机床主轴设计
机床主轴结构优化设计
机床主轴结构优化设计指导老师:姓名:学号:机床主轴结构优化设计一.机械优化设计的一般过程① 建立优化设计的数学模型② 选择适当的优化方法③ 编写计算机程序④ 准备必要的初始数据并上机计算⑤ 对计算机求得的结果进行必要的分析其中，建立优化设计的数学模型是首要的和关键的一步，其基本原则仃： 1、 设计变量的选择在充分了解设计要求的基础上，应根据各设计参数对目标函数的彤响程度认真分析 其主次，尽最减少设计变最的数目，以简化优化设计问题。
另外，还应注意设计变 量应当相互独立，否则会使目标函数出现“山脊”或“沟谷”，给优化带来困难。
2、 目标函数的确定常取其中最主要的指标作为目标函数，而其余的指标列为约束条件。
3、 约束条件的确定在选取约束条件时应当避免出现相互矛盾的约朿。
因为相互矛盾的约束必然 导致可行域为一空集，使问题的解不存在。
另外应当尽量减少不必要的约束。
不必要的约束不仅增加优化设计的计算臺，而且可能使可行域缩小，影响优 化结果。
二、优化实例机床主轴是机床中重耍零件之般为多支承空心阶梯轴。
为了便丁使用材料力 学公式进行结构分析，常将阶梯轴简化成以当量直径表示的等截面轴。
下面以两支 承主轴为例，说明优化设计的全过程。
右图所示的是一个己经简化的机床主轴。
已知主轴内 径d=30mm,外力 215000N,许用挠度 yO=O. 05mm« 主 轴材料是铸钢。
密度p = 7.8 x 10"6Kg/ mm 3,弹性模 * E=210GPa 设计变量数n=3,约束函数个数m=5,设 计变量的初值、上下限列于设计变量 XIX2 X3 初始值 480100 120 下限值 30060 90 上限值 650 140 150 表8-1初始数据-- --- ―一殳表8-1中。
设计变量的确定当主轴的材料选定时，其设计方案由四个设计变量决定。
即孔径d 、外径D 、跨距1及外伸端长度a 。
由丁•机床主轴内孔常用于通过待加工的棒料， 其大小由机床型号决定，不能作为设计变量。
关于数控机床主轴结构的改进设计
关于数控机床主轴结构的改进设计数控机床作为现代制造业中的重要设备，其主轴结构的设计对于机床性能和加工质量具有非常重要的影响。
随着制造技术的不断发展，传统的数控机床主轴结构已经不能满足现代制造业对高精度、高效率、高稳定性的需求。
对数控机床主轴结构进行改进设计已成为当今的研究热点之一。
一、数控机床主轴结构的基本形式数控机床主轴结构是由主轴箱、主轴和主轴驱动系统组成的，其中主轴箱起到支撑和导向主轴的作用，主轴承载加工刀具和承受切削负载，主轴驱动系统则负责驱动主轴旋转。
传统的数控机床主轴结构通常采用滚动轴承或滑动轴承支撑主轴，由电机通过皮带传动或直接连接方式驱动主轴旋转。
由于滚动轴承和滑动轴承在高速、高负载工况下易产生磨损和热变形，从而影响机床的加工精度和稳定性。
二、数控机床主轴结构的改进设计方向针对传统数控机床主轴结构存在的问题，现代研究者提出了一系列的改进设计方案，主要包括以下几个方向：采用高速轴承技术、使用直接驱动技术、应用新材料和新工艺等。
这些改进设计方案旨在提高数控机床主轴的转速、承载能力和稳定性，从而提高机床的加工精度和效率。
1. 采用高速轴承技术传统数控机床主轴结构采用的滚动轴承或滑动轴承在高速工况下容易出现磨损和热变形，限制了主轴的转速和稳定性。
而采用高速轴承技术可以有效地提高主轴的转速和承载能力，同时减小主轴的振动和磨损，从而改善机床的加工精度和稳定性。
目前，国内外一些制造商已经开始使用陶瓷轴承和陶瓷滚珠轴承等高速轴承技术来改善数控机床主轴结构。
2. 使用直接驱动技术传统数控机床主轴结构通常采用电机通过皮带传动或直接连接方式来驱动主轴旋转，然而这种方式存在传动效率低、振动大、维护成本高等问题。
使用直接驱动技术成为了现代数控机床主轴结构改进的重要方向。
直接驱动技术通过在主轴内部集成电机，利用电磁力直接驱动主轴旋转，不仅可以减小机床的占地面积，提高传动效率，还可以减小振动和噪音，从而提高机床的加工精度和稳定性。
机床主轴部件设计
机床主轴部件设计主轴部件是机床重要部件之一。
作为机床的执行件，其功能是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。
主轴部件由主轴及其支承轴承和安装在主轴上的传动件、密封件及定位元件等组成。
对于钻、镗床，主轴部件还包括轴套和镗杆等。
主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响，是打算机床性能和技术经济指标的重要因素。
一、主轴部件应满意的基本要求（1）旋转精度——主轴的旋转精度是指机床主轴部件装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向圆跳动和端面圆跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔以及主轴上其他相关零件的制造、装配和调整精度。
（2）刚度——主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下反抗变形的力量，通常以主轴前端部产生一个单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力的大小来表示。
主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承和轴承座等刚度的综合反映。
因此，主轴的尺寸和外形，使用轴承的类型、数量、预紧程度和配置形式，传动件的数量及布置方式，以及主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件的刚度。
（3）抗振性——主轴部件的抗振性是指反抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的力量。
在切削过程中，由于各种因素引起的冲击力和交变力的干扰，使主轴产生振动。
