尾轴架设计详解
数控外圆磨床尾架的设计与有限元分析
２７
图１ 尾架 整 体 布 局 图
种摩 擦 力 小 、非 人 工操 作 的结构 ，整体 布 局 如 图 １
所示 。顶 尖 的伸 出和 缩 进 是 通 过 后 端 盖 上 的液 压
缸进 行控 制 的 ，衬 套 和 套 筒之 间有 隔 离 圈 ， 隔离
圈 内有 滚 球 ，将 滑动 摩擦 改 为滚动 摩擦 之后 ，就 能
精 密制 造 与 自动 化 Nhomakorabea２ ０ １ ３ 年第 ２ 期
数 控 外 圆磨 床 尾 架 的设 计 与 有 限元 分 析
王 均涛 陈晓枫
（ 上海 机床 厂有 限 公司 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘 要 介绍 了数控外 圆磨床尾架结构的设计方案 ，利用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 建立了三维模 型装配 体，并运 用有 限元 分析
以帮助 设计人 员有 效地解 决 设计 中 的 问题 ，并 可 以 进 行多种 设计 方案 的 比较 。运 用有 限元 分析 软件 对
由经验设 计 的磨床尾 架 结构 图纸进 行尾 架装 配体 的
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静力 学和模 态分 析 ，改进 了不 合理 的 结构 ，达到 了
最优 的设计 目的 。
１ 方 案 的选择 与结 构设 计 Ｉ ． ｉ 方案 的选择
磨 床尾 架是 通过转 动手 轮来 操作 的 ，顶尖 通过 弹 簧力 进行 顶紧 ，套筒 为滑 动式 移动 ，这种 结 构 的 摩擦 力 大 、效率低 、劳动 强度高 。 因此需要 设计 一 莫 氏 ５
磨床 的尾架 是数控 外圆磨床 的重要部件之一 ，磨 床 在 磨 削 工 件 时 ，磨 床 尾 架 配 合 磨 床 头 架 对 工 件 起 到 支 承 和 定 心 的 作用 。数 控 磨床 尾 架 结 构 的 设
船舶尾轴及尾轴管装置
填料函型密封装置简图
）、Simplex型密封装置（皮碗式尾管密封装 型密封装置（ （2）、 ）、 型密封装置 置）
用于白合金尾轴承的首尾密封装置。 用于白合金尾轴承的首尾密封装置。他会死依靠斜 皮碗式密封环的唇部，在受到水压、油压、 皮碗式密封环的唇部，在受到水压、油压、橡胶弹性及 弹簧夹紧力的作用下， 弹簧夹紧力的作用下，与防磨衬套间保持接触进行密封 。 其材料为特种耐油橡胶圈，做首密封时， 其材料为特种耐油橡胶圈，做首密封时，只有向后 翻的两道密封圈，用于阻止滑油外漏机舱； 翻的两道圈所组成， ，由三个唇部装有箍紧弹簧的橡胶密封圈所组成，一道 向前翻，用以阻止尾轴管中滑油外漏船外， 向前翻，用以阻止尾轴管中滑油外漏船外，两道向后翻 用来阻止舷外水和泥沙进入尾轴管。 ，用来阻止舷外水和泥沙进入尾轴管。
用手摇泵或电动泵将滑油注 入重力油柜， 入重力油柜，由观察镜监视油 柜是否注满。 柜是否注满。重力油柜内设有 低油位报警。 低油位报警。正常情况下尾轴 管内始终充满润滑油， 管内始终充满润滑油，消耗后 由重力油柜自动补给。 由重力油柜自动补给。尾轴管 中的滑油可经截止阀流至回油 柜，截止阀也起调节回油快慢 作用。 作用。
2、材料：优质碳钢 、材料： 3、法兰连接螺栓：紧配螺栓 、法兰连接螺栓： 4、水润滑尾轴管有防腐铜套：用于防止海水腐蚀和减少轴与 、水润滑尾轴管有防腐铜套： 轴承磨损。分段组成，接缝处搭叠，红套后滚压辗平， 轴承磨损。分段组成，接缝处搭叠，红套后滚压辗平，防止海 水漏入配合间隙，使轴遭受腐蚀。 水漏入配合间隙，使轴遭受腐蚀。尾轴轴干裸露在海水中的部 一般涂有玻璃钢保护层。 分，一般涂有玻璃钢保护层。 5、螺旋桨与尾轴联接方式 、 1）机械联接：锥面配合键连接，后螺母紧固，螺柱螺纹方向 ）机械联接：锥面配合键连接，后螺母紧固， 与螺旋桨正转方向相反，正车时自动锁紧， 与螺旋桨正转方向相反，正车时自动锁紧，倒车时靠螺母外侧 所设的防松片来防止松动。螺母外边设导流罩（水密）， ），以减 所设的防松片来防止松动。螺母外边设导流罩（水密），以减 少螺旋桨水动力损失及防止螺纹锈蚀，用螺栓固定在桨毂上。 少螺旋桨水动力损失及防止螺纹锈蚀，用螺栓固定在桨毂上。
船舶尾轴设计
