【正文】 上載荷點和懸臂端產(chǎn)生的撓度 。 載荷點 F的撓度 mmE ILbaFy rXFX352222??????????? 懸臂端 C點的撓度 mmE I laLcbaFy rXcX 1 4 3 4 )(6)(5????????????????? 載荷點的傾角 r a dabE I L baF rXFX)(3θ5????????????? 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 左支承點的傾角 r a dE I LbabaF rXAX0 0 0 0 7 1 4 3 4 )(6)2(5????????????????? 右支承點的傾角 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)角計算 載荷點 F的撓度 mmE ILbaFy tXFX352222???????????? 懸臂端 C點的撓度 mmE I laLcbaFy tXcX 1 4 3 4 )(6)(5?????????????????? 在小齒輪 (Z=35)進入嚙合狀態(tài)時，Ⅰ軸上載荷點和支承點的傾角 載荷點的傾角 r a dabE I L baF tXFX)(3θ5?????????????? 左支承點的傾角 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 r a dE I LbabaF tXAX 1 4 3 4 )(6)2(5?????????????????? 右支承點的傾角 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 計算Ⅰ軸上大齒輪 (Z=54)的轉(zhuǎn)矩 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 mmNn PT D ???????? 55 計算Ⅰ軸上大 齒輪 Z=54 所受 的力 Nd TF DtD 2 ????? NFF tDrD a a n ?????? ? Ⅰ軸的計算簡圖可簡化承外伸梁，如圖 。 圖 軸的撓度傾角簡圖 計算 A、 B 兩點的支承反力 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 在大齒輪進入嚙合狀態(tài)時， 在徑向力作用下 Ⅰ軸上載荷點和懸臂端產(chǎn)生的撓度 載荷點 F的撓度 mmE IL baFy rDFD 5 2222 ?????? ?????? 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 懸臂端 C點的撓度 mmE ILalbaFy rDcD0 0 0 1 1 4 3 4 )(6)(5??????????????? 在大 齒輪進入嚙合狀態(tài)時， 在徑向力作用下 Ⅰ軸上載荷點和支承點的傾角 載荷點的傾角 r a d0 0 9 7 )( 1 4 3 4 )a(3θ5???????????? bE I LbaF rDFD 左支承點的傾角 r a dE ILbabaF rDAD0 0 3 1 4 3 4 )( 8 7 86)2(5????????????????? 右支承點的傾角 r a dE ILbabaF rDBD0 0 0 1 1 4 3 4 )(6)2(5????????????????? 在大齒輪進入嚙合狀態(tài)時，切向力作用下Ⅰ軸上載荷點和支承點的傾角 載荷點 F的撓度 mmE ILbaFy tDFD352222???????????? 懸臂端 C點的撓度 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 mmE ILalbaFy tDcD0 0 0 3 1 4 3 4 )(6)(5???????????????? 載荷點的傾角 r a d0 0 0 0 2 6 )( 1 4 3 4 )a(3θ5????????????? bE I LbaF tDFD 左支承點的傾角 r a dE ILbabaF tDAD0 0 0 3 1 4 3 4 )( 1 6 06)2(5?????????????????? 右支承點的傾角 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 撓度和傾角滿足要求。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 表 軸彎曲剛度許用值 軸的類型 允許撓度 [y] (mm) 變形部位 允許傾角 [θ ] (rad) 一般傳動軸 (~) 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 裝滑動軸承處 花鍵鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計算 已知：花鍵的大徑 mmD 42? ，花鍵的小徑 mmd 36? ，花鍵的長 mmL 78? ，花鍵的鍵數(shù) 8?N ， MPajy 150][ ?? 。 n PT ??? 5m ax () 式中 jy? —— 計算擠壓應(yīng)力 (MPa) [ jy? ]—— 許用擠壓應(yīng) 力 (MPa)，見表 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)計算知花鍵鍵側(cè)的擠壓應(yīng)力為 ，滿足許用值。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 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 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 4 主軸組件的設(shè)計 主軸的要求 回轉(zhuǎn)精度 機床 主軸的旋轉(zhuǎn)精度 是指裝配后，在無載荷，低轉(zhuǎn)速的條件下，主軸前端工件或刀具部位的徑向跳動和軸向跳動。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)計和性能，潤滑劑及主軸組件的平衡。 靜剛度 主軸組件的靜剛度（簡稱剛度）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，滾動軸承的型號，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 主軸組件工作時產(chǎn)生震動會降低工件的表面質(zhì)量和刀具耐用度，縮短主軸軸承壽命，還會產(chǎn)生噪聲影響環(huán)境。振動表現(xiàn)為強迫振動和自激振動兩種形式。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)遠大于激動力的頻率，以使它不易發(fā)生共振。 升溫和熱變形 主軸組件工作時因各相對運動處的摩擦而發(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，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，還會導致主軸軸線傾斜。 耐磨性 主軸組件的耐磨性是指長期保持原始精 度的能力，即精度保持性。主要影響因素是材料熱處理、 軸承類型和潤滑方式。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本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 加耐磨性。主軸軸承也需有良好的潤滑，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)力通常遠遠小于鋼的強度極限。因此，強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考慮。數(shù)控機床的材料通常是 45 號或 60 號優(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 上所安裝的傳動件，軸承等零件的類型，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。后支承采用兩個角接觸球軸承外圈寬端面相對 (背靠背 )安裝的支承 結(jié)構(gòu)，因為 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 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 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。同時極限轉(zhuǎn)速下降。 主軸的前軸頸 1D 可根據(jù)主電動機功率 參照表 進行初步選擇 ，后軸頸按22 )~( DD = 來確定。 表 主軸前軸頸 1D 機床類型 電動機功率 EP kw ~4 4~ ~ ~11 前軸頸 1D mm 臥式車床 70~90 70~105 95~130 110~145 升降臺銑床 60~90 60~95 75~100 90~105 根據(jù) 所設(shè)計的機床選用 11kw 電動機 ，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)孔直徑用于通過刀具夾緊裝置 固定刀具、傳動氣動或液壓卡盤等。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 時空心主軸 的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當，等于 時空心主軸的剛度為實心主軸剛度的