【正文】 第六章 主軸組 件的檢驗(yàn)校核 第七章 定位元件設(shè)計(jì) 第八章 主軸箱體設(shè)計(jì) 第九章 潤滑 密封裝置設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 致謝 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 5 第一章 緒 論 進(jìn)入 20 世紀(jì)以來 ,機(jī)器是人類進(jìn)行生產(chǎn)以減輕體力勞動和提高勞動生產(chǎn)率的主 要工具，使用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)的水平是衡量一個(gè)國家的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。組合機(jī)床它獨(dú)有的優(yōu)勢 ： 低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線 。而主軸及其組件則是組合機(jī)床的重要執(zhí)行部件，它對加工的精度有很大的影響，盡管現(xiàn)在動力頭很多都被標(biāo)準(zhǔn)化，但為了提高對 鏜削 Φ 40— Φ 200 mm 的孔的組合機(jī)床其專用化的程度，提高加工精度和工作效率，降低機(jī)床 成本，仍然要對其動力頭部件重新設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容包括選擇變速組及其傳動副數(shù)，確定各變速組中的齒輪傳動比，以及計(jì)算齒輪齒數(shù)，以及計(jì)算膠帶輪直徑等。材料為 HT200， 重 ， 加工要求為： 表面粗糙度值： Ra=5um；加工精度等級 IT9。因?yàn)楸患庸?表面粗糙度值： Ra=5um；加工精度等級IT9，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 ??2 P241 頁表 64，根據(jù)對零件圖的分析比較最后得出加工方案：粗鏜 —— 精鏜。 通過對零件的工藝分析，取切削深度 p? =3mm， f =。 選擇通孔鏜刀，得到通孔鏜刀的外形參數(shù) B=12mm,H=12mm,L=12 150mm， l = 60， d =12mm。 確定鏜削時(shí)主軸最佳轉(zhuǎn)速 根據(jù)加工要求，選擇通孔鏜刀，查《機(jī)械加工藝手冊》 P1064 頁表 ─ 63。 鏜銷動力頭主軸最佳轉(zhuǎn)速： n = 601000 ???dv? m/min （ 2— 1） 公式出處 —— 《機(jī)械制造裝備》 ??4 P150 頁； 式中 v —— 切削速度，單位為 m/min； d —— 工件（或 刀具）直徑，單位為 mm。 加工 Φ 40—Φ 200 mm的孔時(shí)取切削深度α p=3mm， f =。查《機(jī)械加工工藝手冊》 P511 頁表 — 66 附表 — 9：得硬質(zhì)合金鏜刀的切削速度為 Vmax=、 Vmin=。 將 nmax,nmin 代入公式 2— 3 可得： nR = minnnmzx = = ? 6 確定傳動級數(shù) 將式（ 2— 3）兩邊取對數(shù)可得： z =( log nR log? ) + 1 （ 2— 4） 查《機(jī)械制造裝 備》 P152 頁 表 3－ 1， 如下表 2— 1： 表 2— 1 標(biāo)準(zhǔn)公比 ? 2 110E 4010 2020 1010 320 10 510 410 620 10 210E 1210 62 32 2 23 2 56 2 2 Amax % 11% 21% 29% 37% 44% 50% 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 8 由上表取公比 ? ＝，再將 nR ， ? 代到式 2— 4 中，得： z =( log6 ) + 1 ＝ + 1 = 通過綜合的分析與考慮，由于 z 只能為整數(shù)，故在此 z 值取為 6。 計(jì)算電 動機(jī)功率以 及各軸上的傳遞功率 根據(jù)前面已經(jīng)查出，鏜削動力頭最終所需要的輸出功率為 。 其需要經(jīng)過四對齒輪傳動，因此傳動總效率為： 總? ＝ ＝ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 10 因?yàn)椋? 床切總 ＝ ?PP （ 2— 5） 公式出處 —— 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 ??5 P40 頁 式 27； 式中 —— ＝床? 所以， 電機(jī) 需要提供的功率為 ??床切總 ＝ ? kw 因此各個(gè)軸傳遞的功率分別為： ??? ＝＝ ?p kw ??? ＝＝ ?p kw ??? ＝＝ ?p kw 2 . 2 8 2 . 2 8 0 . 9 7 2 . 1 1p ?? ? ?主 ＝ ＝ kw 式中 —— ? 是指軸與軸之間的傳動效率 選擇電動機(jī)的型號 根據(jù)機(jī)床的具體要求查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》 P155 頁表 12— 1 選擇 Y132S— 6 型電動機(jī)。主軸的剛度與材料的彈性模量 E值有關(guān)，剛的 E 值較大（ 107 牛 /厘米 2 左右），所以主軸材料首先考慮用鋼料 。因此在選擇剛料的時(shí)候應(yīng)首先考慮價(jià)格便宜的中碳鋼，在此我選擇 45 鋼。主軸的旋轉(zhuǎn)精度 在很大程度上由軸承決定，軸承的變形量約占主軸組件總變形量的 30%～ 50%，軸承的發(fā)熱量占的比重也比較大。這也是對主軸軸承的基本要求， 查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 P140 頁表 5— 6，如下表 3— 1： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 11 表 3— 1 滾動軸承和滑動軸承的比較 基本要求 滾動軸承 滑 動 軸 承 動壓軸承 靜壓軸承 旋轉(zhuǎn)精度 精度一般或較差。