抗振性差，表现为主轴部件工作时易产生振动且振幅较大，降低已加工表面质量和刀具寿命，加速传动件的磨损，诱发加工时的噪声，影响工作环境。
严峻的振动则可破坏刀具或主轴部件正常运转，使加工无法进行。
（4）温升及热变形——主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切削区的切削热等使主轴部件的温度上升，其尺寸、外形及位置发生变化，造成主轴部件的热变形。
主轴热变形可引起轴承间隙变化，温升后会使润滑油粘度降低，这些变化都会影响主轴部件的工作性能，降低加工精度。
（5）精度保持性——主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的力量。
CK6140数控车床主轴部件设计
摘要本设计是以CK6140数控车床主轴部件为主要内容。
讲述了数控机床的结构设计要求：提高机床的结构刚度，提高机床结构的抗振性，以及减少机床的热变形。
主要设计主轴的前端轴径的大小和形状、主轴跨距的计算及前后支撑的类型和轴承的选用。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中为主要考虑对象。
关键词：主轴回转精度；轴承精度；最优跨距；前端悬伸量目录绪论 (1)一、主轴的用途及设计要求 (2)二、有关零件的分析 (5)（一）零件的结构特点 (5)（二）加工工艺性 (6)三、基准的选择 (7)（一）有关基准的选择说明 (7)（二）确定零件的定位基准 (8)四、轴类零件的材料、毛坯及热处理 (9)（一）轴类零件的材料 (9)（二）轴类毛坯 (9)（三）轴类零件的热处理 (9)五、制定加工工艺路线 (10)（一）主轴加工工艺过程分析 (10)（二）工艺路线的拟定 (11)（三）车床主轴机械加工工艺过程卡 (14)（四）加工余量的确定 (15)六、轴类零件的检验 (17)（一）加工中的检验 (17)（二）加工后的检验 (17)结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)绪论机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。
主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数和动力参数。
通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具有用高速钢刀具。
因此必须对所设计的机床工艺范围和使用情况全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。
(完整版)数控车床主轴设计
绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。
数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。
它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。
现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。
实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。
本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。
通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。
它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。
我主要设计的是主轴部分。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。
主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。
1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。
主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。
数控机床主轴设计
数控机床主轴设计
一、概述
1.数控机床主轴是机床加工过程中的核心部件，其质量直接影响到机
床的精度和生产效率。
数控机床主轴设计的主要任务是解决加工件的加工
精度、表面质量和生产效率等要求的技术问题。
2.数控机床主轴设计工作需要满足性能、结构、重量、尺寸、动力、
控制、安装等方面的要求，其中最重要的是性能和结构要求。
二、主轴结构设计
1.针对不同的加工工艺的要求，数控机床主轴设计的结构形式有很多，常见的有研磨轴、多段轴、悬臂式轴等。
2.研磨轴是机床主轴的基本结构，一般用于精超磨削，其结构特点为
研磨轴有较长的平稳运行区段，其强度高，通常采用梃形连接，耐磨性能好，是目前机床常用的轴形式。
3.多段轴是指主轴有多段，每段之间有齿轮连接，它可以满足不同加
工工艺的需求。
4.悬臂式轴是指主轴的两端分别有悬臂，是一种自转和轴向振动均有
良好平衡的结构形式，是用于精铣、拉床等加工工艺的主轴形式。
三、主轴性能设计
1.主轴的动力要求是指主轴所需的动力。
主要有机械动力、电动机动
力和气动动力等形式，根据不同的加工工艺要求，采用不同动力形式实现，其中机械动力是最常用的动力形式。
数控机床设计4主轴组件设计
采用合理的轴承选配法，可在制造精度并非很高的情况下，也能使主轴组 件获得较高的旋转精度。
2）后轴承选配
对主轴组件前轴承选配之后再对后轴承选配，还可进一步提高主轴组件的 旋转精度。
把后轴承如同前轴承那样选配，可得到较小的轴端的偏心量。
综上所述，为了提高主轴组件的旋转精度，采用轴承选配法的几点结论是： （1）首先对前轴承进行选配（高点导向），使其偏心量δ A为最小。
