一种机床主轴工作台结构设计（以立式机床为例）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 在新的经济增长过程中，中国的机床工业正在迅速发展。随着我国经济的可持续发展，机床行业的全球化，以及在政府加强自主知识创新措施的鼓励下，在垂直加工中心和其他高端机床的发展投资趋向成熟，所以在未来机床行业将成为占据主导地位。 加工中心主要由主轴组件、旋转工作台、可移动工作台、刀库、自动换刀装置等机械功能组成。主轴总成是机床的重要组成部分，其性能直接影响机床的加工精度和表面粗糙度。本文在查阅大量国内外文献的基础上，对不同加工中心的主轴组件的性能进行了研究和分析，并比较了其特点，并提出了合理的主轴结构。同 时对主轴、轴承、丝杠等重要部件的机械性能进行了讨论，并对其刚度和强度进行了校核。重要的是，在这个设计中使用的陶瓷轴承可以有效地提高主轴的刚度，从而提高加工中心的可靠性和稳定性。本文针对立式加工中心 述了立式加工中心工作台和滑轨的设计过程和设计方法。通过对比立式加工中心机床布局和参数，确立了切合实际的开发方案。 关键词： 主轴组件； 加工中心； 数控机床； 工作台 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n a of s of of as is is of of to be to a of of of on on A be of as a of is of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is to of of of NC 文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章引 言 . 1 工中心简介 . 1 工中心的特点 . 1 工中心的组成 . 2 工中心的分类 . 3 设计目的 . 5 第二章加工中心主轴系统 . 7 轴动力 . 7 电机功率估算 . 7 电机选型 . 8 电机上的键 . 8 轴传动 . 9 步带的选择 . 9 轴组件 . 13 轴设计 . 13 轴上的键 . 20 轴轴承的选择 . 21 轴组件的润滑与密封 . 24 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 第三章机床传动系统的理论计算 . 26 珠丝杠规格的计算 . 26 杠导程的选定 . 26 杠基本动额定负荷的计算 . 26 杠轴径的选择 . 32 珠丝杠螺母形式的确定 . 33 服电机的计算 . 34 大切削负载转矩的计算 . 34 机的转子惯量与负载惯量的匹配计算 . 36 大转矩的校核计算 . 38 第四章进给传动结构设计 . 40 丝杠轴承的选择 . 40 滚珠丝杠的安装 . 41 联轴器的选择 . 44 精密螺帽的选择 . 45 第五章结 论 . 46 参考文献 . 47 致 谢 . 48买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引 言 工中心简介 加工中心是一台集机、电、液、气、电脑和信息控制技术于一体的机电一体化的典型产品，是高速、高效、超高精度和数字化、紧凑型的最佳体现，在当今最先进、最普及的技术水平。它广泛应用于能源、交通、 原材料、农业机械、军工、轻工机械、汽车、模具及各种工业部门的机械制造领域，其技术水平和在金属切削机床的生产和总重量百分比是衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。 数控机床加工中心数控铣床、数控镗铣床、数控钻床等功能和聚集在一起的机械加工设备，并增加了自动换刀装置和刀，安装后的工件，根据不同的加工过程自动选择和更换刀具，完成了多平面多工序的加工。 工中心的特点 与普通机床相比，加工中心具有以下几个突出特点： 1. 加工中心设有一个集中加工中心，可自动换刀，并可在工件上加工多个工序。现代加 工中心可以使工件实现多表面、多功能、多工位连续、高效率、高精度加工。 2. 高精加工中心采用加工中心的加工方式，一个安装处理可以是大部分表面处理的一部分，避免了重复工件装夹产生的载荷和夹紧误差，以保证工件的高精度和高相对位置精度的加工表面。