数控铣床毕业设计.doc

中北大学毕业设计第一章 引言11.1 数控铣床简介21.2数控铣床的分类21.4 数控龙门铣床简介8第二章数控系统10第三章 传动系统设计102.1电动机102.2三联滑移齿轮齿数确定112.3各轴的设计112.3.1 各轴最低转速112.3.2 各轴输入功率122.3.3 各轴扭矩122.3.4 各轴最小直径的计算及设计12第四章 主轴轴向进给机构设计134.1 操作手柄进给机构设计134.2箱体的作用13第五章 铣床轴承145.1轴承的用途145.2轴承的选用145.3主轴轴向进给机构设计16结论18参考文献19致谢20第一章 引言数控机床是典型的机电一体化产品，综合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机方面的技术。数控机床的高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是我国制造业，提高制造能力和水平，提高市场适应能力和竞争能力的必由之路。1.1 数控铣床简介数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构电子控制技术在铣床上的普及应用，以及对铣床性能提出的技术要求而逐步发展变化。从数控铣床发展史看，早期的数控铣床是对普通铣床的进给系统进行革新，改造，而后逐步发展成一种全新的加工设备。1952年，美国研制的世界上第一台三坐标数控铣床，其特点是用三个数控伺服系统替代了传统的机械进给系统。早期的数控铣床同普通铣床相比除进给系统是数控伺服系外，外形和结构基本相同。国内现在生产的经济型数控铣床，就属于这种类型，因为这些产品是普通铣床的总体结构基础经局部改进而发展起来的。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、制造技术，都是建立在数控技术之上的。 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1.2数控铣床的分类一.数控铣床按布局形式和适用范围分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。 升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。 二.按其结构分： (1)台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。 (2)龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。 (3)平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。 (4)悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。 (5)仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。 (6)摇臂铣床：摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。 (7)专用铣床：例如工具铣床：用于铣削工具模具的铣床，加工精度高，加工形状复杂。 (8)升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。1.2.1、数控（NC）阶段（19521970年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代-电子管；1959年的第二代-晶体管；1965年的第三代-小规模集成电路。 1.2.2、计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） 到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的通用两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。 到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器和1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。 还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的数控，实质上已是指计算机数控了。 1.3、数控未来发展的趋势 1、机床的高速化随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的最终目的是高效化，机床仅是实现高效的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在“刀尖”上。 