摘要：隨著機床的高速化應用和發(fā)展要求對主軸轉(zhuǎn)速提高。機床主軸組零件，卻在制造過程中，因為形狀、材質(zhì)、加工誤差、裝配誤差等因素，導致重心偏離旋轉(zhuǎn)中心，從而引起機床振動，噪聲增大，軸承發(fā)熱等。本次設(shè)計內(nèi)容是對機床的主軸箱設(shè)計，主要有傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，動力選擇。在設(shè)計主軸箱時，根據(jù)加工部件的尺寸要求、精度要求、表面粗糙度等技術(shù)要求，認真分析、研究，計算所需功率，完成設(shè)計。

關(guān)鍵詞：傳動;功率;主軸箱

1.主軸箱傳動設(shè)計

1.1?確定各主軸轉(zhuǎn)速ni、n2

由工藝分析可知，刀具的切削速度為v1=18?m/min，v2=12m/min?則設(shè)定各主軸的轉(zhuǎn)速為n1=，取n1=1750r/min?n1=，取n2=560r/min

1.2?確定主運動動力源類型

根據(jù)設(shè)計要求采用電機直接帶動的傳動方式，這樣結(jié)構(gòu)簡單緊湊，容易保證傳動比，只是可能會引起機床傳動的不平穩(wěn)性。綜合考慮電動機及傳動裝置的尺寸、重量、價格，分析比較，根據(jù)傳動所需要的額定功率和轉(zhuǎn)矩確定選用同步轉(zhuǎn)速為1500?r/min的電機。

1.3?計算近似傳動比

電機同步轉(zhuǎn)速確定后，可根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速ni和電機同步轉(zhuǎn)速n推算出傳動系統(tǒng)的近似總傳動比：∑i2=n2/n=560/1500=1：2.68

1.4確定傳動方案

由于底面所要加工的孔有4個在同一個圓上，另外兩個與圓心成對稱分布，所以設(shè)計一中間傳動軸在圓心位置，使主軸盡可能分布在同一個同心圓上，還可以保證主軸的強度和剛度。

2.主軸箱動力計算

2.1?計算主軸箱傳遞功率

傳動系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計算：?—切削功率，單位為Kw;

根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》功率計算公式得主軸切削功率：

M—扭矩，單位N·m;V—切削速度m/s;D—鉆頭直徑mm。則有???P=0.257?Kw

主軸空轉(zhuǎn)功率：

根據(jù)《組合機床設(shè)計簡明手冊》P62表4-6：

轉(zhuǎn)速：?n=630r/min?，軸徑為20mm時：;軸徑為25mm時：;而主軸轉(zhuǎn)速為n=560r/min，根據(jù)插值法可求得：

P空=0.041×4+0.064×2=0.294kw

主軸功率損失：?P失=（0.294+0.257）×1%=0.00551kw。所以，

=0.55651kw

2.2?選擇電動機

依據(jù)工作要求，選用一般用途的Y100L1-4三相異步電動機，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)，額定功率2.2Kw，滿載轉(zhuǎn)速1430r/min。

2.3?計算實際傳動比

傳動系統(tǒng)總傳動比：i===2.55。分配各級傳動比：i1=1.24，i2=2.06。

各軸轉(zhuǎn)矩

T0==14.69?N·m

TⅡ==34.60?N·m

2.4計算各軸最小軸徑并校核

電機軸是通用部件，故在此不需設(shè)計計算

中間軸：

各主軸：

按照扭轉(zhuǎn)剛度校核：

中軸

主軸

故最小軸徑的各軸的剛度以滿足使用要求。因此可根據(jù)軸承承載和其他條件對軸徑適當放大。

3.主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1?確定中間軸和各主軸的軸承組合和類型

主軸在工作時要承受較大的軸向力，為防止刀具和主軸的軸向竄動過大，采用止推軸承承受軸向載荷，同時采用深溝球軸承承受徑向載荷。中間軸起到傳遞扭矩的作用，受到較大扭矩作用，采用一端雙向固定一端游動的配置方式。

3.2?主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計

主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。而設(shè)計剛性主軸的主要內(nèi)容之一是選擇主軸參數(shù)。主軸參數(shù)確定的正確與否，對主軸的剛性將有很大的影響。

3.3?箱體設(shè)計

箱體起著支承軸系、保證傳動件和軸系正常運轉(zhuǎn)的重要作用。本主軸箱采用油潤滑，箱座高度除了應滿足齒頂圓到油池底面即先箱體內(nèi)表面的距離不小于30～50mm外，還應使箱體能容納一定量的潤滑油，以保證潤滑和散熱。箱體的壁厚要合理，軸承座、箱體底座等處承載較大，其壁厚應厚些。箱體頂蓋不僅起到檢查箱體內(nèi)傳動部件的作用，還能有效的箍住箱體，提高箱體的強度，箱蓋表面應設(shè)置類似加強筋板的凸起。

參考文獻：

[1]大連組合機床研究所.組合機床設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1973年.

[2]大連組合機床研究所.組合機床設(shè)計?第二冊?液壓部分[M].北京：機械工業(yè)出版社，1973年.

[3]大連組合機床研究所.組合機床圖冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1973年.

[4]連組合機床研究所.組合機床設(shè)計?第二冊?液壓部分[M].北京：機工業(yè)出版社，1973年.

作者簡介：王立芳（1970.3.16-），甘肅蘭州，講師，學士，機械設(shè)計方向。