常用中碳结构钢：优质结构钢，45。 合金结构钢，40Cr, 50Mn, 65Mn. 球墨铸铁也开始应用。 （2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55； 低碳钢，渗碳淬火；合金可以化学处理。
三、主轴的技术条件 主轴的精度是根据机床的精度来提出技术要求，主轴的精度是：尺寸精 度，形状精度，以及支承轴颈与壳心表面之间的位置精度和光洁度。 支承轴颈为主轴基准，是工艺基准和测量基准，技术条件可以根据机床 手册和同等精度机床主轴图纸上的条件确定。
可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴（卧式车床、多刀车床、立式铣 床等）。
3）两端定位
两端定位结构其特点：
（1）支承结构简单，间隙调整方便； （2）主轴受热伸长会改变轴承间隙，
影响轴承的旋转精度及寿命；
（3）刚度和抗振性较差。 适用范围：（1）轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴，如钻床。
（2）支距短的机床主轴，如组合机床。
2 .60°接触角双向推力向心球轴承
这种轴承的优点是制造精度高，
允许转速高，温升较低，抗振性高 于推力球轴承8000型，装配调整简
单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚
子轴承相配套，用于承受轴向载荷。 3.单列圆锥滚子轴承 普通单列圆锥滚子轴承（7000型），能同时承受径向和轴向载荷，承载 能力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、 一般精度的主轴组件。
铣床主轴箱设计
目录1.题目要求及参数确定-------------------------------------------2 1.1设计要求--------------------------------------------------------------------2 1.2运动参数确定-------------------------------------------------------------21.3动力参数的确定------------------------------------------------------------22.运动设计------------------------------------------------------ 2 2.1传动组的传动副数的确定--------------------------------------2 2.2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3 2.3拟定转速图----------------------------------------------------4 2.4齿轮齿数确定--------------------------------------------------52.5传动系统图----------------------------------------------------53.传动零件的初步计算---------------------------------------------6 3.1传动轴直径初定------------------------------------------------63.2齿轮模数的初步计算-------------------------------------------74.主要零件的验算-------------------------------------------------8 4.1三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8 4.2圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10 4.3传动轴的验算、强度验算、弯曲刚度验算---------------------144.4 滚动轴承的验算----------------------------------------------165.总结-----------------------------------------------------------------------------176.参考文献-------------------------------------------------------181. 题目要求及参数确定1.1设计要求1）机床的类型、用途及主要参数铣床，工作时间：二班制，电动机功率： 1.5N KW =，主轴最高、最低转速如下： max 1250n rpm =，min 100n rpm =变速级数：z=12。
机械装备设计第3章机床主要部件设计
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3.1.1 对主轴组件的基本要求
1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴 前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向窜动值。 主轴组件的旋转精度主要取决于主轴、轴承等的制造精度和装配质量。 工作转速下的旋转精度还与主轴转速、轴承的设计和性能以及主轴组件的
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电动机直接驱动方式
电动机转子轴就是主轴，电动机座就是机床主轴单元的壳体。主 轴单元大大简化了结构，有较宽的调速范围；有较大的驱动功率 和转矩；便于组织专业化生产。
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3.1.2主轴组件结构设计
