立臥式雙面44軸組合鉆床左主軸箱設計

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黃河科技學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書 工 學院 機械 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 2008 級 3 班 學 號 學生 指導教師 畢業(yè)設計（論文）題目： 立臥式雙面44軸組合鉆床左主軸箱設計 畢業(yè)設計（論文）工作內容與基本要求（目標、任務、途徑、方法，應掌握的原始資料（數據）、參考資料（文獻）以及設計技術要求、注意事項等）： 基本要求： 1、 了解發(fā)動機機體大批量生產流水線中組合機床的原理、結構、工藝水平、分析使用現狀及存在的問題； 2、 分析三缸機體的結構、工藝流程及設計要求； 3、 按組合機床設計規(guī)范要求完成設計任務。 主要內容： 1、 課題調研，搜集查閱資料，撰寫文獻綜述； 2、 裝配圖，主要零件圖； 3、 編寫設計說明書，翻譯外文資料。 主要參考資料： 1、 機械設計基礎，張衛(wèi)國，華中科技大學出版社； 2、 機械設計手冊，機械設計委員會，機械工業(yè)出版社； 3、 組合機床設計簡明手冊，謝家瀛，機械工業(yè)出版社。 設計時間安排： 1、 第1—2周（2月13日—2月26日）：完成開題報告； 2、 第3—4周（2月27日—3月11日）：完成譯文，文獻綜述； 3、 第5—12周（3月12日—5月6日）：完成總體設計，設計說明書； 4、 第13周（5月7日—5月13日）： 答辯文獻準備完成； 5、 第14周（5月14日—5月19日）： 答辯。 畢業(yè)設計（論文）時間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日 計 劃 答 辯 時 間： 2012 年 05 月 19 日 專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人簽名： 單位代碼 6130 學 號 分 類 號 TH 密 級 秘密 畢業(yè)設計 立臥式雙面44軸組合鉆床左主軸箱的設計 院（系）名稱 工學院機械系 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 指導教師 2012 年 05 月 05 日 黃河科技學院畢業(yè)設計（論文）開題報告表 課題名稱 立臥式雙面44軸組合鉆床左主軸箱設計 課題來源 教師擬訂 課題類型 AX 指導教師 學生姓名 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 一、調研資料的準備 根據任務書的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關的資料有：機械設計基礎、機械設計手冊、組合機床設計簡明手冊、機械設計、機械制圖、機械制造工藝學、與畢業(yè)設計指導手冊等。 二、設計的目的與要求 通過此次設計過程，了解發(fā)動機機體大批量生產流水線中組合機床的原理、結構、工藝水平、分析使用現狀及存在的問題，以及分析三缸機體的結構、工藝流程及設計要求。 按組合機床設計規(guī)范要求完成設計任務。 三、設計的思路與預期成果 1、設計思路 分析加工工藝，根據“三圖一卡”繪制主軸箱原始設計依據圖，確定主軸結構、軸頸及齒輪模數，擬定傳動系統(tǒng)，用計算機計算和驗算箱體軸孔的坐標尺寸，繪制主軸箱裝配圖、主要零件圖及編制組件明細表。 2、預期的成果 （1）完成文獻綜述一篇，不少與3000字，與專業(yè)相關的英文翻譯一篇，不少于3000字 （2）編寫設計說明書一份 （3）繪制主軸箱裝配圖，主要零件圖 （4）刻錄包含本次設計的所有內容的光盤一張 四、任務完成的階段內容及時間安排 1、第1—2周（2月13日—2月26日）：完成開題報告； 2、第3—4周（2月27日—3月11日）：完成譯文，文獻綜述； 3、第5—12周（3月12日—5月6日）：完成總體設計，設計說明書； 4、第13周（5月7日—5月13日）： 答辯文獻準備完成； 5、第14周（5月14日—5月19日）： 答辯。 五、完成設計（論文）所具備的條件因素 本人已修完機械設計基礎機械設計、機械制圖、液壓與氣壓傳動、金屬工藝學、機械制造技術基礎、等課程，借助圖書館的相關文獻資料，相關的網絡等資源，查閱機械設計手冊、組合機床設計手冊畢業(yè)設計指導手冊，以及良好的計算機繪圖（CAD）操作能力。 指導教師簽名： 日期： 課題來源：（1）教師擬訂；（2）學生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供 課題類型：（1）A—工程設計（藝術設計）；B—技術開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調研報告 （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第III頁 立臥式雙面44軸組合鉆床后主軸箱設計 摘 要 本文主要是針對立臥式雙面44軸組合鉆床后主軸箱的設計進行闡述。這次設計是在通過查閱機械設計基礎、機械設計手冊、組合機床設計簡明手冊、機械設計、機械制圖、機械制造工藝學、與畢業(yè)設計指導手冊等之后完成的。通過這次設計可以了解發(fā)動機機體大批量生產流水線中組合機床的原理、結構、工藝水平、分析使用現狀及存在的問題，以及分析三缸機體的結構、工藝流程及設計要求。本文主要包括緒論、加工工藝分析、多軸箱的基本結構及表達方式、多軸箱的設計、組合機床多軸箱CAD系統(tǒng)等幾個部分。重點放在主軸箱的設計部分，包括繪制多軸箱設計原始依據圖、主軸、齒輪的確定及動力計算、繪制多軸箱總圖及零件圖、多軸箱的傳動設計。 設計組合鉆床的目的在于實現多孔一次定位，避免重復定位所產生的定位誤差，提高被加工孔的位置精度。同時也保證了被加工孔的同軸度。 關鍵字：主軸, 齒輪, 主軸箱 Combination Drilling of horizontal two-sided 44-axis spindle box design Author:YangZhifu Tutor:JiaBaihe Abstrac This paper is to elaborate on the design of the headstock after the 44-axis, horizontal double-sided Combination Drilling. The design is a concise manual by consulting the basis of mechanical design, mechanical design manual, machine tool design, mechanical design, mechanical drawing, mechanical manufacturing technology, and graduated from design guidance manuals completed after. With this design you