【文章內(nèi)容簡介】 度振動則應(yīng)提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動，則應(yīng)提高主軸的剛度，如加粗直徑。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以π/30。也可能來自斷續(xù)切削，這時激振頻率還應(yīng)該乘以刀齒數(shù)z。（2）增大阻尼 如前面所述，低階模態(tài)常是主軸的剛體振動。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，主軸又是水平的，可用滑動軸承。滾動軸承適當預(yù)緊可以增大阻尼，但過大的預(yù)緊反而使阻尼減少，故選擇預(yù)緊時還應(yīng)該考慮阻尼的因素。（3）采用三支承 如主軸后端懸深很長，可增加輔助支承，成為三支承主軸。輔助支承可用深溝球軸承，保留游動間隙。輔助支承的作用，與其說是提高剛度，不如說是為了提高抗振性。[12] 主軸傳動裝置箱體的作用通過傳動軸承支撐傳動件的軸；存儲潤滑劑，實現(xiàn)傳動件和軸承的潤滑；密封作用，減少環(huán)境不良因素；保護機器操作者的人身安全，避免傷亡事故。 主軸箱體的截面形狀和壁厚計算 傳動裝置箱體的典型縱截面形狀為矩形或圓形。箱體壁厚N的計算: N=[14] （式54）第六章 主軸軸承的選擇主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。在數(shù)控機床上主軸軸承常用的有滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動范圍下穩(wěn)定的工作。滾動軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購維修很方便，在數(shù)控機床上被廣泛采用。但與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差，并且對轉(zhuǎn)速有很大的限制。數(shù)控機床主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動的主軸。這時用滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動軸承根據(jù)滾動體的結(jié)構(gòu)的不同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。[6] 軸承的選擇和軸承的精度選用軸承時，首先是選擇類型。選擇軸承類型應(yīng)考慮多種因素，如軸承所受載荷的大小、方向及性質(zhì)；軸向的固定方式；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境；調(diào)心性能要求；經(jīng)濟性和其他特殊要求等。滾動軸承的選，用原則課概括如下。1. 載荷條件軸承承受載荷的大小、方向、性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。載荷較大時應(yīng)選用線接觸的滾子軸承。受純軸向載荷時通常選用推力軸承；主要受徑向載荷時應(yīng)選用深溝球軸承；同時受徑向和軸向載荷時應(yīng)選用角接觸軸承；受沖擊載荷時宜選用滾子軸承。2. 轉(zhuǎn)速條件當轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精度要求較高時，應(yīng)選用球軸承。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低。當工作轉(zhuǎn)速較高，而軸向載荷不大時，可采用角接觸軸承或深溝球軸承。對高速回轉(zhuǎn)的軸承，為減小滾動體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動體直徑較小的軸承。3. 裝調(diào)性能3類（圓錐滾子軸承）和N類（圓柱滾子軸承）的內(nèi)外圈可分離，便于裝拆。為方便安裝在長軸上軸承的裝拆和緊固，可選用帶內(nèi)綴孔和緊定套的軸承。4. 調(diào)心性能軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應(yīng)控制在極限值之內(nèi)，否則會增加軸承的附加載荷而降低其壽命。對于剛度差或安裝精度較差的軸組件，宜選用調(diào)心軸承，如1類（調(diào)心球軸承）、2類（調(diào)心滾子軸承）軸承。5. 經(jīng)濟性在滿足使用要求的情況下優(yōu)先選用價格低廉的軸承。一般球軸承的價格低于滾子軸承。軸承的精度要求越高價格就越高。在同精度的軸承中深溝球軸承的價格最低。同型號不同公差等級軸承的價格比為：P0:P6:P5:P4=1:::6。選用高精度軸承時應(yīng)進行性能價格比的分析。本次設(shè)計中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大而增大；軸承的精度，分為0五級。其中2級最高，0級為普通精度級。主軸軸承以4級為主。高精度主軸可用P2級。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助軸承可用P5級。P6級和P0級一般不用。[6] 軸承預(yù)緊力的要求因為預(yù)緊力提高剛度有一定的效果,這是與線接觸的滾子軸承不同的。點接觸的球軸承，應(yīng)在溫升允許的條件下，盡量用較高的預(yù)緊力。在軸向力的作用下，不受力測軸承的滾動體與滾道不配時為最大軸向載荷的35%；三聯(lián)組配時為24%。 主軸軸承的潤滑與密封主軸的密封有接觸式密封和非接觸式密封，主軸軸承的潤滑與密封是機床使用和維護過程中值得重視的兩個問題。