（2）传动件位置的合理布置
3.1.2主轴组件结构设计
1、主轴组件的支承数目
多数机床的主轴采用前、后两个支承。 特点：结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴组 件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。
数控车床主轴组件
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1、主轴组件的支承数目 机床主轴采用三个支承，为提高刚度和抗振性。三支承方式对三支 承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。
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3.1.2主轴组件结构设计
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3.1.3主轴
1、主轴的构造 主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺
寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。主轴的前端型式取决
于机床类型和安装夹具或刀具的型式。主轴头部的形状 和尺寸已经标准化，应遵照标准进行设计。
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3.1.3主轴
3、主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制定。
三 机床主轴组件设计
3 主轴部件设计
3.1 主轴部件应满足的基本要求 3.2 主轴部件的传动方式 3.3 主轴部件结构设计 3.4 主轴用滚动轴承 3.5 主轴用滑动轴承
3.1主轴部件应满足的基本要求 3.1主轴部件应满足的基本要求
1.旋转精度 1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、 空载时，主轴前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向 窜动值。 2．刚度：主轴部件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗 刚度：主轴部件的刚度K 变形的能力，即K=F／y(单位为N Pm)，刚度的倒数言 变形的能力，即K=F／y(单位为N／Pm)，刚度的倒数言 称为柔度。 3．抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 抗振性：主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动和 自激振动而保持平稳运转的能力。 4．温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 温升和热变形：主轴部件工作时由于摩擦和搅油等 耗损而产生热量，出现温升。温升使主轴部件的形状和 位置发生畸变，称之为热变形。 5．耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 耐磨性：主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精 度的能力，即精度的保持性。
3.2主轴部件的传动方式 3.2主轴部件的传动方式
同步齿形带的齿形有两种：梯形齿和圆弧齿。圆弧齿形受力合理， 较梯形齿同步带能够传递更大的扭矩。 同步齿形带无相对滑动，传动比准确，传动精度高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小,适于高速传动，传动效率高； 厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小, 不需要润滑， 耐水耐腐蚀， 能在高温下工 作，维护保养 方便；传动比 大，可达1：10 以上。 缺点是制造工 艺复杂，安装 条件要求高。
优点：承载能力高；旋转精度高； 油膜有均化误差的作用，可提高加工 精度；抗振性好；运转平稳；既能在 极低转速下工作，也能在极高转速下 工作；摩擦小，轴承寿命长。 缺点：需要一套专用供油设备，轴 承制造工艺复杂、成本较高。
关于数控机床主轴结构的改进设计
关于数控机床主轴结构的改进设计1. 引言1.1 研究背景数控机床主轴作为整个机床中的核心部件，在加工精度、效率和稳定性等方面起着至关重要的作用。
随着制造业的不断发展和技术的进步，对数控机床主轴结构的要求也越来越高。
目前市场上常见的数控机床主轴结构存在着一些问题，比如轴承摩擦力大、振动噪音大、稳定性差等，影响了机床加工质量和效率。
对数控机床主轴结构进行改进设计具有重要意义。
在当前工业生产中，高精度、高效率、高速度是制造企业追求的目标。
而数控机床主轴结构作为影响机床性能的关键部件之一，需要不断进行创新和改进，以适应不断变化的市场需求。
深入研究主轴结构的改进设计，优化结构材料和加工工艺，对提升数控机床的加工精度和效率具有重要意义。
【2000字】1.2 研究目的研究目的是为了通过对数控机床主轴结构进行改进设计，提高机床的加工精度和工作效率。
当前市场上存在着许多数控机床主轴结构设计较为传统，存在一定的问题，例如在高速高效加工过程中容易产生振动和噪音，影响加工精度和表面质量。
本研究旨在通过优化设计改进数控机床主轴结构，提高其稳定性和刚性，减少振动和噪音，从而提高加工质量和效率。
通过结合结构材料优化和加工工艺改进，探索出一种更加先进和可靠的数控机床主轴结构设计方案，并分析其在技术和经济方面的可行性，为数控机床行业的进一步发展提供参考和指导。
2. 正文2.1 数控机床主轴结构现状数控机床主轴结构是数控机床的核心部件之一，主要负责转动切削工具进行加工。