广东海洋大学船舶动力装置课程设计（2014～2015学年第1学期）所在专业：轮机工程（陆上）所在班级：陆上1111学生学号201111823125学生姓名：吴凯铨指导教师：安连彤船舶动力装置课程设计（一）已知条件1.主机型号：6ESDZ 76/160型式：二冲称、直列、回流扫气、废气涡轮增压低速柴油机 气缸直径：760 毫米 活塞行程：1600 毫米 缸数： 6持续功率：6190 马力 持续转速：124 转/分 1小时功率：7650 马力 1小时转速：130 转/分 主机飞轮重：1.32 吨2.螺旋浆直径：5490 毫米 重量：9.6吨. 3.设计航速：15节（二）中间轴基本直径（按1983年钢质海船规范）1.中间轴材料选用35CrMoA35CrMoA 有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr 高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达 500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。
用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的传动件；汽轮发电机的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件 。
●力学性能：σb=70公斤/平方毫米，MPa s 835=σ，δ=15%，Ψ=45%，HB=217-255。
●热处理规范及金相组织：热处理规范：淬火850℃,油冷;回火550℃,水冷、油冷。
2.中间轴基本直径d090d =式中，N —轴传递的额定功率（马力），取N=6190马力 n —轴传递的转速，取n=124转/分σb —轴材料的抗拉强度，公斤力/毫米2，取σb=70公斤力/毫米2 c —系数，根据《船舶设计实用手册》轮机部分表3-2-1，取c=1.04.37218706212461900.19030=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=d 毫米 因本轮按冰区级别为B Ⅱ级进行加强，取增加5% d 0。
则中间轴基本直径d 应为：d=372.4+18.6=391 毫米 现取d=440毫米，轴承处的轴径d=450毫米。
尾架设计说明书解析
目录：一、背景资料 (1)1.1 选题目的和意义 (1)1.2 当今机床的技术发展趋势 (2)1.3 设计的主要研究内容 (2)二、尾架部分设计 (2)2.1 总体布局 (3)2.2 尾座体的设计 (3)2.3 尾座顶尖的设计 (4)2.4 支撑件的设计 (4)2.5 套筒移动的进给机构 (5)2.6 导轨设计 (5)2.7 操纵机构设计 (6)2.8 尾座的结构工艺性 (7)2.9 套筒夹紧机构的设计 (7)2.10 装配结构的工艺性 (8)2.11 尾架工作原理 (8)三、尾座相关的设计计算与强度校核 (9)3.1 挠度的计算 (10)3.2 转角的计算 (10)3.3 钻削力的计算与功率 (10)3.4 主要零件强度校核 (11)四、尾座精度的设计 (12)4.1 尾座与机床形位公差的确定 (12)4.2 底面及立导向面形位公差的确定 (12)一、背景资料1.1 选题目的和意义机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。
随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要段。
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。
它是用来制造机器的机器，所以又称为“工业母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。
金属切削机床是用来加工机器零件的主要设备，约占机器总制造量的 40%—60%。
机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术设备的任务，是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造上业的基础，一个国家机床上业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的上业生产能力和科学技术水平。
所以，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重要的作用。
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机。
钳工实训- 车床尾架装调
一、生产实习图纸生产实习图纸如图所示二、任务分析车床尾架是车床上的重要部件之一，是车床上用以支承轴类零件车削加工和实施钻孔的主要车床附件。
在加工轴类零件时，使用其顶尖顶紧工件，保证加工的稳定性。
尾架的运动包括尾座体的移动和尾座套筒的移动，主要是螺旋机构。
学生通过拆卸，熟悉尾架结构，会对尾架进行拆装和调试，并作简单的维修。
三、任务准备1．设备准备：普通车床尾架。
2．实训准备：多媒体课件学习、任务书、评价表、安全操作规程。
3．工具准备：活络扳手、内六角扳手、一字起、榔头、铜棒，抺布、机油等。