2、机床的精密化按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精机床，加工精度大约每8年提高一倍。数控机床的定位精度即将告别微米时代而进入亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化汇合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽车、电子、医疗器械等工业的迫切需求，还直接关系到航空航天、导弹卫星、新型武器等国防工业的现代化。 3、从工序复合到完整加工70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。完整加工通过工艺过程集成，一次装卡就把一个零件加工过程全部完成。由于减少装卡次数，提高了加工精度，易于保证过程的高可靠性和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工过程链和辅助时间，减少了机床台数，简化了物料流，提高了生产设备的柔性，生产总占地面积小，使投资更加有效。 4、机床的信息化机床信息化的典型案例是Mazak410H，该机床配备有信息塔，实现了工作地的自主管理。信息塔具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数据统计分析和刀具寿命管理，以及故障报警显示、在线帮助排除。机床操作权限需经指纹确认。 5、机床的智能化-测量、监控和补偿机床智能化包括在线测量、监控和补偿。数控机床的位置检测及其闭环控制就是简单的应用案例。为了进一步提高加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控系统加以补偿。未来的数控机床将会配备各种微型传感器，以监控切削力、振动、热变形等所产生的误差，并自动加以补偿或调整机床工作状态，以提高机床的工作精度和稳定性。 6、机床的微型化随着纳米技术和微机电系统的迅速进展，开发加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，最小的微型机床可以放在掌心之中，一个微型工厂可以放在手提箱中。操作者通过手柄和监视屏幕控制整个工厂的运作。 7、新的并联机构原理传统机床是按笛卡尔坐标将沿3个坐标轴线的移动X、Y、Z和绕3个坐标轴线转动A、B、C依次串联叠加，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床是采用各种类型的杆机构在空间移转主轴部件，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床具有结构简单紧凑、刚度高、动态性能好等一系列优点，应用前景广阔。 8、新的工艺过程除了金属切削和锻压成形外，新的加工工艺方法和过程层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工、激光热处理、激光直接金属制造等应用日益广泛。电加工、超声波加工、叠层铣削、快速成型技术、三维打印技术各显神通。 9、新结构和新材料机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。 10、新的设计方法和手段我国机床设计和开发手段要尽快从甩图板的二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。 11、直接驱动技术在传统机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的移动或旋转，机和电是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化的功能部件，如直线电动机、电主轴、电滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，提高了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。 12、开放式数控系统数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：1）全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2）嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3）融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。 13、可重组制造系统随着产品更新换代速度的加快，专用机床的可重构性和制造系统的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造系统进行快速重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液和气、以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。 