目前的数控机床主轴结构主要分为直线主轴和滚珠主轴两种类型。
直线主轴结构简单，操作方便，适用于对工件精度要求不高的加工，但主轴刚度较低，容易产生振动。
滚珠主轴结构采用滚珠轴承支撑，具有较高的刚度和承载能力，适用于高精度加工，但制造成本较高。
当前数控机床主轴结构在设计上存在一些问题，如主轴转速范围窄、刚度不足、温升较大等。
这些问题制约了数控机床的加工效率和加工质量。
为了解决这些问题，可以采取改进设计方案。
数控车床主轴设计
数控车床主轴系统分析报告学院：机械工程学院班级：09创新一班姓名：学号：*******xxxMJ-50数控车床主轴结构下图为MJ-50数控车床主轴结构。
交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7 。
主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1 1和一对角接触球轴承1 0组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。
松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。
主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和螺母6来调整。
主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。
前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。
主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。
主轴的运动经过同步带轮16、同步带轮3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。
脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。
1、主传动系统的传动方式：机床主传动系统可分为无极变速传动和有级变速变速传动。
与普通机床相比，数控车床的主传动采用交、直流主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴箱结构大为简化。
为了适应不同的加工需要，数控车床的主传动系统有一下三种传动方式：1.1由电机直接驱动：主轴电机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机直接驱动，如下图a所示。
采用直接驱动大大简化了主轴箱结构，能有效提高主轴刚度。
这种传动的特点是主轴转速的变化、出去转矩与电机的特性完全一致。
但由于主轴的输出功率和转矩特性直接决定于主轴电动机的性能，因而使这种变速传动的应用受到了一定的限制。
1.2采用定比传动：主轴电动机经定比传动传递给主轴，如下图b所示。
定比传动可采用带传动或齿轮传动，带传动具有传动噪声小、振动小的有点，一般应用在中小型数控车床上。
采用定比传动扩大了直接驱动的应用范围，即在一定程度上能满足主轴功率与转矩的要求，但其变速范围仍与电动机的调速范围相同。
第三章 主轴组件设计解析
■ δa1、 δa2 可根据δa 计算得到 ■ 同 理 δb1、 δb2 也可根据δb计算得到
■ 一般情况下δ1等于δa1、δb1、δc1的均方根值 ■ δ2等于δa2、δb2、 δc2的均方根值
■ 据此，可算出δc1和δc2
■ 主轴的第⑶项公差就是根据2倍的δc1、 δc2 值
确定的
■ 4、短锥C对轴径A、B的径向圆跳动 ■ 短锥C是卡盘的定心轴颈。精度检验标准规
■ 二、轴承精度
■ 主轴轴承的精度主要采用P2、P4、P5 级
■ （B、C、D）相当于ISO 2、4、5 级
■ 此外，又规定了SP级和UP级作为补充
■ 结构对精度的影响：
■ a、向心轴承用于切削力方向固定的主轴， 对径向旋转精度影响最大的是“成套轴承的 内圈径向跳动” Kia
■ b、如用于切削力方向随主轴旋转而变化的 主轴，对轴承径向旋转精度影响最大的是 “成套轴承的外圈径向跳动” Kea
■ 轴瓦除了径向摆动外，也可轴向摆动
■ 轴瓦与球头螺钉接触面积要大于 80% 以保 证接触刚度
■ 轴承间隙靠螺钉调整 ■ 缺点是综合刚度低于固定多油楔轴承
■ 二、液体静压轴承
■ 静压轴承的油膜压 强由外界液压泵供 给
■ 油膜厚度对轴径和 轴承孔的圆度误差 起均化作用
■ 1、工作原理
■ 如图
■ 2、节流器
■ 型号：NN3000K(3182100) ■ NNU4900K（4382900）
■ 特点：内孔为 1:12 的锥 孔与主轴的锥形轴颈相配 合，只承受径向力
■ 间隙的调整： ■ 轴向移动内圈 ■ 适用场合： ■ 载荷较大、刚度要求较高，
中等转速
■ 2、双向推力角接触球轴承 ■ 型号：234400（2268100） ■ 特点：可承受双向的轴向载荷 ■ 它与双列圆柱滚子轴承配套使用
机床主轴箱课程设计
机械系统设计课程设计指导书机械教研室机械系统设计课程设计指导书(1) 车床主轴箱设计车床主轴箱设计一、课程设计的目的1、课程设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。
2、培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
3、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
4、提高技术总结及编制技术文件的能力。
5、是毕业设计教学环节实施的技术准备。
二、设计内容与基本要求设计内容：独立完成变速级数为6-12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。
基本要求：1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。
