【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）的剛度振動(dòng)則應(yīng)提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動(dòng)，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(shí)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(shí)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(dòng)。這時(shí)主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對(duì)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(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承適當(dāng)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(shí)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(zhǎng)，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(dòng)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(dòng)裝置箱體的作用通過傳動(dòng)軸承支撐傳動(dòng)件的軸；存儲(chǔ)潤滑劑，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)件和軸承的潤滑；密封作用，減少環(huán)境不良因素；保護(hù)機(jī)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(jì)算 傳動(dòng)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(jì)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(jī)床上主軸軸承常用的有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤滑維護(hù)簡(jiǎn)單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動(dòng)范圍下穩(wěn)定的工作。滾動(dòng)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(jī)床上被廣泛采用。但與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的噪聲大，滾動(dòng)體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差，并且對(duì)轉(zhuǎn)速有很大的限制。數(shù)控機(jī)床主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動(dòng)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(dòng)的主軸。這時(shí)用滾動(dòng)軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動(dòng)軸承根據(jù)滾動(dòng)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(shí)，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(jì)性和其他特殊要求等。滾動(dòng)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(shí)應(yīng)選用線接觸的滾子軸承。受純軸向載荷時(shí)通常選用推力軸承；主要受徑向載荷時(shí)應(yīng)選用深溝球軸承；同時(shí)受徑向和軸向載荷時(shí)應(yīng)選用角接觸軸承；受沖擊載荷時(shí)宜選用滾子軸承。2. 轉(zhuǎn)速條件當(dāng)轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，應(yīng)選用球軸承。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速較高，而軸向載荷不大時(shí)，可采用角接觸軸承或深溝球軸承。對(duì)高速回轉(zhuǎn)的軸承，為減小滾動(dòng)體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動(dòng)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(zhǎng)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(huì)增加軸承的附加載荷而降低其壽命。對(duì)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(jì)性在滿足使用要求的情況下優(yōu)先選用價(jià)格低廉的軸承。一般球軸承的價(jià)格低于滾子軸承。軸承的精度要求越高價(jià)格就越高。在同精度的軸承中深溝球軸承的價(jià)格最低。同型號(hào)不同公差等級(jí)軸承的價(jià)格比為：P0:P6:P5:P4=1:::6。選用高精度軸承時(shí)應(yīng)進(jìn)行性能價(jià)格比的分析。本次設(shè)計(jì)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(shí)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(jí)。其中2級(jí)最高，0級(jí)為普通精度級(jí)。主軸軸承以4級(jí)為主。高精度主軸可用P2級(jí)。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助軸承可用P5級(jí)。P6級(jí)和P0級(jí)一般不用。[6] 軸承預(yù)緊力的要求因?yàn)轭A(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(diǎn)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(cè)軸承的滾動(dòng)體與滾道不配時(shí)為最大軸向載荷的35%；三聯(lián)組配時(shí)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(jī)床使用和維護(hù)過程中值得重視的兩個(gè)問題。良好的潤滑效果可以較低軸承的工作溫度和延長(zhǎng)使用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進(jìn)入，還要防止?jié)櫥偷男孤?shù)控機(jī)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(jì)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(shí)存在。油脂潤滑方式： 是目前在數(shù)控機(jī)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(dāng)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(jī)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(duì)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(shí)候，要注意角接觸軸承有泵油效應(yīng)，必須使油液從小口進(jìn)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(dá)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(duì)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(shí)候，能自動(dòng)啟動(dòng)切斷主電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)體從各個(gè)方向支承主軸，有利于提高運(yùn)動(dòng)精度。