良好的潤滑效果可以較低軸承的工作溫度和延長使用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進入，還要防止?jié)櫥偷男孤?。?shù)控機床上，主軸軸承潤滑方式有：油脂潤滑、油液循環(huán)潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑等方式。此次設(shè)計選用的是油脂潤滑方式。主軸的潤滑狀態(tài)可分為流體潤滑狀態(tài)和非流體潤滑狀態(tài)兩大類，流體潤滑狀態(tài)又可分為邊界潤滑狀態(tài)和干摩擦潤滑狀態(tài)。除上述外，還常見有混合潤滑狀態(tài)，即流體潤滑狀態(tài)和邊界潤滑狀態(tài)同時存在。油脂潤滑方式： 是目前在數(shù)控機床的主軸軸承上最常用的潤滑方式，特別是在前支承軸承上更是常常用到。當然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其他軸承，一般采用油脂潤滑方式潤滑。（1）油液潤滑方式： 在數(shù)控機床主軸上，有采用油液循環(huán)潤滑方式的。裝有CAMET軸承的主軸，即可使用這種方式潤滑，對一般主軸軸承，后支承上采用這種方式潤滑比較常見。不過在用油液潤滑角接觸軸承的時候，要注意角接觸軸承有泵油效應(yīng)，必須使油液從小口進入。（2）油霧潤滑方式： 油霧潤滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后從噴嘴成霧狀噴出倒需要潤滑的部位達到潤滑目的的方式。由于霧狀油吸熱性好，又無油液攪拌作用，所以常用于高速主軸軸承的潤滑。但是，油霧容易吹出，污染環(huán)境。（3）油氣潤滑方式： 油氣潤滑方式是針對高速主軸而開發(fā)的新型的潤滑方式。它是用極微量的油（㎝3）潤滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。油箱中的油位開關(guān)和管路的壓力開關(guān)，確保在油箱中無油或者壓力不足的時候，能自動啟動切斷主電動機電源。軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊 主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整。多數(shù)軸承，還應(yīng)在過盈狀態(tài)下滾動體與滾道之間有一定的預(yù)變形，這就叫做軸承的預(yù)緊。軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運動精度。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而預(yù)緊前只有部分滾動體與滾道接觸。預(yù)緊后，滾動體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將更多，各滾動體的受力將更為均勻。這些都有利于提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產(chǎn)生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預(yù)緊將使軸承壽命下降，故預(yù)緊要適量。[17] 軸承壽命校核主軸軸承通常載荷相對較輕,除一些特殊的重載主軸外,軸承的承載能力是沒有問題的。主軸軸成的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是因為磨損而降低精度。通常，如軸承精度為P4級，經(jīng)使用導(dǎo)致磨損后跳動精度降至P5級時，這個軸承就不能滿足加工精度要求了。應(yīng)該更換了。雖然還遠未達到其疲勞壽命，但是這種“精度壽命”目前還難以估算準確。所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時，預(yù)計使用五年。則T=163655=29200h根據(jù)軸承壽命校核公式： Lh= （式61）Lh軸承壽命。T滾動軸承許用壽命。C滾動軸承額定動負荷。fn速度系數(shù)fn=ε壽命指數(shù)。 對球軸承ε=3；對滾子軸承ε=10/3。KA使用系數(shù)。查表取KA=.Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表取Kn=。KL齒輪輪換工作系數(shù)，查表取KL=.P當量動載荷。[14]所以根據(jù)公式計算得：Lh=500hT 因為軸承使用壽命遠大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。第七章 聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據(jù)軸的直徑，從標準中選取，對于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉(zhuǎn)矩的條件下，允許選用較標準規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時候由于工藝和強度原因，也可以選用較標準規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長度按輪轂長度而定，即鍵的長度等于略短于輪轂的長度，而導(dǎo)向平鍵就得按輪轂的長度及滑動距離而定，鍵的長度應(yīng)該符合標準規(guī)定的長度系列。根據(jù)設(shè)計尺寸和GB/T10961979選普通平鍵聯(lián)接，鍵的公稱尺寸是bhL=108(28～36)，材料選取45號鋼。碟形彈簧它是一種用鋼板沖壓的截面錐形壓縮彈簧，其特點是： 圖71碟形彈簧（1）剛度大，用于負荷大，軸向空間要求小的地方。