XK714數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì)及主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 立柱設(shè)計(jì) 床身設(shè)計(jì)【三維SW建?！俊竞珻AD圖紙、文檔全套】【JC系列】

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液壓缸與密封件的設(shè)計(jì)309.1液壓缸安裝時(shí)應(yīng)注意的問題319.2液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定319.3強(qiáng)度校核319.4 密封件的作用及其意義329.5 密封的分類及密封件的材料要求329.6防塵圈設(shè)計(jì)要求33結(jié) 論34致 謝35參考文獻(xiàn)36附錄37緒論在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、數(shù)控銑床等。其中數(shù)控銑床與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細(xì)等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近了激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠(yuǎn)低于激光切割。因此，數(shù)控銑床自20世紀(jì)50年代中期在美國(guó)研制成功以來，得到迅速發(fā)展。1 國(guó)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種類繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，目前，國(guó)外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手，開發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過程中控制切割運(yùn)行軌跡。我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來說由于設(shè)備成本較低、操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)正在逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，該類切割機(jī)可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會(huì)越來越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó)家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%，其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。我國(guó)數(shù)控銑床每年市場(chǎng)需求量約在400500臺(tái)之間。相較而言，仿形切割機(jī)每年銷售幾千臺(tái)，半自動(dòng)切割機(jī)每年銷售達(dá)上萬臺(tái)。由此可見，我國(guó)數(shù)控切割市場(chǎng)，尤其是數(shù)控銑床市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹? 數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開發(fā)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。近幾年來，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。第一章 數(shù)控加工技術(shù)概論1.1 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控加工的基本概念一 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)是本世紀(jì)中期發(fā)展起來的機(jī)床控制技術(shù)，是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透行程的機(jī)電一體化鏟平，即所謂的數(shù)字化裝備。 (1)數(shù)控與數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制 （Numerical Control，簡(jiǎn)稱NC）,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義為：“是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法”。定義中的“機(jī)床”，不僅指金屬切削機(jī)床，還包括其他各類機(jī)床，如線切割機(jī)床等。數(shù)控機(jī)床 （Numerical Control Machine Tools）是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工裝備。簡(jiǎn)單地說就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。國(guó)際信息處理聯(lián)盟 （Internaional Federation of Information Proceccing，簡(jiǎn)稱 IFIP）第五技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼和其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。（2） 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) （NC System）就是上訴定義中所指的那種程序控制系統(tǒng)，它是邏輯地處理駛?cè)氲较到y(tǒng)中具有特定代碼的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)行并加工零件。數(shù)控系統(tǒng)在本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在硬件方面，它經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、微處理機(jī)到當(dāng)前PC結(jié)構(gòu)的五代發(fā)展；在體系結(jié)構(gòu)上，經(jīng)歷了硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、到目前的PC數(shù)控（PC-NC）三個(gè)階段。9二 數(shù)控加工數(shù)控加工技術(shù)是20世紀(jì)40年代后期為適應(yīng)加工復(fù)雜外形零件而發(fā)展起來的一種自動(dòng)化加工技術(shù)。數(shù)控加工就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的方法。數(shù)控加工是伴隨數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們長(zhǎng)期從事數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。