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机床主轴设计及相关技术研究设计说明书.doc

机床主轴设计及相关技术研究【含8张CAD图+说明书1万字28页，开题报告文献综述】

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数控铣床主轴.dwg

数控铣床主轴冷却盖.dwg

数控铣床主轴前轴承盖.dwg

数控铣床主轴后轴承盖.dwg

数控铣床主轴大外套.dwg

数控铣床主轴大套.dwg

数控铣床主轴密封盖.dwg

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关键词：: 机床主轴设计相关相干技术研究 cad 说明书仿单 28 开题报告讲演呈文文献综述

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数控铣床主轴.dwg

数控铣床主轴冷却盖.dwg

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机床主轴设计及相关技术研究

摘要：随着我们的机械加工的不断发展，对于我们的加工零件的要求也在不断的变化和提高，在如今的加工设备中，有用到很多的铣床设备，数控铣床就是比较新式的加工设备，能够实现对我们的各种零部件进行各个工序的铣削加工，加工的精度比较高，生产的效率也高，尤其是对一些形状和结构尺寸比较特殊的工件，能够满足各个部位的精准加工工序，可以满足加工企业的各种要求。

本次我们设计的是数控铣床的主轴结构，是我们数控铣床的关键的零部件，也是我们加工设备的最主要核心部件，主轴的前端部分是跟我们的夹具结构直接连接的部分，带动我们的被夹持的工件进行高速旋转运动的，本次的主轴的工作时候的转速达到8000r/min,输出的功率达到5KW，此主轴结构能够使用40把不同的刀具。主轴的性能和质量的好坏直接会对我们加工的零件产生影响，因此我们对于主轴的设计，必须要求能够有好的强度和韧性，这样才能保证我们的铣床设备有着比较好的加工切削性能，满足我们对于工件的加工的需求。如今市面上的用的主轴结构种类较多，我们对于主轴结构的设计，可以在现有的主轴的基础上，更加注重去考虑工艺方面的完善，选择一个合理又比较经济的传动的方案，并对我们选用的相关的零部件进行计算和相应的校核，最后画出我们结构的装配图跟零件图。运用我们所学的机械传动的知识跟基础原理，完成毕业设计的任务，也能提高我们的动手操作的能力。

关键词：数控铣床；主轴；设计计算

Machine tool spindle design and related technology research

Abstract:With the continuous development of our machine, for the requirements of the processing parts also in constant change and improve, in today's processing equipment, useful to a lot of milling machine, CNC milling machine is a relatively new processing equipment to achieve various processes of milling to all parts of our, relatively high precision machining, production efficiency is high, especially for some of the shape, size and structure of special workpiece, can meet the needs of the various parts of the high precision machining process, and can satisfy the requirement of processing enterprises of all.

This we design is CNC milling machine spindle structure, is the key to our numerical control milling machine parts, is also our processing equipment the main core components, part of the front end of the spindle is with our fixture structure directly connected, driven by our by clamping the workpiece high-speed rotation movement, achieve the working time of the spindle 8000r / min speed and power output to 5kW, the spindle structure to 40 different tools to use. Spindle performance and quality is good or bad will directly influence to our processing of parts, so we for the design of the spindle must request to note Oh ah good strength and toughness, so as to ensure our milling equipment has a good cutting performance and satisfy our demand for machining the workpiece. Now on the market with the spindle structure of many kinds, we design for the main structure of can on the basis of existing spindle, pay more attention to to consider the improvement of process, select a reasonable and economical transmission scheme, and the checking calculation and corresponding to our selection of related parts, and finally draw the assembly drawing and parts drawing. Using the knowledge of the mechanical transmission and the basic principles, the completion of the task of graduation design, but also to improve the ability of our hands.