此外，加工中心的整个加工过程控制的自动执行，以避免人为操作的意外错误。加工中心可节省齿轮、凸轮、凸轮和传动部件，最大限度减少因制造和使用引起的摩擦损失而引起的摩擦损失，组合重复定位精度和提高加工中心位置补偿功能和定位精度高，提高加工中心的精度，加工质量更稳定。 3. 生产效率高，加工中心主轴转速和进给速度调节范围广，每一个加工过程都可以选择最有利的切削，良好的结构刚度，使加工中心切削大量的切削量，有效节省机动时间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 工中心的组成 加工中心各组成部分的类型、功能和参数是不同的。机床本体分为基本元件和元件的选择，数控系统具有基本功能和选择功能，机床参数有主要参数等参数。总体而言，该机一般由以下部分组成。 1. 床、柱、表零件的基本组成部分，是加工中心的基本组成部分。它们可以是铸铁件，也可以是焊接钢结构，都要承受机械加工中心的静载荷，以及在切 削过程中的切削载荷，它必须是一个非常高的程度。 2. 控制系统由数控装置、可编程序控制器、伺服驱动装置和电机组成的单加工中心控制系统。他们是中央的处理中心，执行序列控制行动和控制的过程。 3. 伺服系统的功能是将信号从数控装置转换为运动部件。其性能是决定加工中心的加工精度、表面质量和加工效率的主要因素之一。加工中心一般采用三种控制方式的半封闭环、闭环和混合环。 4. 自动换刀装置是由刀座、机械臂和传动机构组成的。倒库是一种用于存储在处理过程中使用的所有切削工具的装置。一刀盘，鼓和各种形式的链，从 几个到几百的能力。在需要时，根据数控系统的指令，将机械手（或其他设备）从工具杂志中移到主轴。而机械手的结构，根据刀的相对位置和主轴的结构和结构也有不同的形式，如单臂型、手臂型、旋转式、履带式等。一些加工中心不使用机械手和主轴箱或使用的工具盒来实现刀的变化。虽然工具的变化过程，工具选择，工具存储结构，机械手类型各不相同，但在数控设备和控制下的一个可编程控制器，是由电机和液压或气动执行器驱动的刀库和机械手工具的选择，和交流。当接触式传感器安装在该机构中时，可以实现刀具和工件的测量误差的测量。 5. 辅 助系统包括润滑、冷却、切屑、保护、液压和随机检测系统等。虽然辅助系统不直接参与切削运动，但加工中心的加工效率、加工精度和可靠性的保护作用，因此它是加工中心不可缺少的一部分。 6. 自动托盘替换系统及一些加工中心，以进一步减少不切割时间，配备 2个自买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 动工件的托盘交换和工作台上的安排，另一个是在装卸工件的工作台。能减少辅助时间，提高机械效率。 工中心的分类 按主轴加工时的空间位置分类： 1. 卧式加工中心是主轴的加工中心。卧式加工中心有固定式或固定式工作台等多种形式。卧室加工中心在指 定的立柱柱上，主轴箱在立柱上移动。该平台可以在水平方向上移动；三坐标方向运动的水平加工中心的固定工作台和主轴箱的运动定位和安装工作台是固定的。 2. 立式加工中心主轴立式加工中心垂直设置，其结构是固定立柱式，为十字工作台，适用于盘类零件的加工，一般具有三个直线运动坐标轴。能完成铣、镗、钻、攻牙螺纹及螺纹等加工。 立式加工中心工件夹紧和定位方便；刀具轨迹易于观察，调试方便的程序检查测量，发现问题及时停止处理或修改；冷却条件容易设置，切割液可直接到达切割工具和加工表面；三坐标轴与直角坐标系一致，直观感和 图案从一致的角度，切屑消除和下降，避免划伤加工表面。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低廉等优点，可满足设备各部分的加工要求。 2 式加工中心简介 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 友嘉精机 列立式加工中心是友嘉公司产品系列中的主力机型。 列立式加工中心的技术成熟，具有完善的制造工艺，具有高加工效率、高可靠性等特点。采用立式主轴、十字型床鞍工作台布局，结构紧凑，加工范围广泛，适用于黑色金属及有色金属的铣、镗、钻、攻丝等工艺的加工，尤其是模具行业。 