【正文】 溝球軸承 6021 型號(hào)： 261 6 01 0 5 ????? BDd （ 3） 、軸承端蓋的設(shè)計(jì)： 軸承端蓋如圖所示： 取螺栓直徑 3d =10，數(shù)目為 4 mmdDd 31 ?????? mmddd 2 1 8 312 ?????? mmde 3 ???? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 24 取 mmm 17? mmmmDd 1 4 5154 ??? （ 4）、軸 的示意圖： 主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)主傳動(dòng)系統(tǒng)初步的到傳動(dòng)系統(tǒng)的空間位置草圖，如圖 所示： 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)的空間位置 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 25 依據(jù)設(shè)計(jì)得到的軸箱的外形輪廓、滑枕部件、導(dǎo)軌部件以及齒輪和軸系數(shù)據(jù)最終建立主軸箱體和主軸箱裝配的二維圖，如圖附圖 。 （ 2） 、初選深溝球軸承 6024 型號(hào)： 281 8 01 2 0 ????? BDd （ 3） 、軸承端蓋的設(shè)計(jì)： 軸承端蓋如圖所示： 取螺栓直徑 3d =10，數(shù)目為 4 mmdDd 31 ?????? mmddd 2 3 0 312 ?????? mmde 3 ???? 取 mmm 17? mmmmDd 1 6 5154 ??? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 22 （ 4）、軸的示意圖： IV 軸的設(shè)計(jì)： （ 1） 、初選軸的直徑為 mm102 ，考慮到軸上有一個(gè)鍵槽，故直徑增加 3%，所以最小直徑為 mm105 。 校核強(qiáng)度： B 截面處的強(qiáng)度： Mp aWM B 3 ????? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 20 所以 ][ 1???? C 截面處的強(qiáng)度： Mp aWM C 3 ????? 所以 ][ 1???? 綜上所訴：本軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)使用要求。 主軸箱的輪廓設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)資料，借鑒相關(guān)書籍和老師進(jìn)行溝通得到主軸箱二維輪廓圖如下圖 所示： 圖 主軸箱二維輪廓圖 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 13 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù) TK6920 機(jī)床的設(shè)計(jì)要求和數(shù)據(jù)得到如下 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)： 圖 傳動(dòng)系統(tǒng) II 軸轉(zhuǎn)速： m i n/ rinnIIII ????? III 軸轉(zhuǎn)速： m i n/3892771148 rinnIIIIIII ????? III? 軸轉(zhuǎn)速： m i n/975939148 rinnIIII ????? ? IV 軸轉(zhuǎn)速： m i n/111272497 rinn IIIIIV ????? V 軸轉(zhuǎn)速： m i n/1242427111 rinn IVIVV ????? 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率： ?? 、齒輪嚙合效率： ?? 、滾動(dòng)軸承效率： ?? 、 v 帶傳動(dòng)的效率： ?? I 軸傳動(dòng)效率： ????? ??IKA II 軸傳動(dòng)效率： 9 1 22231 ??????? ???IIKA 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 14 III 軸傳動(dòng)效率： 2322331 ??????? ???I I IKA IV 軸傳動(dòng)效率： 342431 ??????? ???IVKA V 軸傳動(dòng)效率： 45442531 ????????? ????VKA ： kwp 710 ? I 軸功率： kwKApp I ????? II 軸功率： kwKApp II ????? III 軸功率： kwKApp I I I ????? IV 軸功率： kwKApp IV ????? V 軸功率 ： kwKApp V ????? ： 齒輪 01： 26?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 11020c os 426c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 118421102 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 451 1 ????? ? 齒輪 02： 57?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 24220c os 457c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 250422422 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB ????? ? 齒輪 03： 27?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 15 分度圓直徑： mmzmd 24220c os 457c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 154521442 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 581 4 ????? ? 齒輪 04： 59?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 31320c os 459c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 323523132 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 1 2 53 1 ????? ? 齒輪 05： 71?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 37720c os 571c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 387523772 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 1 5 03 7 ????? ? 齒輪 06： 39?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 20720c os 539c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 217522072 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 832 0 ????? ? 齒輪 07： 21?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 17820c os 821c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 194821942 ??????? ? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 16 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB ????? ? 齒輪 08： 24?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 20420c os 824c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 220822042 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 822 0 ????? ? 