Key words: CNC milling machine ; principal axis ; design calculation

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅳ

1 绪论 1

2 数控铣床主轴的介绍 3

2.1 电主轴的工作原理 3

2.2 电主轴的特征 3

3 电主轴结构设计 5

3.1 电主轴结构图原理 5

3.2主轴伺服驱动器的选择 5

3.3 主轴的转子和定子的设计 5

3.4 轴承的选择 7

3.5 冷却系统的设计 8

3.5.1 热源的主要构成 8

3.5.2 主轴传动的热平衡计算 8

4 主轴的设计 10

4.1主轴的主要结构参数 10

4.1.1 前端悬伸量 10

4.1.2主支承间的跨距 10

4.1.3构造 10

4.1.4材料和热处理 10

4.1.5主轴的轴径 11

4.2 轴的强度校核计算 12

4.3 轴的刚度校核计算 15

5 轴承的校核 17

5.1 角接触球轴承的校核 17

5.2 深沟球轴承的校核 18

总结 20

参考文献: 21

致谢 22

全部包含的文件.jpg

数控铣床主轴.jpg

数控铣床主轴大套.jpg

数控铣床主轴大外套.jpg

数控铣床主轴后轴承盖.jpg

数控铣床主轴冷却盖.jpg

数控铣床主轴密封盖.jpg

数控铣床主轴前轴承盖.jpg

数控铣床主轴装配图.jpg

内容简介：: I 机床主轴设计及相关技术研究摘要：随着我们的机械加工的不断发展，对于我们的加工零件的要求也在不断的变化和提高，在如今的加工设备中，有用到很多的铣床设备，数控铣床就是比较新式的加工设备，能够实现对我们的各种零部件进行各个工序的铣削加工，加工的精度比较高，生产的效率也高，尤其是对一些形状和结构尺寸比较特殊的工件，能够满足各个部位的精准加工工序，可以满足加工企业的各种要求。本次我们设计的是数控铣床的主轴结构，是我们数控铣床的关键的零部件，也是我们加工设备的最主要核心部件，主轴的前端部分是跟我们的夹具结构直接连接的部分，带动我们的被夹持的工件进行高速旋转运动的，本次的主轴的工作时候的转速达到 8000r/出的功率达到 5主轴结构能够使用 40 把不同的刀具。主轴的性能和质量的好坏直接会对我们加工的零件产生影响，因此我们对于主轴的设计，必须要求能够有好的强度和韧性，这样才能保证我们的铣床设备有着比较好的加工切削性能，满足我们对于工件的加工的需求。如今市面上的用的主轴结构种类较多，我们对于主轴结构的设计，可以在现有的主轴的基础上，更加注重去考虑工艺方面的完善，选择一个合理又比较经济的传动的方案，并对我们选用的相关的零部件进行计算和相应的校核，最后画出我们结构的装配图跟零件图。运用我们所学的机械传动的知识跟基础原理，完成毕业设计的任务，也能提高我们的动手操作的能力。关键词：数控铣床；主轴；设计计算 of of in in s to a of is a to of to of is of of of of of of we NC is to is of of is by by of 000r / 0 to is or to of so we of to h ah so as to a on of we of on of to to of a to of of of of to of ey 录摘要 . . 目录 . 1 绪论 . 1 2 数控铣床主轴的介绍 . 3 主轴的工作原理 . 3 主轴的特征 . 3 3 电主轴结构设计 . 5 主轴结构图原理 . 5 轴伺服驱动器的选择 . 5 轴的转子和定子的设计 . 5 承的选择 . 7 冷却系统的设计 . 8 源的主要构成 . 