1、目錄引言1第一章 專用銑床主軸箱設計概論31.1 專用銑床主軸箱設計的基本概念31.2 專用銑床主軸箱設計的組成與分類41.3數控機床的特點與數控機床的發展方向6第二章 數控銑床主傳動系統72.1 專用銑床主軸箱設計對主傳動的要求72.2 數控銑床主傳動的配置方式7第三章 主軸電動機的選取10第四章 同步帶傳動114.1 材料選擇114.2 參數計算11第五章 主軸組件的設計145.1 主軸組件的設計要求145.2 主軸材料的選擇及尺寸、參數的計算165.3 主軸傳動裝置箱體的作用165.4 主軸箱體的截面形狀和壁厚計算17第六章 主軸軸承的選擇176.1 軸承的選擇和軸承的精度186.2 軸

2、承預緊力的要求186.3 主軸軸承的潤滑與密封196.4 軸承壽命校核19第七章 聯接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算207.1聯接鍵的選擇207.2碟形彈簧的選擇與計算217.3碟形彈簧材料及熱處理、厚度和脫碳217.4碟形彈簧的強壓處理、表面強化處理和防腐處理22第八章 螺釘聯接的設計22第九章 液壓缸與密封件的設計229.1液壓缸安裝時應注意的問題239.2液壓缸各部分的結構及主要尺寸的確定239.3強度校核239.4 密封件的作用及其意義249.5 密封的分類及密封件的材料要求249.6防塵圈設計要求25結 論25引言在工業生產中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、專用銑床等。其中專用銑

3、床與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細等離子切割技術在材料的切割表面質量方面已接近了激光切割的質量，但成本卻遠低于激光切割。因此，專用銑床自20世紀50年代中期在美國研制成功以來，得到迅速發展。國外專用銑床的生產廠家主要集中在德國、美國和日本。從機械結構上看，其發展經歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個階段，相應的型號種類繁多。能夠代表專用銑床技術最高水平的廠家主要集中在德國。  隨著國內經濟形勢的蓬勃發展以及以焊代鑄趨勢的加速，專用銑床的優勢正在逐漸為人們所認識。專用銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產品質量得到改進，而且改善了工人的勞動環境，勞動效率進一步

4、提高。我國專用銑床每年市場需求量約在400500臺之間。近幾年來，由于對質量、勞動環境等的要求越來越高，其相應產品在我國的市場需求量也逐年上升。在我國的專用銑床設備生產行業中，技術運用不廣、新產品開發速度不快，制約了專用銑床技術的進一步發展和運用。專用銑床主軸箱設計姓名：劉巧英 專業：機電一體化技術層次：高起專 年級：2015春季第一章專用銑床主軸箱設計的基本概念1.1 專用銑床主軸箱設計的基本概念一 專用技術專用技術是本世紀中期發展起來的機床控制技術，是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術。專用裝備是以專用技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透行程的機電一體化，即所謂的數

5、字化裝備。專用機床是技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工裝備。簡單地說就是采用了專用技術的機床，或者說是裝備了專用系統的機床。國際信息處理聯盟第五技術委員會對專用機床作了如下定義：專用機床是一種裝有程序控制系統的機床，該系統能邏輯地處理具有特定代碼和其他符號編碼指令規定的程序。1.2 專用機床的組成與分類一 專用機床的組成專用機床的種類很多，但是任何一種專用機床都主要由專用系統、伺服系統和機械系統組成。1 專用系統專用系統是專用機床的核心，是專用機床的“指揮系統”。 專用系統通常是一臺帶有專門系統軟件的專用微型計算機。2 伺服系統伺服系統（或稱驅動系統）是專用機床的執行機構，是由驅動和執

6、行兩大部分組成。用于實現專用機床的進給伺服控制和株洲伺服控制。它接受專用裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執行部件的進給熟讀、方向和位移。3 機械系統專用機床的機械系統，除機床基礎件意外，有下列各部分組成:(1)主軸部件：包括主軸電動機和主軸傳動系統。(2)進給系統：包括進給執行電動機和進給傳動系統。(3)實現共建回轉、定位的裝置和附件。(4)實現某些部件動作和輔助功能的系統和裝置。機床基礎件或稱機床大件，通常是指床身(或底座)、立柱、滑座和工作臺等，它是整臺機床的基礎和框架。9二 專用機床的分類1 按工藝用途分按照工藝的不同，專用機床可分為專用車床、專用銑床、專用鉆床、專用鏜床、專用齒輪

