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第一章 总体设计1

1-1 机床设计应满足的基本要求1

一、满足性能要求1

二、经济效益4

三、人机关系4

1-2 机床设计的步骤5

一、有关机床设计的几点看法5

二、机床设计的步骤6

三、样机试制和鉴定6

1-3 系列化、通用化和标准化6

一、机床的系列化7

二、零部件的通用化和标准化7

1-4 机床的总布局9

一、机床的运动及其分配9

二、加工精度11

三、便于操作、观察与调整11

四、机床的外形与色彩12

1-5 机床主要参数的确定12

一、尺寸参数12

二、运动参数13

三、动力参数16

参考资料22

第二章 传动设计23

2-1 外联传动链的设计原则23

一、外联传动链的功用和组成23

二、外联传动链的设计原则23

2-2 分级变速外联传动链设计26

一、分级变速机构的转速图和结构网26

二、主运动链转速图的拟定28

三、分级变速的几种特殊情况31

四、扩大变速范围的方法37

五、齿轮齿数的确定40

2-3 计算转速41

一、机床的功率扭矩特性41

二、机床主要传动件计算转速的确定41

2-4 无级变速传动链的设计原则44

2-5 变速箱和进给箱46

一、组成和要求46

二、箱内各轴线的布置46

三、齿轮在轴上的布置与排列52

四、箱体内传动轴的安装53

五、相啮合齿轮的宽度55

2-6 传动件的疲劳强度计算55

一、额定载荷和当量载荷55

二、固定工作用量下对载荷的修正56

三、变动工作用量下对载荷的修正57

四、变动工作用量下材料的强化效应59

五、寿命系数的极限值60

2-7 主轴箱的温升62

一、热平衡和温度场62

二、主轴箱的温升估算63

三、减少热变形的途径65

2-8 内联传动链的设计原则66

一、传动误差的来源和传递规律66

二、提高传动精度的措施和内联传动链的设计原则67

三、滚齿机传动原理图设计举例69

2-9 辅助运动传动链的设计原则71

一、调位传动链72

二、进给前后的快移传动链72

参考资料74

第三章 主轴组件75

3-1 对主轴组件的基本要求75

一、旋转精度75

二、静刚度75

三、抗振性76

四、热变形76

五、耐磨性76

3-2 主轴的传动77

一、主轴的传动方式77

二、主轴传动件的布置77

3-3 主轴轴承的选择和主轴的滚动轴承79

一、主轴轴承的选择79

二、主轴滚动轴承的选型79

三、主轴滚动轴承的精度82

四、主轴滚动轴承的寿命83

五、滚动轴承的刚度83

3-4 主轴86

一、主轴的构造86

二、主轴的材料和热处理86

三、主轴的技术要求86

3-5 装滚动轴承的主轴组件89

一、推力支承位置的选择89

二、中等转速、较大载荷的主轴组件90

三、较高转速的主轴组件94

四、以轴向力为主的主轴组件95

3-6 主轴的滑动轴承96

一、液体动压轴承96

二、液体静压轴承103

3-7 提高主轴组件性能的一些措施108

一、提高主轴组件的旋转精度108

二、提高主轴组件的运动精度109

三、提高主轴组件的刚度109

四、提高主轴组件的抗振性110

五、控制主轴组件的温度110

3-8 主轴组件的计算110

一、主轴直径的选择110

二、主轴合理跨距的选择111

三、主轴组件的验算114

3-9 润滑和密封123

一、主轴滚动轴承的润滑123

二、主轴滑动轴承的润滑125

三、主轴组件的密封125

参考资料126

第四章 支承件127

4-1 支承件应满足的要求和设计步骤127

4-2 支承件的静力分析127

4-3 支承件的静静刚度和形状选择的原则130

一、支承件的静刚度130

二、刚度的折算和比较132

三、支承件形状选择的原则133

四、隔板135

五、提高局部刚度135

六、提高接触刚度136

4-4 支承件的动态特性137

一、固有频率和振型137

二、支承件动态特性的对比138

三、提高支承件的动态特性141

4-5 支承件的热变形特性141

一、机床和支承件的热变形141

二、简单零件热变形的估算142

三、提高支承件的热变形特性143

4-6 支承件的结构设计145

一、材料和时效处理145

二、壁厚的选择146

三、卧式床身146

四、立柱147

五、横梁和摇臂148

六、滑板和工作台149

七、底板149

八、箱体150

九、铸件结构工艺性150

十、支承件的焊接结构151

4-7 模型试验简介153

一、模型试验的原理153

二、模型的材料157

三、模型试验举例157

参考资料159

第五章 导轨160

5-1 导轨的功用、分类和应满足的要求160

一、导轨的功用和分类160

二、导轨应满足的要求161

5-2 滑动导轨163

一、导轨的材料163

二、导轨的结构166

5-3 滑动导轨的验算172

一、概述172

二、导轨压强的分布172

三、导轨的许用压强175

5-4 各种导轨设计要点简介176

一、动压导轨176

二、普通滑动导轨178

三、静压导轨179

四、卸荷导轨182

五、滚动导轨184

5-5 导轨的润滑与防护189

一、导轨的润滑189

二、导轨的防护190

5-6 提高耐磨性的措施193

一、争取无磨损193

二、争取少磨损193

三、争取均匀磨损194

四、磨损后应能补偿磨损量194

5-7 低速运动平稳性194

一、爬行的现象及其影响194

二、对爬行现象的分析195

三、产生爬行的原因和消除的措施199

参考资料201

第六章 控制与操纵202

6-1 控制系统202

一、控制系统的功用、组成和分类202

二、时间控制系统203

三、继动控制系统204

四、用插销板的程序控制系统205

五、数字控制系统205

六、适应控制系统207

七、预报控制系统208

6-2 操纵机构208

一、操纵机构的功用、要求、组成和分类208

二、单独操纵机构210

三、顺序集中变速操纵机构212

四、越级集中变速操纵机构216

五、集中变速时保证齿轮顺利啮合的措施222

六、操纵机构的定位224

6-3 保险装置226

一、过载保险装置226

二、各操纵机构之间的互锁228

参考资料228

附录 机床的精度、抗振性和噪声229

Ⅰ．精度230

一、概述230

二、机床的精度等级231

三、机床的精度标准231

四、保证机床精度的措施237

Ⅱ．抗振性238

一、单自由度系统239

二、整机和构件248

三、自激振动和切削稳定性251

Ⅲ．噪声255

一、概述255

二、衡量噪声的指标255

三、机床上产生噪声的原因和降低噪声的途径258

四、噪声的测试266

五、噪声估算的现况268

参考资料269