【導(dǎo)讀】本次設(shè)計主要是對普通臥式升降臺銑床的主軸箱的設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容包括運動設(shè)計，在動力設(shè)計中，根據(jù)電動機功率，確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速，估算各軸經(jīng)，齒輪模數(shù)，確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸；完成裝配草圖后，驗算主要傳動件的剛度和壽命。其中對主軸箱中的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要對傳動軸系，變速機構(gòu)，主軸組件，操縱機構(gòu)，換向和制動裝置，箱體，潤滑和密封等的布置和結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，然后將各主要零件的圖繪制出來。

　　

【正文】 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。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。 1)軸承的選擇和軸承的精度 軸承的選擇原則有以下幾點：滿足承載能力和剛度要求；滿足精度要求；滿足轉(zhuǎn)速要求；適應(yīng)機構(gòu)的要求。 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。 2） 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%。 3)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? 普通 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。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 油脂潤滑方式： 是目 前在普通 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(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。 油液潤滑方式： 在普通 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。 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。 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（約 ㎝ 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。 4)選取軸承： 所選軸承主要尺寸參數(shù)如下表： 普通角接觸軸承： 這種軸承可承受軸向載荷。 普通角接觸球軸承 基本尺寸 代號 d D B a minr 1minr 7012c 60 95 18 7015c 75 115 20 7016c 80 125 22 圓柱滾子軸承 圓柱滾子軸承 基本額定負(fù)載 其他尺寸 d=80 D1 B WF Cr Cor r 1r 125 22 1 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 28 雙向推理球軸承 雙向推理球軸承 基本尺寸 234416B d D 1d H A/ 2H minr 1minr 80 125 110 54 27 5)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(zhǔn)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= TKKKK Cf LPnHPA n ??)(50 0 （式 71） Lh軸承壽命。 T滾動軸承許用壽命。 C滾動軸承額定動負(fù)荷。 fn速度系數(shù) fn= 31000 ?? 。 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)。查表去 KA=。 Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表的 Kn=。 KL齒輪輪換工作系數(shù)，查表取 KL=. P當(dāng)量動載荷。 所以根據(jù)公式計算得： Lh=500 3 ??????? ???? ?hT 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。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 6)軸承座孔的設(shè)計要求： 箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側(cè)或者雙側(cè)制造出凸臺，凸臺可以增強主軸箱體的局部剛度，但 D/d 小于或等于 2 時，增強效果較為明顯。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t2 的情況下，為改善凸臺的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強肋。 其他軸軸承的選擇 1）帶輪 因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號： 6007。 2）一軸 一軸的前后端與箱體外壁配合 ，配合處傳動軸的軸徑是 23mm，同時一軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號： 6006。 3）二軸 二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能右誤差，二軸會承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號： 30204。 4）三軸 三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號： 30207。 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 30 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容要求及順序 設(shè)計內(nèi)容及要求 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計包括主軸組件，傳動件（傳動軸，軸承，齒輪，帶輪），操作機構(gòu)，潤滑密封系統(tǒng)，箱體及其連接 件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置。需要擬定傳動系統(tǒng)圖，繪制展開圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計應(yīng)滿足的要求是： 1） 滿足使用性能和聯(lián)系尺寸兩方面的要求，前者有幾何精度，剛度，抗震性，噪音，傳動效率 及操作方便省力等 。