7、加工機床、專用電火花加工機床、專用線切割機床、專用沖床、專用剪床、專用液壓機等各種工藝用途的專用機床。2 按運動方式劃分按運動方式即刀具與工件相對運動方式，專用機床可分為：點位控制、直線控制和輪廓控制。3 按伺服系統類型劃分按伺服系統類型的不同，專用機床可分為：開環伺服系統專用機床、閉環伺服系統專用機床和半閉環伺服系統時空機床。（1） 開環伺服系統專用機床開環伺服系統專用機床是一種不叫原始的專用機床。這類機床的專用系統將零件的程序處理后，輸出數據指令給伺服系統，驅動機床運動，沒有來自位置傳感器的反饋信號。最典型的系統就是采用步進電動機的伺服系統。這類系統的信息流是單向的，即進給脈沖發出去以后，

8、實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制。這類機床較為經濟，但加工速度和加工精度較低。（2） 閉環伺服系統專用機床閉環伺服系統專用機床帶有檢測裝置，直接對工作臺的位移量進行檢測。這類控制系統，因為把機床工作臺納入位置控制環，故稱為閉環控制系統。該系統可以消除包括工作臺傳動鏈在內的運動誤差，因而定位精度高、調節速度快。但由于該系統受進給絲杠的拉壓剛度、扭轉剛度、摩擦阻尼特性和間隙等非線性因素的影響，給調試工作造成較大的困難。由于閉環伺服系統復雜和成本高，故適用于精度要求很高的專用機床，如精密鏜銑床、超精密專用機床等。（3） 半閉環伺服系統專用機床大多數專用機床是半閉環伺服系統，這類系統介于開環和

9、閉環之間，精度沒有閉環高，調試卻比閉環方便，因而得到了廣泛的應用。4 按專用機床系統的功能水平劃分按專用機床系統的功能水平可分為：低檔、中檔和高檔。按控制軸數和聯動軸數可分為幾軸聯動等多種專用機床；按專用機床功能多少可分為經濟型專用機床和全功能型專用機床等。1.3專用機床的特點與專用機床的發展方向1 專用機床的特點專用機床與普通機床比較具有以下特點。（1） 自動化程度高。（2） 進給傳動機構簡單。（3） 工藝復合化和功能集成化。（4） 具有加工復雜形狀兩件的能力。（5） 具有高度柔性，適用性強。（6） 加工精度高、質量穩定。（7） 生產效率高。2 專用機床的發展方向當今專用機床正朝著以下幾個方

10、向發展。（1） 高速度、高精度。（2） 多功能化。（3） 智能化。（4） 目前CAD/CAM圖形交互式自動變成已得到較多的應用，是專用技術發展的新趨勢。（5） 可靠性最大化專用機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。（6） 控制系統小型化和時空系統小型化便于將機、電裝置結合為一體。專用機床的主傳動系統包括主軸電動機，傳動系統和主軸組件。與普通機床的主傳動系統相比專用機床在結構上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機的無級調速來承擔。省去了繁雜的齒輪變速機構，還有一些專用機床設計中還存在二級或三級齒輪變速機構用以擴大主軸電動機無級變速的范圍。2.1 專用機床對主傳動的要求1. 范圍：

11、 各種不同的機床對調速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機床，要求主軸的調速范圍大，不但有低速大轉距的功能，而且還要有比較高的速度。2. 熱變形：電動機、主軸及傳動件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對主傳動系統要求的重要指標。3. 旋轉精度和運動精度（1）主軸的旋轉精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉動條件下，測量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動值。（2）主軸在以工作速度旋轉時，測量上述兩項精度稱為運動精度。4. 主軸的靜剛度和抗振性由于專用機床的加工精度比較高，主軸的轉速又很高。因此，主軸組件的質量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對主軸組件的靜剛度和抗振性都會產生影響。5. 主軸組