图1基础件（底座、立柱、床身、工 作台等）采用稠筋封闭式的框架结构，材料使用孕育铸铁，使机床具有良好的抗振性能，优异的整体刚性，优良的切削加工性。X 向、 Y 向水平导轨均采用滑动导轨，具有耐磨性好、寿命长、传动无间隙等特点，为高速加工提供了良好的基础保证。导轨具有极高加减速功能和精密的线性精度保持性。为确保机床切削扭距足够，将垂直的 Z 轴导轨上覆盖耐磨的氟素合成树脂，使其具有高刚性，更加适合黑色金属的重切削工序。 该立式加工中心数控装置采用了 8 系统，在零件加工时，可通过机械手调用其中任意所需刀具，实现钻扩铰镗攻丝等多工序工件 的连续切削，适合于批量零件的加工。 图 2 式加工中心原理图 式加工中心的 X、 Y 方向均采用矩形导轨，工作台纵横向移动，铣头上下移动。刀库装在机床立柱一侧。工作原理图如图 2。 X、 Y、 Z 轴电机采用交流伺服电动机，采用滚珠丝杆螺母副驱动 。 滚珠丝杠与电动机通过波纹管联轴器直连。滚珠丝杠使用滚珠丝杠专 用轴承支撑。以提高伺服系统的转动精度。该机床的规格参数 如表 1 所示 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 表 1 式加工中心规格 计目的 随着产业化的不断发展，大量的国内外机床配件厂商。机床零部件的质量和专业化生产，不仅降低了机床的成本，提高了机床的质量， 也使机床的设计容易。为了方便机床制造商的选择，机床零部件生产商往往决定了机床零部件的选择依据。这使得现在和过去在设计过程中的机床有一些零件没有性能的各种机器零件被给定的各种参数和检查机器零件，并且可以根据制造商提供选择标准所需的机器零件的模型。机床零件的性能和加工工艺的厂家来完成，从而简化机床的设计过程。 式加工中心是台湾友嘉公司的产品，该机床技术成熟，制造工艺完善，且具有高效率、高可靠性等特点。该论文以 型 式 轴行程 1,650 Y 轴行程 825 轨 ) Z 轴行程 700轴转速 4000 轴孔锥度 7:24 主轴马达 工作台尺寸 1,900 x 800 作台最大荷量 2,000 库容量 24(22) 24(16) SO x/y/z 轴快速进给 15/15/12 m/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 数为依据，设计立式加工中心的工作台和滑轨，旨在了解 该机床的工作台和滑轨的基本结构，掌握机床工作台和滑轨设计的基本原理和一般步骤，为以后机床改良设计和全新设计打基础。 本文主要分为六个部分：绪论、指导设计、机床传动系统的理论计算、进给驱动结构设计、伺服控制系统的设计和结论。在设计过程中，尽可能利用机床的总体布局和基本参数，机床的主要设计，对机床的进给驱动系统和机床导轨的设计。进给传动系统详细介绍了丝杠和伺服电机的选择过程，进给驱动的结构，并结合具体的装置来说明机床的伺服控制系统的结构。尽可能使用其指定供应商的产品的零件之一 （主要零部件厂商 如表 2） 。 表 2 相 关配件及供应商 控制器 轴、 日本 滚珠丝杠 上银公司 排屑机 台湾引兴 主要电器配件 德国施耐德 感应开关 日本欧姆龙 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第二章 加工中心主轴系统 加工中心主轴系统是加工中心形成运动的重要执行部件之一，它由主轴动力，主轴传动，主轴组件等部分组成。 轴动力 电机功率估算 (1) 计算主铣削力切6： F 铣削力，即主切削力（切向圆周分力）， N 铣削深度， 每齿进给量， 铣削宽度， 0d 铣刀直径， Z 铣刀齿数 铣削力修正系数， b 工件材料抗拉强度， 已知：高速钢刀具；刀具前角 150；主偏角 60K；工件材料为275 碳钢；每齿进给量 f ；刀具直径为 齿数 8Z ；工件宽度 2，切削深度 将上述各条件代入公式（ 则主切削力为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 切削速度 6 m i i m a xm i nm a x (2) 主电机功率估算 6 铣削功率 0 0 02 0 02 1 3 06 0 0 0 0 m a x 切 主电机功率 式中：m 机床主传动系统总机械效率（主运动为回转运动）时为 m=m= 主电机选型 利用交流伺服系统可进行精密定位控制，可作为 业机器人等的执行元件。 