【導(dǎo)讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸XXX所擁有。掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。車銑技術(shù)是一種利用刀具的旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)體零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加工。削過程中都是在車銑加工中心機(jī)床完成，其價(jià)格高，生產(chǎn)成本也高。本畢業(yè)設(shè)計(jì)對這個(gè)問。該裝置能夠安裝在普通銑床上，讓普通。銑床實(shí)現(xiàn)車銑加工。此裝置具有易加工，零件組裝方便，便于固定，準(zhǔn)確和方便的速度調(diào)。配和可靠的軸承潤滑密封等特點(diǎn)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬制訂一個(gè)車銑復(fù)合加工試驗(yàn)裝置的總體結(jié)。構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行零部件的三維建模和裝配。

　　

【正文】 軸頸的前直徑 切削功率 /kw ～25 ～ ～ ～ ～ 11 11～ ～ ～22 22～ 車床 60～ 88 70～ 90 70～ 105 95～ 130 110～145 140～165 150～ 190 220 230 銑床 50～ 90 60～ 90 60～ 95 75～ 100 90～ 105 100～115 —— —— —— 外圓磨床 —— 50～ 60 55～ 70 70～ 80 75～ 90 75～ 100 90～ 100 105 105 根據(jù)上文所述切削功率為 ，結(jié)合上述表格，可取 2201?D mm 主 軸內(nèi)孔直徑的確定 主軸內(nèi)孔直徑和機(jī)床類型有關(guān)，主要用來通過棒料，鏜桿，拉桿，或頂尖。主軸內(nèi)孔直徑的選取目的是為了減輕主軸的重量，但是它的取值應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，這樣才能滿足主軸剛度和強(qiáng)度要求。并且應(yīng)滿足對空心主軸孔徑要求，和最小壁厚要求下取最大值的原則。 考慮到主軸剛度，主軸內(nèi)孔直徑有下列的關(guān)系式： 普通車床 ~?Dd ； 半自動(dòng)車床 ~?Dd 。 考慮到實(shí)際工作性 能，選取 ?Dd 內(nèi)孔直徑 1 3 2 ????? Dd 主軸懸伸量的確定 主軸懸伸量：主軸前端面到前支承徑向反力作用中點(diǎn)（一般即為前徑支撐中點(diǎn)）的距離。主軸前端懸伸量一般取決于軸的形狀與尺寸，因此可以按標(biāo)準(zhǔn)選取。但若是為了提高主軸剛度或是其他原因，也可以不按照標(biāo)準(zhǔn)選取。但是主軸懸伸量與主軸部件的剛度及抗振性成反比，故應(yīng)盡量取小值。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 圖 46 主軸懸伸量 受力示意圖 初選 a 值可參考下表確定 圖 47 主軸懸伸量與前軸頸直徑之比 根據(jù)上表所述，可以大致選定主軸懸伸量與前軸頸直徑比為 1，即 2201 ??Da 主軸跨距的確定 主軸支承跨距 L 是指主軸前后支承支承反力作用點(diǎn)之間的距離。 主軸跨距是決定主軸系統(tǒng)動(dòng)靜剛度的重要影響因素，目的是找出在切削力作用下，主軸前端的柔度值最小的跨距稱為最優(yōu)跨距。因此，支承跨距越小，彎曲變形越小，主軸自身剛度越大。但是變形引起的主軸前端的位移量變大；反之 ，越跨距越大，雖然主軸前端位移量較小，但是彎曲變形將變大。所以，主軸跨距選擇不當(dāng)都會(huì)降低主軸部件的強(qiáng)度。 下面是對合理跨距選擇的推薦值，可用作參考： 15~4 DL ）（合理 ? aL ）（合理 5~3? ，用于懸伸長度較小時(shí) aL ）（合理 2~1? ，用于懸伸長度較大時(shí) 根據(jù)此次設(shè)計(jì)，選定 aL ? ，即 ???L XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 主軸的受力分析 主軸主要受切削力、支承反力、自重 P 、同步帶的壓軸力和扭矩 QM 的作用。作用在主軸上的主切削力等，主要使軸在垂直平面內(nèi)完成彎曲形變；而徑向車削力，則使軸在水平面上產(chǎn)生彎曲變形。 圖 48 主軸受力 分析 而根據(jù) ： NFC ? ， mNM C ?? ， NFp ? 而根據(jù)之前部分的計(jì)算主軸外徑為 220mm,內(nèi)孔直徑為 132mm，長可以估算為 770mm，據(jù)此，我們可以算出主軸的體積： 34372222 101 .8 7101 .8 7770)66110()( cmmmlrRV ?????????? ?? 式（ ） 查的主軸材料的密度為 3/ cmg?? ，根據(jù)式（ ）我們可以大致計(jì)算出主軸的自重： NgVP 14461000/ .8 ???????? ? 由 計(jì)算可得，同步帶的壓軸力： ????? V PKKQ AF N NvPd 4 6 0010Q 3 ??? ① 在垂直平面內(nèi)： 0F??? , 0cyy ?????? FFPFQ BA 式（ ） 0MA ??? ， 04 9 03 5 01 7 51 4 0 y ???? cB FFPQ 式（ ） 聯(lián)立式（ ）（ ），解得 NFAy ? , NFBy ? ② 在水平平面內(nèi)： XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 0F??? ， 0??? pBxAx FFF 式（ ） 0MA ??? ， 0490350 ?? pBx FF 式（ ） 聯(lián)立式（ ）（ ），解得 NFAx ? , NFBx ? 