【正文】 ，以決定最優(yōu)方案的。由微機(jī)和輸入輸出設(shè)備以及計(jì)算機(jī)繪圖軟件組成了一套計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)。小企業(yè)乃至個(gè)人也能使用上計(jì)算機(jī)輔助繪圖。早期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是在大型機(jī)上開發(fā)的，需要幾百萬美元，往往只有規(guī)模很大的企業(yè)才能應(yīng)用，小企業(yè)則難以望其項(xiàng)背，更別說個(gè)人了。工程師們夢(mèng)想著何時(shí)能甩開圖板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)畫圖，將自己的設(shè)計(jì)思想用一種簡(jiǎn)潔美觀的標(biāo)準(zhǔn)方式表達(dá)出來，便于修改，易于重復(fù)利用，提高勞動(dòng)效率。后來逐漸形成了一套規(guī)范，工程制圖標(biāo)準(zhǔn)也隨之誕生。在早期，工程師采用手工繪圖。然而，圖紙的繪制是一個(gè)極其繁瑣的工作，不但要求正確，準(zhǔn)確，而且隨著環(huán)境，需求等外部條件的變化，設(shè)計(jì)方案也會(huì)隨之變化。因此，研究數(shù)控車床主軸的動(dòng)靜態(tài)特性對(duì)實(shí)現(xiàn)高速、高精度車削具有積極的意義。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求，發(fā)展超精密加工機(jī)床，是現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。高速主軸單元(電主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)15000r／min一1000000 r／min)，高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件(快移速度60m／min120m／min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m／min)高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平[1]。 Trecker)首次成功開發(fā)了加工中心(machining center,簡(jiǎn)稱MC)，這是一種有自動(dòng)換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床，可以在一次裝夾中對(duì)工件的多個(gè)平面進(jìn)行多工序的加工(包括鉆孔、锪孔、攻絲、鏜削、平面銑削、輪廓銑削等)。第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是由美國(guó)Parsons公司與美國(guó)麻省大理工學(xué)院(MIT)于1952年合作研制成功的，當(dāng)時(shí)是為了加工直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓的檢查樣板。 國(guó)內(nèi)外研究狀況 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展數(shù)控機(jī)床(numerical control machine tool)是采用了數(shù)字控制技術(shù)(numerical control簡(jiǎn)稱NC)的機(jī)械設(shè)備，就是通過數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)要求的機(jī)械動(dòng)作，自動(dòng)完成加工任務(wù)[1]。另外本設(shè)計(jì)采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)主軸的應(yīng)力，位移等進(jìn)行分析，不但大大地減少了設(shè)計(jì)計(jì)算驗(yàn)算的時(shí)間，而且使分析數(shù)據(jù)更加完善更加準(zhǔn)確。通過設(shè)計(jì)獲得設(shè)計(jì)工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。通過設(shè)計(jì)分析比較機(jī)床的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)，學(xué)習(xí)構(gòu)造設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫技術(shù)文件，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的?？梢哉f，機(jī)械制造競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)質(zhì)就是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是信息集成和系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)設(shè)備，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床由于眾多的優(yōu)點(diǎn)已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向。最后將所畫的車床主軸導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行網(wǎng)格化分，計(jì)算出主軸所受到的力，之后施加約束和載荷，最后得出對(duì)主軸進(jìn)行靜應(yīng)力分析結(jié)果，得到主軸的應(yīng)力分布，進(jìn)而分析主軸的受力狀況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性同時(shí)對(duì)實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)。數(shù)控車床主軸關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析機(jī)床主軸設(shè)計(jì)及ansys分析畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 選題背景 1 本課題的目的和意義 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況 1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 1 工程圖及CAD的發(fā)展 2 國(guó)內(nèi)外機(jī)床動(dòng)靜態(tài)特性研究現(xiàn)狀 3 課題的研究方法 4 研究?jī)?nèi)容 5 數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 車床主軸組件的三維建模 5 主軸的ANSYS分析 5 設(shè)計(jì)前提 6 設(shè)計(jì)要求 6 設(shè)計(jì)參數(shù) 6第二章 對(duì)主軸組件的要求 7 基本要求 7 特殊要求 7 旋轉(zhuǎn)精度 7 靜剛度 7 抗振性 8 升溫和熱變形 8 耐磨性 8 材料和熱處理 8 主軸的結(jié)構(gòu) 9第三章 主軸軸承的選擇 10 軸承的選型 10 軸承精度 12 軸承間隙調(diào)整和欲緊 12 本設(shè)計(jì)的軸承型號(hào)以及布局 12第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 電動(dòng)機(jī)的選擇 14 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 14 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 14 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 選定齒輪類型,精度等級(jí),材料及齒數(shù) 15 按照齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 15 按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 17 幾何尺寸計(jì)算 18 驗(yàn)算 19第五章 主軸主要參數(shù)的計(jì)算及校核 20 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 主軸的主要參數(shù)的計(jì)算 20 前軸頸直徑D1 20 主軸內(nèi)徑d 21 主軸懸伸量a確定 21 