a) 3种。其特点是速度快、 输出功率大、性能可靠、精度高、振动小、噪声低，适用于高速切削，适用于低速大切削。该系列可适用于各种类型的数控机床。根据主电机功率 以本课题选择 2 6 。其主要技术参数如下：额定输出功率： b) 最高速度： 000 r ；额定转速： 500 r c) 额定输出转矩： 0 ； d) 惯性矩： 电机上的键 已知：主电机额定转矩 70T N m，电机输出轴的直径 40d ，键的宽度12b ，键的公称长度 76L ，键的高度 ，键联接的许用应力 0 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 由于主轴处采用单圆头普通平键，故键的工作长度为 127 6 7 022 m m 键与轮毂键槽的接触高度为 将上述参数代入公式（ 故联接工作面挤压应力为 32 7 0 1 0 1 2 . 54 7 0 4 0p M P a 由于 ，所以能满足要求。 轴传动 低速主轴常采用齿轮变速机构或同步带构成主轴的传动系统，从而达到增强主轴的驱动力矩，适应主轴传动系统性能与结构的目的。 对于 0轴电机采用主轴交流调速电动机，传动采用同步带实现 步带的选择 (1) 设计功率动机为交流电动机，每天两班制工作（按 ），由表5012 5查得 。故设计功率为 5： 1 . 4 1 1 1 5 . 4 P K W K W 式中： P 传递的功率， 载荷修正系数 (2) 选定带型和节距 根据设计功率 1 5 W，小带轮转速 ，由图 1312 5确定带轮的带型为 H 型。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 按照同步 带的带型为 H 型，由表 4612 5查得节距 3) 小带轮齿数 1Z 根据小带轮转速 ，同步带的带型为 H 型，由表 5112 5查得小带轮的最小齿数0Z ，故取1 25Z (4) 小带轮节圆直径 1d 11 2 5 1 2 . 7 1 0 1 . 13 . 1 4 1 6m m m m 式中： 1Z 小带轮齿数； 节距。 按照小带轮齿数1 25Z ，同步带的带型为 H 型，由表 5612 5查得其外径 1 9 9 ad m m(5) 大带轮齿数 2Z 126000 1 . 54000ni n 式中： 1n 小带轮转速； 2n 大带轮转速。 大带轮齿数 21 1 . 5 2 5 3 7 . 5Z i Z 取2 40Z . (6) 大带轮节圆直径 2d 22 4 0 1 2 . 7 1 6 1 . 73 . 1 4 1 6m m m m 式中： 节距。 按大带轮齿数2 40Z ，同步带带型为 H 型，由表 5612 5查得其外径 2 1 6 0 . 3 3ad m m买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 (7) 带速 v 11 m a 1 4 1 6 1 0 1 . 1 1 5 0 0 7 . 9 4 4 06 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s v m s 式中： 1d 小带轮节圆直径； 1n 小带轮额定转速。 (8) 初定轴间距05： 21021 27.0 式中： 1d 小带轮节圆直径； 2d 大带轮节圆直径。 将 1d ， 2d 值代入公式（ 得 40 。 故初选中心距0 400a (9) 带长及其齿数 02122100 422 21 6 1 . 7 1 0 1 . 13 . 1 4 1 62 4 0 0 1 0 1 . 1 1 6 1 . 72 4 4 0 0 式中：0L 带长； 0a 初定轴间距； 1d 小带轮节圆直径； 2d 大带轮节圆直径。 按带长0 1 2 1 4 m m，同步带的带型为 H 型，由表 4712 5查得应选用带长代号为 480 的 H 型同步带，节线长 1 2 1 9 m m，节线长上的齿数 96Z 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 (10) 实际轴间距 实际轴间距 001 2 1 9 . 