【正文】 點(diǎn)：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(jī)構(gòu)的要求。 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。 2） 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%。 3)主軸軸 承的潤(rùn)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(rùn)滑與密封是機(jī)床使用和維護(hù)過(guò)程中值得重視的兩個(gè)問(wèn)題。良好的潤(rùn)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? 普通 機(jī)床上，主軸軸承潤(rùn)滑方式有：油脂潤(rùn)滑、油液循環(huán)潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑等方式。此次設(shè)計(jì)選用的是油脂潤(rùn)滑方式。主軸的潤(rùn)滑狀態(tài)可分為流體潤(rùn)滑狀態(tài)和非流體潤(rùn)滑狀態(tài)兩大類，流體潤(rùn)滑狀態(tài)又可分為邊界潤(rùn)滑狀態(tài)和干摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)。除上述外，還常見(jiàn)有混合潤(rùn)滑狀態(tài)，即流體潤(rùn)滑狀態(tài)和邊界潤(rùn)滑狀態(tài)同時(shí) 存在。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 油脂潤(rùn)滑方式： 是目前在普通 機(jī)床的主軸軸承上最常用的潤(rùn)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(méi)有冷卻潤(rùn)滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其他軸承，一般采用油脂潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑。 油液潤(rùn)滑方式： 在普通 機(jī)床主軸上，有采用油液循環(huán)潤(rùn)滑方式的。裝有 CAMET 軸承的主軸，即可使用這種方式潤(rùn)滑，對(duì)一般主軸軸承，后支承上采用這種方式潤(rùn)滑比較常見(jiàn)。不過(guò)在用油液潤(rùn)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。 油霧潤(rùn)滑方式 ： 油霧潤(rùn)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(rùn)滑的部位達(dá)到潤(rùn)滑目的的方式。由于霧狀油吸熱性好，又無(wú)油液攪拌作用，所以常用于高速主軸軸承的潤(rùn)滑。但是，油霧容易吹出，污染環(huán)境。 油氣潤(rùn)滑方式 ： 油氣潤(rùn)滑方式是針對(duì)高速主軸而開(kāi)發(fā)的新型的潤(rùn)滑方式。它是用極微量的油（約 ㎝ 3）潤(rùn)滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。油箱中的油位開(kāi)關(guān)和管路的壓力開(kāi)關(guān)，確保在油箱中無(wú)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(guò)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(wú) 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。 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(hào) 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(tái)銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 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(duì)較輕 ,除一些特殊的重載主軸外 ,軸承的承載能力是沒(méi)有問(wèn)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= TKKKK Cf LPnHPA n ??)(500 （式 71） 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= 31000 ?? 。 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(dòng)載荷。 所以根據(jù)公式計(jì)算得： Lh=500 3 ??????? ???? ?hT 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。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 6)軸承座孔的設(shè)計(jì)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(jī)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(tái)，凸臺(tái)可以增強(qiáng)主軸箱體的局部剛度，但 D/d 小于或等于 2 時(shí)，增強(qiáng)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(tái)的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強(qiáng)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(hào)： 6007。 2）一軸 一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是 23mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)： 6006。 3）二軸 二軸與一軸相似，但是由于工作過(guò)程之中傳動(dòng)可能右誤差，二軸會(huì)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(hào)： 30204。 4）三軸 三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)： 30207。 普通臥式升降臺(tái)銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 30 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容要求及順序 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主軸組件，傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，帶輪），操作機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)，箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置。需要擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，繪制展開(kāi)圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗(yàn)，調(diào)整維修的方便性。