1.2 數(shù)控機(jī)床的組成與分類一 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的種類很多，但是任何一種數(shù)控機(jī)床都主要由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成。1 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，是數(shù)控機(jī)床的“指揮系統(tǒng)”。 數(shù)控系統(tǒng)通常是一臺(tái)帶有專門系統(tǒng)軟件的專用微型計(jì)算機(jī)。2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)（或稱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是由驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩大部分組成。用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和株洲伺服控制。它接受數(shù)控裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給熟讀、方向和位移。3 機(jī)械系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)，除機(jī)床基礎(chǔ)件意外，有下列各部分組成:(1)主軸部件：包括主軸電動(dòng)機(jī)和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。(2)進(jìn)給系統(tǒng)：包括進(jìn)給執(zhí)行電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。(3)實(shí)現(xiàn)共建回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件。(4)實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置。(5)刀庫和自動(dòng)換刀裝置(Autormatic Tools Changer, 簡(jiǎn)稱 ATC)(6)自動(dòng)托盤交換裝置（Autormatic Pallet Changer，簡(jiǎn)稱 APC）機(jī)床基礎(chǔ)件或稱機(jī)床大件，通常是指床身(或底座)、立柱、滑座和工作臺(tái)等，它是整臺(tái)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。9二 數(shù)控機(jī)床的分類1 按工藝用途分按照工藝的不同，數(shù)控機(jī)床可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、數(shù)控液壓機(jī)等各種工藝用途的數(shù)控機(jī)床。2 按運(yùn)動(dòng)方式劃分按運(yùn)動(dòng)方式即刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可分為：點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。3 按伺服系統(tǒng)類型劃分按伺服系統(tǒng)類型的不同，數(shù)控機(jī)床可分為：開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)時(shí)空機(jī)床。（1） 開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床是一種不叫原始的數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)將零件的程序處理后，輸出數(shù)據(jù)指令給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，沒有來自位置傳感器的反饋信號(hào)。最典型的系統(tǒng)就是采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去以后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制。這類機(jī)床較為經(jīng)濟(jì)，但加工速度和加工精度較低。（2） 閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床帶有檢測(cè)裝置，直接對(duì)工作臺(tái)的位移量進(jìn)行檢測(cè)。這類控制系統(tǒng)，因?yàn)榘褭C(jī)床工作臺(tái)納入位置控制環(huán)，故稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以消除包括工作臺(tái)傳動(dòng)鏈在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)誤差，因而定位精度高、調(diào)節(jié)速度快。但由于該系統(tǒng)受進(jìn)給絲杠的拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等非線性因素的影響，給調(diào)試工作造成較大的困難。由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)復(fù)雜和成本高，故適用于精度要求很高的數(shù)控機(jī)床，如精密鏜銑床、超精密數(shù)控機(jī)床等。（3） 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)數(shù)控機(jī)床是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，這類系統(tǒng)介于開環(huán)和閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便，因而得到了廣泛的應(yīng)用。4 按數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的功能水平劃分按數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的功能水平可分為：低檔、中檔和高檔。按控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可分為幾軸聯(lián)動(dòng)等多種數(shù)控機(jī)床；按數(shù)控機(jī)床功能多少可分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和全功能型數(shù)控機(jī)床等。91.3數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)。（1） 自動(dòng)化程度高。（2） 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。（3） 工藝復(fù)合化和功能集成化。（4） 具有加工復(fù)雜形狀兩件的能力。（5） 具有高度柔性，適用性強(qiáng)。（6） 加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。（7） 生產(chǎn)效率高。2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。（1） 高速度、高精度。（2） 多功能化。（3） 智能化。