2 1 2 1 4 . 84 0 0 4 0 2 . 222a m m m m 式中：0a 初定轴间距； 节线长； 0L 带长。 (11) 小带轮啮合齿数 122 11 22in t 22 5 1 2 . 7 2 5i n t 4 0 2 52 2 3 . 1 4 1 6 4 0 2 9 式中： 小带轮啮合齿数； 节距。 (12) 基本额定功率0 型，由表 5312 5 查得带的许用工作拉力 ，带的单位长度的质量 。基本额定功率为： 2202 1 0 0 . 8 5 0 . 4 4 8 7 . 9 4 7 . 9 4 1 6 . 4 51 0 0 0 1 0 0 0aT m v W K W 式中： 宽度为0m 宽度为0(13) 带宽 型，由表 5212 5查得 ；按小带轮啮合齿数9 ，由表 49125查得啮合齿数系数1带宽为： 01 . 1 41 . 1 401 5 . 47 6 . 2 7 21 6 . 4 5Pb b m 式中： 啮合齿数系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 0 同步带的基准宽度， 按照带宽 72，同步带带型为 H 型，由表 4812 5确定选带宽代号为 300 的 带宽 14) 作用在轴上的力 1000 1 0 0 0 1 5 . 4 1 9 3 9 . 57 . 9 4F N 式中： 作用在轴上的力； 设计功率； v 带速。 (15) 带轮的结构和尺寸 传动选用的同步带为 480 300H 小带轮：1 25Z ，1 1 0 1 1 9 9 ad m m大带轮：2 40Z ，2 1 6 1 m m，2 1 6 0 ad m m轴组件 轴设计 （ 1） 主轴的结构设计 主轴的主要参数是指：主轴前轴颈直径 1D ；主轴内孔径 d ；主轴悬伸量 a 和主轴支承跨距 l ，见图 3。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 3 主轴主要参数示意图 （ 2） 主轴轴颈的确定 主轴轴径通常指主轴前轴颈的直径， 设计时主要用类比分析的方法来确定主轴前轴颈直径 1D 。加工中心主轴前轴颈直径1D 按主电动机功率来确定，由 表 查 得1 100D 由于装配需要，主轴的直径总是由前轴颈向后缓慢地逐段减小的。在确定前轴 径1D 后，由 式 可 知前轴颈直径1D 和后轴颈直径 2D 有如下关系： 2D =D =80（ 3）主轴内孔直径的确定 主轴内孔直径与机床类型有关，主要用来通过棒料，通过拉杆、镗杆或顶出 顶尖等。确定孔径 d 的原则是，为减轻主轴重量，在满足对空心主轴孔径要求 和最小 壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下，应尽量取大值。 由材料力学知当 D 是主轴平均直径），主轴刚度会急剧下降；d 时，内孔 d 对主轴刚度几乎无影响，可忽略不计，所以常取孔径 d 的极 限值 m a x 0 . 7 0 . 7 1 0 0 1 0 0d D m m m m 取12d 0 . 5 D + D （ ） /2=45时，刚度削弱小于 %25 。 按照任务书的要求及综合各轴段直径的实际大小，确定内孔直径 d=45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 (4)主轴端部形状的选择 机床主轴的轴端 一般用于安装刀具、夹持工件或夹具。在结构上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便，并能传递足够的扭矩。目前，主轴端部的结构形状都已标准化。 （ 5）支承跨距 l 的确定 支承跨距 l 是指主轴相邻两支承反力作用点之间的距离。跨距 l 是决定主轴系统动、静刚度的重要影响因素。合理确定支承跨距，是获得主 轴部件最大静刚度的重要条件之一。 最优跨距 0l 是指在切削力作用下，主轴前端的柔度值最小时的跨距。其推导公式是在静态力作用下进行的。实验证明，动态作用下最优跨距很接近于推得的最优值。 通常最佳跨距0 (2 3)此取0 2 . 