四、相关工艺分析（一）尾架结构及调整1．尾架体横向移动调整机床在出厂前，均已将尾架顶尖中心与主轴中心调整一致。
当需要将尾架作横向移动时，先松开尾架手柄，再调整尾架体两侧调节螺钉1，如图所示，顺时针或逆时针旋转来调节尾架横向移动。
注意看清尾架后端的指示牌8，进行移位和回位调整。
图尾架调整图1—尾架体两侧调节螺钉；2—尾架手柄紧定螺钉；3—压板上端调节螺母；4—压板下端锁紧螺母；5—压板上端调节螺母；6—工具止动块；7—尾架浮起调节螺钉；8—指示牌2．尾架夹紧力调整整个尾架纵向移动到位后，向上扳动尾架手柄，通过偏心轴迅速夹紧尾架。
夹紧力调整可通过压板上端调节螺母3及压板下端锁紧螺母4顺时针或逆时针旋转进行调节。
如图（a）所示，当需要尾架承受更大的载荷时，可拧紧压板上端调节螺母5从而加大压紧力。
3．尾架浮起量调整正常情况下，松开尾架手柄后，利用带有弹性支座的滚动轴承，整个尾架可在床身导轨上浮起0.05～0.15mm，从而操作者只需用很少力量就可以移动尾架。
浮起量的调整可通过尾架浮起调节螺钉7实现，如图（d）所示。
为了保证尾架与床身的接触刚度，且不致损坏轴承，调整量不能太大，建议在尾架夹紧时进行调整。
4．尾架套筒止动块车床尾架套筒内锥孔底部装有工具止动块6，如图（c）所示，它可以防止装入锥孔中的工具转动。
五、任务实施（一）拆卸前的准备工作1.普通车床尾架。
CK6150数控车床液压尾架设计
目录1 绪论 (1)1.1数控机床的产生 (1)1.2数控机床的组成及分类 (2)1.3数控机床的发展趋势 (4)1.4国内研究状况 (5)2 CK6150数控车床液压尾架 (7)2.1尾架的功用 (7)2.2尾架的结构 (7)2.3采用液压尾架的原因 (8)3.1设计任务 (10)3.2负载分析 (10)3.3液压缸参数的确定 (10)3.4液压缸参数的校核 (12)4 数控车床液压尾架的液压泵站设计 (14)4.1拟定液压系统图 (14)4.2液压元、辅件的选择 (17)5 液压系统的性能验算205.1验算回路中的压力损失 (20)5.2验算油液温升 (21)6 PLC控制系统的设计 (22)6.1分析控制对象，确定控制要求 (22)6.2分析控制要求，确定I/O点数 (22)6.3绘制PLC的实际(I/O端子)接线图 (22)6.4设计PLC控制的梯形图 (23)6.5编写PLC控制程序 (24)7 液压系统的维护和常见故障 (25)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 绪论1.1 数控机床的产生随着社会生产与科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁。
这不仅对机床设备的生产提出了提高精度与效率的要求，也提出了增加通用性与灵活性的要求，特别是宇航、造船、武器生产部门，它们的零件具有精度高、形状复杂、批量较小、经常变动的特点，使用普通车床去加工这类零件，不仅劳动强度大、生产效率低，还难以保证精度，有些零件甚至无法加工。
同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。
于是一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。
数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
数控机床主传动系统设计及尾架设计
第三章轴的结构设计 ...................................... 9
3．1 轴的结构设计及齿轮尺寸参数 .............................9 3.2 电磁摩擦离合器的计算和选择 ............. 错误！未定义书签。 3.3 轴承的选择 ............................. 错误！未定义书签。
第二章 主传动系统的运动设计 ............................. 2
2.1 主运动系统驱动电机的选择................................2 2.2 拟定转速图 ..............................................5 2.3 拟定传动方案 ...........................................6
I
第四章
主轴结构设计 ................... 错误！未定义书签。
4.1 主轴组件的性能要求 ..................... 错误！未定义书签。 4.2 编码器的选择与安装 .................... 错误！未定义书签。 4.3 联轴器的选择及带轮参数 ................. 错误！未定义书签。
