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（优秀毕业全套设计）轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计（整套下载）

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轴部件的重要组成部分，它的类型结构配置精度安装调整润滑和冷却等状况，都直接影响主轴部件的工作性能。轴承可分为滑动轴承和滚动轴承，按照本文要求和同类机床的设计经验，本文采用滚动轴承。常用的滚动轴承有深沟球轴承调心轴轴承角接触轴承圆柱滚子轴承调心滚子轴承圆锥滚子轴承推力球轴承滚针轴承带座外球面球轴承直线运动滚动支承等。轴承的选择主轴部件上的轴承应具有旋转精度高刚度高承载能力强抗振性好极限转速高适应变速范围大摩擦功耗小噪声低寿命长等性能，同时应该满足制造简单，使用维修方便成本低结构尺寸小等要求。本文所设计的主轴的载荷较大，转速较高并且要承受以径向载荷为主的轴向与径向联合载荷，所用轴承在满足上述条件的情况下，还必须能够限制轴个方向的位移，故初步选择圆锥滚子轴承系列的轴承。但必须注意的是，圆锥滚子轴承在径向载荷作用下会产生附加轴向力，所以本文将成对使用。根据同类机床的设计经验，又因为主轴装配轴承部位的直径，所以由参考文献中表单列圆锥滚子轴承外形尺寸摘自。针对分别选用圆锥滚子轴承。轴承安装方式由于圆锥滚子轴承既能承受径向力，又能承受轴向力，所以由这种轴承组合的支承结构般比较简单，调整也比较方便。圆锥滚子轴承可以在支承中单使用，也可以成对使用，也有和其他类型轴承组合使用的。本文将成对使用圆锥滚子轴承，以抵消派生轴向力，因需要承受定的轴向力，故采用反装式，如图.。图.轴承反装轴承的预紧圆锥滚子轴承常用螺母预紧，后支承般用弹簧预紧，而本文用的是并帽预紧方式。圆锥滚子轴承校核机床经济加工直径。主切削力般情况下，最大，和小些。切深抗力进给抗力三力之间的空间关系如图.。图.三力之间的空间关系为了方便计算求两轴承受到的径向载荷将轴系受到的空间力系分解为铅垂面如图.和水平面如图.两个平面力系。图.轴承受力分析由力分析可知求轴承的计算轴向力对于圆锥滚子轴承，按表，轴承派生轴向力，其中，。求轴承当量动载荷因为当时，当时，所以验算轴承寿命因为，所以按轴承的受力大小验算查参考文献中表得故所选的轴承满足寿命条件。.轴的校核通过轴的结构设计，轴上零件的位置，以及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。主轴箱前前端盖尺寸如图.。图.主轴箱前前端盖尺寸图主轴箱前后端盖尺寸如图.。图.主轴箱前后端盖主轴箱后前端盖尺寸如图.。图.主轴箱后前端盖主轴后轴承套尺寸如图.。图.主轴键销尺寸图主轴并帽尺寸如图.。图.主轴并帽尺寸图.主轴箱箱体设计材料的选择本文采用作为箱体的材料。制造方法根据材料的选择要依据箱体形状及大小生产批量和使用要求。对于结构复杂的车架体采用铸造加工方法，即通常采用铸铁材料。而对于结构简单的车架则般采用普通碳素钢进行焊接制造。本文根据以往经验和实际要求，采用主轴箱箱体铸造制造，箱体盖板采用螺钉连接。铸造金属箱体的要点.最小壁厚铸件的最小壁厚与强度刚度材料尺寸大小及工艺水平等因素有关。对砂型铸造，灰铸铁件的最小壁厚可按当量尺寸从表中选取。当量尺寸为.式中，分别为铸件的长宽和高的最大尺寸，单位。表铸铁车架最小壁厚壁厚外壁厚内壁厚当量尺寸根据表和公式.得所以外壁厚和内壁厚均为，根据经验箱体的壁厚取。.加强筋的安置由于主轴箱轴前端因切削而产生切削力，且前端需要安装三爪卡盘应力集中，故在主轴前端支承表面安置加强筋，以增加抗变形系数。.箱体的其他设计主轴箱箱体的其他设计尺寸如图.。图.主轴箱箱体尺寸图.本章小结本章主要进行了主轴箱的主轴部件结构设计受力分析数据计算校核传动装置皮带轮的选择数据计算轴承的选型受力分析寿命计算主轴箱箱体的结构设计等内容。车架结构设计.概述本文将采用箱壳式运用焊接方法制造的金属车架。.车架设计的要求车架作为非标准零件，同样应满足零件设计的般要求，即功能要求加工工艺性要求。车架设计用着重考虑车架的刚度强度精度尺寸稳定性吸振性及耐磨性等，还要求造型美观质量轻成本低结构及工艺性合理。.