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寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文）任務書
所在學院
機電學院
專業(yè)
機械設計制造及其自動化
班級
12機自（5）
學生姓名
胡翀
學號
1221080518
指導教師
胡曄
題 目
圓鋼棒料剪切機的設計
一、畢業(yè)設計（論文）工作內(nèi)容與基本要求：
1、主要任務與目標
（1）文獻綜述：認真查閱12篇以上專業(yè)文獻，其中外文資料不少于2篇，并翻譯一篇中文字符2000字以上的外文文獻。
（2）畢業(yè)調(diào)研：完成文獻綜述、開題報告。
（3）完成圓鋼棒料剪切機總裝圖CAD設計；完成原動機、傳動系統(tǒng)、剪切裝置的機械部分的結(jié)構(gòu)設計，編寫設計說明書1萬字以上。
（4）完成畢業(yè)設計的其它工作（完成指導記錄、資料上傳網(wǎng)絡設計平臺、答辯PPT準備、資料裝訂整理）。
2、主要內(nèi)容與基本要求
（1）主要內(nèi)容：
圓鋼棒料剪切機是用來對圓形的軋制或冷拔棒料進行切斷加工的機器設備。作為一種高生產(chǎn)率的剪切設備，圓鋼棒料剪切機被廣泛地應用于汽車、軸承、軋鋼以及國防等工業(yè)部門。
圓鋼棒料剪切機是通過安裝刀片對棒料施加剪切力，達到切斷棒料目的。棒料剪切機的結(jié)構(gòu)分機械傳動和液壓傳動，液壓傳動棒料剪切機因剪切速度低，生產(chǎn)效率低，剪切質(zhì)量差等原因使用的較少。機械傳動棒料剪切機生產(chǎn)效率高，剪切質(zhì)量較好，維修方便，使用的較普遍。本次設計主要針對圓鋼棒料剪切機的原動機、傳動系統(tǒng)、剪切裝置這三個方面進行展開。
（2）基本要求：
1）能剪切現(xiàn)在市場上大部分尺寸的圓鋼棒料，并且剪切質(zhì)量好；
2）能夠擁有較高的生產(chǎn)效率；
3）要求機構(gòu)設計方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小；
4）完成4張A0圖紙（折合），并要求CAD繪制，圓鋼棒料剪切機總裝圖一張，原動機、傳動系統(tǒng)、剪切裝置等主要零件圖；
5）撰寫設計說明書內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設計計算；傳動方案的確定，設計主要零件，進行強度計算，條理清楚，計算有據(jù)；格式按寧波大紅鷹學院機電學院機自專業(yè)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）規(guī)范化要求。文字在1萬字以上，
6）對棒料剪切機，用PRO/E軟件對機架部件建模，自動生成三維圖和二維圖。
7）其他要求：學生在進行設計過程中，應充分發(fā)揮自己獨立思考和創(chuàng)作設計，培養(yǎng)和鍛煉工程實際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，反對盲從和抄襲行為。設計期間應完成以下工作：查閱相關(guān)文獻資料，其中外文資料不少于兩篇，外文翻譯不低于2000字，英文翻譯必須注明出處，并提供原版PDF文件；
3、設計參數(shù)
主要技術(shù)要求：
1. 剪切直徑為20-50mm的碳素鋼和低合金鋼棒料；
2. 每分鐘能剪切30次以上；
3. 設計壽命10年。
4、主要參考文獻
相關(guān)課程教材；
[1]濮良貴，紀名剛主編.機械設計（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[2]成大先主編.機械設計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.3
[3]郭宏亮主編.機械原理[M].北京：北京大學出版社，2011.12
[4]林怡青，謝宋良，王文濤編.機械設計基礎(chǔ)課程設計指導書[M].北京：清華大學出版社，2010.1
[5]顧曉勤，劉申全主編.工程力學Ⅰ[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1
[6]顧曉勤，劉申全主編.工程力學Ⅱ[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1
其他文獻自己查找
二、畢業(yè)論文進度計劃
序號
各階段工作內(nèi)容
起訖日期
備注
1
熟悉課題，了解圓鋼棒料剪切機的相關(guān)情況調(diào)研
拿到畢業(yè)設計任務書起
到9.30日
2
撰寫文獻綜述
9.16 — 10.31
外文資料不少于兩篇，翻譯不低于2000字，提供原版PDF
3
撰寫外文翻譯
11.1 — 11.15
4
撰寫開題報告，完成方案設計
11.15— 11.30
5
完成課題相關(guān)的設計計算
11.30 — 12.30
6
完成初稿和繪制圖紙
12.30 — 3.1
7
提交初稿和圖紙
3.1
8
畢業(yè)答辯準備
4.1—4.23
資料裝訂完善、上交
9
答辯
4.23
10
11
三、專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
分 類 號
密 級
寧寧波大紅鷹學院
畢業(yè)設計(論文)
圓鋼棒料剪切機
所在學院
機械與電氣工程學院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
班 級
12機自x班
姓 名
學 號
指導老師
2016 年 3 月 31 日
誠 信 承 諾
我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設計（論文）《圓鋼棒料剪切機》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。
承諾人（簽名）：
2016 年 3 月 31 日
摘 要
本文設計的題目是圓鋼棒料剪切機的機械機構(gòu)設計。圓鋼棒料截斷機是通過皮帶傳動的帶輪，通過帶輪傳動，通過切割裝置下降后，能夠逐漸碰到圓鋼棒料上面，當他們拉達到極限開關(guān)位置時，限位開關(guān)會再開關(guān)打它會監(jiān)測控制轉(zhuǎn)移到停止信號。在這種情況下，停止轉(zhuǎn)動牽引系統(tǒng)和聚焦系統(tǒng)的發(fā)動機，兩個電動機驅(qū)動切斷系統(tǒng)和輸送設備開始旋轉(zhuǎn)。當需要關(guān)閉操作時，關(guān)閉移動方向時刀具接觸圓鋼棒料的刀片將被運動，直至截止。
本文件的內(nèi)容：
（1）圓鋼棒料切斷裝置的整體結(jié)構(gòu)設計。
（2）圓鋼棒料截斷的設備性能分析。
（3）選擇發(fā)動機。
（4）圓鋼棒料截斷機的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行元件及機架設計。
（5）設計元件計算分析及校核。
（6）制出總裝，部裝圖及零件圖。
關(guān)鍵詞：圓鋼棒料剪切機;聯(lián)軸器;滾珠絲杠
VII
Abstract
This design is reinforced truncated device design. Reinforced guillotine is a motor via a belt drive, driven pull rolls, reinforced by pulling straight into the transfer roller bar straightening after falling into the feeder, when it reaches the limit switch position, it will touch the limit switch, and then the trip switch It will signal the control system transfers control to stop the motor. In this case, the traction system and straightening system motor stops rotating, the two motors are driven by screw cut-off system and the tool begins to turn. Steel screw driven stage to close the direction of movement when the tool touches the wheel of reinforced steel will be cut until the cut-off.