12、件的耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持要求的準確精度。凡是有機械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應具有良好的潤滑。62.2 專用銑床主傳動的配置方式專用銑床的主傳動系統要求有較大的調速范圍，以保證進行加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產效率、加工精度和表面質量。專用機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此機構必須適應自動操作的要求。大多數的專用銑床是用無級變速系統控制的。專用機床主傳動系統主要有以下三種配置方式：1. 帶有變速齒輪的主傳動這種配置方式在大中型專用機床中采用比較普遍。它通過少數幾對齒輪進行降速，使之能夠分段變速，確保低速時擁有足夠的扭矩

13、，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一部分小型專用機床也采用這種傳動方式，以獲得強力切削時所需要的扭矩。2. 通過帶傳動的主傳動主要應用在中小專用機床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內采用了承載后無彈性伸長的材料作強力層，以保持帶的節距不變，使主動和從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優點：（1）無滑動，傳動比準確。（2）傳動效率高，可達98%以上。（3） 傳動平穩可靠

14、，噪聲小。（4） 使用范圍廣，速度要達到50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數千瓦。但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。3. 由調速電動機直接驅動的主傳動這種主傳動方式大大簡化了主軸箱與主軸的結構，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機轉動時發出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉速時為恒轉矩輸出，高于額定轉矩時為恒功率輸出。使用這種電動機可實現電氣定向。我們把機床主軸驅動與一般工業的驅動相比較，便可知機床要求其驅動系統有較高的速度精度和動態剛度，而且要求具有能連續輸出的高轉距能力和非常寬的恒功率運動范圍。隨著功率電子，

15、計算機技術，控制理論，新材料和電動機設計的進一步發展和完善，矢量控制交流主軸電動機驅動系統的性能已經達到甚至超過了直流電動機驅動系統，交流主軸驅動系統正在逐步取代直流系統。正確選擇電動機的類型、型號及容量是機床設計的重要問題之一，它直接影響著機床的結構和壽命，選擇時要根據機床的功能要求，所設計的結構，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結構型式及容量。圖3-1主軸電動機電動機功率的選擇，工作機所需的有效功率為：Pw=Fv/1000=17.5kw1,為了計算電動機所需的功率，先要確定從電動機到工作部件的總效率，設1、2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動效率，查表所得1和2都等于0.97。則傳動的總效率

16、為=1×2=0.941， 所以電動機所需的功率為Pd=Pw/=18.5KW1電動機傳速的選擇:此次設計要求電動機必須有額定轉速1500r/min,最高轉速必須達到4000r/min.電動機型號的選取：根據設計要求，本次設計中選取蘭州電機廠生產的1PH5167-4CF4型號交流主軸電動機。其主要參數如下表：額定轉速（r/min）最高轉速(r/min)額定轉矩慣性矩(N.M)電機功率(KW)恒功率范70.04618.51:90表3-1 1PH5167-4CF4型號交流主軸電動機的主要參數11同步帶傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的特點，同步帶傳動的優點是:（1）無相對滑

17、動，帶長不變，傳動比穩定；（2）帶薄而輕，強力層強度高，適用于高速傳動，速度可達40 m/s；（3）帶的柔性好，課用直徑較小的帶輪，傳動結構緊湊，能獲得較大的傳動比；（4）傳動效率高，可達0.98-0.99，因而應用日益廣泛；（5）初拉力較小，故軸和軸承上所受的載荷小。根據設計要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運轉部分。134.2 參數計算設計計算的內容主要是：齒形帶的模數、齒數、和寬度的結構和尺寸，傳動中心距，作用在軸上載荷以及結構設計。 節圓直徑d1:d1=96 大帶輪齒數z2與直徑：z2=iz1=36 大

18、帶輪直徑d2=id1=1.5×96=144 帶的速度V:V=7.536， (式4-1)由表查得Vmax=3540 V<Vmax 所以合格。 定中心距a0: 5(d1+d2) a02(d1+d2)所以：0.7（96+144）a02(96+144)則有168a0480 初選a0=300 帶的節線長度Lp以及齒數Zb：Lp0=2a0+(d1+d2)+=2300+×240+=978.72 （式4-2）查表選取Lp=1005 Zb=80 計算中心距a（采用中心距可調）aa0+=300+ （式4-3 ）選取a=314 帶輪與帶的嚙合齒數Zm：Zm=11.82 取Zm=12 （式4