8 轴传动的热平衡计算 . 8 4 主轴的设计 . 10 轴的主要结构参数 . 10 端悬伸量 . 10 支承间的跨距 . 10 造 . 10 料和热处理 . 10 轴的轴径 . 11 的强度校核计算 . 12 的刚度校核计算 . 15 5 轴承的校核 . 17 V 接触球轴承的校核 . 17 沟球轴承的校核 . 18 总结 . 20 参考文献 : . 21 致谢 . 22 1 1 绪论随着国家经济的大力发展，以及工业进程的加快，尤其是机加工零件的需求量的增加，需要用到的加工设备量也就非常的大。数控加工设备的使用能够产生大大的提高我们生产的零件的质量和提高生产的效率 12。在机加工的过程中，对于很多的零部件的加工，往往都是大批量进行加工，需要的量也是非常的大，并且在加工的零件精度要求上，这几年也是越来的越严格了，各种的需求在提高，对于加工的单位来说的话也是一种动力，但是也是非常的有压力的，要想在加工的质量上能够满足顾客的需求，并能够按时完成大批量的工件加工，在规定的时间能生产出预期的产品的数量的话，完全通过传统的加工设备和人力的加工生产，已经完全无法满足现在的市场需求了，因此，很多的现代高精度的加工设备也就被广泛的应用，数控铣床就是被我们用的比较多的设备，很多的企业加工车间都能看到数控铣床的身影。数控铣床的使用，是在近几十年来才不断被广泛使用的 4。数控铣床的使用是跟我们的计算机的应用相连的，通过我们在计算机中输入我们需要对零件进行加工的步骤和工序，以及加工的尺寸的需求，在计算机中又通过数字信息的形式传给我们的数控铣床设备，进而实现一定的指令动作，完成对我们工件的基本加工，这种的操作加工方式比较简单，也是高智能化的生产，完全通过设备的自动走刀实现对零件的加工，并且精度也非常的高，生产的效率非常高，数控铣床对于我们的操作人员的要求也不高。对于企业来说，加工的成本相对也就低了，能够达到经济性的生产的标准 56。我们国家的数控铣床的发展技术起步比较晚一些，相对与欧美的发达国家来比的话，整整迟了十几年年，在改革开放初期，我们的企业很少能够自主生产这些机床设备的，很多的机床设备都是靠进口来满足企业的生产要求的，没有一个自主的数控铣床的专利，数控铣床的结构也比较简单，很多机加工的企业有通过买一些国外的二手机床来满足加工的生产要求。在改革开发的带动下，我们国家的经济发展比较快，各行各业欣欣向荣的一副景象，在这么一个背景下，对于数控机床的需求量非常的大。企业通过进口的话成本非常高，因此独立自主的设计数控机床的出现成为一个必然的趋势，在这么一个背景下，我们的机械设计人员，通过国外高精度的数控机床的基础知识参考下，不断的摸索，慢慢的生产出自己 2 的国产的数控机床设备，通过近几年的发展我们的数控铣床的技术也在不断的完善，尤其是沿海地区，很多的机床的生产的企业，生产流程也非常的规范，很多机械设计的从业人员素质也非常的高，一些小型的数控铣床设备也能够实现少量的出口生产了。我们的数控铣床统行业的技术发展虽然比较快，但是跟发达国家对比的话，在工艺和精度上还是有一定差距的。因此我们的技术设计人员要更加努力，不断进步 78。并且，我相信，我们国家的机械设备，在未来也能跟世界上的顶尖的技术进行接轨，在国际舞台上面也可以大放光彩 3。 3 2 数控铣床主轴的介绍电主轴的工作原理本次的机床主要是采用的是数控铣床上的主轴，本次采用的是数控铣床的电主轴 10。电主轴是我们的加工设备上面的最为重要的零件，通过主轴能够把我们的机床跟我们的电机轴进行连接，也就是把我们的主轴电机的定子跟转子部分直接连接到我们的主轴的组件的里面去，并对整体结构进行比较准确的平衡的一个矫正过程，有着非常好的回转的精度跟稳定的性能，可以组合成为一个高效率的高速的主轴的单元结构，通常也被我们叫做内装式的电主轴。