【正文】 45號優(yōu)質中碳鋼，與球軸承連接的部分需調質淬火處理。 主軸所受外力的計算（1）車削力的計算金屬切削時，切削層及其加工表面上產生彈性和塑性變形；同時工件與刀具之間的相對運動存在著摩擦力（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方向分解為三個互相垂直的分力Fc，F(xiàn)p，F(xiàn)f?！≈鬏S結構　主軸擋板　外圓車削時力的分解用YT15硬質合金車刀縱車??b=，切削速度Vc=100m/min，背吃刀量ap=4mm，進給量f=。車刀幾何參數(shù)Y0=10?，Kr=75?，λs=10?，rЗ=。　車削時的車削力及切削功率的計算公式計算公式主切削力FcFc=背向力FpFp=進給力FfFf=切削時消耗的功率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給力CFcxFcyFcnFcCFpxFpyFpnFpCFfxFfyFfnFf結構鋼和鑄鋼σb=硬質合金外圓縱車、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=代入上式切削力計算公式得：Fc=1620 （N） Fp= （N） Ff= （N）　鋼和鑄鐵的強度改變時切削力的修正系數(shù)KmF機械材料機構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加工材料車削時的切削力鉆削FcFpFfM及F刀具材料硬質合金高速鋼硬質合金高速鋼硬質合金高速鋼硬質合金高速鋼結構鋼和鑄鋼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)機械標準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為設計功率，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） 轉子自身的重力由于轉子是套在主軸上的，所以主軸受到轉子的重力。轉子的外徑R=，而小徑r=50mm，所以轉子的體積V= (B是轉子和主軸的有效接觸長度)， 　　　 V==106 mm3 =103 cm3而轉子的材料上文有提到是鋼材，ｐ= g/cm3所以轉子的重力： 　　　　 G=ｐVg= (N)（4）按扭轉強度條件計算軸的最小直徑這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度[3]； （322）式中：——扭轉切應力， Mpa； T——軸所受到的扭矩， Nmm； WT——軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 n——軸的轉速， r/min； P——軸傳遞的功率， kw； d——計算截面處軸的直徑， mm；[]——許用扭轉切應力， Mpa?！≥S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）對于空心軸，則： （324）式中，β=d1/d，即空心軸的內徑d1與外徑d之比。所以： 　　　　　 mm第4章 軸的校核電主軸工作時，軸端會受到車刀對其的切削力，同步帶對帶輪的預緊力和不大的轉子重力。為使旋轉主軸能正常工作，要求軸具有足夠的剛度和強度。在設計時可根據(jù)經驗和已知條件線初選軸的直徑，然后進行剛度和強度方面的校核。 軸的強度校核計算作用在主軸上的主切削力、預緊力和轉子對其的重力，使軸在垂直平面內產生彎曲變形，而徑向車削力使軸在水平面上產生彎曲變形。先求取垂直面支點反力和水平面支點反力后，計算相應的彎矩和。在轉矩和彎矩的共同作用下，按照第三強度理論軸的應力計算公式如下。 （41）式中的彎曲應力為對稱循環(huán)變應力。到扭轉切應力為靜應力時，?。划斉まD切應力為脈動循環(huán)變應力時，?。蝗襞まD切應力為對稱循環(huán)變變應力使，則取[3]。對于直徑為的圓軸，彎曲應力為： （42）扭轉切應力為： （43）將和代入式（41），則軸的彎扭合成強度條件為 （44）式中：——軸的計算應力，；——軸所受的合成彎矩，； ——軸所受的扭矩，； ——軸的抗彎截面系數(shù)。 ——許用應力，在抵擋工作時取。本設計中扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，所以取。整理后式（44）可以寫成[3]： （45）由于同步帶起到了對主軸的減速作用，即加工工件時，是不工作的，故不考慮同步帶輪的圓周力，所以此時只有垂直方向上的皮帶預緊力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：，　受力簡圖畫出水平面的彎矩圖：　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：，故主軸符合強度要求。 軸的剛度校核計算軸的扭轉變形用每米長的扭轉角來表示。圓軸扭轉角[單位為（?）/m]，扭角的大小和軸的長度有關。為了消除長度的影響，通常用單位長度轉角來表示扭轉變形的程度。在工程中常限制單位長度轉角的最大值=的最大值不得超過單位長度許可轉角[]。因此，扭轉的剛度條件表述為 　　　　　　 對于空心圓軸： [3] (416)對于不同的機械和軸的工作條件，可從有關手冊中查到單位長度許可轉角的值。精密機械傳動軸： =（~）?/m一般傳動軸： =（~1）?/m精度要求不高的軸： =（1~）?/m車床電主軸應該屬于一般傳動軸，?/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中畫好軸的零件圖，然后進入Simulation模塊分析主軸。分析過程如下：（1）做好分析準備，為主軸插入加載基準軸和分割基準面；（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)格并運行分析；（8）觀察vonMises應力圖解[6]。通過觀察主軸的應力分析圖，可以看出主軸的應力大小是由顏色來區(qū)分的，顏色從藍色到紅色應力不斷變大，主軸前軸承和主軸末端是應力最集中的地方，但最大應力點的應力，未超出材料（45鋼）的許須用應力。從主軸的整體可以看出主軸表面大部分都是藍色區(qū)域，沒有出現(xiàn)一塊塊的其他顏色區(qū)域，說明主軸受力較均勻。綜上所述表明結構設計較合理?！≥S的應力分析　軸的疲勞強度分析第5章 軸承的校核在設計過程中，考慮到電主軸的使用壽命，以及穩(wěn)定性能，我需要對軸承的壽命進行計算。滾動軸承在運轉時可能出現(xiàn)各種類型的失效形式，但是套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式，也是通常作為滾動軸承壽命計算的依據(jù)。軸承發(fā)生點蝕破壞后，在運轉時通常會出