Contents of this paper:
(1) overall structural design of reinforced cut-off device.
(2) Reinforced truncated equipment performance analysis.
(3) Select the motor.
(4) Reinforced truncated equipment rack design and execution unit.
(5) Calculation of design parts design analysis and verification.
(6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings important component part drawing and design components.
Keywords: reinforced cut-off device; coupling; ball screw
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1引言 1
1.1 圓鋼棒料剪切機特點 1
1.3 圓鋼棒料剪切機分類 1
1.4 圓鋼棒料剪切機的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.5 本課題研究的內(nèi)容及方法 3
1.5.1 主要的研究內(nèi)容 3
1.5.2 設計要求 3
1.5.3 關(guān)鍵的技術(shù)問題 4
2 圓鋼棒料剪切機總體結(jié)構(gòu)設計 5
2.1設計的要求與數(shù)據(jù) 5
4.1圓鋼棒料需用力計算 5
4.2圓鋼棒料截斷需用功率計算 5
2.2 同步帶傳動計算 6
2.2.1 同步帶計算選型 6
2.2.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 9
2.2.3 同步帶的設計 11
2.2.4 同步帶輪的設計 12
2.3 夾緊裝置設計 13
3 X結(jié)構(gòu)及傳動設計 15
3.1 X向滾珠絲桿副的選擇 16
3.1.1導程確定 16
3.1.2確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 16
3.1.3估計工作臺質(zhì)量及負重 16
3.1.4確定絲桿的等效負載 16
3.1.5確定絲桿所受的最大動載荷 17
3.1.6精度的選擇 18
3.1.7選擇滾珠絲桿型號 18
3.2校核 19
3.2.1 臨界壓縮負荷驗證 19
3.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗證 20
3.2.3絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率 21
3.3電機的選擇 21
3.3.1電機軸的轉(zhuǎn)動慣量 22
3.3.2電機扭矩計算 23
4 Y向結(jié)構(gòu)設計 25
4.1 Y軸滾動導軌副的計算、選擇 25
4.2 滾珠絲杠計算、選擇 26
4.3 步進電機慣性負載的計算 29
5 截斷系統(tǒng)設計計算 32
5.1 截斷系統(tǒng)主軸的基本要求 32
5.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 32
5.1.2 剛度 32
5.1.3 抗振性 33
5.1.4 溫升和熱變形 33
5.1.5 耐磨性 34
5.2 主軸組件的布局 34
5.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 34
5.4 主軸的材料與熱處理 34
5.5 主軸的技術(shù)要求 35
5.6 主軸直徑的選擇 35
5.7 主軸前后軸承的選擇 36
5.8 軸承的選型及校核 37
5.9 主軸前端懸伸量 38
5.10 主軸支承跨距 38
5.11 主軸結(jié)構(gòu)圖 39
5.12 主軸的校核 39
5.13 軸承壽命校核 42
5.14 主軸組件的潤滑和密封 42
5.15主軸組件中相關(guān)部件 44
結(jié)論 46
參考文獻 47
致 謝 48
1 引言
1引言
1.1 圓鋼棒料剪切機特點
該裝置包括全自動和半自動圓鋼棒料剪切機。自動截斷裝置也被稱為電能轉(zhuǎn)化為動能通過電動機控制刀切割，實現(xiàn)抗剪圓鋼棒料的效果。半自動手動控制被切斷，因此，削鋼操作。目前比較封閉歸液壓圓鋼棒料液壓切斷裝置分為兩大類充電和攜帶式。
便攜式圓鋼棒料剪切機 便攜式圓鋼棒料剪切機
1.3 圓鋼棒料剪切機分類
截斷各種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，熱軋鋼，扁鋼，方鋼。
截斷圓鋼：材質(zhì)是Q235-A，直徑：Φ6-Φ40mm
截斷扁鋼最大規(guī)格： 70x15mm
截斷方鋼：材質(zhì)是Q235-A，最大規(guī)格： 32x32mm
截斷角鋼最大規(guī)格： 50x50mm
1.4 圓鋼棒料剪切機的發(fā)展現(xiàn)狀
在國內(nèi)外截斷裝置比較：Altech接線縮短意味著容易復制，而不是原因增加了利潤，所以基本上維持現(xiàn)狀的制造商幾十年來，不愉快的發(fā)展，與國外的同事比較特別是在以下幾個方面的差距。
1）外國切斷裝置偏心軸偏心較大，如日本垂直切斷裝置偏心24毫米，而國內(nèi)通常是17毫米。顯然和材料，小齒輪結(jié)構(gòu)，但帶來的困擾用戶，易于管理。因為如果搭載切小料一大截，刀具路徑的變化并沒有改變床單，有時需要轉(zhuǎn)危為安。
2）外國機架截止裝置被焊接鋼結(jié)構(gòu)，零件的加工精度，特別是優(yōu)良的粗糙度，熱處理，從而使截止裝置承受過度的應力，疲勞破壞，磨損等多個制造的機器。
3）國內(nèi)截止裝置葉片設計不合理，一個單一的螺栓，刀片厚度足夠薄，40型和50葉片型厚度17毫米國內(nèi)外是雙螺栓，25?27毫米厚，使得刀片力和外國壽命等性能比國內(nèi)好的方面。
4）國內(nèi)每分鐘砍切意味著更少。中國是一般的28至31倍的國外15?20倍，比最高的高效率高30倍。
5）外國的模式一般采用半開放式結(jié)構(gòu)，齒輪，油脂潤滑，曲軸，連桿軸承，紅色座椅切割機，捻軸承手頭加潤滑油。國內(nèi)的模型結(jié)構(gòu)全開，全關(guān)，半開半閉3種潤滑油潤滑，并重點對兩種飛濺潤滑。
6）國內(nèi)邊界品位家電的外觀，整體表現(xiàn)不理想;國外廠商一般都是規(guī)?；a(chǎn)，愿意的技術(shù)和設備進行投資，以提供一個自動化程度較高，質(zhì)量保證過程的完整體系。尤其是外觀質(zhì)量卓越，覆蓋時間戳工藝成型，噴漆烤漆處理，色彩搭配科學合理，不在外面哪里焊縫，毛刺，銳邊，非常明亮，干凈。盡管一些國內(nèi)廠商歷史較長，但不成規(guī)模，加上設備老化，加工體力打，經(jīng)驗，生產(chǎn)流程一致的系統(tǒng)數(shù)十年，因此產(chǎn)生粗糙的外觀質(zhì)量，感知是壞的。