电主轴结构不需要用到皮带和齿轮传动副这些，就可以满足机床的主轴系统进行传动，直接通上电以后就能带动我们的主轴进行高速的运转了 11。电主轴的特征（ 1）高回转精度我们的铣削加工设备的主轴主要是我们装夹工件的一个基准，而且能够把运动传递到工件上面去，所以我们的主轴的回转的精度对于我们的工件加工的精度是直接相关联的，我们为了保证主轴在工作的时候，高速运转的时候的回转的精度，对于关键的零件要进行精加工和高精度的加工工序才行，并且要选择一些精度跟尺寸都适合我们的主轴的相应的轴承，选择一个比较合理的装配的方案才行。（ 2）高刚度主轴结构的刚度的能力，主要是体现在主轴单元对与外部载荷的一个抵抗的能力的大小 9。特别是在进行铣削工序的时候，往往切削的量都比较大，这样的话就收到非常大的一个径向的力的大小，我们为了要保证主轴的加工精度，防止在加工的时候震动过大，就对我们的主轴结构要求有很高的刚度，尤其是在径向的刚度的能力。（ 3）抗振性强对于加工设备来说，震动往往能够影响到加工零件的精度 12。主轴在加工工作的适合，收到很大的冲击的作用力，以及收到交变应力的作用，这样往往会 4 产生很大的震动。震动也是我们对于机床主轴的一个考评的标准 13。因为如果在超出范围的振动的话，往往会产生很大的噪音，并且会对我们的零件的加工质量产生很大的影响，对我们的刀具也会有影响，严重的时候还会出现打刀的情况发生。所以说，我们的电主轴的抗振性能一定要好才行。（ 4）电机特性优良一般来说对于铣削加工设备，都要求能够适合各种型号的零件进行加工，加工的适应面要广才行，所以就对我们的主轴有着比较高的要求，我们的主轴对于加工的转速，不仅要有比较好的低速的加工要求，还要有很好的高速的加工性能。（ 5）热特性稳定因为我们的电主轴加工，转速都比较大，里面的电机会产生很大的热量，并且我们的主轴是在机床的主轴部件的里面，在这么热的温度下，很容易产生热变形的情况，这些都会对我们的机床的整体的性能和加工的精确度产生影响的，所以就对我们的电主轴的热稳定性要球要高。本次在前提掌握机床主轴的基本知识的同时；掌握机床主轴设计的技术关键；研究数控机床主轴单元的关键技术，并熟悉的掌握主轴的相关的学习和知识的应用，对于零件的选型，跟具体的计算这些。完成数控铣床主轴单元的设计，本次的数控铣床的电主轴工作的转速可达 8000r/出功率可达 5主轴使用 40 把不同的刀具。 5 3 电主轴结构设计电主轴结构图原理我们的电主轴的结构主要是包括了主轴箱的本体跟检测装置以及辅助结构这些部分，电机的转子部分采用的是一种压配的形式，让转子跟主轴成为一起，并使用前后轴承进行对主轴实现支撑作用。对于主轴的转速的大小是用过主轴里面的驱动的模块来实现控制，并且通过一个冷却的结构来对我们的主轴单元内的温度进行一定的冷却的作用。在主轴的后面结构我们往往都安装松刀油缸和旋转的接头，主轴的前端部分的内锥孔跟端面被我们用来安装刀具跟我们的刀具夹爪。主轴伺服驱动器的选择伺服控制器是我们的主轴上的比较重要的零部件 14。伺服控制器在主轴上用的比较普遍，通过伺服控制器能够非常的准确的实现精确的来控制，我们这次用的伺服的控制器是深圳步科的伺服控制器，相对来说，这类的伺服控制器有着比较好的控制性能，可以控制我们的主轴实现高速运转，使用的可靠性能非常的好，并且能够让我们的主轴在允许的转速的范围之内实现一定量的无极变速的要求，在变速的性能方面，非常的好用，能够满足我们对于不同种类的零部件加工过程当中的各种要求。控制器的具体的相关的技术参数和内容如下：控制器等级：75 3 倍额定转矩输出）调速范围： 0r/15000r/级电机）； 0r/30000r/级电机）；本次的电机的主功率为 5速8000r/以采用此种的伺服驱动器可以满足要求。主轴的转子和定子的设计我们的电主轴的定子部分是通过有着非常高的导磁率的优质材料生产出来的 15。