主軸的校核 軸在工作載荷作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)形變。而軸的變形首先影響軸上傳動(dòng)件的傳動(dòng)精度，過大的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形還會(huì)引起旋轉(zhuǎn)部件的震動(dòng)和噪聲，影響設(shè)備的正常工作。因此要 進(jìn)行軸的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的校核。校核軸的扭轉(zhuǎn)剛度，就是計(jì)算出軸在受力情況下，每米長度的軸的扭轉(zhuǎn)角 ? 。 由做出的受力簡圖可得： 2 71 9 3. 722 ??? AyAxA FFM ， mNFFM ByBxB ???? 13 037 .622 則我們可以看出 A 處截面的彎矩和扭矩最大。 在轉(zhuǎn)矩 T 和彎矩的共同作用下，按照第三強(qiáng)度理論軸的應(yīng)力計(jì)算公式： ? ? ? ?122 4 ???? ?? 對于直徑為 d的圓軸，彎曲應(yīng)力為： WM/?? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： )2/(/ WTWT T ??? 則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 ? ?12222 )()2(4)( ?????? ???? W TMWTWMca 式（ ） 式中 ca? —— 軸的計(jì)算應(yīng)力， M Pa； ? ?1? —— 許用應(yīng)力，抵擋工作時(shí)可取 598 aMP ； M —— 軸所受的合成彎矩 AM ， mmN? ； W —— 軸的抗彎截面系數(shù)， ? ? 34321 DW ?? ?? ； T —— 軸所受的扭矩， mmN? 。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 本設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng) 循環(huán)變應(yīng)力，所以 ? 可以取 ,即 ? ? ? ? 3434 ???? ??? DW 帶入式（ ）中： ? ?122 )( ?? ?????ca 故主軸符合強(qiáng)度要求。 主軸的校核不僅是強(qiáng)度的校核，還有剛度的校核。軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 ?來表示。扭轉(zhuǎn)角公式如 下所示： ?? ??? PIG T180 式（ ） 式中 G —— 剪切模量 ， 91080??G ； PI —— 極慣矩， 32/1 44 DI P ）（ ??? 帶入式（ ）則可以得到： ??????? 0 . 0 3 332 0 . 610 . 1 410801 5 2 8 . 1180449 ??? ）（ 對于不同的機(jī)械和軸的工作條件下單位長度可轉(zhuǎn)角 ][39。? 的值，通過《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》可知： 精密機(jī)械傳動(dòng)軸： m/)~(][ 39。 ??? 一般傳動(dòng)軸： m/)1~(][ 39。 ??? 精度不高的軸： m/)~1(][ 39。 ??? 所以主軸滿足剛度要求。 鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度計(jì)算 由于鍵和軸上聯(lián)結(jié)件的都是在較大的載荷下工作，所以我們需要都鍵聯(lián)結(jié)進(jìn)行強(qiáng)度校核。在 中，我們已經(jīng)選擇了圓頭 A 型普通平鍵，我們查閱資料可以知道，其屬于靜聯(lián)結(jié)配合，平鍵的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算公式為擠壓強(qiáng)度計(jì)算公式： XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 ppp kldT ?? ?? 2 式（ ） 式中 T—— 傳遞的轉(zhuǎn)矩， mN? ； k—— 鍵與輪轂的接觸高度， hk ? ， h 是鍵的高度，已知為 10mm； d—— 軸的直徑， mm ； l—— 鍵的工作長度，圓頭鍵 bLl ?? ,查的 mmb 16? ； L—— 鍵的公稱長度； pp? —— 許用擠壓應(yīng)力； 而許用擠壓應(yīng)力可以查閱下圖 49，取 60?pp? 圖 49 鍵聯(lián)結(jié)的許用擠壓應(yīng)力和壓強(qiáng) 根據(jù)之前求得數(shù)據(jù)，已知 mNT ??725 , mmk 5? , mmd 220? , mmL 100? ， mml 84? ，代入式（ ） 107252 3 ???? ???p? 所以鍵聯(lián)結(jié)符合強(qiáng)度要求。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 5 軸承的計(jì)算與校核 考慮到主軸的使用壽命及穩(wěn)定性，軸承的剛度與強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，對軸承的壽命進(jìn)行計(jì)算校核是勢在必行的。滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的滾動(dòng)體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕（滾動(dòng)軸承的正常失效形式）之前，軸承的轉(zhuǎn)速或相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。