车架常用材料车架材料的选择要依据车架形状及大小生产批量和使用要求。对于结构复杂的车架体采用铸造加工方法，即通常采用铸铁材料。而对于结构简单的车架则般采用普通碳素钢进行焊接制造。本文设计的车架结构简单，所以将采用普通碳素钢进行焊接制造。.车架的截面形状肋的布置和壁板上的孔车架的截面形状车架的抗拉或抗压强度和刚度，般仅与断面面积的大小有关，而与断面形状无关。但零件的抗弯抗扭强度和刚度除了与其截面面积有关外，还取决于截面形状，即与其截面惯性矩成正比。合理改变截面形状，增大其惯性矩和截面系数，可提高车架零件的强度和刚度，从而充分发挥材料的作用。选择车架截面形状时应考虑如下几个方面。截面形状应与车架所受载荷种类相适应。截面形状应与车架材料特性相适应。钢材应尽量使用拉压代替其受弯，铸铁应尽可能受压。截面变化应符合等强度原则。肋的布置采用肋板和肋条是提高车架零件刚度的重要措施之。肋板又叫隔板，是指车架零件两外壁之间起连接作用的内壁，它的功能是加强车架四壁之间的联系使它们起到个整体的作用肋条也叫加强肋，般布置在内壁上。肋板和肋条的布置是在减轻车架整体重量的前提下，来加强空心断面车架的整体刚度或局部刚度，同时也可防止薄壁振动以减少噪声。为有效地提高车架的抗弯刚度，肋般放置在弯曲平面内。本文则在应力相对集中地两板焊接处，并且在支承重量大的地方放置。平板式车架肋板的布置则常采用对开式。车架壁板上的孔车架内部由于要安装电气装置液压系统和传动装置等，或由于车架加工工艺方面的要求，常常需要在车架的壁上或内部肋板上开出各种孔。这些孔的形状大小及位置对车架的刚度均有接强度与刚度，连接刚度是机器总体刚度的组成部分，因此直接影响机器的工作性能。车架与其他零部件或地基间多采用螺栓连接。影响连接刚度的主要因素有连接处的结构连接件及垫片的刚度结合面的表面精度连接螺栓的数量大小及排列形式，预紧力的大小等。为改善车架连接刚度，设计时应注意如下几点。结合面的表面结构中的粗糙度应不低于，结合面应在同平面内，满足定的平面度要求。固定螺栓的直径应足够大，数量足够，螺栓的布置应均匀对称。改善连接部位的受力状态，并对螺栓施加足够的预紧力。根据上述要点，本文钢板的表面精度要求定在。床架脚四角均布采用螺钉固定。钢板之间则采用焊接方法焊接制造。车架连接结构设计车架结构设计中须保证车架与其上零部件的连接以及车架与地基之间的连焊接技术的介绍和车架的时效处理等。焊接技术.概述焊接方法可分为熔焊和压焊两种焊接方法。熔焊可分为气焊电弧焊真空电子束焊电渣焊激光焊钎焊等。压焊可分为电阻焊闪光焊加压气焊等。.的焊接要求本文采用普通碳素钢具有良好的焊接性。在普通条件下可焊接，焊接后的变形容易矫正。当厚度大于，结构刚度最大，车间的温度低于时要预热。.的焊接焊接电源焊接时对焊接电源没有什么特殊要求，般的交直流弧焊机都可以焊接。本文采用交流弧焊机。焊接方法根据工件的不同加工要求，可选用手工电弧焊气体保护焊埋弧焊等焊接方法。本文采用手工电弧焊。焊材的选择对于材料的焊接般采用焊条。本文采用焊条。车架的时效处理制造车架时，焊接或铸造热处理及加工等都会产生高温，因各部分冷却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因内应力的逐渐重新分布而变形，使车架丧失原有的精度。时效处理就是在精加工之前，使车架充分变形，消除内应力，提高其尺寸的稳定性。常见的方法有自然时效人工时效和振动时效等几种，其中人工时效应用最广。本文采用人工时效对车架进行时效处理。车架的尺寸结构设计具体尺寸设计如图.，.，.。图.车架框架台面板尺寸图图.车架框架后侧及左侧尺寸图图.车架框架前侧及右侧尺寸图.本章小结本章主要研究了车架的分类设计要点以及本文采用材料的选择，制造方法等内容。基于的车架和主轴箱三维建模与虚拟装配.软件介绍简称，是由美国公司推出的面向制造业的高端软件。是当今应用最广泛最具竞争力的大型集成软件之。其囊括了产品设计零件装配模具设计加工工程图设计模流分析自动测量和机构仿真等多种功能。的主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用进行设计，充分体现在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。