【正文】 上載荷點(diǎn)和懸臂端產(chǎn)生的撓度 。 載荷點(diǎn) F的撓度 mmE ILbaFy rXFX352222??????????? 懸臂端 C點(diǎn)的撓度 mmE I laLcbaFy rXcX 1 4 3 4 )(6)(5????????????????? 載荷點(diǎn)的傾角 r a dabE I L baF rXFX)(3θ5????????????? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 左支承點(diǎn)的傾角 r a dE I LbabaF rXAX0 0 0 0 7 1 4 3 4 )(6)2(5????????????????? 右支承點(diǎn)的傾角 r a dE I LbabaF rXBX0 0 0 1 1 4 3 4 )(6)2(5????????????????? 在 切向力作用下?lián)隙燃稗D(zhuǎn)角計(jì)算 載荷點(diǎn) F的撓度 mmE ILbaFy tXFX352222???????????? 懸臂端 C點(diǎn)的撓度 mmE I laLcbaFy tXcX 1 4 3 4 )(6)(5?????????????????? 在小齒輪 (Z=35)進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)，Ⅰ軸上載荷點(diǎn)和支承點(diǎn)的傾角 載荷點(diǎn)的傾角 r a dabE I L baF tXFX)(3θ5?????????????? 左支承點(diǎn)的傾角 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) r a dE I LbabaF tXAX 1 4 3 4 )(6)2(5?????????????????? 右支承點(diǎn)的傾角 r a dE I LbabaF tXBX0 0 0 3 1 4 3 4 )(6)2(5?????????????????? 撓度合成 mmyyy X 0 7 2 0 2 6 222FX2FF ?????? mmyyy CXCX 0012 2222C ?????? 轉(zhuǎn)角合成 r adX 222AX2AA ?????? ??? r adX 0. 0003 222BX2BB ?????? ??? r adX 0. 00 02 65 222FX2FF ?????? ??? 經(jīng)校核知在小齒輪嚙合狀態(tài)下， Ⅰ軸的撓度和傾角滿(mǎn)足要求。 校核Ⅰ軸在大齒輪 (Z=54)嚙合狀態(tài)下的撓度和傾角 ， 大齒輪受力分析如圖所示圖 圖 Ⅰ軸上 大 齒輪嚙合的受力分析 計(jì)算Ⅰ軸上大齒輪 (Z=54)的轉(zhuǎn)矩 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) mmNn PT D ???????? 55 計(jì)算Ⅰ軸上大 齒輪 Z=54 所受 的力 Nd TF DtD 2 ????? NFF tDrD a a n ?????? ? Ⅰ軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化承外伸梁，如圖 。 圖 軸的撓度傾角簡(jiǎn)圖 計(jì)算 A、 B 兩點(diǎn)的支承反力 NL bFR rDA ????? NL aFR rDB ????? 花鍵軸的抗彎斷面慣性矩 由公式 42424 1 4 3 4 764)4236(68736π64))((π??????????? dDdDBNdI 在大齒輪進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)， 在徑向力作用下 Ⅰ軸上載荷點(diǎn)和懸臂端產(chǎn)生的撓度 載荷點(diǎn) F的撓度 mmE IL baFy rDFD 5 2222 ?????? ?????? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 懸臂端 C點(diǎn)的撓度 mmE ILalbaFy rDcD0 0 0 1 1 4 3 4 )(6)(5??????????????? 在大 齒輪進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)， 在徑向力作用下 Ⅰ軸上載荷點(diǎn)和支承點(diǎn)的傾角 載荷點(diǎn)的傾角 r a d0 0 9 7 )( 1 4 3 4 )a(3θ5???????????? bE I LbaF rDFD 左支承點(diǎn)的傾角 r a dE ILbabaF rDAD0 0 3 1 4 3 4 )( 8 7 86)2(5????????????????? 右支承點(diǎn)的傾角 r a dE ILbabaF rDBD0 0 0 1 1 4 3 4 )(6)2(5????????????????? 在大齒輪進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)，切向力作用下Ⅰ軸上載荷點(diǎn)和支承點(diǎn)的傾角 載荷點(diǎn) F的撓度 mmE ILbaFy tDFD352222???????????? 