在國內(nèi)外截斷對比裝置：作為高科技手段截斷容易復制，不為利潤增加的原因，所以各廠家基本保持了幾十年的現(xiàn)狀，不愉快的發(fā)展，與國外同行相比尤其，在以下幾個方面的差距。
1）外國切斷裝置偏心軸偏心較大，如日本垂直切斷裝置偏心24毫米，而國內(nèi)通常是17毫米。顯然和材料，小齒輪結(jié)構(gòu)，但帶來的困擾用戶，易于管理。因為如果搭載切小料一大截，刀具路徑的變化并沒有改變床單，有時需要轉(zhuǎn)危為安。
2）外國機架截止裝置被焊接鋼結(jié)構(gòu)，零件的加工精度，特別是優(yōu)良的粗糙度，熱處理，從而使截止裝置承受過度的應力，疲勞破壞，磨損等多個制造的機器。
3）國內(nèi)截止裝置葉片設計不合理，一個單一的螺栓，刀片厚度足夠薄，40型和50葉片型厚度17毫米國內(nèi)外是雙螺栓，25?27毫米厚，使得刀片力和外國壽命等性能比國內(nèi)好的方面。
4）國內(nèi)每分鐘砍切意味著更少。中國是一般的28至31倍的國外15?20倍，比最高的高效率高30倍。
5）外國的模式一般采用半開放式結(jié)構(gòu)，齒輪，油脂潤滑，曲軸，連桿軸承，紅色座椅切割機，捻軸承手頭加潤滑油。國內(nèi)的模型結(jié)構(gòu)全開，全關(guān)，半開半閉3種潤滑油潤滑，并重點對兩種飛濺潤滑。
6）國內(nèi)邊界品位家電的外觀，整體表現(xiàn)不理想;國外廠商一般都是規(guī)?；a(chǎn)，愿意的技術(shù)和設備進行投資，以提供一個自動化程度較高，質(zhì)量保證過程的完整體系。尤其是外觀質(zhì)量卓越，覆蓋時間戳工藝成型，噴漆烤漆處理，色彩搭配科學合理，不在外面哪里焊縫，毛刺，銳邊，非常明亮，干凈。雖然國內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)和部分生產(chǎn)歷史悠久，但不成規(guī)模，加上設備老化，加工體力打，經(jīng)驗，生產(chǎn)流程一致的系統(tǒng)十年，外觀粗糙的質(zhì)量，感覺不好。
1.5 本課題研究的內(nèi)容及方法
1.5.1 主要的研究內(nèi)容
現(xiàn)在坐鎮(zhèn)主場切削鋼大量的設計信息理論和切割設備文件和相關(guān)的知識和國外，考慮到截斷鋼的結(jié)構(gòu)特點切割設備，工作任務具體特點和推廣使用鋼切割設備切，采用了一些切割助劑分析固定切斷和生產(chǎn)過程中，切割設備自動化的目的。
為了實現(xiàn)這些目標，內(nèi)容這里介紹如下：
1根據(jù)部位的環(huán)境要求的特性，并提高本身被固定在裝置中，鋼圓棒的整體設計封閉剪切設備。
2出設備的全面性能參數(shù)切割線，根據(jù)靜態(tài)分析引擎確定的實際情況的初始模型。
3與切割機構(gòu)的應用程序開始，以完成鋼結(jié)構(gòu)的設計的各部分;
4大部分審計的強度和剛度的完成。
1.5.2 設計要求
1按功能來實現(xiàn)提出加強設備截短總體設計;
2，完成圓鋼棒料截短器件結(jié)構(gòu)的詳細設計;
3，通過相應的設計計算，完整的發(fā)動機選擇;
4，結(jié)構(gòu)設計完后，制成各裝配圖及重要零件圖。
1.5.3 關(guān)鍵的技術(shù)問題
1方案比較;
2機箱整體設計;
3機制設計;
4強度校核 .
47
2 圓鋼棒料剪切機的結(jié)構(gòu)設計
2 圓鋼棒料剪切機總體結(jié)構(gòu)設計
2.1設計的要求與數(shù)據(jù)
主要技術(shù)要求：
1. 剪切直徑為20-50mm的碳素鋼和低合金鋼棒料；
2. 每分鐘能剪切30次以上；
3. 設計壽命10年。
2.2 圓鋼棒料需用力計算
看資料就知道,圓鋼棒料的許用剪應力公式是帕,設最大值142帕。因切斷的剛筋粗度公式是mm。
然本切斷機最小截斷力公式是：
設截斷機Q=22000N。
2.3 圓鋼棒料截斷需用功率計算
截斷處的功率P：W
傳動時，帶傳動效率值η= 0.94~0.97； 減速器效率值η= 0.96~0.99； 滾動軸承之傳動效率值η= 0.94~0.98； 滑動軸承效率值
看上面式子結(jié)果：總傳動效率算式
η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72
看得出來：電機功率最低時是 kw
檢查手冊并選擇發(fā)動機操作環(huán)境和馬達的類型：Y系列封閉感應電動機，代號5IK60GN-S2 HV28-2200R20S2-G1，2.2千瓦的輸出功率，輸出速度56R/分鐘。
齒輪電動機作為驅(qū)動的這種選擇裝置。檢查SEW減速電機規(guī)格表，使用下面的齒輪減速電機。
表2.2 選電動機的參數(shù)
電機額定功率Pm/kW
輸出轉(zhuǎn)速
na/[r/min]
輸出扭矩
Ma/N·m
減速機
速比i
輸出軸許用徑向載荷FRa/N
使用系數(shù)
SEW-fB
減速機
型號
電機
型號
重量/kg
2.2
56
47
22.5
2870
1.55
DT71D4
SF37
14
這在一定程度上型電動機的當時對機器輸送帶的工件，起始功率比使用其大正常此時功率和減速電機的本身就是一個在發(fā)動機起動一定功率過剩因數(shù)駕駛員利用率的程度。
切斷選擇金剛石砂輪刀具的刀具片50的能力，以及在規(guī)格是mm，設定切斷刀具片是TL-001型，選棕剛玉材質(zhì)，粒度是20#。
2.4 同步帶傳動計算
2.4.1 同步帶計算選型
使用功率是按照用于功率的名稱的共同需要確定，負載，驅(qū)動電動機和的時間和其他因素的期間，每天的工作性質(zhì)的性質(zhì)，通過以下表達式：
式子里， —名義功率
—工作情況系數(shù)，據(jù)下表預設=1.7；
表2.3工作情況系數(shù)
1） 設定帶型以及節(jié)距
按照傳動功率Pd'以及小帶輪的轉(zhuǎn)速n1，從下圖來設定帶型以及節(jié)距。里面Pd=3.74kw，n1=56rpm。見2.2圖
圖2.2 同步帶選型
預設同步帶型是H：，節(jié)距Pb=8.00mm
1） 設定小帶輪齒數(shù)z1，z2
找出小帶輪最小齒數(shù)值是14。
實際齒數(shù)應比14大，
預設z1=34，因此，大帶輪齒數(shù)式子：z2=i×z1=1×z1=34。
算得z1=34，z2=34。
① 設定帶輪的節(jié)圓直徑d1和d2
小帶輪節(jié)圓直徑：d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶輪節(jié)圓直徑：d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
② 驗證帶速v
從式子，v=πd1n1/60000得出以下式子，
s﹤vmax=40m/s,里面vmax=40m/s
a) 設定帶長以及中心矩
從相關(guān)書目找出
所以有：
現(xiàn)在預設軸間間距224mm
10、同步帶帶長及其齒數(shù)設定
=()
=
=719.7mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計算
即=17。
12、基本額定功率的計算
，查下表2-4可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
因此同步帶的基準額定功率是
==0.21KW