精度也可以很高，但制造困難 單油楔軸承一般，多油楔軸承較高 可以很高 剛 度 僅與軸承型號有關(guān)，與轉(zhuǎn)速 、 載荷 無關(guān)，預(yù)緊后可提高一些 隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大 與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn)速無關(guān) 承載能力 一般為恒定值，高速時(shí)受材料疲勞強(qiáng)度限制 隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時(shí)受溫升限制 與油腔相對壓差有關(guān)，不計(jì)動壓效應(yīng)時(shí)與速度無關(guān) 抗振性能 不 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 較 好 ， 阻 尼 系 數(shù)D= 很 好 ， 阻 尼 系 數(shù)L= 速度性能 高速受疲勞強(qiáng)度和離心力限制，低中速性能較好 中高速性能較好。所以選擇滾動軸承。由于主軸采用的是滾動軸承，為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，所以對軸頸進(jìn)行高頻淬火，硬度 HRC50～ 55。所以將該主軸設(shè)計(jì)成頭大尾小、逐級遞減的階梯形狀。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 13 主軸采用 45鋼，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P314 頁表 ，如表 3— 3 表 3— 3 軸強(qiáng)度計(jì)算公式中的系數(shù) C 軸的材料 Q235， 20 Q255， Q275， 35 45 40Cr,38SiMnMo ? ?MPaT? C 12 160 15 148 20 135 25 125 30 118 35 112 40 106 45 102 52 98 由上表 C 取 112。軸的傳遞功率 P為 。查 《 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 》 ??7 P52 頁表 1— 48 主軸端部尺寸 ， 詳 如下表 3— 5： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 14 圖 3— 2 主軸端部 表 3— 5 鏜床主軸端部尺寸（ GB2814— 89） 1D D d b L 1L 2L r 32 55 20 153 109 33 3 主軸各具體尺寸的確定 根據(jù)主軸組件具體 安裝尺寸要求，主軸各尺寸確定如下表： 表 3— 6 主軸尺寸 1D 2D 1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d Md 32 20 55 60 55 50 45 40 35 46 1l 2l 3l 4l 5l 6l 7l ` 8l 9l 153 12 5 48 406 64 28 第四章 齒輪設(shè)計(jì) 此機(jī)床為使結(jié)構(gòu)緊湊、便于力傳遞，變速箱和主軸箱設(shè)計(jì)為一整體。 12u ＝12nn ＝ 125180 ＝ ＝ ? 13u ＝13nn ＝ 125250 ＝ 2＝ 2? 14u ＝14nn ＝ 125355 ＝ ＝ 3? 15u ＝15nn ＝ 125500 ＝ 4＝ 4? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 15 16u ＝16nn ＝ 125710 ＝ ＝ 5? 確定齒輪的齒數(shù) 通過對上式進(jìn)行分析可以看出，傳動比 u 與公比 ? 始終有整次方的關(guān)系，同時(shí)考慮到機(jī)床上各零件加工的方便，在這里我們?nèi)C(jī)床上各傳動齒輪的模數(shù)相同。 計(jì)算齒輪的寬度 對整個(gè)傳動系統(tǒng)示意圖進(jìn)行分析，可以看出軸 IV 上 12z 齒輪所承受的力最大。 644 ??? npM （ 4— 1） ＝ ?? ＝ 174200 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材 P222 表 由于我們設(shè)計(jì)的齒輪采用硬齒面，故取齒寬系數(shù) ?d? 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材 P223 圖 (c) 45 調(diào)質(zhì)鋼接觸疲勞極限 580lim ?H? mpa。 580 522? ? ? mpa 初步計(jì)算齒輪的直徑： 3lim4 1][12 uuMAdHddz??? ?? （ 4— 3） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 16 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材 P227 表 取 dA ＝ 85。綜合所設(shè)計(jì)機(jī)床的特性，在此統(tǒng)一 取齒寬主要是為了方便加工，使機(jī)床構(gòu)簡單化，所以主軸上齒輪取齒寬 ： B=35mm 計(jì)算齒輪的模數(shù) 在前面對齒輪寬度計(jì)算時(shí)，我們分析并計(jì)算出 12z 齒輪分度圓直徑為 120mm，齒數(shù)為 40,其齒輪齒數(shù) z，模數(shù) m，分度圓直徑 d，有如下的關(guān)系： mzd? （ 4— 5） 所以 ： 340120 ??? zdm mm 為了減少機(jī)床加工工藝的難度，在所設(shè)計(jì)的 主軸齒輪 采用相同的模數(shù) ，這也是滿足一對直齒圓柱齒輪正常嚙合的的條件。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表 4— 1 根據(jù)要求選擇 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 17 圖 4— 1 鍵 12 8 28?? GB 1096— 79 第五章 滾動軸承的選取 鏜床進(jìn) 行鏜削加工時(shí) 主要承受徑向 載荷 ，但軸向 載荷 也不可忽略，所以 前支撐 選擇雙列圓錐滾子軸承，這樣既能承受徑向 載荷 又能承受軸向 載荷 。由于沒有 ? 50 雙列圓錐滾子軸承，就選用兩個(gè) ? 50 圓錐滾子 軸承背對背安裝，中間用隔套 1 隔開，修磨隔套的厚度便可調(diào)整軸承的間隙并預(yù)緊。 圖 5— 1 30210圓錐滾子軸承 選取 后支撐選擇圓柱滾子軸承承受徑向力。 圖 5— 2 N207E圓柱滾子軸承 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（鏜削動力頭及操作裝置設(shè)計(jì)） 18 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出，