5 2 5 0l a m m又由经验公式 440 530 l 合格，式中 主轴平均外径 0下限 250 /。 （ 6）主轴受力分析 轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，常常将轴上的分 布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。而作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 图 4 图 5 图 6 主轴上的轴承采用一端固定，另一端游动的支承形式。图示 4为轴承在空间力系的总受力图，它可分解为水平面（图 5）和铅垂面（图 6）两个平面力系。 由公式（ 出切向铣削力 2130径向负荷 22 :X r 120 F 3 5 0 - F 2 5 0 0298 ， 即切向负荷 22 y 0 . 9 0 . 9 2 1 3 0 1 9 1 7F F N N 切轴向负荷 22 0 . 5 2 5 0 . 5 2 5 2 1 3 0 1 1 1 8 . 2 5 N N 切水平面： 对 F 3 5 0 2 5 0 1 9 3 9 8 0 0 即 1 2 0 6 3 , 1 7 9 3 N 对 X r 10 F 3 5 0 - F 2 5 0 0 ， 即得 1 1 0 4 3 ,2 298文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 (b)受力简图 (c) 水 平 面受力 (d) 水 平 面弯矩图 (e) 垂 直 面受力 (f) 垂 直 面弯矩图 (g)合成弯矩图 (h)转矩图 图 7 轴的结构和载荷图 轴的水平面、垂直面及合成弯矩图见图 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 已知：小带轮的输出功率为 11同步带的传动效率为 所以，大带轮的输出功率为： 1 1 0 . 9 8 1 0 . 7 8 ( )P P k W 大 小则大带轮的最大输出转矩为： 6 6 621 0 . 7 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 5 7 1 0 ( )40 m 大 轴的转矩图见图 （ 8）轴的强度校核 从合成弯矩图和转矩图上得知，主轴在截面 A,且还受到 带轮传动所带来的扭矩。因此，这两个截面是危险截面。在校核主轴的强度时应按弯扭合成强度条件进行计算。 轴的弯扭合成强度条件为 23 222214 2 W 式中： 轴的计算应力， W 轴的抗弯截面系数， 3 折合系数； 1 轴的许用弯曲应力， T 轴所受的扭矩，单位为 ； M 轴所受的弯矩，单位为 。 轴的抗弯截面系数为 23 43 132 式中： d 轴颈处直径，单位为 ，此处， 1d 为轴孔直径。 得 43 33 . 1 4 1 6 1 0 0 4 51 9 4 1 0 1 ( )3 2 1 0 0AW m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 43 33 . 1 4 1 6 8 0 4 51 4 5 2 1 0 ( )3 2 8 0BW m m 根据主轴材料为 45 钢调质，由表 153查得许用弯曲应力 1 70M 。 按扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数 。 将上述参数代入公式（ 则轴的计算应力为 226( ) 12 0 5 6 6 7 0 . 6 2 . 5 7 1 0 1 6 . 5 ( ) 7 094101c a A M P a M p a 226( ) 11 5 5 1 2 0 0 . 6 2 . 5 7 1 0 3 4 . 3 ( ) 7 045210c a B M P a M p a 所以主轴的强度符合要求。 (9)主轴的刚度校核 轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。对于本课题的主轴，应该按轴的弯曲刚度校核。