2、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
3、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
4、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
5、完成典型零件工作图图样设计2 张。
三、设计步骤方案确定1、确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数。
2、据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速图。
3、确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径，校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰，校验各级转速的转速误差。
4、绘制传动系统图。
结构设计1、草图设计——估计各轴及齿轮尺寸，确定视图比例，确定展开图及截面图的总体布局；据各轴的受力条件，初选轴承，在有关支撑部位画出轴承轮廓。
并检验各传动件运动过程中是否干涉。
2、结构图设计——确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整方式；确定主轴头部形状及尺寸，完成展开图及截面图的绘制。
3、加黑，注尺寸、公差配合，标注件号，填写明细表及装配图技术要求。
机床主轴箱设计
1．机床主要技术参数：（1）尺寸参数：根据电机的功率5.5KW，查《机床课程设计指导书》的表3，主轴前轴颈D1=90mm,后轴颈D2=（0.7-0.85）D1,取75mm.（2）运动参数：根据工况，采用YT15硬质合金刀具，加工工件为45号钢根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1400r/min，最低转速为31.5r/min公比 取1.41，转速级数Z=12。
（3）动力参数：电动机功率5.5KW 经查表，选用Y132s-4型电动机，转速：1440r/min2．确定结构方案：（1）主轴传动系统采用齿轮传动；（2）传动形式采用集中式传动；（3）主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器；（4）变速系统采用多联滑移齿轮变速。
3．主传动系统运动设计：（1）拟订结构式：1）确定变速组传动副数目：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：A．12=3*4 B. 12=4*3 C。
12=3*2*2D．12=2*3*2 E。
12=2*2*3方案A、B可节省一根传动轴。
但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。
这种方案不宜采用。
C，D，E三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。
接近电动机的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。
如使传动副较多的传动组接近电动机，则可使小尺寸的零件多些，达到省料的目的，这就是前多后少原则。
确定变速组扩大顺序：12=3*2*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式： A ．12=31*22*26 B 。
12=31*24*22C ．12 =33*21*26D 。
12=36*21*23E ．12=32*24*21F 。
12=36*22*21根据级比指数分配要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。
（2） 绘制转速图：1） 验算传动组变速范围：第一扩大组的变速范围是R 1 = 6ϕ=8，符合设计原则要求。
2） 分配降速比：该车床主轴传动系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动。
机床主轴设计汇总
ZHIJIANG COLLEGE OF ZHEJIANG UNIVERSIlTYOF TECHNOLOGY机床主传动系统设计机电工程分院机械制造及其自动化学生姓名专业班级班级学号车床设计任务书、设计题目工件最大回转直径D max=300mm ,轴最低转速^=355 r/min轴最高转速nmj=1800 r/min电机功率P=3KW，公比①=1.26= 106°、运动设计，确定结构式1.查表得或者几max7_1 儿XT®Z=82.结构式、传动组和传动副数的确定①传动组和传动副数可能的方案有:8=4 X2 8= 2 X48 = 2 X2X2第一行方案有时可以省掉一根轴。
缺点是有一个传动组内有四个传动副。
如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。
所以一般少用。
第二行的方案根据“前多后少”的原则。
取8 = 2 X2 X2的方案。
②结构式或结构网的各种方案的确定由①知方案有C.8 = 24 X 2存22e.^ 2^2^2i选择原则:I）传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围U max <2 （斜齿传动 U max 二 2.5 ）尽量减少振动和噪声; 各变速组的变速范围R max = U max/ U min<8-10对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。
1-<i 进 <2.8 5在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。