19、-4）因為當m2時，Zm應不小于6 ，所以計算的Zm滿足條件。 帶寬bs: bs 查表取Kz=1.20, Fa=20N/mm （式4-5）Fc=mbV2=4.8×10-3 ×7.5362=0.273所以 bs選取bs=40 作用與軸上的力Fr：Fr= （式4-6）小帶輪最小包角：180º-60º（d2-d1）/a=180。-60。（144-96）/314=170.8。帶輪寬度bf, bf1, bf2 bf=bs+(1.53)=41.543bf1=bs+(67)=4647bf2=bs+(35)=43414主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動

20、件、密封件等，因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質量和生產率產生直接影響，是機床最重要的部件之一。5.1 主軸材料的選擇及尺寸、參數的計算圖5-1主軸主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結構尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結構隨系統設計要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數包括：主軸直徑、內孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。評價和考慮主軸的主要尺寸參數的依據使主軸的剛度、結構工藝性和主軸組件的工藝適應范圍。1. 主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應增大。軸承的直徑越大，同等級精度軸

21、承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉精度就越困難。同時極限轉數下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.70.8的前支承軸頸值，實際尺寸要在主軸組件結構設計時確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。2. 主軸內孔直徑 主軸的內孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動氣動或液動卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相對重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于0.3時空心主軸的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當；等于0.35時，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的90%；大于0.7時空心主軸的剛度急劇下降。一般

22、可取其比值為0.5左右。根據設計要求，此設計選用的主軸材料是45號鋼。其熱處理及參數如下表表5-1 45號鋼熱處理參數13材料熱處理硬度（HBS）抗拉強度極限屈服強度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應力-1 45調質、滲氮21725564035530015560因為選用的主軸電機功率為P=18.5KW，額定轉速nc=1500r/min所以主軸功率 p=pc/123=9.67 kw (式5-1)因為主軸是空心轉軸，所以 d1=21.68 ×. （式5-2）查表得=1.23 所以d1=21.68×1.2321.23=56.6 又因為此處軸上有一個鍵槽，所以d1=d

23、×(1+5%)=59.45 取d1=60;d2=d1+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取a（0.070.1）d1；d2應符合密封件的孔徑要求。所以 d2=63mmd3=d2+58mm=72mm。 d4=d3+15mm=74mm。d5=d4+15mm=78mm。d6=d5+2a。a(0.070.1)d1 所以d6=80mm。根據選用的軸承確定d7=98mm主軸的疲勞強度安全系數校核，危險截面安全系數s的校核計算： s=s （式5-3）只考慮彎距作用的安全系數；s只考慮扭距作用是的安全系數；s 許用安全系數；14在此查表所得s=

24、1.31.5；s= 查表得出-1=270Mpa -1=155Mpa k=1.71 k=1.44 =1.6 =0.78 =0.74， =0.3，=0.21，=， m= M= Wp= 所以：s=1.08<s=1.31.5 所以主軸設計符合要求。3. 主軸的軸端結構主軸的軸端是用于安裝夾具和刀具。要求夾具和刀具在軸端定位精度高、定位好、裝卸方便，同時使主軸的懸伸長度短。專用銑床的主軸端部結構，一般采用短圓錐法蘭盤式。4. 軸主要精度指標 前支承軸承軸頸得同軸度約為5µm左右；軸承軸頸需要按軸承內孔“實際尺寸”配合，并且需要保證配合過盈1µm5µm；錐孔與軸承軸頸得

25、同軸度為3µm5µm，與錐面的接觸面積不小于80%，且大端接觸較好；裝圓柱滾子軸承與軸承內圈的接觸面積應該不小于85%。5. 主軸動態特性的改善 改善主軸動態特性的措施有以下幾個方面：（1）使主軸組件的固有頻率避開激振力的頻率 通常應該使固有頻率高于激振力頻率的30%以上。如果發生共振的那階模態屬于主軸在彈性基礎上（軸承）的剛度振動則應提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動，則應提高主軸的剛度，如加粗直徑。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激振頻率等于主軸轉速乘以/30。也可能來自斷續切削，這時激振頻率還應該乘以刀齒數z。（2）增大阻尼 如前面所述，低階模態常是主軸的剛體

