（定稿）轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计（全套下载）

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床设计.北京机械工业出版支反力和外载荷的作用位置均已确定，轴上的载荷弯矩和扭矩已可以求得，因而可按弯矩扭矩强度条件对轴的强度进行校核计算。做出轴的计算简图轴所受的载荷是从零件传来的，计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，般从传动件轮毂宽度的中点算起。在做计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷若为空间力系，应该把空间力系分解为圆周力径向力轴向力，然后把它们全部转化到轴上，并将其分解为水平分力和垂直分力如图.所示。然后求出各支承处的水平反力和垂直反力。图.轴的受力分析做出弯矩图根据上述简图，分别求出各面的力弯矩大小画出弯矩图。水平面如图.。图.轴的弯矩图由得由得点轴的弯矩垂直面如图.。图.轴的弯矩图由即得点轴的弯矩点的合成弯矩如图.。图.弯矩合成图由因为所以做出扭矩图如图.。图.扭矩图轴的危险面分析如图.是对轴危险面的划分。图.轴危险面示意图对于截面，由于扭矩样，轴的外径样大，所以扭转切应力取决于内孔径，内孔径越大，扭转切应力越大，故截面为危险截面。而对于截面，由于扭矩样，轴的内孔径样大，所以扭转切应力取决于外径，外径越小，扭转切应力越大，故截面为危险截面。综上所述，截面为危险截面。轴的强度校核扭矩计算危险截面并与比较即满足扭转强度条件。弯矩根据分析由图.得点弯矩最大所以只需要计算点弯矩即可，结果与比较。满足弯矩强度要求。综上所述，本文设计的轴满足要求。.轴上其他零件的设计与选择滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘水酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式的毡圈油封唇形密封圈密封环和非接触式的隙缝密封甩油密封曲路密封两大类。本文采用毡圈油封。这种密封结构简单，经济适用。初算胶带基准长度由参考文献中表选取基准长度。实际中心距安装时调整范围小带轮包角故合适。单根带传递的额定功率根据和，由参考文献中表查得型带。单根带的额定功率增量由参考文献中表查得带的根数单根带的预拉力.由公式.，并根据参考文献中表查得.。原式作用在轴上的力带轮的结构和尺寸如图.。图.皮带轮的尺寸图.键的选择与校核概述键是种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周围固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键的连接主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接和切向键连接。本文采用平键型连接。其主要特点键的两侧面是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面和轮毂的槽底面间则留有间隙。平键连接具有结构简单装拆方便对中性较好等优点，因而得到广泛应用。键的材料采用抗拉强度不小于的钢，通常为钢。故本文键的材料选择钢。键的强度计算平键连接传递转矩时，连接中各零件的受力如图.所示。图.平键连接的受力情况对于本文实际情况，键的主要失效形式是工作面被压溃。假定载荷在键的工作面上均匀分布，则强度条件为.式中传递的转矩，•键与轮毂键槽的接触高度此处为键的高度，单位键的工作长度，单位，圆头平键，这里为键的公称长度，单位为键的宽度，单位轴的直径，单位键轴轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位，见表。表键连接的许用挤压应力许用挤压应力连接工作方式键或毂轴的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击静连接钢铸铁由公式.故满足要求。键的尺寸设计如图.。图.键的尺寸图.轴向定位由于平键只能起到周向定位的作用，而周向又没有轴肩的定位，故本文采用的紧定螺钉。.主轴的轴承选择和配置概述主轴轴承是主故.。图.四段轴图对于其他轴肩高度属于非定位轴肩，是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，般取为。故。主轴内孔直径的确定主轴内孔直径与机床的类型有关，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。主轴本身的刚度正比于抗弯断面惯性矩，即.根据.式，可绘出主轴孔径对刚度的影响曲线如图.。图.孔径对刚度的影响曲线由图可知，当时内孔对主轴刚度几乎无影响，可忽略不计，所以常取孔径的极限值为.此时.，即刚度削弱小于。若孔径再大，主轴刚度就会急剧下降。普通机床式中前轴颈内孔直径。由已知条件，所以.。根据同类机床经验得。因为此机床正常加工无需内孔，但出于减轻轴的重量考虑，同时类比同类机床得。主轴悬伸量的确定主轴悬伸量是指主轴前端面到前支承径向反力作用中点般即为前径向支承中点的距离。它主要取决于主轴端部结构型式和尺寸大多有轴端标准前支承的轴承配置和密封装置等，有的还与机床其他参数有关，如工作台的行程等，因此主要有结构设计决定。悬伸量值对主轴部件的刚度抗振性影响很大。