表2-4 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計算作用在軸上力
=
=71.6N
2.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）
1、同步帶的節(jié)線長度
當工作頻帶，這是與中心線長度嚙合應保持不變，所以命名為帶齒距線的中心線，和場線作為帶，這被稱為節(jié)距線長度的標稱長度的周邊。在帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要參數(shù)。當中央傳輸距離被定時到節(jié)線的長度過大，過小，這將是用于與牙齒和齒，因此，正常嚙合的標準帶已梯形齒帶長度，差值內(nèi)的不同向后指定公共，它要求生產(chǎn)帶磁力線的長度都必須訂明限度的偏差范圍（見表2-5）。
表2-5 帶節(jié)線長度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖2-3所示，是兩個齒對應點沿上延伸所得的度量字段鄰近所述同步帶的帶節(jié)線。與高度的大小決定了帶齒皮帶的每個部分和帶尺寸，間距的尺寸，帶的各部分的尺寸越大，具有較高的承載能力一起。所以，用一個音調(diào)帶是最重要的參數(shù)。瀝青帶系統(tǒng)尊貴系列在皮帶車型不同的地方。在行業(yè)中，與通過模具刺進行檢查。標準梯形齒同步帶的齒大小表2-6。
3，在帶齒根的寬度
輪廓的齒和齒根的側(cè)面的齒形輪廓是在s中帶的齒根寬度之間的交叉點。皮帶的齒根寬度，齒剪，防能力增強，可以將形成相應較大裁荷。
圖2-3 帶的標準尺寸
表2-6 梯形齒標準同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設計時應選適當?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進入或退出嚙合時，帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形齒形角與天的大小，與牙齒和牙齒上接合的影響更大。拍拍網(wǎng)齒形角太小，齒縱向橫截面是在傳輸?shù)臅r間大致矩形是不嵌入在溝槽易引起干擾光滑帶齒。但齒角過大時，它會容易滑動的齒的頂部，以產(chǎn)生帶齒齒槽齒跳躍現(xiàn)象.
2.4.3 同步帶的設計
我選梯形帶。尺寸見2-7。梯形帶圖見圖2-4。
表2-7 同步帶尺寸
型號
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖2-4 同步帶
2.4.4 同步帶輪的設計
同步帶輪設計要求：
1、確保帶齒能順利地嚙入與嚙出
以便利與嚙合驅(qū)動器的非共調(diào)節(jié)，因此，與牙齒和牙齒的角落較少的干擾帶齒嚙合的齒在頂部滑動或與齒輪食道實施。
2，必須齒廊曲線齒接合，以減少失真，能夠獲得大的接觸面，以改善其在選探針齒的承載能力，所述齒廓曲線，應用牙咬入或脫離與變形制成，摩擦損失，并保證與帶齒均勻接觸，是一個很大的表面積，以使齒輪能承受較大的負荷。
3，有良好的加了工藝性
處理好同步帶輪可以減少儀器的數(shù)量，作為一個成員，它可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本咬牙切齒。
4，具有合理的齒形角
齒形角齒滑輪是重要機械和幾何參數(shù)，一個大的壓力角利于平穩(wěn)和帶齒嚙咬，但很容易地確定以使爬以產(chǎn)生齒輪和跳齒現(xiàn)象，并且齒角過小，可以用牙齒造成干擾的牙齒，導致牙齒使用合理的齒形角接觸。
設計結(jié)果同步帶輪
用滑輪梯形齒，如圖2-5所示圖形。
圖2-5 同步帶輪
2.5 夾緊裝置設計
不僅用于切割準確地把握根據(jù)各站接收到的信號的運動的夾緊機構(gòu)，并在移動鐵棒，刀和終端在切割過程切斷所以鑄棒同步。
夾緊部分由機器人驅(qū)動而到達端子筒和放松。本節(jié)的兩個可行性是：首先，由機器人還負責鑄造兩個桿的夾緊，按要求切為一塊的夾緊。第二是使用兩個機器人，每個機器人負責夾緊鑄造的門閂。第一種情況，通過一個兩缸和三個氣缸的機器人實現(xiàn)鑄棒夾具。第二個方案，每個機器人兩個氣缸則要達到兩個鑄棒夾。考慮到最初的設計工作量小，安裝方便，操作簡單，所以第一個優(yōu)先方案。
圖2-6 夾緊部分原理圖
在夾緊的圖2-6，夾緊缸所示部分原則上，機器人能夠擰緊或松開夾緊工件時，活塞移動到右側(cè)，機器人夾持工件，當活塞移動到左側(cè)，放松工作操縱器。氣缸，以便于在桌子橫向移動的運行中，機器人可以被控制，以便在工件夾緊到左邊或右邊，其結(jié)果是剪輯切割工件。行走過程中縱向作用完成完成切割過程中，按表，使其返回到起始位置。整個工作過程由PLC控制執(zhí)行實現(xiàn)。
3 X結(jié)構(gòu)及傳動設計
3 X結(jié)構(gòu)及傳動設計
表 3-1滾珠絲桿副支承
支承方式
簡圖
特點
一端固定一端自由
結(jié)構(gòu)簡單，盡可能調(diào)整螺絲臨界速度和穩(wěn)定性支柱層設計。這種植物的容量小，端部的軸向剛度，只適用于短絲桿。
一端固定一端游動
需要對螺母和支承確保結(jié)束同軸，從而使結(jié)構(gòu)更復雜，更難處理，并且螺桿軸向剛度相同欄中小于臨界速度和螺桿的擴展空間的長度的穩(wěn)定性更高的兩端，這種安裝方法通常在一個較長的螺釘時，高速的場合，在大的力的增加，角接觸球軸承的數(shù)量，使用高速的是不經(jīng)濟的推力球軸承代替角接觸球軸承。
兩端固定
只有無軸承空隙，軸向剛度螺旋一端固定四倍。在正常情況下，也不會在壓力下，不存在桿的穩(wěn)定性的螺釘，固有頻率是比固定端更高?？梢灶A先拉伸之后預拉伸和熱膨脹的問題，結(jié)構(gòu)和過程更加困難可以減少下垂螺釘?shù)闹亓窟m合的場合的剛性和精度要求位移這樣的裝置。。
3.1 X向滾珠絲桿副的選擇
滾珠螺桿是絲桿，螺母和滾珠組合物的機構(gòu)。它的作用是將旋轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化直線運動。螺絲和螺母球之間使?jié)L動元件當螺桿旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動球滾動。
點ˉx允許300毫米，具有最快處理速度18米/分，錠子50公斤的質(zhì)量中，表80公斤的質(zhì)量，運動部件30千克的質(zhì)量，300毫米表的最大行程最大行程。
3.1.1導程確定
馬達和螺桿通過耦合連接，使得比i= 1時，選擇電機Y系列異步電動機的最大速度，即絲杠的導程式子如下
取Ph=12mm
3.1.2確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速
基本公式
最大進給速度時絲桿的轉(zhuǎn)速
最小進給速度時絲桿的轉(zhuǎn)速
絲桿的等效轉(zhuǎn)速 式式子里，設定，因此
3.1.3估計工作臺質(zhì)量及負重
工作臺重量
移動部件重量
3.1.4確定絲桿的等效負載
工作負載是指機器工作時的軸向力球的實際作用，并與數(shù)值人工喂養(yǎng)牽引失去他的實驗。選擇用于滑動導軌，摩擦系數(shù)取為0.03，K顛覆性力矩影響系數(shù)，一般取1.1-1.5，此問題是采取1.3，螺釘?shù)膹姸?