26、振動。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，主軸又是水平的，可用滑動軸承。滾動軸承適當預緊可以增大阻尼，但過大的預緊反而使阻尼減少，故選擇預緊時還應該考慮阻尼的因素。（3）采用三支承 如主軸后端懸深很長，可增加輔助支承，成為三支承主軸。輔助支承可用深溝球軸承，保留游動間隙。輔助支承的作用，與其說是提高剛度，不如說是為了提高抗振性。5.3 主軸傳動裝置箱體的作用通過傳動軸承支撐傳動件的軸；存儲潤滑劑，實現傳動件和軸承的潤滑；密封作用，減少環境不良因素；保護機器操作者的人身安全，避免傷亡事故。5.4 主軸箱體的截面形狀和壁厚計算 傳動裝置箱體的典型

27、縱截面形狀為矩形或圓形。箱體壁厚N的計算: N=14 （式5-4）第六章 主軸軸承的選擇主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結構、配置、安裝、調整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。在專用機床上主軸軸承常用的有滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承摩擦阻力小，可以預緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉速范圍和載荷變動范圍下穩定的工作。滾動軸承由專業化的工廠生產，選購維修很方便，在專用機床上被廣泛采用。但與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體數目有限，剛度是變化的，抗振性略差，并且對轉速有很大的限制。專用機床主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動軸承，特別是大多數立式主軸和主軸裝在套筒內能

28、夠作軸向移動的主軸。這時用滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動軸承根據滾動體的結構的不同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。66.1 軸承的選擇和軸承的精度選用軸承時，首先是選擇類型。選擇軸承類型應考慮多種因素，如軸承所受載荷的大小、方向及性質；軸向的固定方式；轉速與工作環境；調心性能要求；經濟性和其他特殊要求等。滾動軸承的選，用原則課概括如下。1. 載荷條件軸承承受載荷的大小、方向、性質是選擇軸承類型的主要依據。載荷較大時應選用線接觸的滾子軸承。受純軸向載荷時通常選用推力軸承；主要受徑向載荷時應選用深溝球軸承；同時受徑向和軸向載荷時應選用角接觸軸承；受沖擊載荷時宜選用滾子軸承。2

29、. 轉速條件當轉速較高且旋轉精度要求較高時，應選用球軸承。推力軸承的極限轉速低。當工作轉速較高，而軸向載荷不大時，可采用角接觸軸承或深溝球軸承。對高速回轉的軸承，為減小滾動體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動體直徑較小的軸承。3. 裝調性能3類（圓錐滾子軸承）和N類（圓柱滾子軸承）的內外圈可分離，便于裝拆。為方便安裝在長軸上軸承的裝拆和緊固，可選用帶內綴孔和緊定套的軸承。4. 調心性能軸承內、外圈軸線間的偏位角應控制在極限值之內，否則會增加軸承的附加載荷而降低其壽命。對于剛度差或安裝精度較差的軸組件，宜選用調心軸承，如1類（調心球軸承）、2類（調心滾子軸承）軸承。5. 經濟性在滿足使用要

30、求的情況下優先選用價格低廉的軸承。一般球軸承的價格低于滾子軸承。軸承的精度要求越高價格就越高。在同精度的軸承中深溝球軸承的價格最低。同型號不同公差等級軸承的價格比為：P0:P6:P5:P4=1:1.5:1.8:6。選用高精度軸承時應進行性能價格比的分析。本次設計中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。角接觸軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷的聯合作用，其軸上載荷能力的大小，隨接觸角的增大而增大；軸承的精度，分為2、4、5、6、0五級。其中2級最高，0級為普通精度級。主軸軸承以4級為主。高精度主軸可用P2級。要求較低的主軸或三支撐主軸的輔助軸承可用P5級。P6級和P0級一般不用。66.2