懸臂端 C點(diǎn)的撓度 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) mmE ILalbaFy tDcD0 0 0 3 1 4 3 4 )(6)(5???????????????? 載荷點(diǎn)的傾角 r a d0 0 0 0 2 6 )( 1 4 3 4 )a(3θ5????????????? bE I LbaF tDFD 左支承點(diǎn)的傾角 r a dE ILbabaF tDAD0 0 0 3 1 4 3 4 )( 1 6 06)2(5?????????????????? 右支承點(diǎn)的傾角 r a dE ILbabaF tDBD0 0 0 3 1 4 3 4 )(6)2(5?????????????????? 撓度合成 mmyyy DD 0 1 8 1 7 0 6 222F2FF ?????? mmyyy DD 222C2CC ?????? 轉(zhuǎn)角合成 r ad0000 222FD2FDF ?????? ??? r adD 003 222AD2AA ?????? ??? r adD 222BD2BB ?????? ??? 經(jīng)校核知在 大 齒輪 (Z=54)嚙合狀態(tài)下， Ⅰ軸的 撓度和傾角滿(mǎn)足要求。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 表 軸彎曲剛度許用值 軸的類(lèi)型 允許撓度 [y] (mm) 變形部位 允許傾角 [θ ] (rad) 一般傳動(dòng)軸 (~) L 裝向心軸承處 剛度要求較高軸 裝齒輪處 安裝齒輪的軸 (~)m 裝單列圓錐滾子軸承處 安裝渦輪的軸 (~)m 裝滑動(dòng)軸承處 花鍵鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算 已知：花鍵的大徑 mmD 42? ，花鍵的小徑 mmd 36? ，花鍵的長(zhǎng) mmL 78? ，花鍵的鍵數(shù) 8?N ， MPajy 150][ ?? 。 n PT ??? 5m ax () 式中 jy? —— 計(jì)算擠壓應(yīng)力 (MPa) [ jy? ]—— 許用擠壓應(yīng) 力 (MPa)，見(jiàn)表 maxT —— 花鍵軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 ( mmN? ) D、 d—— 花鍵軸的大徑、小徑 (mm) N—— 花鍵的齒數(shù)， k—— 載荷分布不均系數(shù)， k=~。 由公式 得 mmNn PT ???????? 864 7377 55m a x ][)3642( 86 478)( 8 2222 m a x jyjy L NKdD T ?? ?????? ???? 經(jīng)計(jì)算知花鍵鍵側(cè)的擠壓應(yīng)力為 ，滿(mǎn)足許用值。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 表 花鍵鍵側(cè)的許用擠壓應(yīng)力 花鍵聯(lián)結(jié)情況 工作情況 花鍵表面熱處理情況 不經(jīng)熱處理 經(jīng)熱處理 [ jy? ] [MPa] 固定聯(lián)結(jié) 不良 35~50 40~70 中等 60~100 100~140 良好 80~120 120~200 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè) 4 主軸組件的設(shè)計(jì) 主軸的要求 回轉(zhuǎn)精度 機(jī)床 主軸的旋轉(zhuǎn)精度 是指裝配后，在無(wú)載荷，低轉(zhuǎn)速的條件下，主軸前端工件或刀具部位的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)。主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于各主要件，如主軸，軸承，箱體孔的的制造，裝配和調(diào)整精度。還決定于 主 軸轉(zhuǎn)速，支撐的設(shè)計(jì)和性能，潤(rùn)滑劑及主軸組件的平衡。 靜剛度 主軸組件的靜剛度（簡(jiǎn)稱(chēng)剛度）反映組件抵抗靜態(tài)外載荷變形的能力。影響主軸組件彎曲剛度的因素很多，如主軸的尺寸和形狀，滾動(dòng)軸承的型號(hào)，數(shù)量，配置形式和欲緊，前后支撐的距離和主軸前端的懸伸量，傳動(dòng)件的布置方式，主軸組 件的制造和裝配質(zhì)量等。 抗振性 主軸組件工作時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)會(huì)降低工件的表面質(zhì)量和刀具耐用度，縮短主軸軸承壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲影響環(huán)境。振動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種形式。影響抗振性的因素主要有主軸組件的靜剛度，質(zhì)量分布 和阻尼（特別是主軸前支撐的阻尼）主軸的固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于激動(dòng)力的頻率，以使它不易發(fā)生共振。 