【正文】 能移動(dòng)，故兩個(gè)軸承的軸向力分別為 （） （）因此只需要校核軸承1，因?yàn)檩S承1受到的徑向力比軸向力小很多，所以必須考慮當(dāng)量?jī)蓚€(gè)方向的當(dāng)量載荷，即 （）故當(dāng)量動(dòng)載荷為 （） （）因，所以只計(jì)算軸承1壽命軸承由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：額定動(dòng)載荷，[10]，要求軸承使用壽命大于58800h，軸承壽命為 （）——溫度系數(shù)，——載荷系數(shù)，顯然該軸承滿足要求。 本章小結(jié)本章完成了并聯(lián)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖所示，達(dá)到了3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的要求。另外，通過(guò)PROE仿真[12]，各種參數(shù)也達(dá)到了預(yù)期要求，參數(shù)如表32。串聯(lián)工作臺(tái)有兩個(gè)平動(dòng)自由度，需要采用兩個(gè)1維平動(dòng)工作臺(tái)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，設(shè)直接連接在機(jī)架上的工作臺(tái)為第二級(jí)工作臺(tái)，直接連接并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)為第一級(jí)工作臺(tái)。如圖41所示，工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)為一根滾珠絲杠和兩根導(dǎo)軌，導(dǎo)軌起支撐作用，絲杠為驅(qū)動(dòng)軸，也可以起到一定的支撐作用。對(duì)于直徑大于4米大型螺旋槳，其槳葉的寬度也小于槳葉的徑向長(zhǎng)度，其槳葉的徑向長(zhǎng)度為2米，因此設(shè)定工作臺(tái)的移動(dòng)距離: （）并聯(lián)工作臺(tái)設(shè)計(jì)完畢，其質(zhì)量約為430kg，主軸加工時(shí)受到的最大反作用力F為1000N，主軸傾角額定值為。35工作臺(tái)既要能正放于機(jī)架上表面，也要能倒掛在機(jī)架的下表面。組合考慮各種因素，選取HGW55HA型導(dǎo)軌[10]，導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為2100mm,安裝方式為雙導(dǎo)軌，4滑塊模式。符合本次的機(jī)床設(shè)計(jì)要求。明顯符合對(duì)并聯(lián)工作臺(tái)的支撐要求；對(duì)導(dǎo)軌的動(dòng)負(fù)載進(jìn)行分析：，考慮整個(gè)平臺(tái)的加速度，設(shè)加速度為。滾珠絲杠是工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)軸，同時(shí)也能起到一定支撐作用。分析絲杠的工作條件：已知工作臺(tái)的行程為1600mm，考慮到滾珠螺母的尺寸，；初步計(jì)算并聯(lián)工作臺(tái)質(zhì)量m為430kg；另外主軸的最大反作用力為1kN，考慮重力和主軸反向作用力的方向，其最大的合力在下工作臺(tái)，大小為 （）其方向豎直朝下設(shè)工作臺(tái)的最大加速，則在平臺(tái)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，還將產(chǎn)生一個(gè)很大的軸向負(fù)載 （）由于主軸的反向作用力方向可以與水平面有的傾角，所以滾珠絲杠在機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，還會(huì)受到其在軸向方向的載荷，其大小為 （）考慮到工作臺(tái)的摩擦阻力，可以得到絲杠軸受到的最大動(dòng)載荷為 （）其中摩擦系數(shù)；設(shè)絲杠在加速時(shí)的時(shí)間比為10%，受加工反作用力的時(shí)間比為70%，故絲杠受的平均動(dòng)載荷為 （）因?yàn)闈L珠絲杠需要正反轉(zhuǎn)換向，在滾珠絲杠換向時(shí)，易因反向間隙造成回轉(zhuǎn)誤差，影響運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，所以也需要對(duì)滾珠螺母進(jìn)行預(yù)壓，消減回轉(zhuǎn)誤差。在機(jī)床工作時(shí)，并聯(lián)桿的運(yùn)動(dòng)存在快速移動(dòng)和慢速走刀兩種方式，其中設(shè)快速運(yùn)動(dòng)的速度，時(shí)間比為20%；慢速走刀的速度為，所占時(shí)間比為80%。表41 FDV25010B3的主要參數(shù)(默認(rèn)單位mm)公稱外徑導(dǎo)程PCD珠徑根徑剛性K5010255螺母直徑螺母長(zhǎng)度法蘭直徑法拉厚度動(dòng)負(fù)載C(N)靜負(fù)載Co（N）78258110188394026505滿足條件： （） 故選擇的滾珠絲杠符合要求。[11]，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為，最大轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為，最高轉(zhuǎn)速為，都符合要求。