【正文】 工表面上產(chǎn)生彈性和塑性變形；同時(shí)工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在著摩擦力（作用在前、后刀面上的變形抗力，F(xiàn)nY和Fna；作用在前、后刀面上的摩擦力FfY和Ffa。）這些力的合力F稱為切削合力，也稱總切削力?？偳邢髁可沿x，y，z方向分解為三個(gè)互相垂直的分力Fc，F(xiàn)p，F(xiàn)f?！≈鬏S結(jié)構(gòu)　主軸擋板　外圓車削時(shí)力的分解用YT15硬質(zhì)合金車刀縱車??b=，切削速度Vc=100m/min，背吃刀量ap=4mm，進(jìn)給量f=。車刀幾何參數(shù)Y0=10?，Kr=75?，λs=10?，rЗ=。　車削時(shí)的車削力及切削功率的計(jì)算公式計(jì)算公式主切削力FcFc=背向力FpFp=進(jìn)給力FfFf=切削時(shí)消耗的功率Pc(kW)Pc= Fcvc103/60切削力公式中系數(shù)和指數(shù)加工材料刀具材料加工形式主切削力背向力進(jìn)給力CFcxFcyFcnFcCFpxFpyFpnFpCFfxFfyFfnFf結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼σb=硬質(zhì)合金外圓縱車、橫車及鏜孔270199294切槽或切斷36701420————————切螺紋133——————————————————高速鋼外圓縱車、橫車及鏜孔180094054切槽或切斷2220————————————————切螺紋1910————————————————灰鑄鐵HBS190硬質(zhì)合金外圓縱車、橫車及鏜孔92054046切螺紋103——————————————————高速鋼外圓縱車、橫車及鏜孔1140119051切螺紋1580————————————————：Fc= （317） 　　 =Fp= （318） 　　 =　Ff= （319） 　　 =所以得： 切削力修正系數(shù)KFc、KFp、KFf是各種因素對(duì)切削力的修正系數(shù)的乘積。：KFc=0．7537 KFp = KFf=代入上式切削力計(jì)算公式得：Fc=1620 （N） Fp= （N） Ff= （N）　鋼和鑄鐵的強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)KmF機(jī)械材料機(jī)構(gòu)鋼和鑄鋼灰鑄鐵可鍛鑄鐵系數(shù)KmF上列公式中的指數(shù)nF加工材料車削時(shí)的切削力鉆削FcFpFfM及F刀具材料硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼σb≤σb灰鑄鐵及可鍛鑄鐵（2） 同步帶的壓軸力壓軸力即為同步帶作用在軸上的力，是緊邊拉力和松邊拉力的矢量和，：根據(jù)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB/： Q= （N） （320）圖311　 同步帶的壓軸力、緊邊拉力、松邊拉力 式中KF—矢量相加修正系數(shù)，：而帶的緊邊張力和松邊張力分別由（320）公式所得： 　　F1=1250Pd/V (N) 　　 F2=250Pd/V (N)　矢量相加修正系數(shù)式中V為帶速 m/s；Pd為設(shè)計(jì)功率，Pd=KAP KW: KA為工況系數(shù)，P為需傳遞的名義功率 KW。所以壓軸力為： Q==2100 (N) （321）（3） 轉(zhuǎn)子自身的重力由于轉(zhuǎn)子是套在主軸上的，所以主軸受到轉(zhuǎn)子的重力。轉(zhuǎn)子的外徑R=，而小徑r=50mm，所以轉(zhuǎn)子的體積V= (B是轉(zhuǎn)子和主軸的有效接觸長(zhǎng)度)， 　　　 V==106 mm3 =103 cm3而轉(zhuǎn)子的材料上文有提到是鋼材，ｐ= g/cm3所以轉(zhuǎn)子的重力： 　　　　 G=ｐVg= (N)（4）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的最小直徑這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度[3]； （322）式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， Mpa； T——軸所受到的扭矩， Nmm； WT——軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 n——軸的轉(zhuǎn)速， r/min； P——軸傳遞的功率， kw； d——計(jì)算截面處軸的直徑， mm；[]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， Mpa。　軸常用幾種材料[]及A0值軸的材料Q235A、20Q2735(1Cr18Ni9Ti)4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13[]/MPa15~2520~3525~4535~55Ao149~126135~112126~103112~97 由上式可得軸的直徑： （323）對(duì)于空心軸，則： （324）式中，β=d1/d，即空心軸的內(nèi)徑d1與外徑d之比。所以： 　　　　　 mm第4章 軸的校核電主軸工作時(shí)，軸端會(huì)受到車刀對(duì)其的切削力，同步帶對(duì)帶輪的預(yù)緊力和不大的轉(zhuǎn)子重力。為使旋轉(zhuǎn)主軸能正常工作，要求軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已知條件線初選軸的直徑，然后進(jìn)行剛度和強(qiáng)度方面的校核。 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算作用在主軸上的主切削力、預(yù)緊力和轉(zhuǎn)子對(duì)其的重力，使軸在垂直平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形，而徑向車削力使軸在水平面上產(chǎn)生彎曲變形。