齒輪 09： 27?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分 度圓直徑： mmzmd 23020c os 827c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 246822302 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 922 3 ????? ? ： mmnPAdII 33 10 ????? mmnPAdIIII96148 33 20 ????? mmnPAdIIIIII68389 33 30 ????? mmnPAdIIIIII10897 33 30 ????? ?? mmnPAdIVIV102111 33 40 ????? mmnPAdVV98124 33 50 ????? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 17 ： I 軸的設(shè)計(jì)和校核： （ 1） 、初選軸的直徑為 mm65 ，考慮到軸上有一個(gè)鍵槽，故直徑增加 4%5%，所以最小直徑為 mm79 。 因?yàn)榛碜陨磔^重，所以在箱體內(nèi)部直線運(yùn)動(dòng)，采用靜壓導(dǎo)軌。絲杠在固定于方滑枕上的支架中的滾珠絲母內(nèi)回轉(zhuǎn)，傳動(dòng)件為回轉(zhuǎn)絲杠、絲母為預(yù)壓式雙螺母結(jié)構(gòu) ，以便于消除間隙。在滑枕前端面可以安裝附件（如垂直銑頭，平旋盤等），并且在滑枕前端蓋上安裝有附件識(shí)別開關(guān)。主軸回轉(zhuǎn)某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 12 運(yùn) 動(dòng)通過齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在銑軸內(nèi)的鏜軸沿兩個(gè)固定在銑軸上的專用成形鍵做無間隙滑動(dòng)，并通過此成形鍵傳遞銑軸回轉(zhuǎn)動(dòng)力。 第二章 主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總體結(jié)構(gòu)分析 本文所論述的主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 所示 圖 主軸箱的結(jié)構(gòu) 在這個(gè)重型數(shù)控機(jī)床的主軸箱中包含了主軸箱的重力補(bǔ)償部件 1，活塞、油缸和一根鋼絲繩連接通過液壓油缸動(dòng)態(tài)的拉緊與松開形成與重心相反方向的力來保證主軸箱不斷的處于平衡狀態(tài)中。三款液壓系統(tǒng)的仿真軟件功能都十分強(qiáng)大，但 AMESim 系統(tǒng)仿真軟件易學(xué)易懂、方便快捷、可以在較短的時(shí)間內(nèi)、完成較多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 EASYS5 是當(dāng)今世界上主流的液壓仿真軟件，某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 11 功能強(qiáng)大，包含了 70 多種主要的液壓原部件 , 涵蓋了液壓系統(tǒng)仿真的主要方面，具有一些對(duì)應(yīng)真實(shí)物理部件的仿真模型 , 如 : 馬達(dá)、泵、閥液壓油等等 , 用戶只要如同組裝真實(shí)的液壓系統(tǒng)一樣 , 把相應(yīng)的零件圖標(biāo)從庫里取出 , 設(shè)定參數(shù)，連接各個(gè)部件 , 就可以構(gòu)造用戶的液壓系統(tǒng) , 而不必關(guān)心具體部件背后復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型 , 因此 EASYS 的液 壓系統(tǒng)仿真軟件非常適合工程人員使用。它與其他液壓仿真軟件相比較，可以通過一個(gè)接口傳遞多個(gè)變量，簡化了模型的規(guī)模，使得 不同領(lǐng)域模塊之間的物理連接成為可能。 AMESim 軟件最早由法國 IMAGINE 公司在 1995 年推出的基于鍵合圖的液壓系統(tǒng)建模仿真和各種參數(shù)分析軟件。在液壓系統(tǒng)分析方面都是運(yùn)用仿真分析軟件對(duì)液壓系統(tǒng)的性能做出分析，具有相似原理。由于方案一屬于傳統(tǒng)的主軸箱設(shè)計(jì)，箱體的強(qiáng)度、剛度都比較好，適合重型數(shù)控鏜銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)案故選擇 TK69 系列前端不開口的主軸主軸箱結(jié)構(gòu)。在液壓方面，借鑒國內(nèi)外液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)本機(jī)床的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)，并根據(jù)液壓系統(tǒng)的參數(shù)建立液壓系統(tǒng)模型，通過仿真驗(yàn)證液壓系統(tǒng)的可行性，進(jìn) 一步分析仿真結(jié)果得出本液壓系統(tǒng)的缺陷并給出相關(guān)建議。液壓系統(tǒng)的仿真在對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的作用越來越大正在逐步變打。 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 9 圖 三通減壓閥仿真模塊圖 圖 三通減壓閥輸出壓力仿真曲線 發(fā)展趨勢 我國是個(gè)工業(yè)大國，隨著科技的進(jìn)步、生產(chǎn)的提高，機(jī)床的使用性能要求也逐步提高，主軸箱的設(shè)計(jì)時(shí)重型數(shù)控機(jī)床的中重之中，其研究領(lǐng)域正在向高精度、高穩(wěn)定性和可靠性邁進(jìn)。 圖 基于 EASY5 的液壓系統(tǒng)建模 通過實(shí)驗(yàn)以及液壓系統(tǒng)的仿真結(jié)果對(duì)比如圖 所示，分析液壓系統(tǒng)特性，得出分析結(jié)果。通過軟件仿真得到結(jié)果如圖 所示，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行研究改進(jìn)原有的液壓系統(tǒng)如圖 所示。 圖 主軸箱以及滑枕夾緊液壓系統(tǒng)原理圖 （ 4）滑枕的撓度補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，如圖 所示。 圖 主軸箱平衡系統(tǒng)原理圖 主軸箱平衡系統(tǒng)主要液壓元件型號(hào) （ 2）刀具夾緊液壓系統(tǒng)，如圖 所示。 圖 系列數(shù)控車床主軸箱實(shí)體圖 方案四：數(shù)控銑床主軸箱機(jī)構(gòu)，如圖 所示。在機(jī)床液壓系統(tǒng)理論分析時(shí)主要運(yùn)用 Hop san、 ADAMS/Hydraulics、 Matlab /Simulink、 AMESim以及 EASY5等仿真軟件對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的問題，進(jìn)行改進(jìn)。在理論論證時(shí)需要對(duì)主軸箱、滑枕、立柱等部件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析，以保證鏜銑床的加工精度以及可靠性。通過 PRO/E 對(duì)這些零件建模，運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)三個(gè)部件的動(dòng)特性以及靜特性分析，總結(jié)出改進(jìn)方法。 液壓系統(tǒng)主要以配重錘平衡、蓄能器平衡、壓力控制閥平衡和 PID 補(bǔ)償四種方法 [21]為主，運(yùn)用上述的液壓系統(tǒng)軟件對(duì)平衡后的系統(tǒng)仿真，得到最優(yōu)的平衡措施。 機(jī)床液壓系統(tǒng)分析主要分為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、液壓系統(tǒng)的平衡兩個(gè)方面。主要運(yùn)用 PRO/E[13]， CAD、 matlab[14]以及 Solid Works[15] 三種軟件對(duì)機(jī)床主軸建模，結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)主要采用 matlab 軟件，模態(tài)分析和熱特性分