（4） 目前CAD/CAM圖形交互式自動(dòng)變成已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。（5） 可靠性最大化數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。（6） 控制系統(tǒng)小型化和時(shí)空系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。20第二章 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件。與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速來承擔(dān)。省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，還有一些數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中還存在二級(jí)或三級(jí)齒輪變速機(jī)構(gòu)用以擴(kuò)大主軸電動(dòng)機(jī)無級(jí)變速的范圍。2.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)的要求1. 范圍： 各種不同的機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機(jī)床，要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)距的功能，而且還要有比較高的速度。2. 熱變形：電動(dòng)機(jī)、主軸及傳動(dòng)件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。3. 旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度（1）主軸的旋轉(zhuǎn)精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，測(cè)量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動(dòng)值。（2）主軸在以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量上述兩項(xiàng)精度稱為運(yùn)動(dòng)精度。4. 主軸的靜剛度和抗振性由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對(duì)主軸組件的靜剛度和抗振性都會(huì)產(chǎn)生影響。5. 主軸組件的耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長(zhǎng)期保持要求的準(zhǔn)確精度。凡是有機(jī)械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑。62.2 數(shù)控銑床主傳動(dòng)的配置方式數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證進(jìn)行加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)效率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。大多數(shù)的數(shù)控銑床是用無級(jí)變速系統(tǒng)控制的。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：1. 帶有變速齒輪的主傳動(dòng)這種配置方式在大中型數(shù)控機(jī)床中采用比較普遍。它通過少數(shù)幾對(duì)齒輪進(jìn)行降速，使之能夠分段變速，確保低速時(shí)擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。2. 通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)主要應(yīng)用在中小數(shù)控機(jī)床上，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長(zhǎng)的材料作強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動(dòng)和從動(dòng)帶輪可做無相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。（2）傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上。（3） 傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，噪聲小。（4） 使用范圍廣，速度要達(dá)到50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦。（5） 修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。3. 由調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的熱量對(duì)主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。使用這種電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)與一般工業(yè)的驅(qū)動(dòng)相比較，便可知機(jī)床要求其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有較高的速度精度和動(dòng)態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)距能力和非常寬的恒功率運(yùn)動(dòng)范圍。隨著功率電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過了直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在逐步取代直流系統(tǒng)。4第三章 主軸電動(dòng)機(jī)的選取正確選擇電動(dòng)機(jī)的類型、型號(hào)及容量是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要問題之一，它直接影響著機(jī)床的結(jié)構(gòu)和壽命，選擇時(shí)要根據(jù)機(jī)床的功能要求，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結(jié)構(gòu)型式及容量。圖3-1主軸電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的選擇，工作機(jī)所需的有效功率為：Pw=Fv/1000=17.5kw1,為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的功率，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作部件的總效率，設(shè)1、2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動(dòng)效率，查表所得1和2都等于0.97。則傳動(dòng)的總效率為=12=0.941， 所以電動(dòng)機(jī)所需的功率為Pd=Pw/=18.5KW1電動(dòng)機(jī)傳速的選擇:此次設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)必須有額定轉(zhuǎn)速1500r/min,最高轉(zhuǎn)速必須達(dá)到4000r/min.