先求取垂直面支點(diǎn)反力和水平面支點(diǎn)反力后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩和。在轉(zhuǎn)矩和彎矩的共同作用下，按照第三強(qiáng)度理論軸的應(yīng)力計(jì)算公式如下。 （41）式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。到扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，??；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，??；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變變應(yīng)力使，則取[3]。對(duì)于直徑為的圓軸，彎曲應(yīng)力為： （42）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： （43）將和代入式（41），則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 （44）式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，；——軸所受的合成彎矩，； ——軸所受的扭矩，； ——軸的抗彎截面系數(shù)。 ——許用應(yīng)力，在抵擋工作時(shí)取。本設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取。整理后式（44）可以寫(xiě)成[3]： （45）由于同步帶起到了對(duì)主軸的減速作用，即加工工件時(shí)，是不工作的，故不考慮同步帶輪的圓周力，所以此時(shí)只有垂直方向上的皮帶預(yù)緊力Q。 在水平面上根據(jù)力平衡和力矩平衡可列出方程組： （46）代入各已知參數(shù)列出：，　受力簡(jiǎn)圖畫(huà)出水平面的彎矩圖：　水平面彎矩圖。圖 　垂直面受力模型在垂直面上根據(jù)力平衡和力矩平衡可列出方程組： （47）帶入各已知參數(shù)列出：。得出力后求出彎矩圖如下：　垂直面彎矩圖根據(jù)得出合成彎矩圖　合成彎矩圖　扭矩圖將各已知參數(shù)代入式（45），得出：，故主軸符合強(qiáng)度要求。 軸的剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角[單位為（?）/m]，扭角的大小和軸的長(zhǎng)度有關(guān)。為了消除長(zhǎng)度的影響，通常用單位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)角來(lái)表示扭轉(zhuǎn)變形的程度。在工程中常限制單位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)角的最大值=的最大值不得超過(guò)單位長(zhǎng)度許可轉(zhuǎn)角[]。因此，扭轉(zhuǎn)的剛度條件表述為 　　　　　　 對(duì)于空心圓軸： [3] (416)對(duì)于不同的機(jī)械和軸的工作條件，可從有關(guān)手冊(cè)中查到單位長(zhǎng)度許可轉(zhuǎn)角的值。精密機(jī)械傳動(dòng)軸： =（~）?/m一般傳動(dòng)軸： =（~1）?/m精度要求不高的軸： =（1~）?/m車床電主軸應(yīng)該屬于一般傳動(dòng)軸，?/m，根據(jù)式（416）得： 　　 = m=38 mm由于主軸的最小直徑D=70mm，所以符合剛度要求。 軸的CAE分析在SolidWorks中畫(huà)好軸的零件圖，然后進(jìn)入Simulation模塊分析主軸。分析過(guò)程如下：（1）做好分析準(zhǔn)備，為主軸插入加載基準(zhǔn)軸和分割基準(zhǔn)面；（2）生成靜態(tài)算例；（3）定義材料屬性；（4）添加約束；（5）施加扭矩；（6）施加離心力；（7）劃分網(wǎng)格并運(yùn)行分析；（8）觀察vonMises應(yīng)力圖解[6]。通過(guò)觀察主軸的應(yīng)力分析圖，可以看出主軸的應(yīng)力大小是由顏色來(lái)區(qū)分的，顏色從藍(lán)色到紅色應(yīng)力不斷變大，主軸前軸承和主軸末端是應(yīng)力最集中的地方，但最大應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力，未超出材料（45鋼）的許須用應(yīng)力。從主軸的整體可以看出主軸表面大部分都是藍(lán)色區(qū)域，沒(méi)有出現(xiàn)一塊塊的其他顏色區(qū)域，說(shuō)明主軸受力較均勻。綜上所述表明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較合理。　軸的應(yīng)力分析　軸的疲勞強(qiáng)度分析第5章 軸承的校核在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到電主軸的使用壽命，以及穩(wěn)定性能，我需要對(duì)軸承的壽命進(jìn)行計(jì)算。滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)各種類型的失效形式，但是套圈和滾動(dòng)體表面的疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的一種最基本和常見(jiàn)的失效形式，也是通常作為滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞后，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的振動(dòng)、噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的滾動(dòng)體或套圈首次