滾動(dòng)體的直徑不可能絕對(duì)相等，滾道也不可能絕對(duì)正圓，因而預(yù)緊前只有部分滾動(dòng)體與滾道接觸。預(yù)緊后，滾動(dòng)體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動(dòng)體將更多，各滾動(dòng)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(dòng)，則由于各個(gè)方面都有滾動(dòng)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(duì)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(diǎn)蝕，而是因?yàn)槟p而降低精度。通常，如軸承精度為P4級(jí)，經(jīng)使用導(dǎo)致磨損后跳動(dòng)精度降至P5級(jí)時(shí)，這個(gè)軸承就不能滿足加工精度要求了。應(yīng)該更換了。雖然還遠(yuǎn)未達(dá)到其疲勞壽命，但是這種“精度壽命”目前還難以估算準(zhǔn)確。所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時(shí)，預(yù)計(jì)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(dòng)軸承許用壽命。C滾動(dòng)軸承額定動(dòng)負(fù)荷。fn速度系數(shù)fn=ε壽命指數(shù)。 對(duì)球軸承ε=3；對(duì)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(dāng)量動(dòng)載荷。[14]所以根據(jù)公式計(jì)算得：Lh=500hT 因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)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(jì)算鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)中選取，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時(shí)候由于工藝和強(qiáng)度原因，也可以選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長(zhǎng)度按輪轂長(zhǎng)度而定，即鍵的長(zhǎng)度等于略短于輪轂的長(zhǎng)度，而導(dǎo)向平鍵就得按輪轂的長(zhǎng)度及滑動(dòng)距離而定，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。根據(jù)設(shè)計(jì)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(hào)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(diǎn)是： 圖71碟形彈簧（1）剛度大，用于負(fù)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(shí)的特性曲線不重合，吸振能力強(qiáng)，制造維修方便。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用A系列碟形彈簧。采用對(duì)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(jìn)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(qiáng)化處理和防腐處理碟形彈簧應(yīng)全部進(jìn)行強(qiáng)壓處理，處理方法為：一次壓平，持續(xù)時(shí)間不少于12h，或者進(jìn)行短時(shí)壓平，壓平次數(shù)不小于5次，壓平力不小于二倍的Pf=,強(qiáng)化處理后自由高度應(yīng)穩(wěn)定。對(duì)于受變負(fù)荷的碟形彈簧，內(nèi)錐面推薦表面作強(qiáng)化處理，例如噴丸處理等，根據(jù)需要，碟形彈簧表面進(jìn)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(jìn)行去氫處理，不過對(duì)受變負(fù)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(jì)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(fù)載：PC= （式71） K1==， （式72）P/Pc=5000/8410= 因?yàn)閔0/t= (查表所得) 所以 f=h0= 所以對(duì)合組合的片數(shù)為I= 取12片.未受負(fù)載的高度是HZ==22=受負(fù)載時(shí)的高度H1=HZif==壓平彈簧時(shí)(f=h0)M點(diǎn)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(jì)設(shè)計(jì)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(shí)，沿力流方向的螺釘應(yīng)不多于6個(gè)。=（～）s，s為六角螺母的對(duì)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(jì)算：選用M6和M8兩種螺釘，其中M6型號(hào)螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=24, dk=～10, K=, t=2, B=, l=10～60,。M8型號(hào)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?qiáng)度計(jì)算與校核：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(jì)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(jì)設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，要在對(duì)液壓系統(tǒng)工作情況分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在機(jī)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(fù)載、運(yùn)動(dòng)要求、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定主要尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)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(jìn)油口和出油口位于缸筒的兩端，當(dāng)工作壓力和輸入流量向同時(shí)，兩個(gè)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(jiān)固，加壓時(shí)，缸筒將會(huì)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(fù)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?yàn)橐簤焊谉崤蛎浀纫蛩兀瑫?huì)在軸向伸縮，假若兩端固定死，將會(huì)使液壓缸的整體向上彎曲，而導(dǎo)致個(gè)部分變形，當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，會(huì)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(shí)，要用高熔點(diǎn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。考慮液壓缸的熱變形，它只能一端固定。缸筒內(nèi)徑D： 根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入流量計(jì)算，再參考GB234880標(biāo)準(zhǔn)選取缸筒內(nèi)徑D=活塞桿直徑d： 按工作時(shí)受力情況，參考GB345880標(biāo)準(zhǔn)確定d=27mm鋼筒長(zhǎng)度L: 根據(jù)最大工作行程確定L=126mm對(duì)于液壓缸的缸筒壁厚δ活塞桿直徑d缸蓋處固定螺