主軸支承跨距的確定 22 主軸材料及熱處理 24 主軸設(shè)計(jì)方案 25 軸的剛度計(jì)算 26 軸的彎曲變形計(jì)算 26 軸的扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算 27第六章 主軸箱體 29第七章 Solid Works三維實(shí)體設(shè)計(jì)裝配 30第八章 主軸部件的ANSYS應(yīng)力分析 34 主軸靜力分析概述 34 主軸ANSYS分析的一般過程 34 主軸的受力分析 35 主軸ANSYS分析的具體過程 37 ANSYS分析的前處理 37 ANSYS分析的后處理 40第九章 展望與結(jié)論 45致謝語 46參考文獻(xiàn) 47附錄1 三維裝配圖 48附錄2 XY截面剖切圖 491數(shù)控車床主軸關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析數(shù)控車床主軸關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析[摘要] 本文首先介紹了數(shù)控機(jī)床和工程圖及CAD的發(fā)展，分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)床動(dòng)靜態(tài)特性研究現(xiàn)狀，之后以數(shù)控車床的主軸及其零部件的設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，先講述了數(shù)控機(jī)床的主軸部件的設(shè)計(jì)要求，合理選擇軸承型號(hào)，設(shè)計(jì)出主軸的前軸頸直徑D1，主軸內(nèi)徑d,前端的懸伸量a和主軸支承跨距L等，從而設(shè)計(jì)出主軸，之后選擇具體的軸承，設(shè)計(jì)出軸承端蓋和主軸箱體，提出了主軸的材料、熱處理和技術(shù)要求等。 將所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床的主軸及其零部件在SolidWorks中對(duì)設(shè)計(jì)的主軸及其零部件進(jìn)行三維建模，畫出零件圖以及裝配圖?！娟P(guān)鍵詞】 數(shù)控車床 主軸 Solid Works建模 ANSYS應(yīng)力分析Design and Stress Analysis of CNC Lathe Spindle Tool Key Components【ABSTRACT】 This paper introduces the finite element analysis of CNC machine tools and the development of CAD research status, and then to the spindle CNC lathe and parts of the design as the main content, the first CNC machine tool spindle about the design of ponents request, a reasonable choice bearing type, designed the first journal diameter spindle D1, spindle diameter d, the amount of front overhang and the spindle bearing a span of L, so as to design the spindle, then select the specific bearing design bearing side box cover and the spindle, a spindle made of materials, heat treatment and technical requirements. The design of the spindle CNC lathe and its parts in Solid Works design in the axis of threedimensional modeling of parts and ponents, parts diagrams and assembly drawings draw. Finally, the painting spindle for meshing into ANSYS to calculate the force received by the spindle, and then applied constraints and loads, came to the conclusion of the spindle static stress analysis, stress distribution by the spindle, and then analyzes the spindle force status, verify the rationality of the design while practice guidance. 【Keyword】CNC Lathe Spindle Solidworks modeling Stress analysis by Ansys4數(shù)控車床主軸關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析第一章 緒論 選題背景 隨著市場(chǎng)上產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快和對(duì)零件精度提出更高的要求，傳統(tǒng)機(jī)床已不能滿足要求。它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)、制造的水平，在國(guó)內(nèi)外都受到高度重視。實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程的數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 本課題的目的和意義 設(shè)計(jì)中通過運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論知識(shí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐知識(shí)，達(dá)到鞏固、加深和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)的目的。通過設(shè)計(jì)查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和提高設(shè)計(jì)能力的目的。本設(shè)計(jì)采用solidworks三維建模軟件對(duì)數(shù)控車床主軸關(guān)鍵零部件進(jìn)行三維建模，使設(shè)計(jì)立體化，直觀化。對(duì)比傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)綜合選用新一代設(shè)計(jì)軟件，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算功能，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)數(shù)字的準(zhǔn)確性。數(shù)控機(jī)床是典型的技術(shù)密集且自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備。1959年，美國(guó)克耐杜列克公(Keaney amp。20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化的步伐。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料和磨料磨具、大功率高速電主軸、高加／減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件以及高性能控制系統(tǒng)和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，新一代高速數(shù)控機(jī)床將應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。超精密加工主要包括超精密切削、超精密磨、研磨、拋光以及超精密特種加工。數(shù)控車床主軸是數(shù)控車床的關(guān)鍵零件之一，它直接影響數(shù)控車床的加工性能，主軸的動(dòng)態(tài)特性的好壞直接影響主軸高速化的實(shí)現(xiàn)。 工程圖及CAD的發(fā)展工程圖是工程師的語言，繪圖是工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于機(jī)械工程師而言，繪圖是把所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為真實(shí)有價(jià)值的