直徑，單位為：mm； ——轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度，單位為：mm； 因此：L=+=24695mm。陶瓷球軸承的損耗：在主軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，滾珠與軸承內(nèi)外圈間會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的摩擦，而產(chǎn)生較強(qiáng)的摩擦熱。因此，在電主軸機(jī)床上影響加工誤差的主要是熱變形而不是彈性變形，研究表明熱變形引起的加工誤差已達(dá)到零件總加工誤差的60～80％，尤其是機(jī)床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下更為嚴(yán)重。所以主軸的受力圖如圖38所示: A B C 圖38主軸的受力分析圖 根據(jù)上面計(jì)算可知：將=150mm；=40mm；P=100N代入可得： =0 ； (334) 0 ； (335)由上式可知：，且軸承采用的是雙排列，在B處由兩個(gè)軸承；因此：軸承所承受的徑向載荷為：R==； (336) 軸承所承受的徑向載荷為：A=20N；根據(jù)：=，查表可知：=；==，因此：，查表可知：X=1；Y=0；代入公式332可得：=XR+YA=； ==； （338） 軸承的計(jì)算 軸與套圈間的作用力Q包括外載荷和離心力。 軸承壽命的分析： 電主軸的設(shè)計(jì)壽命一般為5000～10000h,這就要求軸承具有較長(zhǎng)的壽命，而且在高轉(zhuǎn)速時(shí)溫度，徑向載荷與軸向載荷的分布會(huì)影響軸承的壽命。 代入：=G=；=2可得：= 要滿足電主軸的扭矩傳遞能力，電機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸配合面之間的靜態(tài)過(guò)盈分量的最小值可由下式求得： ==mm （321） 根據(jù)計(jì)算可知，高速電主軸要求的動(dòng)態(tài)過(guò)盈量 Δdmin 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，由此可見，高速主軸的過(guò)盈量主要由動(dòng)態(tài)過(guò)盈量確定。額定功率為4kw。迭壓成型的定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。所以L取150mm,因此：a=40mm。其造成的結(jié)果就是，主軸外伸端的截面在徑向方向發(fā)生位移，且其總位移由兩部分組成：Y= (34)——假設(shè)軸承為剛性支承，主軸為彈性體時(shí)，主軸在前端受到外載荷P作用后的位移。 主軸的外伸端及跨距的計(jì)算：主軸選用45鋼，主軸材料的許用應(yīng)力為600MPa。預(yù)加載荷不僅可消除軸承的軸向游隙，還可以提高軸承剛度、主軸的旋轉(zhuǎn)精度，抑制振動(dòng)和鋼球自轉(zhuǎn)時(shí)的打滑現(xiàn)象等。軸承重量 m (kg)最高轉(zhuǎn)速(r/min)79000基本額定動(dòng)載荷（KN）基本額定靜載荷（KN） 軸承的潤(rùn)滑方式：,電主軸可采用油脂潤(rùn)滑，電主軸必須采用油氣或者油霧潤(rùn),SC61902C TA的==，；所以采用脂潤(rùn)滑。因此：d=10mm。3 主要零部件的設(shè)計(jì) 軸承的選擇 引言主軸軸承技術(shù)是超高速主軸系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，目前，國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床采用較多的軸承形式有：磁懸浮軸承、動(dòng)靜壓軸承和陶瓷球軸承，其中使用最多的就是混合陶瓷球軸承。這類驅(qū)動(dòng)器在低速時(shí)輸出功率不夠穩(wěn)定，不能滿足電主軸低速大扭矩的要求，也不具備主軸的定向停止和C軸功能，但價(jià)格便宜，一般用在高速端工作的電主軸。 設(shè)計(jì)要求如表21所示：表21額定轉(zhuǎn)速P（r/min）額定功率n（kw） 20000 4 引言： 電主軸運(yùn)動(dòng)控制是電主軸單元控制系統(tǒng)的核心部件，電主軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要包含轉(zhuǎn)速開環(huán)的恒壓頻比控制技術(shù)、轉(zhuǎn)速閉環(huán)的恒壓頻比控制技術(shù)、矢量控制技術(shù)及直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)?？梢愿尤娴睦斫獯髮W(xué)所學(xué)的知識(shí)，對(duì)自己的能力也有一個(gè)相應(yīng)的提升。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：軸承由8個(gè)淺腔組成，以淺腔為節(jié)流器，一般在傾側(cè)下工作。經(jīng)研究表明由于擋板的存在使軸承穩(wěn)定性明顯地提高、阻力系數(shù)稍有增大并且流量增大從而使軸承溫升降低, 但是造成軸承的承載能力略有降低。由于穩(wěn)定性好, 加工制造方便, 溫升低, 功耗小而被廣泛應(yīng)用于一些高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械上。浮環(huán)將潤(rùn)滑油膜分為兩層：內(nèi)油膜處于軸和浮環(huán)之間，外油膜處于浮環(huán)和軸瓦之間。（2）新型液體動(dòng)靜壓混合軸承。近年來(lái)得到迅速發(fā)展的稀土永磁材料也因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)輕巧、能耗低而極具應(yīng)用前途。(2)無(wú)傳感器磁懸浮軸承的研究。在磁懸浮軸承領(lǐng)域內(nèi)，有以下幾個(gè)研究方向：(1)超導(dǎo)磁懸浮軸承的研究。普通。人們?cè)谌醮趴刂品矫嬉蔡岢鲞^(guò)不少方法，如改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，加上特殊鐵ILK構(gòu)成磁阻，以加大Ld與Lq的比值等。轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性非常好好。這些控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡系統(tǒng)、軸承油氣潤(rùn)滑與精密控制系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子冷卻溫度精密控制系統(tǒng)、主軸變形溫度補(bǔ)償精密控制系統(tǒng)等。此外還有瑞士的Fisher公司、德國(guó)的GMN公司、Hofer公司、西門子、意大利的Faemat和Gamfior公司等，這些公司生產(chǎn)的電主軸有以下特點(diǎn)：(l)功率大、轉(zhuǎn)速高(2)采用高速、高剛度軸承。IBAG公司提供的電主軸已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化電主軸最大轉(zhuǎn)速可達(dá) 140000r/min，直徑范圍33到300mm，功率范圍125W173。著名的有德國(guó)的GMN公司、Siemens公司、意大利的Gamfi公司及日本三菱公司和安川公司等，它們的技術(shù)水平代表了這個(gè)領(lǐng)域的世界先進(jìn)水平。而且我國(guó)在高速主軸單元技術(shù)各項(xiàng)性能指標(biāo)方面與國(guó)外相比差距較大，從而嚴(yán)重阻礙我國(guó)高速高精度數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，我國(guó)的中、高檔數(shù)控機(jī)床即滿足不了我國(guó)的市場(chǎng)需求，也無(wú)力在國(guó)際市場(chǎng)上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。在電主軸的潤(rùn)滑方面，我國(guó)主要以油脂潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑為主。生產(chǎn)的PCB行業(yè)用鉆、銑削電主軸,轉(zhuǎn)速達(dá)到105000r/ min ,為國(guó)內(nèi)PCB行業(yè)