31、 軸承預緊力的要求因為預緊力提高剛度有一定的效果,這是與線接觸的滾子軸承不同的。點接觸的球軸承，應在溫升允許的條件下，盡量用較高的預緊力。在軸向力的作用下，不受力測軸承的滾動體與滾道不配時為最大軸向載荷的35%；三聯組配時為24%。6.3 主軸軸承的潤滑與密封主軸的密封有接觸式密封和非接觸式密封，主軸軸承的潤滑與密封是機床使用和維護過程中值得重視的兩個問題。良好的潤滑效果可以較低軸承的工作溫度和延長使用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進入，還要防止潤滑油的泄漏。專用機床上，主軸軸承潤滑方式有：油脂潤滑、油液循環潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑等方式。此次設計選用的是油脂潤滑方式。主軸的潤滑狀態可分

32、為流體潤滑狀態和非流體潤滑狀態兩大類，流體潤滑狀態又可分為邊界潤滑狀態和干摩擦潤滑狀態。除上述外，還常見有混合潤滑狀態，即流體潤滑狀態和邊界潤滑狀態同時存在。油脂潤滑方式： 是目前在專用機床的主軸軸承上最常用的潤滑方式，特別是在前支承軸承上更是常常用到。當然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統，那么后支承軸承和其他軸承，一般采用油脂潤滑方式潤滑。（1）油液潤滑方式： 在專用機床主軸上，有采用油液循環潤滑方式的。裝有CA-MET軸承的主軸，即可使用這種方式潤滑，對一般主軸軸承，后支承上采用這種方式潤滑比較常見。不過在用油液潤滑角接觸軸承的時候，要注意角接觸軸承有泵油效應，必須使油液從小口進入。（2）

33、油霧潤滑方式： 油霧潤滑方式是將油液經高壓氣體霧化后從噴嘴成霧狀噴出倒需要潤滑的部位達到潤滑目的的方式。由于霧狀油吸熱性好，又無油液攪拌作用，所以常用于高速主軸軸承的潤滑。但是，油霧容易吹出，污染環境。（3）油氣潤滑方式： 油氣潤滑方式是針對高速主軸而開發的新型的潤滑方式。它是用極微量的油（約0.033）潤滑軸承，以抑制軸承發熱。油箱中的油位開關和管路的壓力開關，確保在油箱中無油或者壓力不足的時候，能自動啟動切斷主電動機電源。軸承間隙調整和預緊 主軸軸承的內部間隙，必須能夠調整。多數軸承，還應在過盈狀態下滾動體與滾道之間有一定的預變形，這就叫做軸承的預緊。軸承預緊后，內部無間隙，滾動體從各個方

34、向支承主軸，有利于提高運動精度。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而預緊前只有部分滾動體與滾道接觸。預緊后，滾動體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將更多，各滾動體的受力將更為均勻。這些都有利于提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預緊將使軸承壽命下降，故預緊要適量。176.4 軸承壽命校核主軸軸承通常載荷相對較輕,除一些特殊的重載主軸外,軸承的承載能力是沒有問題的。主軸軸成的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是因為磨損而降低精度。通常，如軸承精度為P4級，經使用導致磨損后跳動精度降至P5級時，這個軸承就不能滿足加

35、工精度要求了。應該更換了。雖然還遠未達到其疲勞壽命，但是這種“精度壽命”目前還難以估算準確。所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作8小時，預計使用五年。則T=16×365×5=29200h根據軸承壽命校核公式： Lh= （式6-1）Lh-軸承壽命。T-滾動軸承許用壽命。C-滾動軸承額定動負荷。fn-速度系數fn=-壽命指數。 對球軸承=3；對滾子軸承=10/3。KA-使用系數。查表取KA=1.2.Kn-轉速變化系數，查表取Kn=0.89。KL-齒輪輪換工作系數，查表取KL=0.8.P-當量動載荷。14所以根據公式計算得：Lh=500h>T 因為軸承使用壽命遠大于軸承預期

36、的壽命所以軸承合格的。第七章 聯接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算7.1聯接鍵的選擇鍵的類型可根據聯接的結構特點，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據軸的直徑，從標準中選取，對于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉矩的條件下，允許選用較標準規定小一擋的截面尺寸，有時候由于工藝和強度原因，也可以選用較標準規定尺寸大一擋的鍵，鍵的長度按輪轂長度而定，即鍵的長度等于略短于輪轂的長度，而導向平鍵就得按輪轂的長度及滑動距離而定，鍵的長度應該符合標準規定的長度系列。根據設計尺寸和GB/T1096-1979選普通平鍵聯接，鍵的公稱尺寸是b×h×L=10×8×