14、虚拟机床和虚拟制造为了加快新机床的开发速度和质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，在早期发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床开发的质量。 重点发展范围 、高速、精密数控车床，车削中心类及四轴以上联动的复合加工机床。主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。 、高速、高精度数控铣镗床及高速、高精度立卧式加工中心。主要满足汽车发动机缸体缸盖及航天航空、高新技术等行业大型复杂结构支架、壳体、箱体、轻金属材料零件和精密零件加工需求。 、重型、超重型数控机床类：数控落地铣镗床、重型数控龙门镗铣床和龙门加工中心、重型数控卧式车床及立式车床，数控重型滚齿机等，该类产品满足能源、航天航空、军工、舰船主机制造、重型机械制造、大型模具加工、汽轮机缸体等行业零件加工需求。 、数控磨床类：数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，满足精密超精密加工需求。 、数控电加工机床类：大型精密数控电火花成形机床、数控低速走丝电火花切割机床、精密小孔电加工机床等，主要满足大型和精密模具加工、精密零件加工、锥孔或异型孔加工及航天、航空等行业的特殊需求。 、数控金属成形机床类（锻压设备）：数控高速精密板材冲压设备、激光切割复合机、数控强力旋压机等，主要满足汽车、摩托车、电子信息产业、家电等行业板金批量高效生产需求及汽车轮毂及军工行业各种薄壁、高强度、高精度回转型零件加工需求。 、数控专用机床及生产线：柔性加工自动生产线（）及各种专用数控机床，该类生产线是针对汽车、家电等行业加工缸体、缸盖、变速箱箱体等及多品种变批量壳体、箱体类零件加工需求。 1.4 数控龙门铣床简介龙门铣床龙门铣床是一种大型铣床，具有龙门式的框架适宜于加工大型工件上的平面和沟槽。通用的龙门铣床一般在龙门架上有34个铣头都是一个独立的主运动部件，其中包括单独的电动机、变速机构、传动机构、操纵机构及主轴等部分。铣头可分别在横梁或立柱上移动，用以作横向或垂直进给运动及调整运动。铣刀可沿铣头的主轴套移动，实现轴向进给运动。横梁可沿横梁作垂直调整运动。加工时工作台带动工件作纵向进给运动，工件从铣刀下通过后，就加工出来。龙门铣床刚度高，可以用多个铣头，同时加工几个工件或表面。因此，龙门铣床的生产效率比较高。它特别适应于批量生产。近年来龙门加工中心和数控龙门镗铣床是能源、航空航天、船舶、机车车辆、军工、汽车、工程机械、重型机械、机床等行业不可缺少的重要工艺加工设备。尤其是配置双摆角铣头或多功能附件铣头的此类机床，可实现五轴联动或五面加工，完成各种复杂平面、曲面零件的高效率、高质量加工。由于目前市场需求较大，所以国内不少从不涉足龙门铣床的厂家也纷纷上阵，开发研制各种龙门加工中心和数控龙门镗铣龙门铣产品具有如下特点：（1）床身采用高强度铸铁浇注而成具有合理的结构和筋格布置，使机床具有很高的精度稳定性和刚性，确保加工精度持久不变。（2）X、Y、Z三个运动轴采用贴塑淬硬钢导轨，吸振性能好，可提高加工件的表面光洁度；刚性好，精度持久不变。X、Y、Z三运动轴采用滚珠丝杆驱动，最大限度地提高了定位精度与使用寿命。（3）整个机床采用模块型式，根据不同的用户有众多的低价位配置，特别适合私营企业的低成本，中档性能要求。（4）系统可选用法那克、三菱、西门子或国产的，基本配置为四轴联动，可扩尺到八轴五联动方式。铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。 具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床加工精度和生产率均较高，适合在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣 床还可加工空间曲面和一些特型零件。龙门铣床(见图)由立柱和顶梁构成门式框架。横梁可沿两立柱导轨（见机床导轨）作升降运动。横梁上有12个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面。每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达 150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件（见机床主轴）等。加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动（见机床）。