絲杠的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且絲杠主要承受的載荷為軸向載荷，所以絲杠采用一端固定，一端支撐的方式。圓錐滾子軸承選擇32010，內(nèi)徑為50mm，外徑80mm，厚度為20mm；深溝球軸承選擇6208，內(nèi)徑為40mm，外徑80mm，厚度為18mm。因?yàn)闈L珠絲杠的支撐端和固定端承受的豎直載荷一樣，但是固定端還要承受軸向載荷，因此固定端的兩個(gè)圓錐滾珠軸承是危險(xiǎn)端，需要校核，如圖43所示[13]。 （）假設(shè)兩個(gè)圓錐滾子軸承的徑向載荷一致，則 （）根據(jù)之前對(duì)絲杠的受力分析，得絲杠的最大軸向載荷為 （）受力情況，如圖43所示首先計(jì)算軸的軸向力，查表得，軸承2的內(nèi)部軸向力分別為 （） （）方向如圖43所示。工作臺(tái)主板上要鋪設(shè)導(dǎo)軌和滾珠絲杠，根據(jù)之前選取的導(dǎo)軌和滾珠絲杠的尺寸，確定主板的主要尺寸，如圖44[10]：圖44工作臺(tái)主板尺寸第二級(jí)工作臺(tái)直接連接在機(jī)架上，通過(guò)線性移動(dòng)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)并聯(lián)工作臺(tái)移動(dòng)；其運(yùn)動(dòng)方向平行于螺旋槳的徑向，運(yùn)動(dòng)尺寸要保證主軸可以加工槳葉的整個(gè)徑向尺寸。，考慮輪轂的尺寸，其槳葉的徑向長(zhǎng)度為最大可能為，因此設(shè)定工作臺(tái)的移動(dòng)距離 （）并聯(lián)工作臺(tái)和第一級(jí)工作臺(tái)設(shè)計(jì)完畢，其總質(zhì)量約為1152kg，主軸加工時(shí)受到的最大反作用力為1000N，主軸傾角額定值為，故工作臺(tái)要承受的最大豎直力為 （）工作臺(tái)受到的最大水平力為 （）方向在水平范圍內(nèi)任意。為了使上下工作臺(tái)結(jié)構(gòu)一致，選用導(dǎo)軌的負(fù)載能力要在4個(gè)主要方向上相近，或一致。考慮第一級(jí)工作臺(tái)的寬度，導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 （）HG線性導(dǎo)軌屬于滾動(dòng)滑軌，具備4個(gè)方向等負(fù)載及自動(dòng)調(diào)心能力，可以滿足導(dǎo)軌正放和倒掛放置的要求。對(duì)導(dǎo)軌的動(dòng)負(fù)載進(jìn)行分析：，考慮第一級(jí)工作臺(tái)和整個(gè)并聯(lián)平臺(tái)的加速度，設(shè)加速度為。壽命校核： （）式中：L——額定壽命，km ——硬度系數(shù)，取為1——溫度系數(shù)， ——負(fù)載系數(shù)，——工作負(fù)載，為的一半，設(shè)導(dǎo)軌的速度一直是最大速度50m/min，則導(dǎo)軌的額定壽命為 （）額定壽命校核：設(shè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一天20小時(shí)，導(dǎo)軌的時(shí)間比為90%，機(jī)床一年工作350天，工作時(shí)間為20年，則： （） （）所以，導(dǎo)軌符合設(shè)計(jì)要求。屬于機(jī)床的核心部件，不易更換，應(yīng)該保證較高的安全系數(shù)。其大小為： （）考慮到工作臺(tái)的摩擦阻力，可以得到絲杠軸受到的最大動(dòng)載荷為 （）其中摩擦系數(shù)； 設(shè)絲杠在加速時(shí)的時(shí)間比為10%，受加工反作用力的時(shí)間比為70%，故絲杠受的平均動(dòng)載荷為 （）因?yàn)闈L珠絲杠需要正反轉(zhuǎn)換向，在滾珠絲杠換向時(shí)，易因反向間隙造成回轉(zhuǎn)誤差，影響運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，所以需要對(duì)滾珠螺母進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓力為 （）在預(yù)壓力負(fù)載下滾珠絲杠的軸向負(fù)載為 （）預(yù)期壽命校核：機(jī)床每天工作12小時(shí)，一年工作350天，額定工作年限為20年，其中工作臺(tái)的使用時(shí)間比為90%，則預(yù)期壽命為： （）滾珠絲杠的軸向尺寸已經(jīng)確定大于2200mm，對(duì)于這個(gè)長(zhǎng)度的滾珠絲杠導(dǎo)程一般都大于10mm，故取導(dǎo)程。因此，絲杠的平均伸縮速度為 （）以導(dǎo)程為，計(jì)算滾珠絲杠的平均回轉(zhuǎn)速度為 （）由壽命計(jì)算公式[10]知 （）代入數(shù)據(jù)得 （）為動(dòng)負(fù)載，應(yīng)該滿足條件 （）C為額定動(dòng)負(fù)載根據(jù)工作條件，查看《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取絲杠：FDV26310B3型滾珠絲杠[21]，絲杠的總長(zhǎng)度為2800mm，螺紋副部分的長(zhǎng)度為2550mm。