它的等效載荷式子如下（設定，）
3.1.5確定絲桿所受的最大動載荷
fw-負載性質(zhì)系數(shù)，設定fw =1.2
ft-溫度系數(shù)，設定ft=1
fh-硬度系數(shù)，設定fh =1
fa-精度系數(shù)，設定fa =1
fk可靠性系數(shù)（，設定fk =1
Fm-等效負載
nz-等效轉(zhuǎn)速
Th -工作壽命，取絲桿的工作壽命是15000h
由上式計算得Car=17300N
表3-2-1 各類機械預期工作時間Lh
表3-2-2精度系數(shù)fa
表3-2-3可靠性系數(shù)fk
表3-2-4負載性質(zhì)系數(shù)fw
3.1.6精度的選擇
精密滾珠絲杠將由電機的定位精度的影響，精密滾珠絲杠參數(shù)，鉛誤差精密機床的定位是最明顯的。通常在300中風低于目標量的任何變化的調(diào)節(jié)螺釘?shù)某醪皆O計設置在最后的控制精度決定1/3?1/2位置值。中，X軸滾珠的選擇螺桿精度等級1?3（1極其準確），Z軸級2-5，考慮到要求的精確度和經(jīng)濟的選擇的X軸Y軸的精度等級3級中，Z -as4。
3.1.7選擇滾珠絲桿型號
計算得出Ca=Car=17.3KN,
則Coa=(2~3)Fm=（34.6~51.9）KN
公稱直徑Ph=12mm
選FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動返向器，雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副，絲桿的型號為FFZD4010—3。
公稱直徑 d0=40mm 絲桿外徑d1=39.5mm 鋼球直徑dw=7.144mm 絲桿底徑d2=34.3mm 圈數(shù)=3圈 Ca=30KN Coa=66.3KN 剛度kc=973N/μm.
3.2校核
定位精度滾珠絲杠和振動系統(tǒng)的固有頻率，扭轉(zhuǎn)自然頻率的扭轉(zhuǎn)剛性的張力和壓縮剛性的軸向拉伸和壓縮系統(tǒng)。滾珠絲杠張力和勁度壓縮螺釘系統(tǒng)正的軸向載荷有它自己的張力和壓縮剛性KS，交替內(nèi)部螺旋軌道接觸剛度KC，由接觸剛度嘉，螺母殼體剛度Kn的支承，不同的支撐組件可以計算出來。
3.2.1 臨界壓縮負荷驗證
上螺絲剛性螺釘支持模式是非常大的，與載體的方法的一個端部固定端。臨界壓力負荷使用下面的計算：
式子里，E-材料的彈性模量E鋼=2.1X1011（N/m2）
LO--最大受壓長度（m）
K1--安全系數(shù)，設值1.3
Fmax--最大軸向工作負荷（N）
f1--絲桿支撐方式系數(shù)：設值15.1
I-絲桿最小截面慣性距（m4）
式子里，do-是絲桿公稱直徑（mm）
dw--滾珠直徑（mm），
絲桿螺紋不封閉長度Lu=工作臺最大行程+螺母長度+兩端余量
Lu=300+148+20X2=488mm
支撐距離LO應該大于絲桿螺紋部分長度Lu，預設LO=620mm
代到公式得出Fca=5.8X108N
可見Fca＞Fmax，臨界壓縮負荷滿足要求。
3.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗證
要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速：
式子里，：A-絲桿最小截面：A=
--絲杠內(nèi)徑，；
P---材料密度，p=7.85*103(Kg/m)
---臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為，本設計中該值為=148/2+300+(620-488)/2=440mm
-----安全系數(shù)，設值0.8
fZ-----絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時設值18.9
經(jīng)計算，算出= 6.3*104，值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，滿足要求。
3.2.3絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率
絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度Ke的計算公式
式子里， A—絲杠最小橫截面，；
螺母座剛度KH=1000N/μm。
L植分別為750mm和100mm。
算出：
式子里， Ke —滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)；
KH—螺母座的剛度(N/μm)；KH=1000 N/μm
Kc—絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)；
KS—絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)；
KB—軸承的接觸剛度(N/μm)。
算出絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠大于1500r/min，能滿足要求。
3.3電機的選擇
步進電機是一個有能力的數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成電磁執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)或線性增量運動。角步驟步進電機軸的每一個輸入脈沖。旋轉(zhuǎn)電機總角度成正比的脈沖的輸入數(shù)，相應的速度取決于輸入脈沖的頻率。步進電機具有低慣量，定位精度高，無累積的錯誤檢查和簡單，它被廣泛應用于機電一體化。當選擇一個步進電機必須首先確保步進電機的輸出功率大于負載所需的功率時，也考慮到增加的慣性，負載轉(zhuǎn)矩，以及工作環(huán)境和其他因素。
3.3.1電機軸的轉(zhuǎn)動慣量
a、回轉(zhuǎn)運動件的轉(zhuǎn)動慣量
上式子里，d—直徑,絲桿外徑d=39.5mm
L—長度=1m
P—鋼的密度=7800
算出
b、X向直線運動件向絲桿折算的慣量
上式子里，：M—質(zhì)量 X向直線運動件M=160kg
P—絲桿螺距（m）P=0.001m
算出
c、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量
查表得
因此
3.3.2電機扭矩計算
a、折算至電機軸上的最大加速力矩
上式子里，：
J=0.0028kg/m2
ta—加速時間 KS—系統(tǒng)增量，設15s-1,則ta=0.2s
算出
b、折算至電機軸上的摩擦力矩
上式子里，：F0—導軌摩擦力，F(xiàn)0=Mf，而f=摩擦系數(shù)為0.02，F(xiàn)0=Mgf=32N
P—絲桿螺距（m）P=0.001m
η—傳動效率，η=0.90
I—傳動比，I=1
算出
c、折算由絲桿預緊引起的附加摩擦力矩
上式子里，P0—滾珠絲桿預加載荷≈1500N
η0—滾珠絲桿未預緊時的傳動效率值0.9
經(jīng)計算的T0=0.05N·M
所需的最大扭矩
根據(jù)以上計算結(jié)果，我選電機型號為SIEMENS的IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為6.7。
4 Y結(jié)構(gòu)及傳動設計
4 Y向結(jié)構(gòu)設計
4.1 Y軸滾動導軌副的計算、選擇
初選導軌：
由于系統(tǒng)受中等沖擊,設值
按算出的額定靜載荷初選導軌，我選擇漢機江機床廠HJG-D系列滾動直線導軌,選型HJG-D25
基本參數(shù)如下表4-1:
表4-1 滾動直線導軌HJG-D25型基本參數(shù)
額定載荷/N
靜態(tài)力矩/N*M
滑座重量
導軌重量
導軌長度
動載荷
靜載荷
L
(mm)
17500
26000
198
198
288
0.60
3.1
760
滑座個數(shù)
單向行程長度
每分鐘往復次數(shù)
M
4
0.6
4
導軌的額定動載荷N，
依速度v（m/min）及基本動額定載荷 ，(kN)驗算導軌的工作壽命Ln：
額定行程長度壽命:
導軌的額定工作時間壽命:
導軌的工作壽命足夠.