大型龙门铣床（工作台622米）的总重量达850吨。龙门铣床还有一些变型以适应不同的加工对象。龙门铣镗床：横梁上装有可铣可镗的铣镗头，其主轴（套筒或滑枕）能作轴向机动进给并有运动微调装置,微调速度可低至5毫米/分。桥式龙门铣床：加工时工作台和工件不动,而由龙门架移动。其特点是占地面积小，承载能力大，龙门架行程可达20米，便于加工特长或特重的工件 外形与龙门刨床相似，区别在于它的横梁和立柱上装的不是刨刀刀架而是带有主轴箱的铣刀架，并且龙门铣床的纵向工作台的往复运动不是主运动，而是进给运动，而铣刀的旋转运动是主运动。在龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，所以生产效率比较高，适用与成批和单件生产，用以加工中型和大型工件。第二章数控系统是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。 计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。第三章 传动系统设计2.1电动机电动机：电动机是特种单相或三相交流异步电动机，具有高启动力矩、低启动电流和较小的转动惯量，因而有较好的伺服特性。在电动机定子内部装有热敏开关做过热保护，当电动机出现异常过热（内部温度超过130）时该开关将控制电动机的电路断开以保护电动机和执行机构，当电动机冷却以后开关恢复接通，电路恢复工作。为了克服惯性惰走，调节型电动执行机构的电动机控制电路均有电制动功能。2.2三联滑移齿轮齿数确定采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的相邻两齿轮之间的齿数差应大于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。在这个变速组中，有三个传动副，其传动比分别是：i =1/1.41 i=1/1, i=1.41/1。按i=1.41，1查机械制造装备设计（主编陈立德）表2.1取s=80，则可算出三个传动副的齿轮齿数为i=33/47，i=40/40，i=47/33。需注意的是齿轮轴向布置要合理，否则会发生干涉。若采用窄式结构轴向间距最小。轴向长度L7b（b为齿轮宽度）。三、双联滑移齿轮齿数确定在这个变速组中，有两个传动副，其传动比分别是：i =1/2.82, i=1/1。按i=2.8，1查机械制造装备设计（主编陈立德）表2.1取s=118，则可算出三个传动副的齿轮齿数为i=31/87，i=59/59。需注意的是齿轮轴向布置要合理，否则会发生干涉。若采用窄式结构轴向间距最小。轴向长度L4b（b为齿轮宽度）。四、第级齿轮副的确定在这个变速组中，有一个传动副，传动比为i =1/4，取s=159考虑总的传动误差，则小齿轮齿数为31，大齿轮齿数为128。2.3各轴的设计2.3.1 各轴最低转速电机轴轴轴轴轴轴2.3.2 各轴输入功率轴 轴 =21.780.990.97=20.9 轴 = 轴 轴 2.3.3 各轴扭矩 2.3.4 各轴最小直径的计算及设计一轴最小直径： （2-7） (2-8)式中： 轴传递的功率材料的许用扭转切应力考虑该轴截面上有一个键槽，轴径应扩大7%, 故=29.471.07=31.5。电机轴径为为减小空间，提高轴的弯曲强度，直接把电机轴作为第一根轴。电机轴上开有C型键槽，键规格为：C1232 GB/T 1096-1979，轴端用轴端挡圈定位。第四章 主轴轴向进给机构设计主轴轴向进给机构工作原理：首先扳动前面板上的长六角螺母，依靠压缩弹簧回复力松开夹紧楔块，然后旋转手轮通过一对圆锥齿轮转动小T型丝杠使固定在主轴套上的螺母直线移动，带动主轴套伸出或退回。调整完毕应夹紧楔块，阻止主轴套转动或轴向移动，以达到固定主轴的目的。4.1 操作手柄进给机构设计龙门铣床立铣头主轴箱有六级变速，此设计采用机械式变速机构，通过齿轮齿条机构分别带动三联滑移齿轮拨叉和双联滑移齿轮拨叉来实现调档变速。图2-8 操作手柄进给机构4.2箱体的作用龙门刨床是利用工作台的往复直线运动和刨刀的横向垂直进给运动来实现对工件的切削加工 它是一种可细长平面和进行沟槽加工的大型机械用来加工大平面变速箱体是用于安装变速、起停、换向、制动、润滑和操纵等各种装置，并保持这些装置之间具有准确的相对位置，防止润滑外流和灰尘、污物浸入的壳形零件。其特点是结构比较复杂，尺寸比较大5。变速箱内传动轴的布置应充分考虑安装、调整、维修、散热等因素，按空间三角分布，并根据运动的性能、标准零部件尺寸及机床的形式合理确定各传动轴位置（如图2-9所示）3。变速箱体应具有足够的精度和刚度；有良好的散热性和密封性；具有美观大方且与总体布局细条一致的外型；具有良好的工艺性，便于铸造、加工和装配5。设计中，首先确定电机轴中心，以方便结构设计。在三维造型时，主轴箱外形轮廓尺寸均大于500mm，根据机械设计手册第三册相关部分，并在参考同类型机床后，采用变速箱体的最小壁厚为25mm5。箱体的截面形状一般为矩形。