因此，确定悬伸量的原则，是在满足结构要求的前提下尽可能取小值，同时应在设计时采取措施缩减值。与同类机床相类比初步确定。主轴支承跨距的确定支承跨距是指主轴相邻两支承的支承反力作用点之间的距离。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。根据同类机床的主轴跨距，此机床的合理跨距。.电动机的选择该机床只要是用于加工深沟球轴承系列的内外圈的专用机床。轴承内外圈的材料刀具材料如何普及自动化，提高生产效率是现在面临的首要问题。车架和主轴箱作为机床的两个重要部件，也要顺应这个主流。与此同时，整台机床的性价比要高也是当代机床发展的必然趋势。.研究内容预期目标及研究方法本课题来源于机床制造企业生产线改造项目。本论文的主要内容包括根据企业实际生产设备和技术要求，提出轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱的结构方案，并对各个零部件进行设计。对轴承内外圈加工专用机床尺寸设计，并利用软件进行三维建模。对轴承内外圈加工专用机床进行虚拟装配。将虚拟样机导入软件运动仿真界面，并在中对机构进行运动仿真分析，检验所选取方案及其模型的合理性，并对机构进行优化设计。轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计要顺应自动化生产线更新的需要，本文将采取类比的研究方法对相关部件进行设计。总体方案设计.车架的类型车架是机器中典型的非标准的零件，是底座机体床身车架桥架起重机壳体箱体以及基础平台等零件的统称，起到支撑容纳其他零部件和保证其相对位置的作用。车架按外形结构不同如图.，可分为梁柱式框架式板块式和箱壳式等。按材料不同可分为金属车架和非金属车架，金属车架的常用制造方法有铸造和焊接两种，分别称为铸造车架和焊接车架常用的非金属车架有塑料车架花岗岩车架和混凝土车架等。梁柱式车架箱壳式车架平板式车架框架式车架图.车架的分类考虑到实际设计要求，和经济性要求，综上所述，本文将采用箱壳式运用焊接方法制造的金属车架。.主轴的类型用于机床的轴型有很多，常见的应用于轴承内外圈车加工专用机床的最为常见的两种轴型为直轴和心轴两种。直轴的特点结构简单，制造方便，最为常用。按外形又分为光轴和阶梯轴，其中阶梯轴最为常用。如图.。图.直轴空心轴的特点空心处可装设其他零件。在同样重量下，较之实心轴有较大强度刚度。加工比较困难。如图.。图.空心轴考虑到本文主轴箱的经济要求和传动效率高的原则，综上所述，本文采用空心轴。轴承,内外,加工,专用,机床,车架,主轴,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本文研究的题目是轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计。该课题来源于机床制造企业的轴承内外圈加工专用机床生产线改造项目，对于台机床而言，机架犹如“骨骼”样支撑着整台机床，而主轴箱则犹如“心脏”样为整台机床提供不竭动力。本着主轴箱功能单输入功率利用高车架结构简单布局合理的原则，对主轴箱和车架进行了相关尺寸设计并运用软件对零部件进行三维建模虚拟装配和运动仿真。主轴箱设计部分完成对主轴部件的尺寸设计与强度校核皮带轮的选用轴承的选用与寿命计算键销的选型与强度较核以及主轴箱内的其他零件设计。车架设计部分由于是非标部件，故采用类比同类机床的设计经验，结合结构简单，布局合理的原则对车架进行尺寸设计，最后介绍车架的焊接技术。在完成尺寸设计后，根据尺寸并运用软件完成相关零部件的建模，将所有零部件进行虚拟装配，最后利用的仿真模块对主轴箱进行运动仿真，分析仿真结果，得出结论，进而完成整篇论文书写。关键词主轴箱车架三维建模虚拟装配运动仿真摘要目录绪论.车架与主轴箱设计的背景与目的.轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状.车架和主轴箱设计的意义.研究内容预期目标及研究方法总体方案设计.车架的类型.主轴的类型主轴箱设计.主轴箱的概述.主轴的概述主轴的用途和分类主轴的材料.主轴主要参数设计概述主轴平均直径的确定主轴内孔直径的确定主轴悬伸量的确定主轴支承跨距的确定.电动机的选择.主轴的传动设计转动方式概述皮带轮设计.键的选择与校核概述键的强度计算键的尺寸设计.轴向定位.主轴的轴承选择和配置概述轴承的选择轴承安装方式轴承的预紧圆锥滚子轴承校核.轴的校核.轴上其他零件的设计与选择滚动轴承的密封装置主轴箱前前端盖主轴箱前后端盖主轴箱后前端盖主轴后轴承套主轴并帽.主轴箱箱体设计材料的选择制造方法铸造金属箱体的要点.本章小结车架结构设计.概述.车架设计的要求.车架常用材料.车架的截面形状肋的布置和壁板上的孔车架的截面形状肋的布置车架壁板上的孔车架连接结构设计焊接技术车架的时效处理车架的尺寸结构设计.本章小结基于的车架和主轴箱三维建模与虚拟装配.软件介绍.主要零部件的三维建模车架建模主轴箱建模.车架和主轴箱的虚拟装配基于的装配设计简介主轴箱与车架的虚拟装配.本章小结基于的运动仿真.运动仿真的工作界面的接口问题打开运动仿真主界面运动仿真工作界面介绍.主轴箱的运动仿真连杆特性的建立运动副特性的建立分析验证.本章小结结论与展望.结论.不足之处与展望致谢参考文献绪论.车架与主轴箱设计的背景与目的课题来源于机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要