can understand the combination of machine tools in the engine block in the mass production assembly line principle, structure, technological level, analysis of the use of current situation and existing problems, and to analyze the the triplex body structure, process and design requirements. In this paper, including introduction, process analysis, several parts of the basic structure and expression of multi-axle box, multi-axle box design, machine tool, multi-axle box CAD system, etc.. Focus on the design portion of the spindle box, including the preparation of multi-axle box design to determine the dynamic calculation of the Figure the original basis, spindle, gear, and to draw multi-axle box diagram and parts diagram, multi-axle box transmission design. The purpose of the design Combination Drilling is achieve porous positioning, to avoid the repeatability of positioning of the positioning errors, improve the accuracy of the location of the hole to be machined. But also to ensure the concentricity of the holes to be machined. Keywords: spindle,gear, spindle box 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第6 頁 畢業(yè)設計 文 獻 綜 述 院（系）名稱 工學院機械系 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 指導教師 2012 年 03月 05日 1，機械設計制造及其自動化 本專業(yè)培養(yǎng)具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業(yè)生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、以機械設計制造為基礎，融入計算機科學、 信息技術、自動控制技術的交叉學科，主要任務是運用先進設計制造技術的理論與方法，解決現代工程領域中的復雜技術問題，以實現產品智能化的設計與制造。運行管理和經營銷售等方面工作的高級 工程技術人才。以適用、實用為原則，優(yōu)化知識技能結構，形成與應職崗位相一致的教學內容。從應職崗位需要出發(fā)，將各課程的知識與技能有機地結合起來，選用恰當的教學方法，精講多練，突出能力教育。各課程要根據本專業(yè)在社會生產中的發(fā)展規(guī)律和生產實際情況，對教學內容作好時續(xù)上的必要調整。要積極探索以學生為主體的各種靈活多樣的教學形式和影視、電腦課件等現代教學手段，并注重教學信息資料單、作業(yè)單、技能單、圖表圖像等教學資料的建設，提高教學效果。要引導學生選擇好規(guī)定學分的選修課，并精心組織教學，以擴大學生的知識面。教學實訓：根據教學進程，安排在恰當時間。具體安排時間或全部集中或以周為單位分散。要充分認識教學實訓對學生專業(yè)能力培養(yǎng)的重要性，認真準備好實訓大綱，精心組織。充分利用實驗室和校內外實訓基地，按照應職崗位需要進行專項技能培訓。讓學生在實踐中多做、反復做，使其把主干課程的知識與專業(yè)技能聯系起來，進一步強化綜合技能，教學實訓重點是學生實際工作能力的培養(yǎng)和訓練，所以，還要重視學生愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞精神的教育和培養(yǎng)。崗前實訓：最后一學期，以頂崗形式安排就業(yè)前綜合實訓。模擬頂崗，強化訓練，使學生穩(wěn)定的掌握所學的各項知識和技能，并將各專項技能聯貫起來形成職業(yè)崗位能力， 以縮短進入實際工作崗位的適應期，增強就業(yè)能力。 【1】 2.機械制圖與CAD 本課程是一門技術基礎課。主要講授投影作圖和機械制圖等內容，使學生掌握正確正投影法的基本原理和基本方法，熟悉機械制圖國家標準。培養(yǎng)學生具有一定的圖示能力，讀圖能力，空間形體的想象能力，要求學生能較熟練地繪制一定復雜程度機械零件工作圖和部件裝配圖，并能按給定的要求正確標注尺寸、公差配合及表面粗糙度等。熟練運用計算機繪圖，掌握一種計算機輔助繪圖軟件的應用。運用標準規(guī)定繪圖，繪圖基本技能訓練，求作點、直線、平面和立體的投影，求作截交線和相貫線，識讀與繪制三視圖，繪制軸測圖，運用常用表達方法表達機件結構，標準件和常用件的特殊表達，繪制與識讀零件圖，識讀與繪制裝配圖，零部件測繪和運用計算機繪制圖樣共13個學習任務。 【2】 3.工程力學 應用于工程實際的各門力學學科的總稱。常指以可變形固體為研究對象的固體力學。廣義的工程力學還包括水力學、巖石力學、土力學等。主要講授靜力學、運動學、動力學和材料力學。靜力學和運動學部分，使學生認識物體機械運動的基本規(guī)律，學會運用這些規(guī)律和方法分析、解決工程實際中的力學問題；材料力學部分，使學生掌握桿件強度、剛度和穩(wěn)定性等方面的知識，能熟練地對構件進行強度和剛度計算，并具有較強的實踐能力。工程力學是研究有關物質宏觀運動規(guī)律，及其應用的科學。工程給力學提出問題，力學的研究成果改進工程設計思想。從工程上的應用來說，工程力學包括：質點及剛體力學，固體力學，流體力學，流變學，土力學，巖體力學等。 【3】 4、模具 模具工業(yè)生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產品的各種模子和工具。 簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現物品外形的加工。按所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為：鑄造模具（有色金屬壓鑄，鋼鐵鑄造）、和鍛造模具等；非金屬模具也分為：塑料模具和無機非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟模具等等。