五轴高速加工中心总体布局及主轴部件的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

方案的确定本课题中主轴组件的润滑方式采用油脂润滑方式，由于润滑脂的粘度大，不易流失，因此不需要经常更换。

这也是目前在数控机床的主轴轴承上最常用的润滑方式。

同时，由于本课题的轴承采用油脂润滑方式，其密封目的主要是防止外界异物进入，所以可以采用较为简单的密封方式。

在本课题中，主轴支承处主要采用的是径向迷宫式密封，而在丝杠轴承处主要采用油毡圈密封。

如图所示为径向迷宫式密封装置。

图径向迷宫式密封毕业设计论文报告纸键的设计计算主轴上的键对于采用常见的材料和按标准选取尺寸的普通平键联接静联接，其主要失效形式是工作面被压溃。

除非存在严重过载，否则般不会出现键的剪断。

因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。

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式中传递的转矩，单位为键与轮毂键槽的接触高度，，此处为键的高度，单位为键的工作长度，单位为，圆头平键，平头平键，这里的为键的公称长度，单位为，为键的宽度，单位为轴的直径，单位为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，键的宽度，键的公称长度，键的高度。

键所传递的转矩为由于主轴处采用圆头平键，故键的工作长度为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毕业设计论文报告纸按联接工作方式为静联接，且载荷性质具有冲击性，参考文献得键联接的许用应力。

由于，所以能满足要求。

主电机上的键已知主电机额定转矩，电机输出轴的直径，键的宽度，键的公称长度，键的高度，键联接的许用应力。

由于主轴处采用单圆头普通平键，故键的工作长度为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由于，所以能满足要求。

液压缸的设计计算已知由参考文献选取液压缸活塞直径，活塞杆直径，活塞和活塞杆的材料为钢。

活塞和杆重计算已知由选取弹簧截面直径，弹簧中径，有效圈数为圈，单圈弹簧刚度，则整根弹簧的刚度为。

毕业设计论文报告纸弹簧预压缩量为根据结构设计要求，确定活塞行程，则弹簧力为液压缸的夹紧力为式中活塞的直径，单位为活塞杆的直径，单位为液压油的工作压力，效率系数，般取弹簧力，单位为。

由于活塞杆为压杆只受压力，所以可以按强度来检验活塞杆式中液压缸的夹紧力，单位为抗拉强度，单位为安全系数，般大于，取许用应力，单位为。

活塞杆的材料为钢，其抗拉强度。

由公式得许用应力为将上述参数代入公式得毕业设计论文报告纸而活塞杆直径，所以能够满足要求。

毕业设计论文报告纸第四章主轴组件的进给运动部件进给电动机的选用进给电动机功率的估算传动效率η根据本课题的结构设计，在进给部分中主要的机械传动效率由联轴器滚珠轴承及滚动丝杠传动组成。

其中，联轴器效率为，滚珠轴承效率为，滚动丝杠传动效率为。

总传动效率电动机功率式中进给传动电动机功率进给牵引力进给速度进给传动链的总机械效率。

进给电动机的选用宽调速直流伺服电动机的结构特点是励磁便于调整，易于安排补偿绕组和换向极，电动机的换向性能得到改善，成本低，可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。

当然，宽调速直流伺服电动机体积较大，其电刷易磨损，寿命受到定限制。

日本法纳克公司生产的用于工业机器人机床加工中心的系列适合于在频繁启动制动场合应用。

根据估算得出的电动机功率，选用的型电动机，其主要性能指标如下输出功率毕业设计论文报告纸额定转矩最大转矩最高转速转子惯量。

联轴器的设计计算类型选择为了隔离振动与冲击，选用凸缘联轴器。

载荷计算已知进给电动机的额定转矩为。

根据工作机的转矩是变化的，且冲击载荷较大，原动机类型为电动机，由表查得工作情况系数。

则计算转矩为型号选择选择联轴器时，联轴器的许用转矩要大于计算转矩，许用最大转速要大于电动机转速。

由中查得型凸缘联轴器的许用转矩为，许用最大转速为，适合于尺寸在之间的轴颈。

故能够满足要求。

垂直方向伺服进给系统的设计计算切削力估算由公式得出切向铣削力切纵向切削力切纵横向切削力切横垂直切削力切垂丝杠承重初估毕业设计论文报告纸滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠的导程的确定在本课题中，电机和丝杠直接相连，所以传动比，选择电机型的最高工作转速，最大转矩，则丝杠的导程为确定丝杠的等效转速最大进给时，丝杠的转速为最慢进给时，丝杠的转速为则得到丝杠的等效转速估算为式中，轴向载荷，作用下的转速，单位为，轴向载荷，作用下的时间，单位为。

确定丝杠的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向具产生夹持过紧或过松的现象。

为了提高主轴的刚度，主轴的支承采用了三支承形式，并在前后支承处让角接触轴承进行背对背安装，使主轴能够承受双向的轴向载荷。

通过计算校核，主轴的刚度和强度满足设计的要求。

同时，由于采用了混合陶瓷轴承，使轴承的运转速度提高刚性增大热稳定性更好，改善了全钢轴承所存在的些不足之处。

轴承的润滑方式采用脂润滑，其润滑油的类型为高级锂基油脂。

在主轴组件的进给传动机构中，本课题采用了直流伺服电动机作为原动机。

电动机的输出轴与丝杠通过凸缘联轴器直接相连。

丝杠的前支承采用了深沟球轴承，而后支承则采用了型号为的角接触轴承。

考虑到丝杠在工作时的热膨胀，所以，在丝杠的配置形式中，选用了固定简支形式，使丝杠在受热膨胀后不会产生挠度。

为了限制进给机构的行程，在滚珠丝杠副处设置了两个撞块，并在机架上安装了个的行程开关，使进给机构行程控制在。

毕业设计论文报告纸致谢这次毕业设计可以圆满的完成，我要感谢我的导师，老师在我设计过程中对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成设计的同时也深受启发和教育。