37、(2836)，材料選取45號鋼。7.2碟形彈簧的選擇與計算碟形彈簧它是一種用鋼板沖壓的截面錐形壓縮彈簧，其特點是： 圖7-1碟形彈簧（1）剛度大，用于負荷大，軸向空間要求小的地方。（2）具有變剛度特性，適應范圍廣，根據其極限變形量h0和彈簧板厚度t不同，可有各種不同的特性曲線和承載能力。（3）在工作過程中，碟片之間有摩擦損失，加載和卸載時的特性曲線不重合，吸振能力強，制造維修方便。根據設計要求，選用A系列碟形彈簧。采用對合組合方式安裝。177.3碟形彈簧材料及熱處理、厚度和脫碳碟形彈簧材料為60Si2MnA，碟簧成型后，進行淬火，回火后的硬度必須在HRC4245范圍內單面脫碳層深度，對于厚度小

38、于1.25mm的第一類碟形彈簧，不得超過其厚度的5%，對于厚度不小于1.25mm的碟形彈簧，不超過其厚度的3%（其最小值允許為0.06）。7.4碟形彈簧的強壓處理、表面強化處理和防腐處理碟形彈簧應全部進行強壓處理，處理方法為：一次壓平，持續時間不少于12h，或者進行短時壓平，壓平次數不小于5次，壓平力不小于二倍的Pf=0.75h0,強化處理后自由高度應穩定。對于受變負荷的碟形彈簧，內錐面推薦表面作強化處理，例如噴丸處理等，根據需要，碟形彈簧表面進行防腐處理（如磷化、氧化、鍍鋅等），經電鍍后的碟形彈簧，必須進行去氫處理，不過對受變負載的碟形彈簧應該避免采用電鍍方法處理。6其主要設計參數如下：D=

39、50 d=25.4 t=3 h0=1.1 H0=4.1 P=12000N f=0.83 H0-f=3.27 M=-1250N/2 =1430 N/2 Q=34.30kg/1000件D/t18 h0=0.4 E=206000N/2 =0.3 K4=1 C=2 壓平彈簧的負載：PC= （式7-1） K1=0.69， （式7-2）P/Pc=5000/8410=0.59 因為h0/t=0.4 (查表所得) 所以 f=0.57×h0=0.51 所以對合組合的片數為I= 取12片.未受負載的高度是HZ=i.H0=22×3.15=69.3受負載時的高度H1=HZ-if=69.3-22&#

40、215;0.51=58.08壓平彈簧時(f=h0)M點的應力 M= （式7-3）此數據與60Si2MnA的屈服極限1400接近碟形彈簧的剛度 P=9015.53N （式7-4）第八章 螺釘聯接的設計設計要求：1.螺釘的布置一般對稱形式，并應該根據結構和力流方向使螺釘受力合理，加工與安裝方便。2.形心與結合面的形心應該重合。3.用鉸制孔螺釘（受剪切螺釘）承受橫向載荷時，沿力流方向的螺釘應不多于6個。4.一組螺釘的直徑和長度應該盡量相同。5.一組螺釘中每個螺釘的預緊力應該相同。6.釘中心線間的最小距離t=（1.52.0）s，s為六角螺母的對邊寬度，最大距離與聯接用途有關。7.該滿足擰螺釘時需要的最

41、小扳手空間。8.校核計算時只計算受力最大的螺釘。六角頭頭部帶槽螺釘： 圖8-1六角頭頭部帶槽螺釘 根據要求計算：選用M6和M8兩種螺釘，其中M6型號螺釘主要尺寸參數為：b=24, dk=9.7810, K=3.9, t=2, B=4.15, l=1060,精度等級為8.8級。M8型號螺釘主要尺寸參數為：b=28, dk=12.7313, K=5, t=2.6, B=5, l=1280， 精度等級為8.8級。螺釘的強度計算與校核：承受橫向載荷和軸向載荷的普通螺釘的校核M6螺釘校核公式：4×1.3F0/(d1)2, 96.32=106.2所以合格。設計公式：d14×1.3F0/1/2 =5.96 式中 (d1是螺釘的螺紋小徑，是螺釘的許用拉應力