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1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）機(jī)器人研究所山東省現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療裝備高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃博本課程主要講述內(nèi)容機(jī)械制造裝備及制造業(yè)動(dòng)態(tài)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)典型部件設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸組件包括主軸、支承軸承、傳動(dòng)件、定位元件、密封件。功用支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削；承受切削力和驅(qū)動(dòng)力，完成表面成形運(yùn)動(dòng)?；疽笮D(zhuǎn)精度剛度抗振性溫升和熱變性精度保持性4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)1、旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度指主軸裝配后，在空載、低速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，安裝
2、刀具或工件的主軸部位的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔的制造、裝配和調(diào)整精度。2、剛度受主軸的尺寸和形狀，滾動(dòng)軸承的類型、數(shù)量、預(yù)緊和配置形式，傳動(dòng)件的布置方式，主軸組件的制造精度和裝配質(zhì)量等因素影響。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)取決于主軸上安裝的刀具、夾具、工件、傳動(dòng)件、軸承的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法。主軸前端形式取決于機(jī)床的類型和安裝夾具或刀具的形式。通用機(jī)床已有標(biāo)準(zhǔn)化的形式。主軸整體結(jié)構(gòu)空心階梯軸，外徑從前端到尾部逐漸減小。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸的選材依據(jù)：載荷類型、耐磨性、熱處理
3、方法。（1）普通機(jī)床主軸采用45#或60#優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。在主軸支承軸頸及裝卡刀具的定位基面進(jìn)行局部高頻淬火，提高耐磨性，硬度為50~55HRC。（2）精密、大載荷、有沖擊的機(jī)床主軸采用中碳或低碳合金鋼，如40Cr，20Cr。進(jìn)行高頻淬火或滲碳淬火，提高耐磨性，硬度52~65HRC。（3）主軸材料的攻關(guān)點(diǎn)怎樣減小高速、高效、高精密機(jī)床主軸的熱變形、振動(dòng)。已誕生的新型材料有玻璃陶瓷材料。主軸的技術(shù)要求：①主軸前后軸承軸頸的同軸度，②錐孔相對(duì)于前后軸頸中心連接線的徑向跳動(dòng)，③定心軸頸及其定位軸肩相對(duì)于前后軸頸中心線徑向和軸向跳動(dòng)等。4.1典型部件設(shè)計(jì)—
4、—主軸部件設(shè)計(jì)主軸的傳動(dòng)形式（1）齒輪傳動(dòng)輪齒的嚙合傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；能傳遞較大的扭矩，適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作。不足：線速度需<12~15m/s，且不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。（2）帶傳動(dòng)靠摩擦力傳遞動(dòng)力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，皮帶有彈性可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲?。贿^載時(shí)打滑，具有過載保護(hù)作用。適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)。不足：傳動(dòng)速比不夠準(zhǔn)確。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸的傳動(dòng)形式（3）同步齒形帶傳動(dòng)通過帶上的齒與帶輪上的輪齒傳遞傳動(dòng)此傳動(dòng)無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比大且準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高；可傳遞較大動(dòng)力，傳動(dòng)平穩(wěn)；不需特別張緊，對(duì)軸和軸承壓力小，傳動(dòng)效率高；不需
5、潤(rùn)滑，耐腐蝕，耐高溫。可達(dá)50m/s；傳動(dòng)比可達(dá)1:10不足：制造工藝復(fù)雜，安裝條件高。（4）電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)對(duì)于轉(zhuǎn)速小于3000r/min的主軸，采用異步電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)主軸。如高速內(nèi)圓磨床的磨頭。對(duì)于轉(zhuǎn)速小于8000r/min的軸，采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之1——支承數(shù)目1）前、后兩個(gè)支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用廣泛。為提高剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。2）三個(gè)支承①前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；②前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承。三支承方式對(duì)三支承孔的同心度要求
6、較高，制造裝配較復(fù)雜。要求“主”支承應(yīng)該消除間隙或預(yù)緊，“輔助”支承應(yīng)保留一定的徑向間隙或選用較大游隙的軸承。以免發(fā)生干涉，惡化主軸的工作性能，使空載功率大幅度上升和軸承溫升過高。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之2——主軸軸向定位為使主軸具有足夠的軸向剛度和軸向位置精度，推力軸承在主軸前后支承的配置形式。它影響主軸的剛度、熱變形方向和大小。①前端配置（前端定位）指推力軸承布置在前支承處。該配置在前支承處軸承較多，發(fā)熱大，溫升高，但主軸受熱后向后伸長(zhǎng)，不影響軸向精度，精度高。用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。②
7、后端配置（后端定位）推力軸承布置在后支承處。主軸前支承處軸承較少，發(fā)熱少，溫升低；但主軸受熱后向前伸長(zhǎng)，影響軸向精度。常用于軸向精度要求不高的普通機(jī)床，如立銑、多刀車床。4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部件設(shè)計(jì)主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之2——主軸軸向定位為使主軸具有足夠的軸向剛度和軸向位置精度，推力軸承在主軸前后支承的配置形式。它影響主軸的剛度、熱變形方向和大小。③兩端配置（兩端定位）推力軸承布置在前后兩個(gè)支承處。主軸受熱伸長(zhǎng)后，影響主軸軸承的軸向間隙。故需采用彈簧消除間隙和補(bǔ)償熱變形。常用于較短主軸或軸向間隙變化不影響正常工作的機(jī)床。如組合機(jī)床主軸。④中間
8、配置兩個(gè)方向的推力軸承布置在前支承后側(cè)。可減少主軸的懸升量，并使主軸受熱膨脹后向后伸長(zhǎng)，但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高4.1典型部件設(shè)計(jì)——主軸部