轴计算刚度经验公式为 3221 48式中：1y 轴的计算挠度，单位为 I 轴惯性量，单位为 4 E 轴所用材料的弹性模量，单位为 2/N L 支承跨度，单位为 1 轴所受圆周力，单位为 N ； 1 轴所受径向力，单位为 N 。 轴的允许挠度，单位为 m 4 4 6 4( ) 3 1 064 d m m 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 已知： 1917 643 1 0I m m ， 26101.2 ，350L 。由表 154查得轴的允许挠度为 0 . 0 0 0 2 0 . 0 0 0 2 3 5 0 0 . 0 7 ( ) m m 将上述参数代入公式（ 则轴的计算刚度为 22 31 461 9 1 7 7 4 5 . 5 3 5 0 0 . 0 2 9 ( )4 8 2 . 1 1 0 3 1 0y m m 由于1，所以轴能够满足刚度要求。 综上所述主轴的强度以及刚度都符合要求。 轴上的键 对于普通材料和标准的标准选择的标准尺寸的平坦的关键连接（静态连接），主要的故障模式是工作面被粉碎。除非有严重超载，否则一般不出现关键的削减。因此，通常只能靠压应力对工作面的强度校核计算。假定载荷在键的工作面上是均匀分布的，则普通平键联接的强度条件为 23： pP 3102 式中： T 传递的转矩（2），单位为 ； 键与轮毂键槽的接触高度， 此处 h 为键的高度，单位为 l 键的工作长度，单位为 圆头平键 ，平头平键 ，这里的 L 为键的公称长度，单位为 b 为键的宽度，单位为 d 轴的直径，单位为 p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位 已知：带轮作用在轴上的力 ，键所处主轴段直径 90d ，键的宽度 25b ，键的公称长度 80L ，键的高度 14h 。 键所传递的转矩为 0 . 0 91 9 3 9 . 5 8 7 . 322 N m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 由于主轴处采用圆头平键，故键的工作长度为 8 0 2 5 5 5l L b m m 键与轮毂键槽的接触高度为 0 . 5 0 . 5 1 4 7k h m m 将上述参数代入公式（ 故联接工作面挤压应力为 32 8 7 . 3 1 0 5 . 0 47 5 5 9 0p M P a 按联接工作方式为静联接，且载荷性质具有冲击性，查表 9得键联接的许用应力 0。 由于 ，所以能满足要求。 轴轴承的选择 （ 1） 轴承类型的选择 主轴采用一种工具或夹具在支撑的回转运动中，需要传递切削扭矩，轴承的切削力，并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支持根据主轴组件的速度、承载能力和对不同类型的轴承的不同要求。主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，其类型、结构、配置、精度、安装、调整、润滑和冷却都直接影响主轴组件的性能。滚动轴承和滑动轴承是常 用的数控机床。 （ 2） 主轴轴承的配置 根据工作精度、刚度、温升和主轴组件的结构，合理配置轴承，可以提高主传动系统的精度。采用滚动轴承支撑，有很多不同的配置，目前数控机床主轴轴承的配置主要表现。 图 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 图 9 图 10 图 11 数控机床主轴轴承的配置形式 在图 8 所示的配置中，前支承采用双列短圆柱滚子轴承和 60角接触球轴承组合。 在图的配置的 24所示，前轴承，角接触球轴承，轴承由一组和背靠背安装，同时承受径向载荷和 轴向载荷，双列圆柱滚子轴承，这种配置的主轴部件在高速和重载。 在图 11所示的配置形式中，前排支座采用双列圆锥滚子轴承，径向和轴向载荷可以承受较大的载荷，尤其是在强动载荷下，安装和调整性能良好，但主轴转速和精度的提高是有限的。可用于数控机床主轴的精度、低速、重载等 15。 （ 3） 轴承的配合润滑油系统 （ 4） 轴承的受力分析 轴承的受力简图参见图 11。从图上可知，在 B 处的轴承是成对使用，共同承担支承作用。 020 d=100=150=24处选 7018 d=90D=140=