1.1 数控机床的发展概况 ......................................1 1.2 数控机床的发展方向 .....................................1 1.3 数控机床的主传动系统 ...................................1
1
第二章 主传动系统的运动设计
机械机床毕业设计12BL系列台车中的床身与尾架的设计
.0 引言机械工业担负着为国民经济各部门提供先进技术装备的任务。
金属切削机床是机械工业的重要组成部分，是为机械工业提供加工装备和加工技术的“工业母机”工业。
一个国家机床的拥有量、产量、品种和质量如何，是衡量其工业水平的标志之一，因此机床工业在国民经济中占据重要地位。
机床设计是设计人员根据市场、社会和人们对机床的需要进行的构思、计算试验、选择方案、确定尺寸、绘制图纸及编制技术文件等一系列创造性活动的总称，是机床产品实现的必要前提，是产品开发过程中至关重要的环节。
随着科学技术的飞速发展，人们对机床提出了更多的要求，除机床使用功能外，还要求宜人性、可靠性、经济性、维修性以及良好的技术服务，除对产品实体的要求之外，还对系统的完善和改进不断的提出新的要求。
机床设计，是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行的创造性劳动。
随着生产的发展，使用部门对机床的要求不断地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，又为制造部门创造了实现使用要求的条件，从而使机床的设计与制造获得了迅速的发展。
随着科学技术的发展和工艺水平的提高，尤其是先进刀具的出现，使机床向高速、大功率的方向发展。
因此，对机床的运动精度、刚度、抗震性、低速运动平稳性、热变形提出了更高的要求。
机械产品的设计方法随着机床工业的发展和新技术的不断采用，机床产品的设计方法也是由低级向高级发展的。
由初期的安全设计发展到优化设计，有静态计算发展到动态计算，由简单的线形系统发展到更加接近实际的复杂的非线形系统等。
设计人员正在从手工计算、人工制图中解放出来。
机床设计方法大致可分为（一）经验设计阶段（二）试验设计阶段（三）计算机辅助设计阶段。
近年来，现代科学技术的成就，为机床设计提供了大量的测试数据，理论研究也有了新的进展，尤其是电脑的使用，是机床设计开始进入计算机辅助设计（CAD）和优化的阶段。
将可能利用计算机对设计所需的大量技术资料进行检索，自动地对设计方案进行比较，从而选出最佳方案本设计课题是BL系列台式车设计，BL系列台车有多种形式，可针对用户要求的不同而有所不同。
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尾轴架尺寸
图 1-1和1-2给出的是硅青铜材质的A架和I架的一些尺寸属性.这样的尾轴架有足够的强度并且不会引起细小的紊流.硅青铜材质的尾轴架支臂的厚度由以下参数决定。
公式 1-1a. 硅青铜I架支臂的截面模数
对于I架( cm3 ) ：Z=(A/B)*105
公式 1-1b. 硅青铜V架支臂的截面模数
对于V架( cm3 ) ：Z=(A/B)*52.6
公式1-1c. 半椭圆截面的尾轴架支臂厚度
厚度mm）
这里
A=主机功率P(KW)*支臂垂直长度L(mm)/18.95
B=尾轴转速R(rpm)*螺旋桨直径D(mm)/25.4
Z=截面模数（cm3 ）
公式1-2a. 支臂截面在船壳处长度Lh
Lh=6.5*T 但是不小于4*D （mm）
公式1-2b.支臂截面在轴毂处长度Lb
Lb=4*d（mm，d=尾轴直径）
示例：现有一艘双引擎船，单机马力为224KW，2800rpm。
其齿轮箱减速比位1.51:1，所以螺旋桨轴转速为1854。
螺桨直径为508mm，4叶，尾轴直径为38mm，尾轴架支臂垂直长度为394mm。
我们现在需要设计半椭圆截面的硅青铜尾轴架，从以下步骤开始：
A=224KW*394mm/18.95=4657
B=1854rpm*508mm/25.4=37080
I架的截面模数Z=（4657/37080）*105=13.19cm3
厚度；结果取29或30mm
Lb=4*38mm=152mm
需要注意的是支臂厚度值是按照图1-1和1-2的半椭圆截面计算的。
三个基本的支臂截面类型包括，除了我们讨论过的半椭圆截面还有平键型截面，NACA 16 Series翼型截面。
公式1-3a. 平键型截面模数
Z=0.159*L*T2
公式1-3b. NACA 16 Series翼型截面模数
Z=0.0891*L*T2
公式1-3c. 半椭圆截面模数
Z=0.080*L*T2
这里
Z=公式2-1a和2-1b中的截面模数
L=公式2-2a和2-2b中的长度
T=达到所需截面模数的厚度
注意：对于前面的方程，这里输入的尺寸是cm而不是mm.