提高箱体刚度的有效方法是提高箱壁直接受载荷处的刚度。常用的方法是在孔加工出加“脐子”和筋。箱盖最好采用螺钉紧固，可以提高箱体的刚度5。第五章 铣床轴承5.1轴承的用途滚动轴承简称轴承，是机械工业和民用器具使用广泛、要求严格的配套基础件，被人们称为机械的关节。可以说只要有转动的地方就有轴承，由于使用范围广泛，决定了轴承品种的多样性和复杂性。由于要求严，决定了轴承质量和性能的重要性。5.2轴承的选用确定轴承尺寸参数; 在许多场合，轴承的内孔尺寸已经由机器或装置的结构具体所限定。不论工作寿命，静负荷安全系数和经济性是否都达到要求，在最终选定轴承其余尺寸和结构形式之前，都必须经过尺寸演算。该演算包括将轴承实际载荷跟其载荷能力进行比较。滚动轴承的静负荷是指轴承加载后是静止的（内外圈间无相对运动）或旋转速度非常低。在这种情况下，演算滚道和滚动体过量塑性变形的安全系数。大部分轴承受动负荷，内外圈做相对运动，尺寸演算校核滚道和滚动体早期疲劳损坏安全系数。只有在特殊情况时，才根据DIN ISO 281对实际可达到的工作寿命做名义寿命演算。对注重经济性能的设计来说，要尽可能充分的利用轴承的承载能力。要想越充分的利用轴承，那么对轴承尺寸选用的演算精确性就越重要。静负荷轴承计算静负荷安全系数Fs有助于确定所选轴承是否具有足够的额定静负荷。 FS =CO/PO 其中FS静负荷安全系数，CO额定静负荷KN，PO当量静负荷KN 静负荷安全系数FS是防止滚动零件接触区出现永久性变形的安全系数。对于必须平稳运转、噪音特低的轴承，就要求FS的数值高；只要求中等运转噪声的场合，可选用小一些的FS；一般推荐采用下列数值： FS=1.52.5适用于低噪音等级 FS=1.01.5适用于常规噪音等级 FS=0.71.0适用于中等噪音等级额定静负荷COKN已在表中为每一品种规格的轴承列出。该负荷（对向心轴承来说是径向力，对推力轴承而言则是轴向力），在滚动体和滚道接触区域的中心产生的理论压强为： -4600 N/MM2 自调心球轴承 -4200 N/MM2 其它类型球轴承 -4000 N/MM2 所有滚子轴承在额定静负荷CO的作用下，在滚动体和滚道接触区的最大承载部位，所产生的总塑性变形量约为滚动体直径的万分之一。当量静负荷POKN是一个理论值，对向心轴承而言是径向力，对推力轴承来讲是轴向和向心力。PO在滚动体和滚道的最大承载接触区域中心所产生的应力，与实际负荷组合所产生得应力相同。 PO=XO*F r+Ys*FaKN 其中PO 当量静负荷，Fr径向负荷，Fa轴向负荷，单位都是千牛顿，XO径向系数，YO轴向系数动负荷轴承DIN ISO 281所规定的动负荷轴承计算标准方法的基础是材料疲劳失效（出现凹坑），寿命计算公式为： L10=L=(C/P)P 106转 其中L10=L 名义额定寿命 106转 C 额定动负荷 KN P 当量动负荷 KN P 寿命指数 L10是以100万转为单位的名义额定寿命 106转 C 额定动负荷 KN P 寿命指数 L10是以100万转为单位的名义额定寿命。对于一大组相同型号的轴承来说，其中90%应该达到或者超过该值。额定动负荷C KN在每一类轴承的参数表中都可以找到，在该负荷作用下，轴承可以达到100万转的额定寿命。当量动负荷P KN是一项理论值，对向心轴承而言是径向力，对推力轴承来说是轴向力。其方向、大小恒定不变。当量动负荷作用下的轴承寿命与实际负荷组合作用时相同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中：P当量动负荷，Fr径向负荷，Fa轴向负荷，单位都是千牛顿，X径向系数，Y轴向系数。不同类型轴承的X,Y值及当量动负荷计算依据，可在各类轴承的表格和前言中找到。球轴承和滚子轴承的寿命指数P有所不同。对球轴承，P=3 对滚子轴承，P=10/3变负荷及变速度; 如果轴承动负荷的值及速度随时间而变化，那么在计算当量负荷时就得有相应的考虑。连续的负荷及速度曲线就要用分段近似值来替代。当量动负荷的计算公式变为：滚动轴承的最小负荷过小的负荷加上润滑不足，会造成滚动体打滑，导致轴承损坏。保持架轴承的最小负荷系数P/C=0.02,而满装轴承的最小负荷系数P/C=0.04(P为当量动负荷，C为额定动负荷)。5.3主轴轴向进给机构设计主轴轴向进给机构工作原理：首先扳动前面板上的长六角螺母，依靠压缩弹簧回复力松开夹紧楔块，然后旋转手轮通过一对圆锥齿轮转动小T型丝杠使固定在主轴套上的螺母直线移动，带动主轴套伸出或退回。调整完毕应夹紧楔块，阻止主轴套转动或轴向移动，以达到固定主轴的目的。主轴轴向进给机构如图2-6图2-6 主轴轴向进给机构结论通过这次为期几个月的毕业设计，使我不仅巩固了所学书本上的专业知识，还学到了许多书本以外的东西，增加了对实际应用的感性认识，而且使我对设计工作有了一个更加全面、更加深刻的认识。毕业设计较之以往有所不同，它设计时间长，任务重，难度高，综合性较强，对于我们每个毕业生来说，它既是一个挑战，更是一个锻炼