转子结构是我们的电机的旋转的主要的结构，他的主要的作用呢，是把定子的磁场能进行转化，编程我们需要的机械能，并且对我们的主轴进行带动，实现旋转的作用，转子的主要结构百科了鼠笼和转子贴心跟转轴这结构部分形成的。本次我们用的电主轴的转子的结构，他的尺寸是外径 2b 152子内孔的直径的大小 2a 97子的轴向的长度的大小是 180子配合面的 6 有效的接触的长度的大小尺寸是 B 158轴配合面的基本的尺寸大小是：外径 2a 47，内孔直径为 2c 16。电机的最高转速为 8000r 所以其最大角速度 37.3 s。额定功率为 5定转矩为 50 Ce= Ci= 电机的转子和我们的主轴的结构使用的材料都是钢的材料，这种材料的相对的弹性模量 E 011N 泊凇比主轴配合面间的摩擦系数机转子衬套材料的许用应力为 287N 轴材料的许用应力为 567 N 我们要主轴满足高速旋转的具体要求，电机的转子部分和我们的主轴的配合面之间的动态的过盈分量的最小值由下式求得： 32222 )1)(23)(1( E C e = 要满足电主轴的扭矩传递能力，电机转子与主轴配合面之间的静态过盈分量的最小值 )1( 2 (2211 +2211 )= 根据计算以后，我们可以知道，我们的高速电主轴结构要求的动态的过盈量其要求的静态过盈量的 6 倍多，所以，高速主轴的过盈量主要由通过我们的动态过盈量来定的。高速电主轴的最小过盈量据此，在型电主轴设计中，主轴与电机转子的配合采用 66种配合的实际最小过盈量为能满足电主轴的高速传动要求。其实际的最大过盈量为合面实际产生的最大正压力为： )(1)1)(1(222 m a =(N/ 电机转子内孔配合面上具有最大的切向拉应力最大的径向压应力值为： 7 r=a)=(N/ r=a)=221( =(N/ 主轴的 r）和 i（ r）均为压应力，其中主轴的配合面上具有最大的径向压应力主轴内孔壁处具有最大的切向压应力值为： r=a)=(N/ r=c)=2 =(N/ 由此可见，电主轴的危险点在电机转子的内侧，根据第三强度理论： (N/电机转子衬套材料的许用应力为 287 N ，使用安全。轴承的选择轴承的选择对于我们的整体结构来说是比较重要的，轴承是跟我们的轴是相连的，对于轴承进行选择的时候，要进行对轴分析才是，我们的轴进行受力分析后得知，我们的轴承收到的大概的一个载荷是在 30004000N 的范围左右，这个载荷的大小数值，在一个中等的载荷范围，所以我们选用的是球轴承。并且还要对轴的转速进行分析，球轴承跟滚子轴承来说的话，球轴承有着更高的极限的转速大小，电主轴的转速在 10008000r/以我们优先选择的是球轴承。最后轴承在承受径向载荷的时候，还有承受到一个不大的轴向的载荷大小，所以选用深沟球轴承和角接触轴承。故在主轴的两端分别采用了角接触球轴承和深沟球轴承，成对安装角接触球轴承（ 292可同时承受径向载荷和轴向载荷。它能在较高的转速下工作，接触角越大，轴向承载能力越高。深沟球轴承结构用的比较广泛，也是使用的最普及，最有达标线的滚动轴承零部件，能够普遍的满足高速的旋转要求，并且使用的周期很长，基本上可以说是经久耐用了，在后期的使用过程中，不用怎么维护，并且使用的时候的摩擦因素不大，尤其是在一些对于轴向的受力载荷非常大的高速运转的过程中，就比其他的推力球轴承更好用，性能就更加好。 8 冷却系统的设计由于电主轴在加工的过程中是高速的运转，所以说会产生大量的热量，并且轴承也会因为摩擦产生很大一部分的热量，这些热量的产生是很普遍的。尤其是在机床的内外部分的热量的产生，各个地方的热量不同，这些都会对我们的零部件产生影响，尤其是对我们的加工的产品的质量和精度有一定的影响，所以要对我们的电主轴的冷却系统进行一定的工艺改善才行，由此来实现改变电主轴的温度，尽量的减少电主轴的热膨胀的发生，这些对于电主轴的使用时间和性能都是很关键的。