活顶尖说明书.docx

机械设计课程大作业机床活顶尖设计说明书学 院： 求是学部 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 1 班 姓 名： 詹颖纯 学 号： 3010201267 指导老师： 项忠霞 2013.04机床活顶尖设计任务书机械设计大型作业编号06姓名：詹颖纯 专业 机制 年级 2010级 班级 求是1班 设计完成日期 2013 年 04 月 29 日指导教师 项忠霞 一、题目：机床活顶尖原始数据和已知条件:莫氏圆锥号D1D2L1L2L3L447031.26735102.7238108顶尖处受力：径向力Fr =1500N 轴向力Fx =750N转速：n=500r/min设计寿命：3000h二、工作量1、计算说明书一份；（将任务书置于计算说明书首页）2、装配图一张。三、设计要求1、确定轴承组合结构方案；2、对轴承进行寿命计算和静强度计算。目录1 轴承型号初选32 轴承的受力计算32.1 轴承径向力计算32.2 轴承内部轴向力计算32.3 轴承轴向力计算32.4 轴承当量动载荷计算33 轴承寿命计算44 轴承静强度计算校核45 顶尖心轴设计45.1 心轴材料选择45.2 心轴尺寸计算4 5.2.1 各轴段直径计算5 5.2.2 各轴段长度计算56 端盖设计56.1 端盖材料选择56.2 端盖结构设计57 套杯设计57.1 套杯材料选择57.2 套杯结构设计68 支撑体设计67.1 套杯材料选择67.2 套杯结构设计69 密封件选择610 设计参考文献6计算及说明 结果1. 轴承型号初选根据任务书所给要求及原始数据，考虑到活顶尖所受轴向力较大，但计算转速不高，且安装在车窗上，有冲击载荷，故选用圆锥滚子轴承，初步选定型号为30204，并采用“面对面”安装方式。查机械设计手册得30204号圆锥滚子轴承相关参数为：e=0.35,Y=1.7，Y=1，C=28.2KN，C=30.5KN 2. 轴承的受力计算2.1. 轴承径向力计算活顶尖轴系受径向力情况如图1图1列平衡方程：FR60+40-FR140=0将 FR=1500 N 入上式后可得：FR1=3750 N又FR1=FR2+FR，FR2=FR1-FR=3750-1500=2250 N2.2. 轴承内部轴向力计算根据公式3000系列的圆锥滚子轴承的内部轴向力FS=FR2Y，得FS1=375021.7=1102.9 N， FS2=225021.7=661.8 N2.3. 轴承轴向力计算可得轴向力为：FA1= FS1 =1103NFS2-Fx=750-662=88N FA2=Fs2 =662N FS1+Fx=662+750=1852N 取两者中的较大值，即FA1=1103 N， FA2=1852 N2.4. 轴承当量动载荷计算对轴承1有：FA1FR1=11033750=0.294e ,故查表得：X=1，Y=0对轴承2有：FA2FR2=18522250=0.823e ,故查表得：X=0.4，Y=0.4cot=0.41.50.35=1.7轴承型号30204FR1=3750 NFR2=2250 NFS1=1102.9 N FS2=661.8 NFA1=1103 N FA2=1852 NX=1，Y=0X=0.4Y=1.7计算及说明 结果P1=fPX1FR1+Y1FA1=1.513750+01103=5625NP2=fPX2FR2+Y2FA2=1.50.42250+1.71852=6073N两轴承的当量动载荷取大值进行寿命验算：P= P2=6073N3. 轴承寿命计算寿命指数 =10/3寿命 L10h=10660nCP=1066050028.21036073103h=5634h3000h符合设计要求。4. 轴承静强度计算校核查表得：径向载荷系数X0=0.5，轴向载荷系数Y0=0.22cot=0.221.5 /0.35=0.94取静强度安全因数S=3则轴承的当量静载荷P01=X0FR1+Y0FA1=0.53750+0.941103=2912 NP02=X0FR2+Y0FA2=0.52250+0.941852=2864 N取两者较大值，故 P0=P01=2912 NC0P0=30.51032912=10.5S0满足设计要求5. 顶尖心轴设计5.1. 心轴材料选择45号钢5.2. 心轴尺寸计算图2当量动载荷P=6073NL10h=5634h符合设计要求当量静载荷P0=2912 N心轴材料45号钢计算及说明结果5.2.1各轴段直径计算轴段2、4为与轴承配合的轴颈，故d2=d4=20mm轴段2、3间的轴间为定位轴肩，故轴肩高度为： h23=0.07d2+12mm =0.0720mm+12mm=2.43.4mm取 h23=2.5mm则d3=d2+2h23=20mm+22.5mm=25mm 轴段1、2间的轴肩为非定位轴肩，不宜过大 故取h12=2mm，则 d1=18mm5.2.2各轴段长度计算根据四号莫氏圆锥的尺寸，顶尖突出35mm查轴承30204号轴承的长度得B=15.28mm故轴颈2、4的长度取17mm根据初设长度尺寸，取轴段3的长度L3=30mm，L1=33mm心轴总长度 L=112mm6. 端盖设计6.1 轴承端盖材料：HT2006.2 轴承端盖结构如图3 图3 7. 套杯设计7.1. 套杯材料：HT200d2=20mmd4=20mmh23=2.5mmd3=25mmh12=2mmd1=18mmL2=17mmL4=17mmL3=30mmL1=33mmL=112mm端盖材料HT200套杯材料HT200计算及说明结果7.2. 套杯结构如图4 图48. 支撑体设计8.1. 支承体材料：HT2008.2. 支承体结构如图5图5其中螺纹公称直径d=4mm 长度 l=16mm9. 密封件选择为防止灰尘，切屑液等进入活顶尖内部，采用毛毡密封（单毡圈式），使用脂润滑。支撑体材料HT200采用毛毡圈密封【参