其中，隨著高分子塑料的快速發(fā)展，塑料模具與人們的生活密切相關。塑料模具一般可分為：注射成型模具，擠塑成型模具，氣輔成型模具等等。 【4】 5、機器人 機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。它是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。在工業(yè)本田公司ASIMO機器人、醫(yī)學、農業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領域中均有重要用途?，F在，國際上對機器人的概念已經逐漸趨近一致。一般來說，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標準化組織采納了美國機器人協會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！彼転槿祟悗碓S多方便之處。機器人能力的評價標準包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、可靠性、聯用性和壽命等。因此，可以說機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具，可以代替人類完成一些危險或難以進行的勞作、任務等。機器人一般由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復雜機械等組成。 【5】 6.電工學與工業(yè)電子學 電工學部分主要講授直、交流電路及常用電機、電器設備的應用知識。使學生了解常用電機、電器的工作原理，能看懂電器、接觸器控制線路原理圖。學會使用萬用表示波器等常用儀表和選用常規(guī)電器元件，并能裝調一般的控制電路。工業(yè)電子學部分主要講授交、直流放大電路、振蕩電路、脈沖與數字電路的工作原理及其應用。使學生掌握電子電路的分析方法，能閱讀電子線路圖，學會使用常用的電子儀器。電路的基本概念與定律，電路的分析方法，一階電路的暫態(tài)過程，正弦穩(wěn)態(tài)電路，三相電路，變壓器與電動機，直流電動機，低壓控制電器，可編程控制器，企業(yè)用電及安全用電，電工測量。 【6】 7.公差配合與測量技術 　　公差部分主要講授光滑圓柱公差配合、形位公差，表面粗糙度和圓錐度結合，螺紋結合，鍵聯接，圓柱齒輪等公差及直線尺寸鏈等內容。通過大型作業(yè)綜合訓練，使學生掌握公差配合的概念；了解有關公差標準的規(guī)定；對圖樣上常見的公差標準能正確地解釋和標注；能按公差選用原則，用類比法選擇確定合理的公差配合。 測量技術部分主要講授測量技術知識，光滑工件檢測及光滑量規(guī)設計，螺紋、鍵、圓柱齒輪的測量等內容。使學生了解常用測量儀器的種類，應用范圍和檢測方法，能設計極限量規(guī)和位置量規(guī)。并通過實驗教學，使學生具有正確選用和使用現場常用測量儀器，對機械零件進行綜合檢測的能力。光滑圓柱的公差與配合，形狀和位置公差及檢測，表面粗糙度和測量，測量技術基礎，光滑極限量規(guī)，鍵、花鍵的連接與公差，螺紋的公差配合及檢測，滾動軸承的公差與配合，漸開線圓柱齒輪傳動精度及檢測。 【7】 8.液壓與氣壓技術 本課程主要講授液壓傳動的相關知識，液壓元件、液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)等內容，使學生熟悉常用液壓元件的工作原理及選用方法；能參照說明書閱讀設備的液傳動系統(tǒng)圖；通過綜合實驗，掌握常見故障的分析和排除方法，并具有調試和設計一定設備液壓系統(tǒng)的能力。液壓傳動的出現已經有二、三百年的歷史。1795年第一臺水壓機問世。機床上采用液壓傳動，如果從十九世紀末德國制造液壓龍門铇床，美國制造液壓六角車床、液壓磨床算起，已經有一百多年的歷史。但由于當時還沒有成熟的液壓元件，因而液壓技術并沒有得到普遍應用。上個世紀三十年代，各類機床（車、銑、磨、鉆、鏜、拉等機床）才剛剛開始采用液壓傳動。直到第二次世界大戰(zhàn)以后，應用才逐漸普遍起來。目前，機床液壓仿形裝置，液壓自動化機床及其自動線已經大量出現。液壓傳動在高效率的自動、半自動機床組合機床，程控機床和數控機床上已經成為 重要的組成部分。 【8】 9.電氣控制技術 本課程主要講授常用低壓電器，常用金屬切削機床繼電器故障的排除方法；可編程控制器的工作原理及用可編程控制器組成控制線路的方法。使學生能熟練地閱讀常用機床可編程控制線路的原理圖。對其常見的故障有一定的分析能力，并能用可編程控制器組成較復雜的控制線路主要內容包括模擬電子技術和數字電子技術基礎。模擬電子技術基礎部分介紹了二極管、三極管、 集成運算放大器及其應用；介紹了 反饋電路、功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源電路等。數字電子技術基礎部分介紹了 數字電路基礎知識、邏輯門路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路等。每章后面都附有本章小結和思考題與習題，便于自學。 【9】 10. 金屬切削原理與刀具 金屬切削加工是用切削刀具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得所要求的尺寸、形狀、位置精度和表面質量的加工方法，是機械加工的基本方法。在切削加工過程中，刀具同工件之間必須有相對的切削運動，它可以通過人手或金屬切削機床的作用來實現。機床、夾具、刀具和工件，構成金屬切削加工的工藝系統(tǒng)。切削加工的各種現象和規(guī)律都要在機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)中去考察研究，研究這些現象和規(guī)律是學習各種金屬切削加工方法的共同基礎。金屬切削的過程是刀具與工件相互運動、相互作用的過程。刀具與工件的相對運動可以分解為兩個方面，一個是主運動，另一個是進給運動。使工件與刀具產生相對運動而進行切削的最主要的運動，稱為主運動。刀刃上選定點相對于工件的主運動速度稱為切削速度。本課程金屬切削原理部分主要講授刀具的幾何角度與切削要素、刀具材料、切削變形、切削力、切削熱及溫度，刀具磨損與耐用度、刀具幾何參數的合理選擇等內容使學生具有根據工藝要求合理選擇各類刀具、確定刀具幾何要素、選擇切削用量和設計標準刀具能力。 【10】 11.機械制造工藝學 機械制造工藝學是研究集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)，歸納總結機械制造工藝的科學理論與實踐，探索解決工藝過程中遇到的實際問題，從而揭示出一般規(guī)律的一門科學。本課程主要講授工藝規(guī)程設計、典型零件加工工藝和質量，生產率，經濟性綜合分析等內容。使學生掌握機械加工工藝的理論知識，了解典型零件加工的常規(guī)工藝和適用的先進工藝技術，具有編制、貫徹工藝規(guī)程和分析解決工藝技術問題的能力。機械制造已經不是傳統(tǒng)意義上的機械制造，即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)。