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能统一,还属近似计算,刚度的允许值也未做规定。考虑动态因素的计算方法,如根据部产生切削颤动条件来确定主轴组件刚度,计算较为复杂。现在仍多用静态计算法,计算简单,也较适用。
主轴弯曲刚度的验算;验算内容有两项:其一,验算主轴前支撑处的变形转角?,是否满足轴承正常工作的要求;其二,验算主轴悬伸端处的变形位移y,是否满足加工精度的要求。对于粗加工机床需要验算?、y值;对于精加工或半精加工机床值需验算y值;对于可进行粗加工由能进行半精的机床(如卧式车床),需要验算?值,同时还需要按不同加工条件验算y值。
支撑主轴组件的刚度验算,可按两支撑结构近似计算。如前后支撑为紧支撑、中间支撑位松支撑,可舍弃中间支撑不计(因轴承间隙较大,主要起阻尼作用,对刚度影响较小);若前中支撑位紧支撑、后支撑为松支撑时,可将前中支距L1当做两支撑的之距计算,中后支撑段主轴不计。
机床粗加工时,主轴的变形最大,主轴前支撑处的转角有可能超过允许值,故应验算此处的转角。因主轴中(后)支撑的变形一般较小,故可不必计算。
主轴在某一平面内的受力情况如图
在近似计算中可不计轴承变形的影响,则该平面内主轴前支撑处的转角用下式计算;
??c??FaL?0.5Qbc(1?)?ML?MLA??L??
1?c??FaL(1??)?0.5Qbc(1?)?ML(1??)?3EI?L??切削力F'的作用点到主轴前支承支承的距离S=a+W,对于普通车床,W=0.4H,(H
13EI是车床中心高,设H=200mm)。 则:S?120?0.4?200?200mm 当量切削力的计算:
F?4a?W'120?80F??3732.2?6220.33N a1204 主轴惯性矩I?0.05(de?d)
式中:
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F?主轴传递全部功率时,作用于主轴端部的当量切削力(N);Q?主轴传递全部功率时,作用于主轴上的传动力(N);M?轴向切削力引起力偶矩(N?cm),若轴向切削力较小(如车床、磨床),M可忽略不计;MA?主轴前支撑反力矩;??支撑反力系数;a?主轴悬伸量(cm);L、b、c?主轴有关尺寸(cm);E?主轴材料的弹性模量(MPa),钢E?2.1?107MPa;D?主轴当量外径(cm),L?主轴支撑段的惯性矩(cm4);I?d?主轴孔径;∴???64(D4?d4);13EIc?? FaL(1??)?0.5Qbc(1?)?ML(1??)??L??26.68??6550.33?12?18.48?0.5?3736.7?5.4?27.8?(1?)??32.08???13?2.1?107?2.63?106?5.67?10?4rad∵??????0.001rad ∴主轴前支撑转角满足要求。
7.3 轴承的选用
①主轴 前支承:GBT276-94 :d?D?B?85?110?13; 后支撑:GBT276-94 :d?D?B?90?115?26;
②Ⅰ轴 带轮处轴尾和箱体处:GBT273-87 :d?D?B?30?42?7; ③Ⅱ轴 前、后支承:GBT276-94 :d?D?B?35?47?7; ④Ⅲ轴 前、后支承:GBT276-94 :d?D?B?45?58?7;
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总结语
通过本次机械制造装备设计的课程设计我学到了很多东西,不但
包括一些设计的方法,更重要的是,我学会了如何独立思考,解决问题。在设计中,会不断地遇到问题,这是就要我们去想办法解决,让我们去查资料,查手册。在这次毕业设计中,我学会的一个解决问题的重要方法就是查设计手册。
课程设计是一个系统的过程,通过这个过程,我们学会了分析问题、解决问题的一些基本的方法,让我们系统回顾了大学四年学过的知识,也为我们将来的工作打下了基础。
通过指导老师徐老师的悉心指导,我觉得在设计过程中自己积累了不少的设计经验,但同样存在着很多不足。设计过程中有一些很简单的问题我有时也解决不了,得到了老师帮助才能解决。
通过这次课程设计,我学到了不少东西,也发现了自身很大的不足。感谢我的指导老师徐老师的帮助,也感谢系部给我们提供了这么多的便利条件。谢谢。
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参考文献
【1】.金属切削机床设计指导 上海交通大学出版社 【2】.金属切削机床课程设计指导书 哈尔滨工业大学出版社
【3】.机床设计手册(两册共四本) 机械工业出版社
【4】.机床设计图册 上海科学技术出版社 【5】.金属切削机床设计 【6】.机械课程设计 【7】.机械设计(第四版) 【8】.机械制造装备设计 【9】.机械制图 【10】.机床电力拖动与控制 【11】.机械制造装备设计课程设计
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上海科学技术出版社 浙江大学出版社 高等教育出版社 机械工业出版社 高等教育出版社 西南交通大学出版社 高等教育出版社