（2）具有變剛度特性，適應(yīng)范圍廣，根據(jù)其極限變形量h0和彈簧板厚度t不同，可有各種不同的特性曲線和承載能力。（3）在工作過程中，碟片之間有摩擦損失，加載和卸載時的特性曲線不重合，吸振能力強，制造維修方便。根據(jù)設(shè)計要求，選用A系列碟形彈簧。采用對合組合方式安裝。[17]、厚度和脫碳碟形彈簧材料為60Si2MnA，碟簧成型后，進行淬火，回火后的硬度必須在HRC42～45范圍內(nèi)單面脫碳層深度，不得超過其厚度的5%，不超過其厚度的3%（㎜）。、表面強化處理和防腐處理碟形彈簧應(yīng)全部進行強壓處理，處理方法為：一次壓平，持續(xù)時間不少于12h，或者進行短時壓平，壓平次數(shù)不小于5次，壓平力不小于二倍的Pf=,強化處理后自由高度應(yīng)穩(wěn)定。對于受變負荷的碟形彈簧，內(nèi)錐面推薦表面作強化處理，例如噴丸處理等，根據(jù)需要，碟形彈簧表面進行防腐處理（如磷化、氧化、鍍鋅等），經(jīng)電鍍后的碟形彈簧，必須進行去氫處理，不過對受變負載的碟形彈簧應(yīng)該避免采用電鍍方法處理。[6]其主要設(shè)計參數(shù)如下：D=50 d= t=3 h0= H0= P=12000N f= H0f= σM=1250N/㎜2 σⅡ =1430 N/㎜2 Q=D/t≈18 h0= E=206000N/㎜2 μ= K4=1 C=2 壓平彈簧的負載：PC= （式71） K1==， （式72）P/Pc=5000/8410= 因為h0/t= (查表所得) 所以 f=h0= 所以對合組合的片數(shù)為I= 取12片.未受負載的高度是HZ==22=受負載時的高度H1=HZif==壓平彈簧時(f=h0)M點的應(yīng)力 σM= （式73）此數(shù)據(jù)與60Si2MnA的屈服極限1400接近碟形彈簧的剛度 P== （式74）第八章 螺釘聯(lián)接的設(shè)計設(shè)計要求：，并應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)和力流方向使螺釘受力合理，加工與安裝方便。（受剪切螺釘）承受橫向載荷時，沿力流方向的螺釘應(yīng)不多于6個。=（～）s，s為六角螺母的對邊寬度，最大距離與聯(lián)接用途有關(guān)。六角頭頭部帶槽螺釘： 圖81六角頭頭部帶槽螺釘 根據(jù)要求計算：選用M6和M8兩種螺釘，其中M6型號螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=24, dk=～10, K=, t=2, B=, l=10～60,。M8型號螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=28, dk=～13, K=5, t=, B=5, l=12～80， 。螺釘?shù)膹姸扔嬎闩c校核：承受橫向載荷和軸向載荷的普通螺釘?shù)男：薓6螺釘校核公式：4(πd1)2≤[б], ≤[б]=。設(shè)計公式：d1≥[4[б]1/2 = 式中 (d1是螺釘?shù)穆菁y小徑，[б]是螺釘?shù)脑S用拉應(yīng)力) [12]第九章 液壓缸與密封件的設(shè)計設(shè)計液壓缸時，要在對液壓系統(tǒng)工作情況分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在機構(gòu)中所要完成的任務(wù)來選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，然后按負載、運動要求、運動要求、最大行程等確定主要尺寸，進行強度、穩(wěn)定性和緩沖驗算，最后進行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。此次設(shè)計選用的是雙桿活塞式液壓缸，這種液壓缸是缸筒固定的雙桿活塞缸，活塞的兩側(cè)的活塞桿直徑相等，它的進油口和出油口位于缸筒的兩端，當工作壓力和輸入流量向同時，兩個方向上的推力和速度是相等的。 圖91液壓缸（1）液壓缸的基座必須有足夠的剛度，如果按裝基座不夠堅固，加壓時，缸筒將會呈弓形和向上翹起，致使活塞桿彎曲或折損，還有得就是盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下能夠承受最大負載，或在受壓狀態(tài)下活塞桿具有良好的縱向穩(wěn)定性。（2）液壓缸軸向兩端不要固定死， 因為液壓缸熱膨脹等因素，會在軸向伸縮，假若兩端固定死，將會使液壓缸的整體向上彎曲，而導(dǎo)致個部分變形，當活塞移動時，會產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象，活塞和活塞桿的導(dǎo)向套等表面產(chǎn)生不均勻的磨損等不良現(xiàn)象，所以必須避免這種安裝方法。（3）安裝前，先要檢查加工零件上有無毛刺或銳角；裝入密封件時，要用高熔點潤滑油；正確安裝，搞清安裝方向；注意密封件的擠出和擰扭； 密封圈要順利的通過螺紋或孔口。[12] 盡可能按推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標準進行設(shè)計，盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。正確確定液壓缸的安裝和固定方式?？紤]液壓缸的熱變形，它只能一端固定。缸筒內(nèi)徑D： 根據(jù)負載大小和選定的工作壓力，或運動速度和輸入流量計算，再參考GB234880標準選取缸筒內(nèi)徑D=活塞桿直徑d： 按工作時受力情況，參考GB345880標準確定d=27mm鋼筒長度L: 根據(jù)最大工作行程確定L=126mm對于液壓缸的缸筒壁厚δ活塞桿直徑d缸蓋處固定螺釘?shù)闹?