4.2 滾珠絲杠計算、選擇
初選絲杠材質(zhì)：CrWMn鋼，HRC58~60，導程：l0=5mm
強度計算：
絲杠軸向力：(N)
式子里面：K=1.15，滾動導軌摩擦系數(shù)是f=0.003~0005；車削外圓的時候：Fx=(0.1~0.6)Fz，F(xiàn)y=(0.15~0.7)Fz，預設Fx=0.5Fz，F(xiàn)y=0.6Fz計算。
設值f=0.004,算出:
壽命值是，絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)
最大動載荷：
式子里，fW是載荷系數(shù)，中等沖擊時為1.2~1.5；fH是硬度系數(shù)，HRC≥58時為1.0。
從表中找出等沖擊時公式，算出:
選擇使用的基礎(chǔ)上的滾珠螺母的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)最大動態(tài)負載滾珠絲杠替代模型的值：CM系列滾珠絲杠，CM2005-5型。
基本參數(shù)如下：
表4-2 滾珠絲杠CM2005-5型基本參數(shù)
額定動載荷是14205N> 足夠用.使用外循環(huán)螺旋槽式,使用雙螺母螺紋預緊形式.
滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表：
表4-3 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)
名稱
計算公式
結(jié)果
公稱直徑
――
20mm
螺距
――
５mm
接觸角
――
鋼球直徑
――
3.175mm
螺紋滾道法向半徑
1.651mm
偏心距
0.04489mm
螺紋升角
螺桿外徑
19.365mm
螺桿內(nèi)徑
16.788mm
螺桿接觸直徑
17.755mm
螺母螺紋外徑
23.212mm
螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）
20.7mm
（1） 傳動效率計算
絲杠螺母副的傳動效率值：
式子里，：φ=10’，摩擦角；γ絲杠螺旋升角。
（2） 穩(wěn)定性驗算
絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗算。
（3） 剛度驗算
滾珠絲杠受工作負載引起的導程變化量為：(cm)
Y向所受牽引力大,故用Y向參數(shù)計算
導程變化量很小，可不計。導程變形總誤差Δ公式
E級精度絲杠允許的螺距誤差[ Δ]=15μm/m。
4.3 步進電機慣性負載的計算
從等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，有：
（1）等效轉(zhuǎn)動慣量的計算
折算到步進電機軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量為：
式子里，：折算到電機軸上的慣性負載；步進電機軸的轉(zhuǎn)動慣量；齒輪１的轉(zhuǎn)動慣量；
齒輪２的轉(zhuǎn)動慣量；滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；Ｍ移動部件的質(zhì)量。
對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進行估算：
式子里，圓柱零件直徑，圓柱零件的長度。
所以有：
電機軸的轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，所以有：
步進電機的選用
(１）步進電機啟動力矩的計算
電機所做的功與負載力所做的功有如下的關(guān)系：
式子里，為電機轉(zhuǎn)角，Ｓ為移動部件的相應位移，為機械傳動的效率。若取，算出Ｓ＝，且。所以：
式子里，：移動部件負載（N），G移動部件質(zhì)量（N），與重力方向一致的作用在移動部件上的負載力（N），導軌摩擦系數(shù)，步進電機的步距角（rad）,T電機軸負載力矩（N.cm）。
設值=0.3（淬火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)），＝０.8，==279.23Ｎ。設Ｇ＝1200Ｎ，所以有：
啟動轉(zhuǎn)矩：
取系數(shù)為０.３，則：
對于工作方式為三相６拍的步進電機：
(２） 步進電機的最高工作頻率
電機最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大,找出兩個90BF001型三相反應式步進電機.電機有關(guān)參數(shù)如下:
表4-4 90BF001型三相反應式步進電機參數(shù)
型號
主要技術(shù)參數(shù)
相數(shù)
步距角
電壓
(V)
相電流
(A)
最大靜轉(zhuǎn)矩
(n.m)
空載啟動頻率
空載運行頻率
分配方式
90BF001
4
0.9
80
7
3.92
2000
8000
4相8拍
外形尺寸(mm)
重量
kg
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量
Kg.m
外直徑
長度
軸直徑
90
145
9
4.5
1764
5 截斷系統(tǒng)設計計算
5 截斷系統(tǒng)設計計算
主軸部件是理事會的一個特殊的成員，它的功能是支持和促進工具，表面形成的運動，而且運動和傳遞扭矩的旋轉(zhuǎn)截斷抵抗切削力和驅(qū)動力負載。通過主軸單元上的一個特殊的加工質(zhì)量和生產(chǎn)力有直接影響的執(zhí)行，所以它是特別重要的組成部分。
主軸和相同的一般的一點是，施加力都傳遞運動和扭矩傳遞，應確保致動器的正常運行和被支撐工件，但攜帶灰燼直接切削力，還能獲得工件或工具表面浮子運動的形式，使主軸更高的要求。
5.1 截斷系統(tǒng)主軸的基本要求
5.1.1 旋轉(zhuǎn)精度
精度是指主軸手動或低速的旋轉(zhuǎn)軸無負載，主軸間隙和軸向間隙面的徑向定位表面和搖擺值。圖5-1：用實線的曲線表示旋轉(zhuǎn)的理想軸線，虛線，有效樞軸軸線。當工作軸旋轉(zhuǎn)速度，主軸旋轉(zhuǎn)軸在空間中的漂移是運動精度。
回轉(zhuǎn)精度主軸單元取決于主要部件（軸，軸承和軸承座等），制造精度和組裝精度的調(diào)整，設計精度還依賴于速度，性能和軸承的潤滑和主軸動力學的軸組件。各類常見的特殊主軸的旋轉(zhuǎn)精度是準確的特殊標準，特別是主軸精度的特定成員的工件精度決定。
圖5-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差
5.1.2 剛度