電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選?。焊鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)中選取蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的1PH5167-4CF4型號(hào)交流主軸電動(dòng)機(jī)。其主要參數(shù)如下表：額定轉(zhuǎn)速（r/min）最高轉(zhuǎn)速(r/min)額定轉(zhuǎn)矩慣性矩(N.M)電機(jī)功率(KW)恒功率范圍15006000117.70.04618.51:90表3-1 1PH5167-4CF4型號(hào)交流主軸電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)11第四章 同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:（1）無相對(duì)滑動(dòng)，帶長(zhǎng)不變，傳動(dòng)比穩(wěn)定；（2）帶薄而輕，強(qiáng)力層強(qiáng)度高，適用于高速傳動(dòng)，速度可達(dá)40 m/s；（3）帶的柔性好，課用直徑較小的帶輪，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動(dòng)比；（4）傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98-0.99，因而應(yīng)用日益廣泛；（5）初拉力較小，故軸和軸承上所受的載荷小。主要缺點(diǎn)是制造、安裝精度要求較高、成本高。同步帶主要用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如計(jì)算機(jī)、錄音機(jī)、磨床和紡織機(jī)等。134.1 材料選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運(yùn)轉(zhuǎn)部分。134.2 參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結(jié)構(gòu)和尺寸，傳動(dòng)中心距，作用在軸上載荷以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1. 模數(shù)的選取模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定的，通過查現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床表4-33查得Pd=KA*P, 式中P傳動(dòng)功率表4-1 工作情況系數(shù)KA載荷性質(zhì)一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h10101616以上載荷平穩(wěn)1.01.11.2載荷變化小1.21.41.6載荷變化大1.41.72.0選取KA=1.7，所以PC=5.51.7=9.35KW由齒形帶模數(shù)選用圖可選m=42. 小帶輪齒數(shù)Z1:由機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-38 得Zmin=22,所以取Z1=243. 同步帶節(jié)距Pb:由PD=9.35KW n1=1500r/min, 查表選取節(jié)距Pb=12.566mm, 齒形角2=40。齒根厚S=5.75mm。齒頂厚St=4mm, 齒高h(yuǎn)g=ht+e=2.4+2.7=5.1mm, 齒根圓半徑Rr=齒頂圓半徑Ra=0.40mm, 帶高h(yuǎn)s=4.4mm, 節(jié)頂距=1.000mm, 帶bs=3540mm。4. 節(jié)圓直徑d1:d1=96 5. 大帶輪齒數(shù)z2與直徑：z2=iz1=366. 大帶輪直徑d2=id1=1.596=144 7. 帶的速度V:V=7.536， (式4-1)由表查得13Vmax=3540 VVmax 所以合格。8. 定中心距a0: 5(d1+d2) a02(d1+d2)所以：0.7（96+144）a02(96+144)則有168a0480 初選a0=3009. 帶的節(jié)線長(zhǎng)度Lp以及齒數(shù)Zb：Lp0=2a0+(d1+d2)+=2300+240+=978.72 （式4-2）查表選取Lp=1005 Zb=8010. 計(jì)算中心距a（采用中心距可調(diào)）aa0+=300+ （式4-3 ）選取a=31411. 帶輪與帶的嚙合齒數(shù)Zm：Zm=11.82 取Zm=12 （式4-4）因?yàn)楫?dāng)m2時(shí)，Zm應(yīng)不小于6 ，所以計(jì)算的Zm滿足條件。12. 帶寬bs: bs 查表取Kz=1.20, Fa=20N/mm （式4-5）Fc=mbV2=4.810-3 7.5362=0.273所以 bs選取bs=4013. 作用與軸上的力Fr：Fr= （式4-6）14. 小帶輪最小包角：180-60（d2-d1）/a=180。-60。（144-96）/314=170.8。15. 帶輪寬度bf, bf1, bf2 bf=bs+(1.53)=41.543bf1=bs+(67)=4647bf2=bs+(35)=43414第五章 主軸組件的設(shè)計(jì)主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等，因?yàn)橹鬏S帶動(dòng)工件或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動(dòng)，所以它的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機(jī)床最重要的部件之一。5.1 主軸組件的設(shè)計(jì)要求1. 回轉(zhuǎn)精度 主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度為零的點(diǎn)的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的，這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑轉(zhuǎn)誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨(dú)存在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成徑向跳動(dòng)，而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成端面跳動(dòng)。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個(gè)空間旋轉(zhuǎn)矢量，它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量，一般分為三種靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量和間接測(cè)量。