制造技術不只是一些經驗的積累，實際上它是一個從產品設計——進入市場——返回產品設計的大系統(tǒng)。當今世界正在發(fā)生的深刻變化，對制造業(yè)產生了深刻的影響，制造過程和制造工藝也有了新的內涵。傳統(tǒng)制造業(yè)不斷吸收機械、信息、材料等方面的最新成果，并將其綜合應用于產品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程。21世紀的制造業(yè)呈現出高技術化、信息化、綠色化、極端化、服務增值等特點和趨勢。 【11】 12.單片機原理及應用 本課程是一門專門化課程。主要講授單片機的基本組成、原理、指令系統(tǒng)、存儲器、接口技術與接口芯片等內容。使學生了解微處理器、存儲器和接口電路的結構及其工作原理：掌握硬件連接的一般方法。較熟練掌握一種典型單片機的指令系統(tǒng)。掌握用匯編語言進行程序設計的方法及常用接口電路的使用。初步掌握一種單片計算機的軟硬件應用(如進行簡單工業(yè)控制)設計算機中數據的表示方法，原碼，補碼、反嗎。不同計數制之間的轉換方法。二進制數加、減、乘除運算方法。單片機硬件基礎主要介紹了單片機內部的各種硬件資源，如I/O口，中斷系統(tǒng)定時器，串行口等的工作原理及應用。講述了MCS-51指令系統(tǒng)；對MCS-51單片機的擴展、I/O接口電路設計、A/D和D/A轉換器的接口，對輸入輸出設備的接口電路設計作了較詳細的介紹?！纹⑿陀嬎銠C 是微型計算機 的一個重要分支，也是一種非?；钴S和頗具生命力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于工業(yè)控制領域，因此又稱為微控制器 。通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含有計算機的五大基本功能部件：控制器、運算器、存儲器和輸入/輸出接口電路。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 【12】 參考文獻 【1】濮良貴 ，紀名剛.《機械設計》8版.北京：高等教育出版社，2006 【2】袁世先，鄧小軍.《機械制圖與CAD》北京：機械工業(yè)出版社，2001 【3】宋本超《工程力學》北京：國防工業(yè)出版社，2010 【4】王宏霞， 吳燕華.《模具設計與制造基礎》6版.北京：北京理工大學出版社，2011 【5】謝存禧， 張鐵.《機器人技術及其應用》2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2011 【6】秦曾煌《電工技術》6版，北京：高等教育出版社，2009 【7】李坤淑《工程配合與測量技術》北京：機械工業(yè)出版社，2010 【8】左健民《液壓與氣壓傳動》4版北京：機械工業(yè)出版社，2007 【9】賀紅《電氣控制技術》北京：化學工業(yè)出版社，2010 【10】陳日曜.《金屬切削原理》2版. 北京： 機械工業(yè)出版社，2009 【11】鄭修本《機械制造工藝學》2版，北京：機械工業(yè)出版社，2011 【12】蔡振江《單片機原理及應用》北京：電子工業(yè)出版社，2011 畢 業(yè) 設 計 文 獻 翻 譯 院 （ 系 ） 名 稱 工 學 院 專 業(yè) 名 稱 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 學 生 姓 名 指 導 教 師 2012 年 03 月 06 日 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 1 頁 EXTENDING BEARING LIFE Author： Wen Jinghua Abstract Nature works hard to destroy bearings, but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines. Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion. But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong. After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance. Keywords: bearings failures life Bearings fail for a number of reasons， but the most common are misapplication， contamination， improper lubricant， shipping or handling damage， and misalignment. The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong． However， while a postmortem yields good information， it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place． To do this， it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing. Equally critical is a study of requirements for noise, torque, and runout, as well as possible exposure to contaminants, hostile liquids, and temperature extremes. This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job. 1 Why bearings fail About 40% of ball bearing failures are caused by contamination from dust, dirt, shavings, and corrosion. Contamination also causes torque and noise problems, and is often the result of improper handling or the application environment． Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable， and a simple visual examination can easily identify the cause． Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing． Then， understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem. Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly. It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 2 頁 loading－ such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly. Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel)． It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races． Raceway dents also produce noise， vibration， and increased torque. A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning． This problem is called false brinelling. It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation. In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing. Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant. False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated. Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration. Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact. Preloading also helps prevent false brinelling during transit. Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading. Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel. Overheated bearings often change color， usually to blue-black or straw colored． Friction also causes stress in the retainer， which can break and hasten bearing failure． Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload． When these conditions are unavoidable， bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out． Another solution for fighting premature fatigue is changing material． When standard bearing materials， such as 440C or SAE 52100， do not guarantee sufficient life， specialty materials can be recommended. In addition， when the problem is traced back to excessive loading， a higher capacity bearing or different configuration may be used． Creep is less common than premature fatigue． In bearings． it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft． Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing． 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 3 頁 0ther more likely creep indicators are scratches， scuff marks， or discoloration to shaft and bore． To prevent creep damage， the bearing housing and shaft fittings should be visually checked． Misalignment is related to creep in that it is mounting related． If races are misaligned or cocked． The balls track in a noncircumferencial path． The problem is incorrect mounting or tolerancing， or insufficient squareness of the bearing mounting site． Misalignment of more than 1/4·can cause an early failure． Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep． Contamination shows as premature wear． Solid contaminants become an abrasive in the lubricant． In addition。 insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer． In this situation， lubrication is critical if the retainer is a fully machined type． Ribbon or crown retainers， in contrast， allow lubricants to more easily reach all surfaces． Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application． If the material checks out for the job， the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging， until just before installation． 