后者包括技術(shù)參數(shù)尺寸（如臥式車床主軸中心高，主軸支撐合理跨距等），安裝尺寸和外廓尺寸等。 2） 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，即毛坯制造，機械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗，調(diào)整維修的方便性。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化原則。 設(shè)計順序 先畫草圖，然后做必要的演算，再畫正式裝配圖。 主軸變速箱由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計 中要反復(fù)推敲和多次修改。畫草圖便于確定傳動件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗傳動結(jié)構(gòu)有無干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)及軸向位置，傳動軸的支撐跨距及各軸的相對位置，受力點和受力方向，為軸和軸承的演算提供必要的數(shù)據(jù)。為此，草圖的主要輪廓尺寸和零件間相對位置尺寸一定要話準(zhǔn)確，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。 展開圖設(shè)計 展開圖是傳動設(shè)計的結(jié)構(gòu)化，即按照傳動順序，將各軸沿其軸線剖開畫在同一平面上，包括主軸組件，各傳動軸及傳動件安置，操縱盒潤滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開圖形式表達 。升降臺銑床因立式床身兼作主軸變速箱，從第一軸至主軸為同 一豎直平面內(nèi)排列，故其展開圖即為剖視圖。 主軸組件設(shè)計 主軸組件機構(gòu)設(shè)計 主軸組件機構(gòu)設(shè)計 的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤滑與密封方案，確定主軸和傳動件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處理，技術(shù)要求等。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 31 主軸支承結(jié)構(gòu) 根據(jù)載荷，剛度，轉(zhuǎn)速，精度，和結(jié)構(gòu)等要求選擇支承形式（包括軸向定位方式）。多數(shù)機床選用兩支承結(jié)構(gòu)，軸向定位的三種結(jié)構(gòu)方案， 軸承精度和配合 主軸前軸承精度應(yīng)比后軸承精度高一級。根據(jù)機床精度選擇主軸前后軸承精度等， 主軸軸承精度 機床精 度等級 前軸承 后軸承 普通級 P5 或 P4（ SP） P5 或 P4（ SP） M 級 P4(SP)或 p2(UP) P4(SP) G 級 P2(UP) P2(UP) 主軸上軸承配合 軸承精度 P2,P4(UP),P5(SP) P6 內(nèi)圈 J5,k5,m5,n5 J6,k6,m6, 外圈 H6,J6 G7,H7,J7 主軸結(jié)構(gòu) 通用機床主軸端部結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化； 升降臺銑床主軸端部尺寸： 7： 24 錐孔內(nèi)裝入帶錐柄面銑刀 (或立銑刀 )或帶錐柄的心軸（心軸外軸頸上裝三面刀），由主軸后端內(nèi)孔的拉桿拉緊 ，心軸前端由支架（固定在銑床頂部滑枕上）支承，由于銑削是連續(xù)切削，主軸負(fù)載呈現(xiàn)周期性變化，會引起主軸轉(zhuǎn)速不均勻，使加工質(zhì)量降低，一般希望轉(zhuǎn)速變化 不大于 3%~4%。為此，主傳動鏈中應(yīng)該考慮加飛輪；通常增加飛輪直徑比增加厚度有效；飛輪盡可能裝在主軸上，且靠近前端軸承處，高速時均勻性好，這時可利用大齒輪（適當(dāng)增大直徑或厚度）兼起飛輪的作用。 主軸支承跨度 l 和主軸前端懸申量 a 之間有一定關(guān)系，常熟 l/a=3~ l 應(yīng)選大值，反之取小值。 鍵的 設(shè)計 傳動軸一般為光軸和花鍵軸。花鍵軸的加工和裝 配更為方便。常用花鍵滾刀直徑D=65~85mm 傳動軸應(yīng)盡量減少臺階數(shù)目及其高度；安裝滾動軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見設(shè)計手冊，定心直徑 d 略大于非配合表面 d。 傳動軸的支承常采用深溝球軸承或圓錐滾子軸承，軸承選擇方法及結(jié)構(gòu)尺寸參見機械設(shè)計手冊。軸的兩端軸承通常成對（同類）使用，一般選 P5 或 P6 級 。 傳動軸通過軸承在箱體內(nèi)軸向固定?；剞D(zhuǎn)軸的軸向固定方法，非回轉(zhuǎn)軸的軸向定位方法及軸上零件的軸向固定方式等參見機械手冊。 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 32 齒輪塊設(shè)計 齒輪精度等級的選擇 齒輪精度選擇主要決定于圓周速度。 機床朱傳動鏈中，對傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求應(yīng)高于傳遞運動的準(zhǔn)確性要求（通常高一級）。進度等級不同，其加工方法不同。 齒輪的結(jié)構(gòu) 齒輪的結(jié)構(gòu)有： 1）固定齒輪； 2）多聯(lián)滑移齒輪，它又有整體式和組合式兩種形式?？紤]到多聯(lián)滑移齒輪的制造，操縱等情況，設(shè)計時要注意： ① 空刀槽 kb 。插齒時：當(dāng)模數(shù)為 1~2mm時， kb ? 5mm,d 當(dāng)模數(shù)為 ~4mm 時，kb ? 2 1212 sin 1 52D e D eeDD e DA r rr Ar? ????；其中 eDr 為剃齒刀齒頂圓半徑， ? 為剃齒刀斜角（ 5o ， 10o ， 15o ）， 1 DA 為剃齒刀軸與工件軸中心距， 2er 為齒輪塊大齒輪齒頂圓半徑，kb ， eDr ， 1DA ， 2er 的單位均為 mm。當(dāng)剃齒刀分度圓直徑 fDd =180mm時可查得 kb 。磨齒時： kb = 11( ) 20sH D H??， 其中 1H = 2er 1er +2m。 2er , 1er 為大，小齒輪齒頂圓半徑，m 為模數(shù)， sD 為砂輪直徑， sD ， 1H ， 2er ， 1er ， m 的單位均為 mm， kb 值也可從圖表中查到。高頻淬火 時： kb ? 8mm時 ，以免影響相鄰齒部硬度不均勻。 ② 滑移齒輪與固 定齒輪進入嚙合端應(yīng)倒角，非嚙合的一端倒角 。 ③ 撥叉槽 1b h，即與撥叉或滑塊配合，查滑塊尺寸 BH。 齒輪與軸配合部分孔的長度 L 值為：固定齒輪取 L=(~)d；若齒輪太窄時，應(yīng)加凸緣或設(shè)置隔套；滑移齒輪可取 L=（ ~2） d，但不要超過 80mm，若孔長超過 120mm時，花鍵孔中間應(yīng)加空刀槽。 空套齒輪在軸上的安裝方式有兩種，滑動式和滾動式，上述兩種方式都必須保證齒輪與軸或襯套與軸承之間有充分的潤滑。 主軸零件工作圖 裝配草圖畫好后，便可