主軸剛度大會?指的是能力，當受到外部負載，如圖5-2所示在K = F / Y，剛度相互Y /?F簡稱為符合抗變形。軸組件的剛性，是軸，軸承和軸承座的剛性，這直接影響旋轉(zhuǎn)組件的軸線的精確度的擴展圖。顯然，心軸組件的較高的剛度，因為較小的后變形力，缺乏剛性的必須是在操作中精確地，前部軸的彈性變形直接影響工件的精度，在傳輸質(zhì)量，主軸驅(qū)動裝置的變形劣化接合條件軸承和側(cè)壓，造成遠這些部件的磨損，壽命短，在光滑工件主軸方面將根據(jù)功率和功率傳輸?shù)刃Ч淖兓?，由于過度的強迫振動，而且容易自切削振動，使得工件的穩(wěn)定性。
圖5-2 主軸組件靜剛度
軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。
5.1.3 抗振性
主軸單元集成剛度，許多因素軸的剛性組件包括：主軸大小，類型和制造和裝配構(gòu)造型軸承間隙尺寸，傳動齒輪，主軸組件等的安置質(zhì)量的結(jié)構(gòu)。
主軸單元的振動是指對受迫振動和通過自振動的阻力，并保持穩(wěn)定的操作的能力。在切割過程中，主軸組件不僅靜載荷的效果，而且還受到?jīng)_擊應力和交流負載的動作，從而使振動的軸線。如果主軸總成的振動性較差，在工作中振動非常敏感，從而影響降低表面質(zhì)量，耐用性和機床主軸軸承的壽命，同時也生產(chǎn)聲環(huán)境。隨著特殊精度高，效率高對抗的要求越來越高的振動方向發(fā)展。
振動的主軸單元時，主要考慮通過對強迫振動和自振能力電阻的大小的評價。
5.1.4 溫升和熱變形
主軸組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應以主軸組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。
5.1.5 耐磨性
主軸組件的耐磨損性是保留其原始長期精確度，即保留的精度的能力。因此每個主軸單元滑動面，包括主軸支撐表面的端部，錐孔，與軸頸表面的滑動軸承，移動主軸套筒外表面具有很高的硬度，以提供性耐磨性。
5.2 主軸組件的布局
主軸組件的設計中，我們必須確保的基本要求，如上所述，并且因此保持全球，并考慮到軸組件的布局。
與前部和后部，??以及兩個支持之前，中，后三個支持兩個經(jīng)過特殊主軸，第一個是更頻繁。兩個軸承主軸軸承類型的配置包括的主軸轉(zhuǎn)速，載荷能力，剛度和精度要求設計主要是基于主軸軸承的選擇，組合和配置，并考慮設置較低的供應，經(jīng)濟等具體情況。
5.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定
主軸結(jié)構(gòu)主要由主軸工具，夾具，傳動件，如軸承和密封件，數(shù)量，位置和安裝定位方法的類型來確定，同時還考慮到加工和裝配過程，通常安裝在特殊與在軸多種組分，以滿足硬度和足夠的壓力水平的要求，并便于組裝的，主軸設計往往臺階從前面雜志降序順序播放車軸直徑。主軸中空或?qū)嵭?，這取決于特定的類型。主軸的設計，也被設計為在同一時間的前提下的剛度要求，設計成空心軸滿足畢業(yè)，為了固定工具手柄。
這意味著，在主軸鼻主軸端。它的形狀將取決于在夾具或工具的形狀的特定類型的安裝，并保證裝置或工具進行安裝，可靠，準確定位，操作簡單，并可以通過一定的轉(zhuǎn)矩。
5.4 主軸的材料與熱處理
主軸材料主要取決于剛度，負荷特性，耐磨損性和熱變形，以及其他因素。
當主軸軸承，滾動軸承，軸頸無法淬硬，而是提高接觸剛度，敲防止碰撞損壞雜志配合面，鋼軸頸45仍然是很多的高頻淬火處理（HRC48?54）的。表5.2中關(guān)于45鋼主軸熱處理如下：
表5.2 使用滾動軸承的45鋼主軸熱處理等參數(shù)
工 作 條 件
使 用 機 床
材 料 牌 號
熱 處 理
硬 度
常 用
代 用
輕中負載
車、鉆、銑、磨床主軸
45
50
調(diào)質(zhì)
HB220～250
輕中負載局部要求高硬度
磨床的截斷刀具軸
45
50
高頻淬火
HRC52～58
輕中負載PV≤40（N·m/cm·s）
車、鉆、銑、磨床的主軸
45
50
淬火回火高頻淬火
HRC42～50
HRC52～58
設計碳鋼的選擇（45鋼）。作為光的結(jié)果，穿適中的工作量，并且它需要局部高硬度，因此，利用高頻的淬火熱處理，HRC52?58。
5.5 主軸的技術(shù)要求
精密主軸直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸和軸承，齒輪和相連的其它部件相關(guān)的剛性接觸，所述接觸表面部分的形狀更精確地說，下表面粗糙度，接觸變形由力較小的后，這是接觸剛度越高表面幾何形狀和表面粗糙度的錯誤。因此，主軸的設計必須作出一定的技術(shù)要求。
5.6 主軸直徑的選擇
軸徑在主軸單元的剛性的顯著影響，前軸變形和位移主軸變形的直徑較大的較小的自支撐，即，所述軸組件的剛度越高。
情況特殊，查上表，預設D1= D2=30。
表5-3 主軸前軸頸直徑D1的選擇
機床
機床功率 （千瓦）
1.47～2.5
2.6～3.6
3.7～5.5
5.6～7.3
7.4～11
11～14.7
車床
60～80
70～90
70～105
95～130
110～145
140～165
銑床
50～90
60～90
60～95
75～100
90～105
100～115
外圓磨床
—
50～90
55～70
70～80
75～90
75～100
5.7 主軸前后軸承的選擇
按選擇原則，預設主軸前支承新型號是7206C， 接觸角是 15°的角接觸球軸承。
圖5-6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
5.8 軸承的選型及校核
當選擇軸承的類型，我們必須先看看負載軸的規(guī)模，方向和速度。在一般情況下，廉價的球軸承中，當負載為低，是優(yōu)選的。滾子軸承的承載能力比滾珠軸承大，并能承受沖擊負荷，因而重載或振動載荷，當沖擊載荷，你應該考慮的課題軸承的選擇。但要注意輥對角線斜敏感。
C—額定動載荷值，N；
P—當量動載荷，N；
fh—壽命因數(shù)；1
fn—速度因數(shù)；0.822
fm—力矩載荷因數(shù)，該值若小就選1.5，右大就選2；
fd—沖擊載荷因數(shù)；1.5
fT—溫度因數(shù)；1
CT—軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N；
找出相關(guān)引用書目中表格6-2-8至6-2-12，設值，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。
假設軸承僅承徑向載荷，當量動載荷的計算式子就是：
P=XFr+YFa
找出相關(guān)引用書目中表格6-2-18，取，X=1，Y=0；
所以，P=Fr=1128N。公式：
校對軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的式子是：
式子里，：
—基本額定靜載荷計算值，N;
—當量靜載荷，N；
—安全因數(shù)
—軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N。