热源的主要构成电动机和轴承是主要的发热源。具体的热源主要可分为三部分：（ 1）电主轴的电机处在我们的机床主轴的内部中，高速运转的过程中会生产很大的热量，导致结构内部温度升高。（ 2）电机的转子的高速运动，也会带动我们结构内部的空气产生一定的发热现象。（ 3）随着主轴转速的升高，主轴轴承的摩擦所产生的发热量也随之增大 5。主轴传动的热平衡计算我们的高速电主轴在运行的过程中，由于电主轴的相对的转动的速度很高，高速转动的时候会生产很大的热量，在电主轴的内部结构中，如果我们没办法把这里面的那些热量都给带出来的话，这样的话，内部的温度就会比较高，高温就会对整体结构的润滑系统产生影响，如果把润滑油稀释了，就会对整个系统产生很大的摩擦，对我们的整体结构的磨损会增加，对结构的寿命都是不好的，因此呢，我们就一定要按照单位时间内的发热量 1 等于同时间内的散热量 2 的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定在规定的范围内。由于摩擦损耗的功率 )1( 产生的热流量为：）（ 11 0 0 01 P 式中， P 为主轴传递的功率，以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量 2（单位为 W）为， 9 ）（ 12 式中：d 箱体的表面传热系数，可取d=（ W/ ( C)，当周围空气流通良好时，取偏大值； S 内表面能被润滑油所飞溅到，而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积，油的工作温度，一般限制在 6070 C，最高不应超过 80 C；周围空气的温度，常温情况可取为 20C；按热平衡条件 1= 2，可求得在既定工作条件下的油温位为 C)为： )1(1000 为了保持正常工作温度所需要的散热面积 S，当 80，而总效率，估取 =P=5以 21 0 0 0 (1 )() 263 . 2 5 m 3 . 2 5 1 0d o m 因此只要散热面积 0 ，主轴的在工作条件下的油温 0却系统的散热面积 S: 22 式中： r 冷却管道的内壁半径 R 冷却管道的外壁半径 L 冷却管道的长度故因此可以说明我们的主轴的冷却系统的热平衡是稳定的。 10 4 主轴的设计主轴的主要结构参数对于主轴的整体结构设计的话，我们主要考虑的参数有主轴前端轴悬伸出量跟我们主轴主支承间的跨距的大小，这些数值的大小，是否合理的话都会对我们的主轴的旋转加工的精度以及主轴在工作的时候的一个刚度的定量产生影响的。前端悬伸量我们的主轴的端盖的结构形式往往决定了主轴的前端悬伸量的大小，对于前支承轴承的结构和密封结构的具体的外形跟尺寸的大小，由结构设计来确定。主支承间的跨距主轴主支承间的跨距的大小是我们的主轴结构获得最大的静刚度的一个比较关键的条件 16。如果跨距比较小的话，对于我们主轴来说的话，弯曲变形量肯定是比较小的，但是呢，会由于支承变形产生的主轴前端的移动量就变大了。如果跨距大的话，往往也会造成主轴的完全的时候的变形量比较大，也会造成主轴前端产生比较大的位移，我们正常情况下取 L=(23.5)a。构造主轴的构造往往是要具体参考，我们对于主轴的具体要求，尤其是我们要在主轴上安装什么样的刀具和夹具，传动件是怎样的，还有我们选用的轴承是什么类型的，以及这些零部件的数量和安装的方式和安装的位置这些，我们在具体设计的过程中，还要更多的考虑主轴的加工的性能，以及工艺方面的要求和装配的性能要求这些。我们这次设计的主轴使用的是空州的形式，它的前端的形式主要是根据我们使用的数控铣床单的类型来定的，后端的部分主要是根据我们要安装的刀具来具体定的。