你可以通过输入不同的厚度T和长度L来得到所需的截面模数Z;当然，比例要按照公式2-2a和2-2b来取值.
通过工程标准手册，你可以使用Z来求得任何其他支臂截面的厚度和长度。
更多细节可以参阅ABYC标准P-6部分.
其他材料的尾轴架尺寸
前面计算的都是以硅青铜为基准，它的屈服强度为55000psi（379000kPa）。
如果你使用其他的合金，你必须确定其屈服强度的比例来调整Z。
就是说你使用316L的不锈钢的屈服强度是42000psi（289500kPa）。
用硅青铜的屈服强度除以不锈钢的屈服强度得到1.309，然后就能得到所求的尺寸。
如果在前面的例子中你使用316L不锈钢来制作半椭圆截面的尾轴架时，将按照以下步骤进行
硅青铜屈服强度55000psi/316L不锈钢屈服强度42000psi=1.309
硅青铜材质的I架支臂截面模数是13.19cm3
316L13.19*1.309=17.26cm3
厚度取32mm
Lb=4*38=152mm
表格2-1. 常见尾轴架材料的屈服强度
合金屈服强度psi屈服强度kPa
工业青铜37000255000
锰青铜SAE No.4365000448000
锰青铜SAE No.430(GrA)90000620500
锰青铜SAE No.430(GrB)110000758400
硅青铜55000379000
磷青铜55000379000
铝青铜55000379000
304不锈钢35000241000
316不锈钢42000289500
316L不锈钢42000289500
铝5000系列34000234400
铝5000系列焊接型1400096500
关于尾轴架合金材料的讨论
迄今为止用的时间最长的合金材料是硅青铜，磷青铜或铝青铜。
其他的合金只能是第二选择，虽然锰青铜具有很高的屈服强度。
对于钢材料，在没有其他选择的情况下我只使用316L不
锈钢作为尾轴架材料。
其他的一些不锈钢太容易遭受点腐蚀，特别是在焊缝处。
甚至316L
也会有一定程度的腐蚀发生。
工业青铜和锰青铜是很常见的尾轴架材料。
他们强度高，价格低廉，容易铸造。
尽管可以接受，但是他们不是真正的青铜，他们是含有锌的黄铜，虽然名字叫青铜。
（青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金。
）所有的黄铜都能发生脱锌腐蚀，所以他们不适宜水下环境。
如果尾轴架是工业青铜或是锰青铜材质，你必须注意要用阳极保护！
铝材质的尾轴架通过船壳底部与结构焊接可以保证连续的屈服强度（与船壳焊接仅仅是为了水密）。
如果铝制尾轴架焊接在船壳底部，或者直接安装在船底板上，你必须使用焊接铝的屈服强度。
尾轴架其他尺寸
其他的一些控制尺寸是垂直长度（从尾轴的中心到船壳底部的处置距离）或是尾轴直径。
对于同一尾轴直径的不同尺寸的花键轴承，必须在选择轴承之前确定轴承管的直径。
轴承管的厚度应该是尾轴的直径除以4，如图1-1所示，但是不小于4.8mm。
需要注意的是花键轴承的标准长度是尾轴直径的4倍。
如果在高速船上减少长度可以减少湿面积阻力。
赛龙轴承可以使得设计长度只需要达到尾轴直径的2倍即可。
如果最后一盎司对速度的影响很关键，这些材质的轴承是值得安装的。
V架两支臂间夹角
V架两支臂间的夹角不能和桨叶夹角相同，按照规律
三叶桨——120°
四叶桨——90°
五叶桨——72°
六叶桨——60°
标准的V架角度为55°，可以避开以上的角度。