如果軸承產(chǎn)生了點(diǎn)蝕破壞后，會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、噪聲和發(fā)熱。 我們不難看出，本次設(shè)計(jì)的機(jī)床可以看成每日工作 8h 的機(jī)械，所以可以選擇預(yù)期計(jì)算壽命為 hLh 2500039。 ? ，見圖 51。 圖 51 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命 徑向載荷的計(jì)算 在前面 中 A、 B 支承點(diǎn)的水平和垂直力，分別為 NFAy ? ，NFBy ? ， NFAx ? ， NFBx ? 。 根據(jù)已經(jīng)得到 的數(shù)據(jù)，將各個(gè)力進(jìn)行合成，得 : NFFF AyAxA 2 71 9 422 ??? , NFFF ByBxB 1 3 03 822 ??? 圖 主軸軸承布局 圖 52 為主軸軸承的布局，對其進(jìn)行的編號，是為了對應(yīng)圖 ， A 支承主要通過雙列XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 圓柱滾子軸承實(shí)現(xiàn)主軸支承， B 支承主要是三個(gè) 60186。角接觸球軸承支承主軸的端部?，F(xiàn)在對主軸軸承受力分析，并進(jìn)行模型化簡，可得 ： NFF Ar 271941 ?? , NFFFF Brrr 4 3 4 63/1432 ???? 。 軸向載荷的計(jì)算 車銑復(fù)合加工中心加工工件的時(shí)候，滾子軸承受徑向載荷作用，會(huì)受到派生出的軸向力的作用，所以選擇可以承受較大的軸向載荷 70000AC 型角接觸球軸承，接觸角為 25186。之前主軸軸承內(nèi)孔直徑已知為 220mm，選擇 7028AC/DF型號成對安裝角接觸球軸承和7028AC 單列角接觸球軸承。 要使主軸達(dá)到受力平衡，必須使軸承的派生力 432432 rrrddd eFeFeFFFF ????? ，滿足 0432 ???? aerrr FFFF ，其中 NFae 1545? ，可以解得： NFFF ddd 1 5 4 5432 ??? , ?? rd FFe 。 軸承校核 滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷可按如下式子進(jìn)行計(jì)算 。 當(dāng) ?ra FF 時(shí)， ar FFP ?? 當(dāng) ?ra FF 時(shí)， ar FFP ?? 因?yàn)???? rd FFe ，所以 )( ard FFfP ?? 式（ ） 式中 P—— 滾動(dòng)軸承的當(dāng)量載荷； df —— 載荷系數(shù)。 可以查得 ~?pf ，取 ?pf ，帶入上式（ ）可以求得 ? ? 8 6 5 1 . 1 )( ??????? ard FFfP 根據(jù)表 51，已知 hLh 2500039。 ? 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》的軸承承受的基本額定動(dòng)載荷。 ? 610 39。60 hnLPC ? 式（ ） XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 式中， ? —— 指數(shù)，對于球軸承 3?? ，對于滾動(dòng)軸承 3/10?? 。 代入式（ ）求得 NC ? 。 查的所選的主軸軸承 7028AC 的基本額定載荷為 KN228 ,根據(jù)下式： ???????? PCnLh 60106 式（ ） 求得，帶入式（ ） 39。78199 hh LL ?? 所以，所選主軸軸承符合設(shè)計(jì)要求。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 結(jié)論 本文是對一種車銑復(fù)合加工試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及仿真。這種車銑復(fù)合加工試驗(yàn)裝置目的在于安裝在普通銑床上，使普通銑床可以實(shí)現(xiàn)車銑加工的過程。此裝置 具有易加工，零 件組裝方便，可以很容易地固定， 準(zhǔn)確 和方便的速度 調(diào)配 和 可靠 的軸承 潤滑密封等特點(diǎn) 。 此試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)過程，亦是對機(jī)床部件系統(tǒng)的簡單加工過程。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于機(jī)床部件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要涉及到了機(jī)床主軸進(jìn)給系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對于電機(jī)、同步帶、主軸、軸承的選型和計(jì)算，涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、材料力學(xué)等專業(yè)課程。畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程是對我們大學(xué)期間溫習(xí)舊知識(shí)和自學(xué)掌握新知識(shí)的過程，也是對于自身結(jié)合動(dòng)手動(dòng)腦能力及其他技能的一次全方位的大檢閱。 正是因?yàn)閷Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)的積極追求和認(rèn)真對待，所以我在整個(gè)過程中也出現(xiàn) 了不少的狀況，感受到了自身的不足。首先，我深深的感受到機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)的浩海無涯，以及自己知識(shí)的匱乏。我經(jīng)常遇到一些