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1、编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 轴承内外圈加工专用机床 车架与主轴箱设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： 职称：副教授） （职称： ）2013年5月25日III无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械93 学 号： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘 要 本文研究的题
2、目是轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计。该课题来源于某机床制造企业的轴承内外圈加工专用机床生产线改造项目，对于一台机床而言，机架犹如“骨骼”一样支撑着整台机床，而主轴箱则犹如“心脏”一样为整台机床提供不竭动力。本着主轴箱功能单一、输入功率利用高、车架结构简单、布局合理的原则，对主轴箱和车架进行了相关尺寸设计并运用UG软件对零部件进行三维建模、虚拟装配和运动仿真。主轴箱设计部分完成对主轴部件的尺寸设计与强度校核、皮带轮的选用、轴承的选用与寿命计算、键销的选型与强度较核以及主轴箱内的其他零件设计。车架设计部分由于是非标部件，故采用类比同类机床的设计经验，结合结构简单，布局合理的原则对车架进行尺
3、寸设计，最后介绍车架的焊接技术。在完成尺寸设计后，根据尺寸并运用UG软件完成相关零部件的建模，将所有零部件进行虚拟装配，最后利用UG的仿真模块对主轴箱进行运动仿真，分析仿真结果，得出结论，进而完成整篇论文书写。关键词：主轴箱；车架；三维建模；虚拟装配；运动仿真AbstractThe title of this article is designing the frame and the headstock of the special machine tool for machining bearing inner and outer ring. The study is based on a
4、 project for transforming the production line of the special machine tool for machining bearing inner and outer ring of a manufactory. The frame is just as “skeleton” to support the whole lathe, and the headstock just as “heart” to offer an inexhaustible driving force for a lathe. To achieve the goa
5、l of the single function and to improve high utilization for input power, I designed the headstock . The frame has simple structure, and reasonable layout. I would design the related measurement of headstock and frame by using UG software. Then I would use UG to do 3D modeling, virtual assembly and
6、motion simulation.The part of designing the headstock would complete the design of the measurement and strength check, selection of pulley, the selection and the life calculation of the bearing, key pin selection and strength check, and other parts in the headstock. The frame is non-standard part. A
7、ccording to the experience of the similar machine tool, and combined with simple structure and rational layout of the principle , I designed the frame. At last, I introduce the frame welding technology.According to the size, I used UG software to complete the related parts modeling, virtual assembly
8、. Then I did the simulation motion, analyse the results for the conclusion, and complete the whole writing.Keywords: headstock; frame; 3D modeling; virtual assembly; motion simulation目 录摘 要IIABSTRACTIII目 录V1 绪论11.1 车架与主轴箱设计的背景与目的11.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状11.3 车架和主轴箱设计的意义11.4 研究内容、预期目标及研究方法22 总体方案设计32.1
9、 车架的类型32.2 主轴的类型33 主轴箱设计53.1 主轴箱的概述53.2 主轴的概述53.2.1 主轴的用途和分类53.2.2 主轴的材料53.3主轴主要参数设计53.3.1 概述53.3.2 主轴平均直径D的确定63.3.3 主轴内孔直径D的确定73.3.4 主轴悬伸量A的确定83.3.5 主轴支承跨距L的确定83.4 电动机的选择83.5 主轴的传动设计83.5.1转动方式概述83.5.2皮带轮设计83.6 键的选择与校核113.6.1概述113.6.2 键的强度计算113.6.3 键的尺寸设计133.7 轴向定位133.8 主轴的轴承选择和配置133.8.1 概述133.8.2 轴
10、承的选择133.8.3 轴承安装方式143.8.4 轴承的预紧143.8.5 圆锥滚子轴承校核143.9 轴的校核163.10 轴上其他零件的设计与选择203.10.1 滚动轴承的密封装置203.10.2 主轴箱前前端盖203.10.3 主轴箱前后端盖203.10.4 主轴箱后前端盖213.10.5 主轴后轴承套213.10.6 主轴并帽223.11 主轴箱箱体设计223.11.1 材料的选择223.11.2 制造方法223.11.3 铸造金属箱体的要点223.12 本章小结234 车架结构设计244.1 概述244.2 车架设计的要求244.3 车架常用材料244.4 车架的截面形状、肋的布
11、置和壁板上的孔244.4.1 车架的截面形状244.4.2 肋的布置244.4.3 车架壁板上的孔244.4.4 车架连接结构设计254.4.5 焊接技术254.4.6 车架的时效处理254.4.7 车架的尺寸结构设计264.5 本章小结265 基于UG的车架和主轴箱三维建模与虚拟装配275.1 UG软件介绍275.2 主要零部件的三维建模275.2.1 车架建模285.2.2 主轴箱建模295.3 车架和主轴箱的虚拟装配305.3.1 基于UG NX 6的装配设计简介305.3.2主轴箱与车架的虚拟装配315.4 本章小结336 基于UG的运动仿真346.1 运动仿真的工作界面346.1.1
12、 UG的接口问题346.1.2 打开运动仿真主界面346.1.3 运动仿真工作界面介绍356.2 主轴箱的运动仿真366.2.1 连杆特性的建立366.2.2 运动副特性的建立376.2.3 分析验证386.3 本章小结387 结论与展望397.1 结论397.2 不足之处与展望39致 谢40参考文献4141轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计1 绪论1.1 车架与主轴箱设计的背景与目的课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性
13、价比高，适用于生产线加工。本次设计是为了满足应用功能简单，性价比高的要求进行设计的。 对于一个机床来说，车架就是机床的“骨骼”，支撑起整台机床，而主轴箱则是机床的“心脏”给机床不竭的动力。 车架与主轴箱是一台机床必不可少的两个主要部分。车架在满足整台机床的支撑作用的前提下，还要满足人机工程的相关要求。主轴箱则在满足动力输送的前提下，还要满足结构简单，功能简单，效率高的要求。 1.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状在上古时代的古埃及，曾经使用圆柱形滚木运输巨大石块建筑金字塔及纪念碑。中世纪时，著名数学家莱布尼茨写出了关于滚动和滑动摩擦的第一本著名理论著作。18世纪已经使用铸铁或青铜，到19
14、世纪已经大童使用球、滚子和滚动轴承。1820年开始应用小型的推力球座圈，1880年登记了自行车滚动轴承的专利。1883年在欧洲建立了第一个球轴承工厂，同时在美国也建立了第一个球轴承工厂。现在，国际上已经有成千上万家大、中、小型和微型轴承公司。 我国轴承工业加工已经有70多年的历史，目前已具有相当的规模和发展基础，解放以来，经过五十多年的发展，我国各类轴承的生产量已从1949年的13.8万套增加到2005年的60亿套，累计生产轴承的品种规格已从100多个增加到66000多个。从轴承生产总量和生产体系来看，我国已成为仅次于日本、美国和法国的世界轴承生产大国。 轴承内外圈的车削加工一般指车削外圆、内孔、端面、滚道、挡边、斜坡、圆角、止动槽、油沟、油槽等。过去采用的设备水平普遍较低，多采用普通机床C615,C618,C630，六角机床C3180,C3163,C365L，立式机床C512A,C516A和