目前我國(guó)在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量法，用一個(gè)精密的檢測(cè)棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸及檢測(cè)棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸進(jìn)行測(cè)量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認(rèn)為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直度，數(shù)據(jù)綜合表示。動(dòng)態(tài)測(cè)量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在工作臺(tái)上安裝兩個(gè)互成90度角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測(cè)量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測(cè)量試件的圓度來評(píng)價(jià)。出廠時(shí)，普通級(jí)加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測(cè)量法測(cè)量，當(dāng)L=300mm時(shí)允許誤差應(yīng)小于0.02。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡，在回轉(zhuǎn)時(shí)引起的激振力，也會(huì)造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在0.4/s以下。2. 主軸剛度主軸組件的剛度是指受外力作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí)，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會(huì)破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢(shì)、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動(dòng)元件的位置等有關(guān)。3. 主軸抗振性主軸組件的抗振性是指切削加工時(shí)，主軸保持平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動(dòng)的能力。主軸組件抗振性及在必要時(shí)安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。4. 主軸溫升主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫升過高會(huì)起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對(duì)位置會(huì)有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會(huì)因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤(rùn)滑條件，影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問題時(shí)，一般采用恒溫主軸箱。5. 主軸的耐磨性主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動(dòng)式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤(rùn)滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件的主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計(jì)高精度數(shù)控機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu)要保證個(gè)部件定位可靠，工藝性能好等要求。6. 提高主軸組件抗振性的措施（1）盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度， 適當(dāng)增大跨矩；（2）盡量提高前軸承的剛度和阻尼；（3）提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；（4）對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動(dòng)平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減少強(qiáng)迫振動(dòng)源；（5）對(duì)于非連續(xù)切削過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動(dòng)；（6）應(yīng)用阻尼器消耗振動(dòng)能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。7. 減少主軸組件熱變形的措施（1）把熱源移至機(jī)床以外。（2）改善主傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤(rùn)滑，用低粘度的潤(rùn)滑油、油霧潤(rùn)滑等，特別注意前軸承的潤(rùn)滑情況。（3）采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機(jī)床各部位的溫差,進(jìn)行熱補(bǔ)償。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一些自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难b置設(shè)法使熱變形朝不影響加工精度的方向發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間再加工。把粗、精加工分開等。5.2 主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計(jì)算圖5-1主軸主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對(duì)主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支撐跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應(yīng)范圍。1. 主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級(jí)精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。同時(shí)極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.70.8的前支承軸頸值，實(shí)際尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。2. 主軸內(nèi)孔直徑 主軸的內(nèi)孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液動(dòng)卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機(jī)床的適用范圍就越廣，同時(shí)主軸部件的相對(duì)重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于0.3時(shí)空心主軸的剛度幾乎與實(shí)心主軸的剛度相當(dāng)；等于0.35時(shí)，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%；大于0.7時(shí)空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其比值為0.5左右。