因为其它传动组的变D _ Cp Xn (Pn-1)<■ D 速范围都比它小。
应为：Rn "-RmaXII)基本组与扩大组的排列顺序。
原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。
综上所述，方案^2^22"'24较好、转速图与传动系统图1.根据已知参数，取4级电动机Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1430 r/min共5轴。
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设计题目机床主传动系统设计系别机电工程分院专业机械制造及其自动化学生姓名专业班级班级学号设计日期车床设计任务书一、设计题目工件最大回转直径D max=300mm，/r轴最低转速=355min/r轴最高转速=1800min电机功率P=3KW，公比Ф=1.26=二、运动设计，确定结构式1. 查表得250 500 1000 265 530 1060 280 560 1120 300 600 1180 315 630 1250 335 670 1320 355 710 1400 375 750 1500 400 800 1600 425 850 1700 450 900 1800475 950 1900355，450，560，710，900，1120，1400，1800（共8级）或者Z=82.结构式、传动组和传动副数的确定 ①传动组和传动副数可能的方案有： 8=4×2 8= 2×4 8 = 2×2×2第一行方案有时可以省掉一根轴。
缺点是有一个传动组内有四个传动副。
如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。
所以一般少用。
第二行的方案根据 “前多后少”的原则。
取8 = 2×2×2 的方案。
②结构式或结构网的各种方案的确定 由①知方案有a.4212228⨯⨯=b.4122228⨯⨯=c.2142228⨯⨯=d.2412228⨯⨯=e.1422228⨯⨯=f.1242228⨯⨯=选择原则：I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制m in u ≥41；避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤2（斜齿传动max u = 2.5）尽量减少振动和噪声；各变速组的变速范围m ax R =max u /m in u ≤8-10 之间；对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。
8.251≤≤进i 。
故max 进R 14≤在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。
因为其它传动组的变速范围都比它小。
应为:max )1-(p n R R n x n ≤=ϕII)基本组与扩大组的排列顺序。
原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。
综上所述，方案4212228⨯⨯= 较好三、转速图与传动系统图1.根据已知参数，取4级电动机Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1430min /r本例所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。
加上电动机轴共5轴。
故转速图需5条竖线，主轴共8速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需8条横线。
Ⅳ轴 8级速度355，450，560，710，900，1120，1400，1800Ⅲ轴 传动组变速 4ϕ=2.5，所以俩个传动副传动比为极限值1c i =21ϕ，22ϕ=c iⅡ轴 级比指数2，取转速为900,1120min /r Ⅰ轴 级比指数1，取 ϕ11=a i 13=a i变速组a ：1/1/101==ϕa u26.1/1/112==ϕa u共同组为50、52、54、56、66、68、70、72、74、82、84、86、…取二对传动副的齿数和为52，则：,变速组b ：1/1/101==ϕb u60.1/1/122==ϕb u共同组为44、48、52、54、60、62、70、72、78、80、82、86、88、90…取两对传动副的齿数和为54，则： ,变速组C ：1/60.11/21==ϕc u 60.1/1/122==ϕc u因为互为倒数，可以选任意组 取两对传动副的齿数和为62，则：,由此可得各变速组齿轮数,,,初步验算得最高转速最低转速验算合格四，动力计算（1），选择电机型号按照工作要求和条件，选用三相异步电动机，Y系列，额定电压380V。
已知电动机的额定功率是4KW，根据《车床设计手册》查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，如下表一：综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、传动比，可见第1方案比较适合。
因此选定电动机型号为Y100L2-4，其主要性能如下表二：表二：（2），带轮数据的确定1.选择三角带类型选工况系数X=1.1，则计算功率4.441.1=⨯==KN N j 根据电机转速和计算功率，三角带取A 型。
2.确定带轮的计算直径2D A 型 取min D =100mm 2D =)-(121ξD n n ⨯ ，其中ξ=0.02 所以125）2%-1（100112014302=⨯⨯=D 3.确定三角带速度s m nD v /7.51000600314001100060min =⨯⨯⨯=⨯=ππ4.确定中心距0A0A =(0.7~2)(21D D +) 取0A =1.8*（100+125）=405 5.确定三角带的计算长度0l 及内周长n l0l =20A +1163.44)(）（20min 221≈-++A D D D D π将计算出的0l 数值取整到标准的计算长度1163.4=l 1120=n l6.验算三角带的绕曲次数n 。