材料和热处理对于我们的主轴，他在加工过程中有受到很大的载荷和冲击力，所以要求有一定的刚度才行，然而主轴的刚度的大小又跟我们的主轴的材料的弹性模量于各种钢材的 E 值相差无几（ E 2 11011N 故影响 11 不大。一般情况下，主轴的材料的选择要根据我们的主轴在使用加工过程中的对耐磨的性能要求，以及他的热处理加工以后的变形量的数值来进行确定的。主轴选用 45 号优质中碳钢，与球轴承连接的部分需调质淬火处理。轴的轴径由于转子是套在主轴上的，所以主轴受到转子的重力。转子的外径 R=87小径 r=48以转子的体积 V= ( 22 (B 是转子和主轴的有效接触长度 )， V= ( 22 =106 103 转子的材料上文有提到是钢材， =g/以转子的重力： G= (N) 按扭转强度条件计算轴的最小直径这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度 3； 5 0 0 0 03 式中： T 扭转切应力， T 轴所受到的扭矩， N 轴的抗扭截面系数， n 轴的转速， r/ P 轴传递的功率， d 计算截面处轴的直径， T 许用扭转切应力，表 4 4常用几种材料 T 及轴的材料 20 35(145 403583 T /525 2035 2545 3555 49126 135112 12610 11297 12 3 由上式可得轴的直径： 2,09 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0 对于空心轴，则： )1( 43 =d1/d，即空心轴的内径外径 d 之比，取所以： d 25 轴的强度校核计算轴的强度对于我们的加工的产品的质量和精度都有比较大的影响的，主轴在工作的时候，主切削力和预紧力跟转子的重力这些都会对我们的主轴的强度产生影响的，往往会对主轴在我们的垂直的平面上出现一个弯曲变形的情况，并且在径向的切削力有会让我们的轴在水平放心有一个弯曲的变现作用，先求取垂直面支点反力算相应的弯矩转矩 T 和弯矩的共同作用下，按照第三强度理论轴的应力计算公式如下。 22 )(4 （ 4 式中的弯曲应力为对称循环变应力。到扭转切应力为静应力时，取；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取；若扭转切应力为对称循环变变应力使，则取 1 3。对于直径为 d 的圆轴，弯曲应力为：（ 4 扭转切应力为：（ 4 将和代入式（ 4则轴的弯扭合成强度条件为 13 1222224 4 式中：轴的计算应力， M 轴所受的合成弯矩， 22 ，； T 轴所受的扭矩，； W 轴的抗弯截面系数，323 ， 3 1 许用应力，在抵挡工作时取本设计中扭转切应力为脉动循环变应力，所以取。整理后式（ 4以写成 3： )213422 4 因为传动对我们的主轴起到减速的效果，在我们进行具体的加工的时候，是没有进行工作的。所以我们没必要去对同步带轮的圆周力进行考虑，所以此时只有垂直方向上的皮带预紧力 Q。在水平面上根据力平衡和力矩平衡可列出方程组： )4321(F)21( （ 4 代入各已知参数列出： 1332 力简图画出水平面的弯矩图： 14 图 4在垂直面上的受力分析较为复杂其受力模型如图图 4直面受力模型在垂直面上根据力平衡和力矩平衡可列出方程组： 43 V 221 4 带入各已知参数列出：。得出力后求出弯矩图如下：图 4直面弯矩图根据 22得出合成弯矩图 15 图 4成弯矩图图 4矩图将各已知参数代入式（ 4得出： )2 134 2234 22 d 故主轴符合强度要求。轴的刚度校核计算对于轴的刚度来说的话，我们主要的标准是通过轴的扭矩的变形来衡量的，轴的扭矩变形主要是按照每米长度上的扭矩角度来表示。