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此設(shè)計(jì)選用的主軸材料是45號(hào)鋼。其熱處理及參數(shù)如下表表5-1 45號(hào)鋼熱處理參數(shù)13材料熱處理硬度（HBS）抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應(yīng)力-1 45調(diào)質(zhì)、滲氮21725564035530015560因?yàn)檫x用的主軸電機(jī)功率為P=18.5KW，額定轉(zhuǎn)速nc=1500r/min所以主軸功率 p=pc/123=9.67 kw (式5-1)因?yàn)橹鬏S是空心轉(zhuǎn)軸，所以 d1=21.68 . （式5-2）查表得=1.23 所以d1=21.681.2321.23=56.6 又因?yàn)榇颂庉S上有一個(gè)鍵槽，所以d1=d(1+5%)=59.45 取d1=60;d2=d1+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應(yīng)該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取a（0.070.1）d1；d2應(yīng)符合密封件的孔徑要求。所以 d2=63mmd3=d2+58mm=72mm。 d4=d3+15mm=74mm。d5=d4+15mm=78mm。d6=d5+2a。a(0.070.1)d1 所以d6=80mm。根據(jù)選用的軸承確定d7=98mm主軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核，危險(xiǎn)截面安全系數(shù)s的校核計(jì)算： s=s （式5-3）只考慮彎距作用的安全系數(shù)；s只考慮扭距作用是的安全系數(shù)；s 許用安全系數(shù)；14在此查表所得s=1.31.5；s= 查表得出-1=270Mpa -1=155Mpa k=1.71 k=1.44 =1.6 =0.78 =0.74， =0.3，=0.21，=， m= M= Wp= 所以：s=1.08T 因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。第七章 聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計(jì)算7.1聯(lián)接鍵的選擇鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據(jù)軸的直徑，從標(biāo)準(zhǔn)中選取，對(duì)于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉(zhuǎn)矩的條件下，允許選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時(shí)候由于工藝和強(qiáng)度原因，也可以選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長(zhǎng)度按輪轂長(zhǎng)度而定，即鍵的長(zhǎng)度等于略短于輪轂的長(zhǎng)度，而導(dǎo)向平鍵就得按輪轂的長(zhǎng)度及滑動(dòng)距離而定，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸和GB/T1096-1979選普通平鍵聯(lián)接，鍵的公稱尺寸是bhL=108(2836)，材料選取45號(hào)鋼。7.2碟形彈簧的選擇與計(jì)算碟形彈簧它是一種用鋼板沖壓的截面錐形壓縮彈簧，其特點(diǎn)是： 圖7-1碟形彈簧（1）剛度大，用于負(fù)荷大，軸向空間要求小的地方。（2）具有變剛度特性，適應(yīng)范圍廣，根據(jù)其極限變形量h0和彈簧板厚度t不同，可有各種不同的特性曲線和承載能力。（3）在工作過程中，碟片之間有摩擦損失，加載和卸載時(shí)的特性曲線不重合，吸振能力強(qiáng)，制造維修方便。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用A系列碟形彈簧。采用對(duì)合組合方式安裝。177.3碟形彈簧材料及熱處理、厚度和脫碳碟形彈簧材料為60Si2MnA，碟簧成型后，進(jìn)行淬火，回火后的硬度必須在HRC4245范圍內(nèi)單面脫碳層深度，對(duì)于厚度小于1.25mm的第一類碟形彈簧，不得超過其厚度的5%，對(duì)于厚度不小于1.25mm的碟形彈簧，不超過其厚度的3%（其最小值允許為0.06）。7.4碟形彈簧的強(qiáng)壓處理、表面強(qiáng)化處理和防腐處理碟形彈簧應(yīng)全部進(jìn)行強(qiáng)壓處理，處理方法為：一次壓平，持續(xù)時(shí)間不少于12h，或者進(jìn)行短時(shí)壓平，壓平次數(shù)不小于5次，壓平力不小于二倍的Pf=0.75h0,強(qiáng)化處理后自由高度應(yīng)穩(wěn)定。對(duì)于受變負(fù)荷的碟形彈簧，內(nèi)錐面推薦表面作強(qiáng)化處理，例如噴丸處理等，根據(jù)需要，碟形彈簧表面進(jìn)行防腐處理（如磷化、氧化、鍍鋅等），經(jīng)電鍍后的碟形彈簧，必須進(jìn)行去氫處理，不過對(duì)受變負(fù)載的碟形彈簧應(yīng)該避免采用電鍍方法處理。6其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：D=50 d=25.4 t=3 h0=1.1 H0=4.1 P=12000N f=0.83 H0-f=3.27 M=-1250N/2 =1430 N/2 Q=34.30kg/1000件D/t18 h0=0.4 E=206000N/2 =0.3 K4=1 C=2 壓平彈簧的負(fù)載：PC= （式7-1） K1=0.69， （式7-2）P/Pc=5000/8410=0.59 因?yàn)閔0/t=0.4 (查表所得) 所以 f=0.57h0=0.51 所以對(duì)合組合的片數(shù)為I= 取12片.未受負(fù)載的高度是HZ=i.H0=223.15=69.3受負(fù)載時(shí)的高度H1=HZ-if=69.3-220.51=58.08壓平彈簧時(shí)(f=h0)M點(diǎn)的應(yīng)力 M= （式7-3）此數(shù)據(jù)與60Si2MnA的屈服極限1400接近碟形彈簧的剛度 P=9015.53N （式7-4）第八章 螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1.螺釘?shù)牟贾靡话銓?duì)稱形式，并應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)和力流方向使螺釘受力合理，加工與安裝方便。2.形心與結(jié)合面的形心應(yīng)該重合。3.用鉸制孔螺釘（受剪切螺釘）承受橫向載荷時(shí)，沿力流方向的螺釘應(yīng)不多于6個(gè)。4.一組螺釘?shù)闹睆胶烷L(zhǎng)度應(yīng)該盡量相同。5.一組螺釘中每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力應(yīng)該相同。6.釘中心線間的最小距離t=（1.52.0）s，s為六角螺母的對(duì)邊寬度，最大距離與聯(lián)接用途有關(guān)。7.該滿足擰螺釘時(shí)需要的最小扳手空間。