第三章 机床主要结构的设计 10

3.1 概述 10

3.2 设计参数 10

3.3 机床大件的结构设计 10

3.3.1大件的结构设计概述 10

3.3.2横梁的设计 11

3.3.3立柱结构的设计 14

3.4 滚珠丝杠-螺母机构的设计与电机的选型 16

3.4.1 Y轴丝杠的设计 16

3.4.2 Y轴电机的选择 20

3.4.3 Z轴丝杠的设计 22

3.4.4 Z轴电机的选择 26

3.5 平衡液压缸的设计 27

第四章  各部分的校核 30

4.1轴承的选择与校核 30

4.2齿轮的设计与校核 32

第五章 横梁的有限元分析 35

5.1 有限元法和ANSYS软件介绍 35

5.2 横梁的载荷设定与有限元分析 35

结  论 39

致  谢 40

参考文献 41

第一章  绪  论

1.1 研究背景

目前五轴联动机床在国外机床发达国家从设计和应用上已经比较成熟，达到了很高水平，而在我国的设计和应用上任然不够成熟，无论在精度上、性能上还是在可靠性上都还无法真正达到使用要求，更无法与国外发达国家相比。尤其在设计上理论指导较少。因此，我国此类机床长期依靠进口。并且国外机床发达国家在五轴联动机床的出口、应用及相关技术上对我国进行限制，而且价格十分昂贵。因此，此类机床的研究与制造有助于改善我国机床行业的现状，使我国机床行业拥有自主核心技术，不再受外国的的制约。

由此可见，五轴联动机床已成为当代机床业设计和应用的热门产品，同时也代表着机床的先进水平，为适应市场需求，需要开发一种满足复杂型面和多种空间方向高速加工和高速切削要求的高档数控机床，加大在市场中的竞争能力。因此，根据市场需独立开发一种专门满足大中型复杂零件加工需要的高档五轴联动数控产品。

    螺旋桨是一种典型的自由曲面零件，其盘面比大且叶片曲面形状复杂，相邻叶片之间的区域十分狭窄，加工同时容易与刀具发生干涉碰撞，导致其加工费时、费力，精度和效率难以提高。过去螺旋桨加工方法通常采用手工砂轮打磨，多次的测量、检查公差、打磨，最后采用人工抛光。这种方法要求技工拥有丰富的经验和成熟的技术，而且生产周期长，工人劳动强度大，劳动环境和条件较差。由于这些加工方法本身能力的限制，一直难以保证精确的螺旋桨设计与加工成型，加工成的螺旋桨叶片曲面光滑度差，精度低，误差较大。因此市场需要一种多自由度的数控机床来代替人工完成对螺旋桨的加工。随着计算机技术和数控技术的发展，螺旋桨数控加工技术已经在一些国家得到了应用，国外已开始采用数控机床对大型的船用螺旋桨进行加工，数控加工技术应用于螺旋桨的制造后，加工精度和生产效率得到提高，从而极大的降低了船舶在航行时的噪声、振动，充分体现出先进性、优越性和极强的应用价值。如东芝卖给前苏联的数控铣床，使前苏联制造的螺旋桨精度和性能大大提高，声纳监无法听到潜艇的声音。因此多轴数控加工技术对于精密机械、国家的军事、以及高端设备等领域的制造有着巨大的作用，特别是对于叶轮叶片、船用螺旋桨、发电机和汽轮机转子等等复杂曲面零件的加工，采用五轴联动加工是有效的方法。因此高档数控装备和先进的加工方法是一个国家制造能力的象征，反应了一个国家的工业水平。