2 Avoiding failures The best way to handle bearing failures is to avoid them． This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics． These include noise， starting and running torque， stiffness， nonrepetitive runout， and radial and axial play． In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient． Torque requirements are determined by the lubricant， retainer， raceway quality(roundness cross curvature and surface finish)， and whether seals or shields are used． Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant， especially in miniature bearings， causes excessive torque． Also， different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application. For example， greases produce more noise than oil． Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races， much like a cam action． NRR can be caused by 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 4 頁 retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls． Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR. NRR is reflected in the cost of the bearing． It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications． For example， a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed， such as in disk—drive spindle motors． Similarly， machine—tool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts． Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications． Contamination is unavoidable in many industrial products， and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt． However， a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races． Consequently， lubrication migration and contamination are always problems． Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier． If it overheats， the bearing can seize． At the very least， contamination causes wear as it works between balls and the raceway， becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces． Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination． Noise is as an indicator of bearing quality． Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities． Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis. A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle. Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in μm/rad. With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound. Dust, for example, makes an irregular crackling. Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify. Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates. 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 5 頁 Bearing defects are further identified by their frequencies. Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths. Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution. Low-band noise is the effect of long-wavelength irregularities that occur about 1.6 to 10 times per revolution. These are caused by a variety of inconsistencies, such as pockets in the race. Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks. Medium-hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution. It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways. High-hand irregularities occur at 60 to 300 times per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities. Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers. ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout. As the ABEC class number increase (from 3 to 9), tolerances are tightened. ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics such as raceway quality, finish, or noise. Hence, a noise classification helps improve on the industry standard. 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 6 頁 如 何 延 長 軸 承 壽 命 作 者 ： 溫 京 華 摘 要 ： 自 然 界 苛 刻 的 工 作 條 件 會 導 致 軸 承 的 失 效 ， 但 是 如 果 遵 循 一 些 簡 單 的 規(guī) 則 ， 軸 承 正 常 運 轉 的 機 會 是 能 夠 被 提 高 的 。 在 軸 承 的 使 用 過 程 當 中 ， 過 分 的 忽 視 會 導 致 軸 承 的 過 熱 現 象 ， 也 可 能 使 軸 承 不 能 夠 再 被 使 用 ， 甚 至 完 全 的 破 壞 。 但 是 一 個 被 損 壞 的 軸 承 ， 會 留 下 它 為 什 么 被 損 壞 的 線 索 。 通 過 一 些 細 致 的 偵 察 工 作 ， 我 們 可 以 采 取 行 動 來 避 免 軸 承 的 再 次 失 效 。 關 鍵 詞 ： 軸 承 失 效 壽 命 導 致 軸 承 失 效 的 原 因 很 多 ， 但 常 見 的 是 不 正 確 的 使 用 、 污 染 、 潤 滑 劑 使 用 不 當 、 裝 卸 或 搬 運 時 的 損 傷 及 安 裝 誤 差 等 。 診 斷 失 效 的 原 因 并 不 困 難 ， 因 為 根 據 軸 承 上 留 下 的 痕 跡 可 以 確 定 軸 承 失 效 的 原 因 。 然 而 ， 當 事 后 的 調 查 分 析 提 供 出 寶 貴 的 信 息 時 ， 最 好 首 先 通 過 正 確 地 選 定 軸 承 來 完 全 避 免 失 效 的 發(fā) 生 。 為 了 做 到 這 一 點 ， 再 考 察 一 下 制 造 廠 商 的 尺 寸 定 位 指 南 和 所 選 軸 承 的 使 用 特 點 是 非 常 重 要 的 。 1 、 軸 承 失 效 的 原 因 在 球 軸 承 的 失 效 中 約 有 40%是 由 灰 塵 、 臟 物 、 碎 屑 的 污 染 以 及 腐 蝕 造 成 的 。 污 染 通 常 是 由 不 正 確 的 使 用 和 不 良 的 使 用 環(huán) 境 造 成 的 ， 它 還 會 引 起 扭 矩 和 噪 聲 的 問 題 。 由 環(huán) 境 和 污 染 所 產 生 的 軸 承 失 效 是 可 以 預 防 的 ， 而 且 通 過 簡 單 的 肉 眼 觀 察 是 可 以 確 定 產 生 這 類 失 效 的 原 因 。 通 過 失 效 后 的 分 析 可 以 得 知 對 已 經 失 效 的 或 將 要 失 效 的 軸 承 應 該 在 哪 些 方 面 進 行 查 看 。 弄 清 諸 如 剝 蝕 和 疲 勞 破 壞 一 類 失 效 的 機 理 ， 有 助 于 消 除 問 題 的 根 源 。 只 要 使 用 和 安 裝 合 理 ， 軸 承 的 剝 蝕 是 容 易 避 免 的 。 剝 蝕 的 特 征 是 在 軸 承 圈 滾 道 上 留 有 由 沖 擊 載 荷 或 不 正 確 的 安 裝 產 生 的 壓 痕 。 剝 蝕 通 常 是 在 載 荷 超 過 材 料 屈 服 極 限 時 發(fā) 生 的 。 如 果 安 裝 不 正 確 從 而 使 某 一 載 荷 橫 穿 軸 承 圈 也 會 產 生 剝 蝕 。 軸 承 圈 上 的 壓 坑 還 會 產 生 噪 聲 、 振 動 和 附 加 扭 矩 。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 7 頁 類 似 的 一 種 缺 陷 是 當 軸 承 不 旋 轉 時 由 于 滾 珠 在 軸 承 圈 間 振 動 而 產 生 的 橢 圓 形 壓 痕 。 這 種 破 壞 稱 為 低 荷 振 蝕 。 這 種 破 壞 在 運 輸 中 的 設 備 和 不 工 作 時 仍 振 動 的 設 備 中 都 會 產 生 。 此 外 ， 低 荷 振 蝕 產 生 的 碎 屑 的 作 用 就 象 磨 粒 一 樣 ， 會 進 一 步 損 害 軸 承 。 與 剝 蝕 不 同 ， 低 荷 振 蝕 的 特 征 通 常 是 由 于 微 振 磨 損 腐 蝕 在 潤 滑 劑 中 會 產 生 淡 紅 色 。 消 除 振 動 源 并 保 持 良 好 的 軸 承 潤 滑 可 以 防 止 低 荷 振 蝕 。 給 設 備 加 隔 離 墊 或 對 底 座 進 行 隔 離 可 以 減 輕 環(huán) 境 的 振 動 。 另 外 在 軸 承 上 加 一 個 較 小 的 預 載 荷 不 僅 有 助 于 滾 珠 和 軸 承 圈 保 持 緊 密 的 接 觸 ， 并 且 對 防 止 在 設 備 運 輸 中 產 生 的 低 荷 振 蝕 也 有 幫 助 。 造 成 軸 承 卡 住 的 原 因 是 缺 少 內 隙 、 潤 滑 不 當 和 載 荷 過 大 。 在 卡 住 之 前 ， 過 大 的 摩 擦 和 熱 量 使 軸 承 鋼 軟 化 。 過 熱 的 軸 承 通 常 會 改 變 顏 色 ， 一 般 會 變 成 藍 黑 色 或 淡 黃 色 。 摩 擦 還 會 使 保 持 架 受 力 ， 這 會 破 壞 支 承 架 ， 并 加 速 軸 承 的 失 效 。 材 料 過 早 出 現 疲 勞 破 壞 是 由 重 載 后 過 大 的 預 載 引 起 的 。 如 果 這 些 條 件 不 可 避 免 ， 就 應 仔 細 計 算 軸 承 壽 命 ， 以 制 定 一 個 維 護 計 劃 。 另 一 個 解 決 辦 法 是 更 換 材 料 。 若 標 準 的 軸 承 材 料 不 能 保 證 足 夠 的 軸 承 壽 命 ， 就 應 當 采 用 特 殊 的 材 料 。 另 外 ， 如 果 這 個 問 題 是 由 于 載 荷 過 大 造 成 的 ， 就 應 該 采 用 抗 載 能 力 更 強 或 其 他 結 構 的 軸 承 。 蠕 動 不 象 過 早 疲 勞 那 樣 普 遍 。 軸 承 的 蠕 動 是 由 于 軸 和 內 圈 之 間 的 間 隙 過 大 造 成 的 。 蠕 動 的 害 處 很 大 ， 它 不 僅 損 害 軸 承 ， 也 破 壞 其 他 零 件 。 蠕動的明顯特征是劃痕、擦痕或軸與內圈的顏色變化。為了防止蠕動，應該先用 肉眼檢查一下軸承箱件和軸的配件。 蠕 動 與 安 裝 不 正 有 關 。 如 果 軸 承 圈 不 正 或 翹 起 ， 滾 珠 將 沿 著 一 個 非 圓 周 軌 道 運 動 。 這 個 問 題 是 由 于 安 裝 不 正 確 或 公 差 不 正 確 或 軸 承 安 裝 現 場 的 垂 直 度 不 夠 造 成 的 。 如 果 偏 斜 超 過 0.25°， 軸 承 就 會 過 早 地 失 效 。 檢 查 潤 滑 劑 的 污 染 比 檢 查 裝 配 不 正 或 蠕 動 要 困 難 得 多 。 污 染 的 特 征 是 使 軸 承 過 早 的 出 現 磨 損 。 潤 滑 劑 中 的 固 體 雜 質 就 象 磨 粒 一 樣 。 