升溫和熱變形 主軸組件工作時(shí)因各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦而發(fā)熱，產(chǎn)生溫升，從而使主軸組件的形狀和位置發(fā)生變化，直接影響加工精度 。主軸組件受熱伸長(zhǎng)，使軸承間隙發(fā)生變化。溫度是使?jié)櫥驼扯冉档停?加速磨損甚至抱軸， 降低了軸承的承載能力。主軸箱因溫升而變形，使主軸偏離正確位置。前后軸承的溫度不同，還會(huì)導(dǎo)致主軸軸線傾斜。 耐磨性 主軸組件的耐磨性是指長(zhǎng)期保持原始精 度的能力，即精度保持性。主要影響因素是材料熱處理、 軸承類(lèi)型和潤(rùn)滑方式。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動(dòng)式主軸的工作部位。 為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，以提高其硬度增遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè) 加耐磨性。主軸軸承也需有良好的潤(rùn)滑，提高其耐磨性。 材料和熱處理 主軸承載后允許的彈性變形很小，引起的應(yīng)力通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼的強(qiáng)度極限。因此，強(qiáng)度一般不做為選材的依據(jù)。主軸的形狀，尺寸確定之后，剛度主要取決于材料的彈性模量。各種材料的彈性模量幾乎相同，因此剛度也不是選材的依據(jù)。主軸材料的選擇主要根據(jù)耐磨性和熱處理變形來(lái)考慮。數(shù)控機(jī)床的材料通常是 45 號(hào)或 60 號(hào)優(yōu)質(zhì) 中碳鋼，需調(diào)質(zhì)處理。 主軸的結(jié)構(gòu) 為了提高剛度，主軸的直徑應(yīng)該大些。前軸承到主軸前端的距離（稱(chēng)懸伸量）應(yīng)盡可能小一些。為了便于裝配，主軸通常作成階梯形的，主軸的結(jié)構(gòu)和形狀與主軸 上所安裝的傳動(dòng)件，軸承等零件的類(lèi)型，數(shù)量，位置和安裝方法有直接 關(guān)系。 主軸軸承的選擇 主軸軸承的結(jié)構(gòu)配置主要取決于主軸的轉(zhuǎn)速特性的速度因素和主軸的剛度要求。適應(yīng)高速度要求的軸承配置形式，前支承采用三個(gè)角接觸球軸承組合方式 的支承結(jié)構(gòu) ， 能保證較高的回轉(zhuǎn)精度。后支承采用兩個(gè)角接觸球軸承外圈寬端面相對(duì) (背靠背 )安裝的支承 結(jié)構(gòu)，因?yàn)?角接觸軸承既可以承受徑向載荷又可以承受軸向載荷 ， 接觸角越大軸向剛度越大 。 各 個(gè)軸承的組合形式，根據(jù)載荷大小和最高轉(zhuǎn)速以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，采用圖 的結(jié)構(gòu)組合形式。 圖 軸承的配置形式 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè) 主軸 尺寸 參數(shù) 的確定 主軸的 主要尺寸 主要參數(shù) 包括主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支承跨距。主軸主要尺寸參數(shù)的主要依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。 主軸直徑的確定 主軸直徑越大，其剛度越大，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級(jí)精度軸承的公差值也越大 ，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。同時(shí)極限轉(zhuǎn)速下降。 主軸的前軸頸 1D 可根據(jù)主電動(dòng)機(jī)功率 參照表 進(jìn)行初步選擇 ，后軸頸按22 )~( DD = 來(lái)確定。 表 主軸前軸頸 1D 機(jī)床類(lèi)型 電動(dòng)機(jī)功率 EP kw ~4 4~ ~ ~11 前軸頸 1D mm 臥式車(chē)床 70~90 70~105 95~130 110~145 升降臺(tái)銑床 60~90 60~95 75~100 90~105 根據(jù) 所設(shè)計(jì)的機(jī)床選用 11kw 電動(dòng)機(jī) ，所以主軸前軸頸 1D 直徑選用 110m， 后端直徑 2 110 88D mm? ? ?，圓整后取 mmD 902 ? 。 主軸內(nèi)孔直徑 主軸內(nèi)孔直徑用于通過(guò)刀具夾緊裝置 固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液壓卡盤(pán)等。主軸的孔徑大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸直徑之比，小于 時(shí)空心主軸 的剛度幾乎與實(shí)心主軸的剛度相當(dāng)，等于 時(shí)空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的