【導讀】金屬切削機床又稱為“工作母機”或“工具機”，習慣上稱為機床。機床技術水平的高低已成為衡量一個國家。工業(yè)現代化水平的重要標志之一。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工。藝部”，對國民經濟的發(fā)展起著重大作用。車床借助于轉動的工件對著刀具來切去金屬材料。車床主要用于加工各種。在一般機械制造企業(yè)中，車床占機床總數的20%～35%。本論文主要設計臥式車床的主軸箱。

　　

【正文】 ??? ? ?? ?mmrM P aKWm in/70713704208 322????????? 查 [4]第 174 頁表 112 取 mmmj ? 。 5. Ⅳ軸 —— Ⅴ軸齒輪模數 由以上設計可得， KWNd ? ； m? 取 8；此變速組中小齒輪為齒輪17， 201?Z ； min/226rnj ? ； 42080??u ；查 [5]第 40 頁表 11 得齒輪選用 45 鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應力為 ? ? MPaj 137 0?? 。由公式（ 210）得： ? ?? ?322111 6 3 3 8jjmdj nuZ Num ?? ??? ? ?? ?mmrM P aKWm in/22613704208 322????????? 查 [4]第 174 頁表 112 取 mmmj ? 。 30 6. Ⅴ軸 —— Ⅵ軸齒輪模數 由以上設計可得， KWNd ? ； m? 取 8；此變速組中小齒輪為齒輪21， 291?Z ； min/226rnj ? ； 2982 ??u；查 [5]第 40 頁表 11 得齒輪選用 45 鋼，熱處理選用高頻淬火， 其許用應力為 ? ? MPaj 137 0?? 。由公式（ 210）得： ? ?? ?322111 6 3 3 8jjmdj nuZ Num ?? ??? ? ?? ?mmrM P aKWm in/ 322????????? 查 [4]第 174 頁表 112 取 mmmj 4? 。 主軸尺寸參數的確定 1. 主軸前、后軸徑的確定 根據機床主參數按下式可確定主軸的前軸頸直徑 1D： max1 ?? DD （ 211） 式中： 1D —— 主軸的前軸頸直徑， mm； maxD —— 機床主參數（機床最大加工直徑）， mm 。 主軸后軸頸的直徑 2D可根據前軸頸直徑 1D按下面的經驗公式確定： ? ? 12 ~ DD ? （ 212） 式中： 2D —— 主軸后軸頸的直徑， mm； 1D —— 主軸的前軸頸直徑， mm。 此設計的主參數 mmD 400max ? 。 主軸前軸頸直徑 max1 ?? DD ? ?mmmmmm115~8515100?????? 取主軸前軸頸直徑 mmD 1051 ? 。 主軸后軸頸直徑 ? ? 12 ~ DD ? 31 ? ?mm mm84~ 1 0 ~? ?? 取主軸后軸頸直徑 mmD 752 ? 。 2. 主軸內孔直徑的選擇 主軸內孔主要用于通過棒料、夾緊刀具或工件用的拉桿、冷卻管等。大型、重型機床的空心主軸，還可減輕重量。確定孔徑 d 的原則是在滿足對空心主軸孔徑的要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下盡量取大一些。 普通車床 ~?Dd 。 主軸前軸頸處內孔直徑 ? ? 11 ~ Dd ? ? ?mm mm63~ 1 0 ~? ?? 取主軸前軸頸處內孔直徑 mmd 601 ? 。 主軸后軸頸處內孔直徑 ? ? 22 ~ Dd ? ? ?mm mm45~ ~? ?? 取主軸前軸頸處內孔直徑 mmd 442 ? 。 3. 主軸前端懸伸量 a 的選擇 主軸前端懸伸量是指主 軸前支承徑向反力作用點到主軸前端受力作用點之間的距離。無論從理論分析還是從實際測試的結果來看，主軸懸伸量 a 值愈小愈能提高主軸部件的剛度。因此確定主軸懸伸量 a 的原則是在滿足結構要求的前提下，盡可能取小值。 查 [3]第 89 頁表 313 得： ~?Da 則主軸前端懸伸量 ? ? ~ Da ? ? ?mm 5 7~63 1 0 ~? ?? 取主軸前端懸伸量 mma 120? 。 4. 主軸合理跨距 L? 的選擇 根據綜合變量 ? 和前、后支承的剛度之比求出主軸支承的最佳跨距0L ，在具體設計時，常由于結構上的限制，實際跨距 0LL? ，這樣就造 32 成主軸部件的剛度損失，當 ~?LL 時，剛度損失不大（ 5%左右），應認為在合理范圍之內，稱 為合理跨距。 根據 [3]第 90 頁的描述，又因為后軸承內徑小于前軸承內徑，所以，取前、后支承的剛度之比 ?BAKK 。 綜合變量 ? 可用下式計算得到： 3aKEIA?? （ 213） 式中： ? —— 綜合變量； E —— 主 軸 材 料 的 彈 性 模 量 ， 各 種 鋼 材 的 E 均在25 / mmN? 左右， 2725 /??? ； I —— 主軸截面的平均慣性矩， 4cm ； AK —— 前支承的剛度， cmN/ ； a —— 主軸前端懸伸量， cm 。 查 [3]第 92 頁表 314 得 DK A ?? cmNmmNmmN///105170075?????? 主軸材料的彈性模量 2725 /???? ； 主軸截面的平均慣性矩 ? ?4464 dDI ?? ? ? ?42464446010564cmmmmm??????? ? 由公式（ 213）得 此主軸的綜合變量為： 3aKEIA?? 33 ? ?12/374227???????cmmmNcmcmN 查 [3] 第 90 頁圖 334 得 ?aL ，所以最佳跨距為mmaL 3 3 ?? 。 合理跨距為 ? ? mmLL 4 9 5~ 4 ~ 0 ??? 。 由圖 13，得跨距 LmmL ??? 670 ，因此，此設計需要三支承。