圆轴的扭转角是单位为（） /m，扭角的大小跟我们的轴的长度的大小是密切相关的。我们要尽量的消除长度的影响的话，一般来说是用的单位的长度的转角来表示扭转变形的一个具体的程度。 16 在工程中常限制单位长度转角的最大值 =的最大值不得超过单位长度许可转角。因此，扭转的刚度条件表述为对于空心圆轴： 180)1(32 44 (4对于不同的机械和轴的工作条件，可从有关手册中查到单位长度许可转角的值。精密机械传动轴： =（ /m 一般传动轴： =（） /m 精度要求不高的轴： =（ 1/m 车床电主轴应该属于一般传动轴，所以选择 m，根据式（ 4： 4 42 )1( 1 8 032 G m=38 于主轴的最小直径 D=45以符合刚度要求。 17 5 轴承的校核轴承是我们电主轴的比较关键的零部件，轴承的质量对于我们的电主轴的性能和工作的稳定性都有着很大的影响，我们在综合对电主轴的使用周期进行分析，必须对轴承进行一定的校核才行。滚动轴承结构在我们工作的时候有可能会出现失效的情况，这种失效的种类也比较多，其中套圈跟滚动轴承的表面的疲劳点蚀是作为我们的滚动轴承最为普遍的一种基本的失效的种类，在实际的工作当中，这种失效经常看到，所以我们把这种失效的形式看做为我们的滚动轴承的使用寿命的一个参考，当我们的轴承失效了以后，在工作的高速运转时候，就会出现很强的震动，以及很大的噪音跟发热的情况。滚动轴承的使用的寿命主要就是指的我们的轴承第一次出现点蚀之前，轴承的转速或相应的运转小时数。滚动轴承的承载能力计算主要是指轴承的寿命计算。角接触球轴承的校核轴承轴向载荷 f=N)，径向载荷 N)，轴承转速1000r/轴承处的轴颈直径可在 7080围内选择，由于数控铣床是属于每日 8h 工作的机械（利用率高），所以选预期计算寿命 Lh=25000h，见表（ 1）求比值：角接触球轴承的最小 e 值为此时：15000 h 故所选轴承满足寿命要求。深沟球轴承的校核轴承轴向载荷 f=N)，径向载荷 N)，轴承转速1000r/轴承处的轴颈直径可在 8595围内选择，由于数控铣床是属于每日 8h 工作的机械（利用率高），所以选预期计算寿命 Lh=25000h。 (1) 求比值： e 值为此时：2 e (2) 求比值： )( X=Y 值需在已知型号和基本额定静载荷才能求出。故暂选一近似中间值，取 Y=： N （ 3）根据式 3 3 7102 5 0 0 01 0 0 7 51060 366 （ N）（ 4）根据轴承设计手册选择 C=32800N 的 61918承。此轴承的基本额定静载荷 1500 N。演算如下：求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值。相对轴向载荷为 0 2 4 5 0 32 19 中是一档的，对应的 e 值为 Y 值为 2。所以求当量动载荷 P： 3 0 6 3) 328,8 4 N 验算 61918承的寿命，根据式： 366 )3 0 6 33 2 8 0 0(1 0 0 060 10)(6010 h =25000h 故所选轴承满足寿命要求。 20 总结本次设计的数控铣床主轴，主要是结合了目前我们国内外的的市面上的数控铣床主轴的研究的一个现状跟具体的发展趋势，主要是说明了一种能够被我们用在数控铣床上的关键部件，本次的设计方面总结：主要是对数控铣床主轴系统的整体的结构的方案的确定。主要是分析了数控铣床主轴结构的的工作速率要求，工作方式等。确定它的总体的结构方案，并最终确定一个可行性的方案。然后是进行相关参数的计算，并对主要的结构的画图。主要是对数控铣床主轴的的整体结构，并且运用到了维软件进行装配图的绘制，和主要的零部件绘图。设计之前

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