6.70112057.110001000=⨯⨯==lmvn ﹤40（m 为带轮个数）7.确定实际中心距A 3842-00=+=l l A A8.验算最小包角000min201201763.57-180≥=⨯-≈AD D α 9.确定三角带根数根据1D =100mm ，n 1=1430r/min, 查表得P 0=1.32kW99.0=αk19.0=l K所以 1.28819.0*99.0*)11.01.32(=+=rP所以3根（3）传动件的计算转速（1）主轴 1-3min z j n n ϕ= =521.8计算转速为主轴从最低转速算起，第一个31转速范围内的最高级转速，即为min /4504r n =（2）各传动轴：轴Ⅲ可从主轴为450r/min ，按传动副24/38找上去，似应为1120r/min, 但由于轴Ⅲ上的最低转速560r/min ， 可使主轴得到355和900r/min 俩种转速， 900r/min 要传递全部功率， 所以轴Ⅲ计算转速应为560r/min,轴Ⅱ的计算转速可按传动副38/24推上去，得900r/min 。
各轴的计算转速如下：轴序号电１23 主计算转速（r/min）1430 1120 900 560 450 （4）验算转速误差：所有转速校验合格（5）、传动轴计算及其组件的设计8512.299.096.03额1=⨯⨯=⨯⨯=r b n n p p738.299.097.08512.212=⨯⨯=⨯⨯=r g n n p p 2.62999.097.02.73823=⨯⨯=⨯⨯=r g n n p p 2.52599.097.02.62934=⨯⨯=⨯⨯=r g n n p p（KW ）（6）计算各轴扭矩（n/mm ）（n/mm ）（n/mm ）（n/mm ）（7）各轴直径的估算4jP d KA mm N η≥ 其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数A-系数η-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；j n -该传动轴的计算转速。
计算转速j n 是传动件能传递全部功率的最低转速。
各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。
Ⅰ轴：K=1.06，A=12028.28112096.08512.2)06.1120(41=⨯⨯=d ,取30mmⅡ轴：K=1.06，A=12057.2990096.0738.2)06.1120(42=⨯⨯=d , 取30mmⅢ轴：K=1.06，A=12032.9556096.02.629)06.1120(43=⨯⨯=d , 取35mmIV 轴：K=1.06，A=12035.4645096.02.525)06.1120(44=⨯⨯=d , 取40mm此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。
（8）主轴的计算主轴前轴径D 1与刀架上工件回转直径 d 的关系为：工件最大回转直径为300，所以这里前端直径90，结合查表得后轴颈，所以D 2=40则主轴的平均直径因为主轴孔径通常不小于主轴的平均直径的55%~60%，所以d=30 支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量a=70mm ， 支撑跨距，实际取，则取L=360mm 。
主轴图（9）轴承的选择Ⅰ轴： 30206 ，D=62 B=18 圆锥滚子轴承 Ⅱ轴： 30206， D=62 B=18 圆锥滚子轴承 Ⅲ轴： 30207 ，D=72 B=17 圆锥滚子轴承 Ⅳ轴： 前取30212，D=110 B=22 圆锥滚子轴承后取30208 D=80 B=18 圆锥滚子轴承（10）齿轮的估算与计算1.弯曲疲劳（根据齿轮最多的齿轮进行计算与计算）齿轮弯曲疲劳的估算332jx w n Z Nm ≥ 1.56900293323=⨯≥w m1.75560333323=⨯≥w m1.79450383323=⨯≥w m2.齿面点蚀估算3370jn N A ≥'2jj j Z Z Am +=55.2790033703=≥A 2.162923110.54=+=j m64.7456033703=≥A 2.403321129.48=+=j m69.6445033703=≥A 2.253824139.28=+=j m3齿数模数齿轮的尺寸计算其中：I 轴Z1,Z3, II 轴Z2,Z4,Z5,Z7, III 轴Z6,Z8,Z9,Z11, IV 轴Z10,Z12尺宽的计算齿宽计算公式1d B d j ⨯Φ=（d Φ齿宽系数，d 1为小齿轮直径）d Φ=0.2-1.4两支乘相对小齿轮作对称布置最大，两支乘相对小齿轮作不对称布置d Φ取中等，小齿轮作悬臂布置d Φ最小Ⅰ轴Z min =23 d Φ=0.5 B j1=0.5×57.5=28.75 圆整取30 Ⅱ轴Z min =21 d Φ=0.5 B j2=0.5×52.5=26.25 圆整取28 III 轴Z min =24 d Φ=0.5 B j3=0.5×60=30 IV 轴Z min =24 d Φ=0.5 B j4=0.5×60=30在设计上，相啮合齿轮的一对齿轮，小齿轮比大齿轮宽5-10mmB 1=30，B 2=28，B 3=36，B 4=28，B 5=30，B 6=30，B 7=36，B 8=30，B 9=30，B 10=36，B 11=36，B 12=30机床主轴展开图九、参考文献罗宗泽主编. 《机械设计课程设计手册》.第4版北京：高等教育出版社. 2012关慧贞，冯辛安，主编. 《机械制造装备设计》，第3版. 北京：机械工业出版社. 2009 濮良贵，纪名刚主编. 《机械设计》第八版. 北京：高等教育出版社2006。