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 34 第 3 章 零件的驗算 對Ⅰ軸 —— Ⅱ軸小齒輪的驗算 接觸疲勞強度的驗算 齒面接觸疲勞強度的驗算公式為： ? ? ? ?jjSmj u B nNKKKKuZ ?? ???? 3213 1102 0 8 8 （ 31） 式中： N —— 傳遞的額定功率， KW ， dNN ?? ； dN —— 電動機的功率， KW ； ? —— 從電動機到所計算齒輪的傳動功率； jn —— 所要計算齒輪的計算轉速， min/r ； m —— 初算的齒輪模數， mm； B —— 齒寬， mm； Z —— 小齒輪的齒數； u —— 大齒輪齒數與小齒輪齒數之比， 1?u ， “ +”用于外嚙合，“ ”用于內嚙合 SK —— 壽命系數， KqKKKK NnTS ? ； TK —— 工作期限系數： mT C TnK0160? （ 32） T —— 齒輪在機床工作期限（ ST ）內的總工作時間（ h ），對于中型機床的齒輪取 hTS 2 0 0 0 0~1 5 0 0 0? ，同一變速組內的齒輪總工作時間可近似地認為 pTT S /? ， p 為該變速組的傳動副數； 0C —— 基準循環(huán)次數，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取 70 10?C ，彎曲載荷 80 102??C ； m —— 疲勞曲線指數，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取 3?m ，彎曲載荷，對正火、調質及整體淬硬件取 6?m ，對表面淬硬取 9?m ； nK —— 轉速變化系數； 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 NK —— 功率利用系數； Kq —— 材料強化系數； 3K —— 工作狀況系數，主運動（中等沖擊）取 ~ ?K 。 2K —— 動載荷系數； 1K —— 齒向載荷分布系數； ][ j? —— 許用接觸應力， MPa 。 根據上面的設計可知，Ⅰ軸 —— Ⅱ軸的小齒輪的齒數 45?Z ；小齒輪 的 齒 寬 為 mmmmmB m 1628 ???? ? ； ??u ； KWN ? ；min/1781rn j ? ； mmm 2? ； 工作期限系數： mT C TnK0160? 1021 800 0m in/1 7816037????r 查 [6]第 67 頁表 32 得 ?nK ；查 [6]第 69 頁表 33 得 ?NK ；查 [6]第 70 頁表 34 得 ?Kq ；壽命系數為： KqKKKK NnTS ? 7 1 ? ???? 取 ?K ；查 [6]第 65 頁表 28 精度等級取 7 級，齒輪材料為 45鋼，熱處理為高頻淬火，圓周線速度為 ： smrmmDnv / 0 0060 m in/1 7 812451 0 0060 ?? ?????? ?? 則，查得 ?K ； 查 [6]第 65 頁表 29 得 4581 ???? Z md ??，軸的剛度較高，齒輪非對稱布置，則 11?K ； ? ? MPaj 137 0?? 。 由公式（ 31）得： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 36 ? ?jSj u B n NKKKKuZm 3213 1102088 ???? ? ?? ? M P aM P a rmmKWj 1 3 7 m in/1 7 8 245102 0 8 8 3??????????????? 因此，齒輪的接觸疲勞強度足夠。 彎曲疲勞強度的驗算 彎曲疲勞強度的驗算公式為： ? ?wj Sw B Y nZm NKKKK ?? ??? 2 321510191 （ 33） 式中： Y —— 齒形系數； ? ?w? —— 許用彎曲應力， MPa 。 其它符號的意義同公式（ 31）中的字母。 80 102??C ，工作工作期限系數： mT C TnK0160? 2 10221 800 0m in/1 7816068?????r 查 [6]第 69 頁表 33 得 NK =；查 [6]第 70 頁表 34 得 qK =；其余符號的值同公式（ 31）。 壽命系數為： KqKKKK NnTS ? ? ???? 查 [6]第 64 頁表 27 得 ?Y ；查 [6]第 40 頁表 11 得 ? ? MPaw 280?? 。 由公式（ 33）得： jSw B YnZm NKKKK2 321510191 ??? 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 37 ? ?? ? M P aM P a rmmmmKWw m in/25??????????????? 因此，齒輪的彎曲疲勞強度足夠。 主軸剛度的驗算 剛度標準 ?y 允許值 ??y 對于普通車床， ? ? Ly ? ， L 為主軸前后支承跨距。 在此設計中， mmL 670? 。 主軸前端撓度允許值 ? ? Ly ? mm ? ?? ?? 允許值 ??? 查 [6]第 37 頁表 39 得主軸在前軸承處的傾角允許值 ? ? ?? 。 主軸上的載荷 zF 主切削力 zF 可由下式算出： jz ndNF ? ???? 84 （ 34） 式中： zF —— 主軸所受的主切削力， N ； N —— 主軸的功率， KW ； d —— 切削試件的直徑， mm； jn —— 主軸的計算轉速， min/r 。 查 [6]第 75 頁表 42 得 mmd 130?? ， mml 160? ； min/80rnj ? 。 由公式（ 34）得主切削力 zF 為： jz ndNF ? ???? 84 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 38 NrmmKWrmmN V 1 4 8 5m in/80130m in