找出相關(guān)引用書目中表格6-2-14了解到，對于深溝球軸承，其當量靜載荷等值徑向載荷。
找出相關(guān)引用書目中表格6-2-14了解到，安全系數(shù)是
則軸承的基本額定靜載荷為：
從以上式子看出，預設的軸承符合要求。
5.9 主軸前端懸伸量
為了提高主軸組件的剛度，選擇時可以的減少懸伸量a。
初算時，見表5-4所示：
表5-4 主軸的懸伸量與直徑之比
類型
機 床 和 主 軸 的 類 型
a/ D1
Ⅰ
通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求
0.6～1.5
Ⅱ
中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動和滑動軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求
1.25～2.5
Ⅲ
孔加工特殊，專用加工細長深孔的特殊，由加工技術(shù)決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的特殊
>2.5
根據(jù)上表，設計是Ⅱ型，因此設值a/ D1為1.25～2.5，就是：
a=（1.25～2.5）D1=（1.25～2.5）×30=37.5～75
預設a=45。
5.10 主軸支承跨距
本節(jié)是說主軸前后支承反力作用點的距離。
設L≤2.5a為宜。合理跨距式子如下：
L≤2.5a=2.5×120=300
初取L=280。
5.11 主軸結(jié)構(gòu)圖
按所有上面的式子分析出，主軸結(jié)構(gòu)可初做如圖5-7所示：
圖5-7 主軸結(jié)構(gòu)圖
5.12 主軸的校核
主軸因受力影響，而變形是很小的，這將允許基本因素的變形的大小確定主軸的尺寸，從而使主軸的剛度的計算監(jiān)視一般中心線聚焦的情況下的基礎(chǔ)上是不一樣的。通常主軸剛性足夠的需求，能滿足強度的要求。兩個軸承主軸，當每個僅支持單個或雙列滾動軸承或兩個單列球軸承，主軸單元可以簡化為一個簡支梁，如圖5-8，如果前者支持兩個或更多的軸承，可視為無失真的前主軸軸承可以簡化為梁的固定端，在圖5-9所示：
圖5-8 主軸組件簡化為簡支梁
圖5-9 主軸組件簡化為固定端梁
前支承選雙列角接觸球軸承作為支承，就判定主軸無變形，如上面簡圖2-9所示。
（a） 主軸的前端部撓度
（b） 主軸在前軸承處的傾角
（c） 在安裝帶輪處的傾角
E取為，
，
小帶輪計算式子：
分成垂直分力 ，水平分力
從式子
算出
主軸載荷圖見下圖5-10：
圖5-10 主軸受力圖
計算（在垂直平面）
,,
，，
，，
計算（在水平面）
,,
，，
，，
合成：
5.13 軸承壽命校核
36206C角接觸球軸承,ε=3；P=XFr+YFaX=1，Y=0。
對Ⅱ軸受力分析
圖5-11 軸承受力圖
預期的使用壽命 [L10h]=15000h
L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h
軸承壽命滿足要求。
5.14 主軸組件的潤滑和密封
減少潤滑摩擦，較低的溫度上升的作用，并與抗磨損和異物以防止腐蝕的密封劑的軸承保護。潤滑劑和決定軸承的類型，速度和負載。如果你選擇得到適合，降低軸承的工作溫度，延長使用壽命。
滾動軸承可以用潤滑油或潤滑脂潤滑。測試表明，在較低的速度下，油脂比溫度的潤滑劑更低。主軸的設計由脂肪所支持。在上述主軸的主軸安裝，以防止使用的潤滑油泄漏的同時，應用油脂潤滑。
油脂，那就要補脂的注意不要過量，是軸承填補的空間，否則會造成過多的熱量，油脂和熔體流動惡化潤滑。
密封和潤滑車軸總成也。閥桿密封不好，潤滑劑流出，造成浪費，加速零件的磨損，而且還影響了機器的環(huán)境和外觀。
1主軸組件密封劑的功能
密封劑功能的位置是：防止從主軸單元和傳輸機構(gòu)潤滑劑的泄漏避免浪費，對環(huán)境的保護，以防止對在外部的冷卻液和碎片（例如，灰塵，污垢，濕氣和芯片等）元件，以減少腐蝕和機械部件的磨損，延長使用壽命。
如圖2所示，主軸組件密封要求
主軸要求組裝密封裝置如下：在一定的壓力和溫度下具有良好的密封，裝置形成摩擦由密封必須盡可能地小，摩擦系數(shù)應該是穩(wěn)定的，耐腐蝕，耐磨損，使用壽命長，之后磨損，在一定程度上，它可以自動補償，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便。具體軸組件和傳動部件，應該根據(jù)實際情況選擇有效和經(jīng)濟的密封裝置。
3，主軸密封型
鍵入主軸密封劑，有以下幾種：接觸裝置具有一個彈性密封元件;杯（蓋章）密封裝置;石墨與金屬接觸密封元件意味著旋轉(zhuǎn)環(huán)和螺旋溝槽密封劑，環(huán)形間隙型油溝槽和迷宮式密封裝置;垂直軸密封裝置。
4.選擇密封裝置的軸組件
潤滑劑的化學和物理性質(zhì)的性質(zhì);;主軸單元結(jié)構(gòu);連接主軸裝配生產(chǎn)線的工作溫度的頸主軸轉(zhuǎn)速，周圍介質(zhì)的情況：在密封的選擇應考慮以下具體主軸單元的操作條件的特點，主要目標和其他密封裝置。
考慮到這些因素，支援前線的主軸線，以更好地避免外界灰塵等雜物的瓦礫結(jié)束，所以考慮一個迷宮式密封，這是一個長期的，曲折的道路，在0.3mm以下的徑向尺寸，填寫中的脂肪，不大于1.5mm的軸向尺寸。
從相關(guān)手冊表格7-17上，如圖5-11結(jié)構(gòu)參數(shù)可用迷宮密封裝置的選擇：
圖5-12 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)
里面，
d=50，D=70，e=1
5.15主軸組件中相關(guān)部件
5.15.1 軸肩擋圈
擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)同2-12圖：
圖5-13 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)
其中，
D=95，d=80，H=6
5.15.2圓螺母
圓螺母結(jié)構(gòu)圖5-14所示：
圖5-14 圓螺母（GB812-88）
里面，鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承用的圓螺母，
D×p=M80×2，d=115，d=103，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=1
鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒用的圓螺母，
D×p=M72×2，d=105，d=93，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=1
5.15.3主軸用套筒及其鎖緊部分
彈