8.校核計(jì)算時(shí)只計(jì)算受力最大的螺釘。六角頭頭部帶槽螺釘： 圖8-1六角頭頭部帶槽螺釘 根據(jù)要求計(jì)算：選用M6和M8兩種螺釘，其中M6型號(hào)螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=24, dk=9.7810, K=3.9, t=2, B=4.15, l=1060,精度等級(jí)為8.8級(jí)。M8型號(hào)螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=28, dk=12.7313, K=5, t=2.6, B=5, l=1280， 精度等級(jí)為8.8級(jí)。螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算與校核：承受橫向載荷和軸向載荷的普通螺釘?shù)男：薓6螺釘校核公式：41.3F0/(d1)2, 96.32=106.2所以合格。設(shè)計(jì)公式：d141.3F0/1/2 =5.96 式中 (d1是螺釘?shù)穆菁y小徑，是螺釘?shù)脑S用拉應(yīng)力) 12第九章 液壓缸與密封件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，要在對(duì)液壓系統(tǒng)工作情況分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在機(jī)構(gòu)中所要完成的任務(wù)來選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，然后按負(fù)載、運(yùn)動(dòng)要求、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定主要尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)選用的是雙桿活塞式液壓缸，這種液壓缸是缸筒固定的雙桿活塞缸，活塞的兩側(cè)的活塞桿直徑相等，它的進(jìn)油口和出油口位于缸筒的兩端，當(dāng)工作壓力和輸入流量向同時(shí)，兩個(gè)方向上的推力和速度是相等的。 圖9-1液壓缸9.1液壓缸安裝時(shí)應(yīng)注意的問題（1）液壓缸的基座必須有足夠的剛度，如果按裝基座不夠堅(jiān)固，加壓時(shí)，缸筒將會(huì)呈弓形和向上翹起，致使活塞桿彎曲或折損，還有得就是盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下能夠承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下活塞桿具有良好的縱向穩(wěn)定性。（2）液壓缸軸向兩端不要固定死， 因?yàn)橐簤焊谉崤蛎浀纫蛩?，?huì)在軸向伸縮，假若兩端固定死，將會(huì)使液壓缸的整體向上彎曲，而導(dǎo)致個(gè)部分變形，當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象，活塞和活塞桿的導(dǎo)向套等表面產(chǎn)生不均勻的磨損等不良現(xiàn)象，所以必須避免這種安裝方法。（3）安裝前，先要檢查加工零件上有無毛刺或銳角；裝入密封件時(shí)，要用高熔點(diǎn)潤(rùn)滑油；正確安裝，搞清安裝方向；注意密封件的擠出和擰扭； 密封圈要順利的通過螺紋或孔口。12 9.2液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定盡可能按推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。正確確定液壓缸的安裝和固定方式?？紤]液壓缸的熱變形，它只能一端固定。缸筒內(nèi)徑D： 根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入流量計(jì)算，再參考GB2348-80標(biāo)準(zhǔn)選取缸筒內(nèi)徑D=78.5mm活塞桿直徑d： 按工作時(shí)受力情況，參考GB3458-80標(biāo)準(zhǔn)確定d=27mm鋼筒長(zhǎng)度L: 根據(jù)最大工作行程確定L=126mm9.3強(qiáng)度校核對(duì)于液壓缸的缸筒壁厚活塞桿直徑d缸蓋處固定螺釘?shù)闹睆?，在高壓系統(tǒng)中，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。筒壁厚，在中、低壓液壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。在高壓系統(tǒng)中，須按下列情況進(jìn)行校核。當(dāng)D/10時(shí)為薄壁，可按下式校核， = 23mm 式中 D-缸筒的內(nèi)徑py-試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力pn16Mpa時(shí)，取 py=1.5pn；pn16Mpa時(shí)，取py=1.25 -缸筒材料的許用應(yīng)力, =b/n, b為材料抗拉強(qiáng)度,n為安全系數(shù),一般取n=5?；钊麠U直徑d的校核 =26.66mm （式9-1）式中F-活塞桿上的作用力。-活塞桿上的許用應(yīng)力，= b/1.9.4 密封件的作用及其意義 在液壓與氣壓系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。設(shè)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。液壓與氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動(dòng)或暫存時(shí)，由于壓力、間隙、黏度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì)越過容腔邊界，由高壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象就叫做泄漏。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。內(nèi)泄漏指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄漏；外泄漏則是由系統(tǒng)或元件內(nèi)部向外界的泄漏。單位時(shí)間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為泄漏量。對(duì)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)泄漏會(huì)引起系統(tǒng)容積效率的急劇下降，達(dá)不到所需的工作壓力，使設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；外泄漏則造成工作介質(zhì)的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，甚至引發(fā)設(shè)備操作失靈和人身事故。因此，正確和合理的使用密封件事液壓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。9.5 密封的分類及密封件的材料要求密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有兩方面：一是密封面上有間隙；二是密封部位兩側(cè)存在較大壓力差。消去或減少任一因素都可以阻止或減少泄漏。因此，密封的方法通常有：封住結(jié)合面的間隙；切斷泄漏通道；增加泄漏通道中的阻力；設(shè)置做功元件，