同时老师的严谨细致和丝不苟的作风将会直成为我工作和学习中的榜样。

还要感谢我的同学们和舍友们，是大家的努力营造出了良好的学习氛围，从而使我们能够更好的完成课题的设计工作。

此次毕业设计能够顺利的完成也离不开大家的相互帮助和关照。

感谢各位评审老师和专家。

你们的意见和要求将会使我获得更大的进步。

最后，再次对所有在我的学习和课题研究过程中提供过帮助的老师同学及同志们表示感谢。

毕业设计论文报告纸参考文献廖勇，黄容申数控机床发展现状及趋势重庆石油高等专科学报陈循介从日本年机电体化展看机床发展新动向精密制造与自动化，张育生从第六届中国国际机床展览看机床发展趋势制造技术与机床吴宗泽机械设计师手册上下册北京机械工业出版社，李洪实用机床设计手册沈阳辽宁科学技术出版社，谢红数控机床机器人机械系统设计指导上海同济大学出版社，王世能卧式机床主轴组件设计机械工程师，濮良贵，纪名刚机械设计北京高等教育出版社林宋，田建君现代数控机床北京化学工业出版社，陈蔚芳机床数控技术及应用北京科学出版社，田坤数控机床与编程武汉华中科技大学出版社，机床设计手册编写组机床设计手册北京机械工业出版社，廉元国，张永洪加工中心设计与应用北京机械工业出版社，李善术数控机床及应用北京机械工业出版社，罗学科，谢富春数控原理与数控机床北京化学工业出版社，韩鸿鸾数控机床的机械结构与维修山东山东科学技术出版社，中国机械工业教育协会组数控机床及其使用维修北京机械工业出版社，张建民机电体化系统设计北京高等教育出版社郭大庆，吴玉厚，张珂，张勇陶瓷轴承电主轴系统的特性与分析机械与电子，李楠，姜韶峰精密机床主轴轴承的安装方法分析轴承，张章福铣工工艺学北京科学普及出版社，濮良贵，纪名刚机械设计北京高等教育出版社，成大先机械设计手册轴及其联接单行本北京化学工业出版社，毕业设计论文报告纸力，它的数值可用进给牵引力的试验公式计算。

选定导轨为滚动导轨，而般情况下，滚动导轨的摩擦系数为，取摩擦系数为，则丝杠所受的最大工作负载为式中颠覆力矩影响系数，般取为。

而丝杠的最小工作负载为毕业设计论文报告纸故其等效负载可按下式计算估算确定丝杠所受的最大动载荷取丝杠的工作寿命为，同时取精度系数，负荷性质系数，温度系数，硬度系数，可靠性系数平均转速为。

则最大动载荷为根据动载荷要求，选用插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，型号为。

丝杠公称直径为，基本导程，其额定动载荷，额定静载荷，圈数列数，丝杠螺母副的接触刚度为，螺母长度为，取丝杠的精度为级。

在本课题中采用双螺母垫片式预紧。

临界压缩负荷确定丝杠螺纹部分的长度。

等于工作台的最大行程加上螺母长度加两端余程。

为。

支承跨距应略大于，取为。

丝杠全长。

临界压缩负荷为毕业设计论文报告纸式中丝杠支承方式系数材料的弹性模量，丝杠最小截面惯性矩，单位为最大受压长度，单位为安全系数，般取最大轴向工作载荷，单位为惯性矩式中丝杠螺纹底径，单位为丝杠公称直径，单位为钢球直径，单位为。

由于滚珠丝杠副支承方式采用双推简支形式，查表得支承系数。

将上述参数代入公式得可见远大于，故能满足要求。

临界转速验算临界转速经验公式式中丝杠最小横截面，单位为临界转速计算长度，单位为毕业设计论文报告纸安全系数，般取材料的密度，碳钢丝杠支承方式系数。

由于滚珠丝杠副支承方式采用双推简支形式，资料得支承系数。

丝杠最小横截面为式中丝杠螺纹底径，单位为临界转速计算长度将上述参数代入公式，则临界转速为可见远大于，故能满足要求。

轴承的动负荷验算本课题在丝杠的固定端选用成对丝杠专用轴承组合，型号为，其额定动载，预紧力。

在丝杠的游动端选用深沟球轴承，型号为。

动负荷经验公式式中寿命系数转速系数轴承预紧力，单位为。

寿命系数式中可靠性为的额定寿命，查表查得毕业设计论文报告纸转速系数式中计算转速，此处等于最高转速。

将上述参数代入公式，则轴承动负荷为可见轴承动负荷小于额定动载，故能满足要求。

轴承的动负荷验算图为丝杠的受力图。

已知切向负荷，径向负荷，轴向负荷，丝杠承重。

得得毕业设计论文报告纸图丝杠受力图轴承的径