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化原則。 設(shè)計(jì)順序 先畫(huà)草圖，然后做必要的演算，再畫(huà)正式裝配圖。 主軸變速箱由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中要反復(fù)推敲和多次修改。畫(huà)草圖便于確定傳動(dòng)件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗(yàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有無(wú)干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)及軸向位置，傳動(dòng)軸的支撐跨距及各軸的相對(duì)位置，受力點(diǎn)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(duì)位置尺寸一定要話準(zhǔn)確，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 展開(kāi)圖設(shè)計(jì) 展開(kāi)圖是傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化，即按照傳動(dòng)順序，將各軸沿其軸線剖開(kāi)畫(huà)在同一平面上，包括主軸組件，各傳動(dòng)軸及傳動(dòng)件安置，操縱盒潤(rùn)滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開(kāi)圖形式表達(dá) 。升降臺(tái)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(kāi)圖即為剖視圖。 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤(rùn)滑與密封方案，確定主軸和傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處 理，技術(shù)要求等。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jī)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(jí)。根據(jù)機(jī)床精度選擇主軸前后軸承精度等， 主軸軸承精度 機(jī)床精度等級(jí) 前軸承 后軸承 普通級(jí) P5 或 P4（ SP） P5 或 P4（ SP） M 級(jí) P4(SP)或 p2(UP) P4(SP) G 級(jí) 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(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化； 升降臺(tái)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(huì)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(dòng)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(shí)均勻性好，這時(shí)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(jì) 傳動(dòng)軸一般為光軸和花鍵軸?；ㄦI軸的加工和裝配更為方便。常用花鍵滾刀直徑D=65~85mm 傳動(dòng)軸應(yīng)盡量減少臺(tái)階數(shù)目及其高度；安裝滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見(jiàn)設(shè)計(jì)手冊(cè)，定心直徑 d 略大于非配合表面 d。 傳動(dòng)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(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。軸的兩端軸承通常成對(duì)（同類）使用，一般選 P5 或 P6 級(jí) 。 傳動(dòng)軸通過(guò)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(jiàn)機(jī)械手冊(cè)。 普通臥式升降臺(tái)銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 32 齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪精度等級(jí)的選擇 齒輪精度選擇主要決定于圓周速度。機(jī)床朱傳動(dòng)鏈中，對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求應(yīng)高于傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求（通常高一級(jí)）。進(jìn)度等級(jí)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。考慮到多聯(lián)滑移齒輪的制造，操縱等情況，設(shè)計(jì)時(shí)要注意： ① 空刀槽 kb 。插齒時(shí)：當(dāng)模數(shù)為 1~2mm 時(shí)， kb ? 5mm,d 當(dāng)模數(shù)為 ~4mm 時(shí)，kb ? 2 1212 s in 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(shí)可查得 kb 。磨齒時(shí)： 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(shí)： kb ? 8mm 時(shí) ，以免影響相鄰齒部硬度不均勻。 ② 滑移齒輪與固定齒輪進(jìn)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(zhǎng)度 L 值為：固定齒輪取 L=(~)d；若齒輪太窄時(shí)，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(guò) 80mm，若孔長(zhǎng)超過(guò) 120mm時(shí)，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(dòng)式和滾動(dòng)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(rùn)滑。 主軸零件工作圖 裝配草圖畫(huà)好后，便可以畫(huà)主軸的傳動(dòng)軸，齒輪，帶輪等專用件零件圖，標(biāo)注尺寸，型位公差，表面粗糙度，材料及熱處理 ，技術(shù)要求等。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 展開(kāi)圖尺寸和配合等標(biāo)注 部件裝配圖上應(yīng)標(biāo)注： ① 標(biāo)準(zhǔn)件和通用件（標(biāo)注代號(hào)及型號(hào)規(guī)格，數(shù)量）； ② 專用件（序列好及明細(xì)表）； ③ 軸號(hào)（按順序 1， 2， 3…… ）； ④ 尺寸和配合，即： ，如車床主軸中心高 H，銑床中心與工作臺(tái)面之間的最大高度 maxH 等。 b 安裝尺寸和外輪廓尺寸； c 配合尺寸，如標(biāo)注軸承與軸頸和箱體孔間的尺寸和配合，齒輪與定心直徑的尺寸和配合 ； d 相對(duì)位置尺寸，如齒輪或帶輪中心距及公差，變速齒輪滑移的行程（用雙