由之前滾珠絲杠的校核結(jié)構(gòu)結(jié)果知：導(dǎo)程為10mm,快速移動(dòng)速度為30m/s，得滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速為： （）絲杠扭矩的計(jì)算，絲杠為順序切削，即轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，由計(jì)算公式得： （）式中： ——轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械效率，——絲杠的最大軸向負(fù)載，N——絲杠旋轉(zhuǎn)的最大扭矩，查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，保證電機(jī)的輸出的額定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速大于絲杠所需要的值，保證絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)。第一級(jí)工作臺(tái)的滾珠絲杠，長(zhǎng)度為2800mm，其中螺紋副的長(zhǎng)度為2550mm，額定的驅(qū)動(dòng)距離為2200mm，最大驅(qū)動(dòng)距離為2250mm。固定端為兩個(gè)背對(duì)背的圓錐滾珠軸承，支撐端為為一對(duì)深溝球軸承。絲杠軸的軸承主要承擔(dān)絲杠自身的重量和絲杠工作時(shí)的軸向負(fù)載。因?yàn)?，滾珠絲杠的支撐端和固定端承受的豎直載荷一樣，但是固定端還要承受比豎直載荷大的多的軸向載荷，因此固定端的兩個(gè)圓錐滾珠軸承時(shí)危險(xiǎn)端，需要校核。 （）假設(shè)兩個(gè)軸承的徑向載荷一致，則 （）絲杠軸受到的最大軸向載荷為 （）其中摩擦系數(shù)； 圖46軸承受力分析首先計(jì)算軸的軸向力，查表得，軸承2的內(nèi)部軸向力分別為 （） （）因?yàn)楹偷姆较蛞恢?，則 （）顯然，因此軸有向右移的趨勢(shì)，但是受到力平衡不能移動(dòng)，故兩個(gè)軸承的軸向力分別為 （） （）因此只需要校核軸承1，因?yàn)檩S承1受到的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸向力，所以不考慮徑向的負(fù)載。故軸承壽命為： （）——溫度系數(shù)，——載荷系數(shù)，故此軸承滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而其他軸承也符合要求。對(duì)設(shè)計(jì)的二維工作臺(tái)用PROE軟件進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真驗(yàn)證出平動(dòng)工作臺(tái)的主要參數(shù)見(jiàn)表43。圖48主軸裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)論結(jié) 論本論文主要針對(duì)大型螺旋槳（直徑大于4m）的結(jié)構(gòu)、加工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)加工兩個(gè)自由曲面的雙面加工銑床的結(jié)構(gòu)部分。主要成果：完成了機(jī)床的工作原理和總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)床主要部件的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)床的整體布局；并且在此基礎(chǔ)上完成了主軸裝夾機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)，其由一個(gè)二維平動(dòng)工作臺(tái)和一個(gè)3軸并聯(lián)工作臺(tái)組成，能夠做5個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋槳槳葉自由曲面的加工。本論文基本達(dá)到了預(yù)期的目的，完成了銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要部分，因?yàn)橹皼](méi)有這種機(jī)床，所以在工作原理和整體布局方面做了很多分析，另外由于經(jīng)驗(yàn)較少，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有一定缺陷。同時(shí)由于個(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，不涉及對(duì)螺旋槳雙面加工銑床的電路控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這期間，我得到了很多老師、同學(xué)和朋友無(wú)私的幫助和關(guān)懷。張老師為人師表，極具耐心與責(zé)任心，在論文的撰寫(xiě)整個(gè)過(guò)程中，張老師花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力給予了悉心的指導(dǎo)。感謝0902班的所有同窗好友，感謝你們對(duì)我學(xué)業(yè)、生活上的幫助與關(guān)懷！同時(shí)格外感謝論文小組里的同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 一路走來(lái)，需要感謝的人太多，實(shí)在不是簡(jiǎn)單的幾行文字就能表達(dá)