?r?=0.0108mm ?r1=0.0251mm 坐圆外变形：?r?? 4rkd(1?) ?dbD 对于向心球轴承：D=150，d=100，b=60，取k=0.01 所以： ?r??4?5400?0.0160(1?)?0.016mm 3.14?100?60150对于短圆柱滚子轴承：D=150，d=100，b=37，取k=0.01，R=12500kgf 所以： 4?12500?0.0137?r??(1?)?0.053mm 3.14?100?37150所以轴承的径向变形： ?r=?r???r???0.06?0.016?0.076mm ?r1=?r?1+?r??1=0.05+0.053=0.103mm 支撑径向刚度： k=R?r?R5400?71052.63kgf 0.076?12500?121359.22kgf 0.103k1??r1（2）量主要支撑的刚度折算到切削点的变形 Yz?kaP2a?[(1?A)2??1)] 9.8kAkBLL2其中L=419mm，KA=121359.2kg/mm 所以： Yz?Pka2a?[(1?A)2??1)] 9.8kAkBLL22 第 26 页 共 41 页
?2940121359.221252?125?[(1?)??1)]29.8?121359.2278709.89419419?0.0045mm （3）主轴本身引起的切削点的变形 7Pa2LYs? 3FI其中：P=2940N，a=125mm，L=419mm，E=2×10N/cm，D=91mm I=0.05·（D-d）=0.05×（91-46）=3163377.25mm 所以： 44442 Pa2LYs? 3FI2940?1252?419?3?2?107?3163377.25 ?4.25?10mm（4） 主轴部件刚度 ?3 K? P2940??336000N/mm?336N/?m Yz?Ys0.0045?0.00425 （5） 验算抗振性 K?则： Kcd?blim?cos? 2?(1??)blim?2K?(1??) Kcd?cos? 第 27 页 共 41 页
所以： blim?2K?(1??) Kcd?cos??2?336?0.03(1?0.03)2.46?cos68.8?22.6mm?0.02Dmax?10mm所以主轴抗振性满足要求。 5.2 齿轮5.2 齿轮校验 校验 在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮2，齿轮7，齿轮12这三个齿轮。 （1）接触应力公式： 2088?104 Qf?zm?u?1?k?kvkaksNuBnj 主轴抗振性满足要求。 u----大齿轮齿数与小齿轮齿数之比； k?---齿向载荷分布系数；kv----动载荷系数；kA----工况系数；ks----寿命系数 查《机械装备设计》表10-4及图10-8及表10-2分布得kHB?1.15,kFB?1.20;kv?1.05,kA?1.25 假定齿轮工作寿命是48000h，故应力循环次数为 N?60njLh?60?500?1?48000?1.44?109次 查《机械装备设计》图10-18得KFN?0.9,KHN?0.9，所以： 2088?103?f?18?4 （2）弯曲应力： ?72? 2??1??1.15?1.05?1.25?0.9?7.5?0.96?0.98?18??1.024?103MPa 72?21?50018 Qw?191?105k?kvkaksNzmBYnj2 查《金属切削手册》有Y=0.378，代入公式求得：Qw=158.5Mpa 查《机械设计》图10-21e,齿轮的材产选40Cr渗碳，大齿轮、小齿轮的硬度为60HRC，故有???f???1650MPa，从图10-21e读?? 第 28 页 共 41 页
5.3轴承的校验 出 。因为：?f????f??,?w???w?，故满足要求， 齿轮均符合要求 另外两齿轮计算方法如上，均符合要求。 5.3轴承的校验 Ⅰ轴选用的是角接触轴承7206 其基本额定负荷为30.5KN 由于该轴的转速是定值n?710r/min所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对Ⅰ轴未端的滚子轴承进行校核。 齿轮的直径 d?24?2.5?60mm P Ⅰ轴传递的转矩 T?9550 n7.5?0.96?59.3 Nm T?9550?7102T2?59.3??1412 N 齿轮受力 Fr?d60?103 根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为 Rv1? Frl1?1060 N l1?l2 Rv2?1412?1060?352 N 因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，按《机械设计》表10-5查得fp 为1.2到1.8，取fp?1.3，则有： P1?fpX1R1?1.3?1062?1378 N P2?fpX2R2?1.3?352?457.6 N 轴承的寿命 因为P1?P2，所以按轴承1的受力大小计算： 66 Lh?h 10C?10172003()?()?38309.1 60nP60?85013781 第 29 页 共 41 页
故该轴承能满足要求。 6.结构设计及说明 6.结构设计及说明 6.1 结构6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 设计的内设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和 容、技术要轮、离合器和制动器等）求和方案 箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。 主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂， 设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是： 1） 布置传动件及选择结构方案。 2） 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。 3） 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。 轴承能满足要求 6.2 展开6.2 展开图及其布置 图及其布置 展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。 I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案， 第 30 页 共 41 页