如 果 滾 珠 和 保 持 架 之 間 潤 滑 不 良 也 會 磨 損 并 削 弱 保 持 架 。 在 這 種 情 況 下 ， 潤 滑 對 于 完 全 加 工 形 式 的 保 持 架 來 說 是 至 關 重 要 的 。 相 比 之 下 ， 帶 狀 或 冠 狀 保 持 架 能 較 容 易 地 使 潤 滑 劑 到 達 全 部 表 面 。 銹 是 濕 氣 污 染 的 一 種 形 式 ， 它 的 出 現 常 常 表 明 材 料 選 擇 不 當 。 如 果 某 一 材 料 經 檢 驗 適 合 工 作 要 求 ， 那 么 防 止 生 銹 的 最 簡 單 的 方 法 是 給 軸 承 包 裝 起 來 ， 直 到 安 裝 使 用 時 才 打 開 包 裝 。 2 、 避 免 失 效 的 方 法 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 8 頁 解 決 軸 承 失 效 問 題 的 最 好 辦 法 就 是 避 免 失 效 發(fā) 生 。 這 可 以 在 選 用 過 程 中 通 過 考 慮 關 鍵 性 能 特 征 來 實 現 。 這 些 特 征 包 括 噪 聲 、 起 動 和 運 轉 扭 矩 、 剛 性 、 非 重 復 性 振 擺 以 及 徑 向 和 軸 向 間 隙 。 扭 矩 要 求 是 由 潤 滑 劑 、 保 持 架 、 軸 承 圈 質 量 （ 彎 曲 部 分 的 圓 度 和 表 面 加 工 質 量 ） 以 及 是 否 使 用 密 封 或 遮 護 裝 置 來 決 定 。 潤 滑 劑 的 粘 度 必 須 認 真 加 以 選 擇 ， 因 為 不 適 宜 的 潤 滑 劑 會 產 生 過 大 的 扭 矩 ， 這 在 小 型 軸 承 中 尤 其 如 此 。 另 外 ， 不 同 的 潤 滑 劑 的 噪 聲 特 性 也 不 一 樣 。 舉 例 來 說 ， 潤 滑 脂 產 生 的 噪 聲 比 潤 滑 油 大 一 些 。 因 此 ， 要 根 據 不 同 的 用 途 來 選 用 潤 滑 劑 。 在 軸 承 轉 動 過 程 中 ， 如 果 內 圈 和 外 圈 之 間 存 在 一 個 隨 機 的 偏 心 距 ， 就 會 產 生 與 凸 輪 運 動 非 常 相 似 的 非 重 復 性 振 擺 （ NRR） 。 保 持 架 的 尺 寸 誤 差 和 軸 承 圈 與 滾 珠 的 偏 心 都 會 引 起 NRR。 和 重 復 性 振 擺 不 同 的 是 ， NRR 是 沒 有 辦 法 進 行 補 償 的 。 在 工 業(yè) 中 一 般 是 根 據 具 體 的 應 用 來 選 擇 不 同 類 型 和 精 度 等 級 的 軸 承 。 例 如 ， 當 要 求 振 擺 最 小 時 ， 軸 承 的 非 重 復 性 振 擺 不 能 超 過 0.3 微 米 。 同 樣 ， 機 床 主 軸 只 能 容 許 最 小 的 振 擺 ， 以 保 證 切 削 精 度 。 因 此 在 機 床 的 應 用 中 應 該 使 用 非 重 復 性 振 擺 較 小 的 軸 承 。 在 許 多 工 業(yè) 產 品 中 ， 污 染 是 不 可 避 免 的 ， 因 此 常 用 密 封 或 遮 護 裝 置 來 保 護 軸 承 ， 使 其 免 受 灰 塵 或 臟 物 的 侵 蝕 。 但 是 ， 由 于 軸 承 內 外 圈 的 運 動 ， 使 軸 承 的 密 封 不 可 能 達 到 完 美 的 程 度 ， 因 此 潤 滑 油 的 泄 漏 和 污 染 始 終 是 一 個 未 能 解 決 的 問 題 。 一 旦 軸 承 受 到 污 染 ， 潤 滑 劑 就 要 變 質 ， 運 行 噪 聲 也 隨 之 變 大 。 如 果 軸 承 過 熱 ， 它 將 會 卡 住 。 當 污 染 物 處 于 滾 珠 和 軸 承 圈 之 間 時 ， 其 作 用 和 金 屬 表 面 之 間 的 磨 粒 一 樣 ， 會 使 軸 承 磨 損 。 采 用 密 封 和 遮 護 裝 置 來 擋 開 臟 物 是 控 制 污 染 的 一 種 方 法 。 噪 聲 是 反 映 軸 承 質 量 的 一 個 指 標 。 軸 承 的 性 能 可 以 用 不 同 的 噪 聲 等 級 來 表 示 。 噪 聲 的 分 析 是 用 安 德 遜 計 進 行 的 ， 該 儀 器 在 軸 承 生 產 中 可 用 來 控 制 質 量 ， 也 可 對 失 效 的 軸 承 進 行 分 析 。 將 一 傳 感 器 連 接 在 軸 承 外 圈 上 ， 而 內 圈 在 心 軸 以 1800r/min 的 轉 速 旋 轉 。 測 量 噪 聲 的 單 位 為 anderon。 即 用 um/rad 表 示 的 軸 承 位 移 。 根 據 經 驗 ， 觀 察 者 可 以 根 據 聲 音 辨 別 出 微 小 的 缺 陷 。 例 如 ， 灰 塵 產 生 的 是 不 規(guī) 則 的 劈 啪 聲 ； 滾 珠 劃 痕 產 生 一 種 連 續(xù) 的 爆 破 聲 ， 確 定 這 種 劃 痕 最 困 難 ； 內 圈 損 傷 通 常 產 生 連 續(xù) 的 高 頻 噪 聲 ， 而 外 圈 損 傷 則 產 生 一 種 間 歇 的 聲 音 。 軸 承 缺 陷 可 以 通 過 其 頻 率 特 性 進 一 步 加 以 鑒 定 。 通 常 軸 承 缺 陷 被 分 為 低 、 中 、 高 三 個 波 段 。 缺 陷 還 可 以 根 據 軸 承 每 轉 動 一 周 出 現 的 不 規(guī) 則 變 化 的 次 數 加 以 鑒 定 。 低 頻 噪 聲 是 長 波 段 不 規(guī) 則 變 化 的 結 果 。 軸 承 每 轉 一 周 這 種 不 規(guī) 則 變 化 可 出 現 1.6~10 次 ， 它 們 是 由 各 種 干 涉 （ 例 如 軸 承 圈 滾 道 上 的 凹 坑 ） 引 起 的 。 可 察 覺 的 凹 坑 是 一 種 制 造 缺 陷 ， 它 是 在 制 造 過 程 中 由 于 多 爪 卡 盤 夾 的 太 緊 而 形 成 的 。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 9 頁 中 頻 噪 聲 的 特 征 是 軸 承 每 旋 轉 一 周 不 規(guī) 則 變 化 出 現 10~60 次 。 這 種 缺 陷 是 由 在 軸 承 圈 和 滾 珠 的 磨 削 加 工 中 出 現 的 振 動 引 起 的 。 軸 承 每 旋 轉 一 周 高 頻 不 規(guī) 則 變 化 出 現 60~300 次 ， 它 表 明 軸 承 上 存 在 著 密 集 的 振 痕 或 大 面 積 的 粗 糙 不 平 。 利 用 軸 承 的 噪 聲 特 性 對 軸 承 進 行 分 類 ， 用 戶 除 了 可 以 確 定 大 多 數 廠 商 所 使 用 的 ABEC 標 準 外 ， 還 可 確 定 軸 承 的 噪 聲 等 級 。 ABEC 標 準 只 定 義 了 諸 如 孔 、 外 徑 、 振 擺 等 尺 寸 公 差 。 隨 著 ABEC 級 別 的 增 加 （ 從 3 增 到 9） ， 公 差 逐 漸 變 小 。 但 ABEC 等 級 并 不 能 反 映 其 他 軸 承 特 性 ， 如 軸 承 圈 質 量 、 粗 糙 度 、 噪 聲 等 。 因 此 ， 噪 聲 等 級 的 劃 分 有 助 于 工 業(yè) 標 準 的 改 進 。