陈金超：普通车床主轴变速系统设计—18级
调质处理，由参考文献[4]表15-1知，硬度229～286HBS，抗拉强度极限
?B?735 MPa，屈服强度极限?s?590 MPa，弯曲疲劳极限??1?365 MPa，剪
切疲劳极限??1?210 MPa，许用弯曲应力[??1]?70 MPa。
（2） 按扭转强度条件试算轴径
由参考文献[4]式（15-2），有（参考文献[4]表15-3，取A0?115）
d?A03P4.58?115?3 mm?32.66 mm n200考虑到键槽且为空心，应将轴径增大75%，则：
d?(1?75%)?32.66?57.155 mm 圆整后取d?60 mm。
（3） 确定各段轴的长度和直径 Ⅰ-Ⅱ段 d?????60 mm，l?????20 mm。
Ⅱ-Ⅲ段 d???????65 mm，l???????55 mm（密封和端盖总距离）。
Ⅲ-Ⅳ段 该段是一带锥度的轴（锥度为1:12），l?????V?26 mm（选用双列圆柱滚子轴承NN30103E--26?65?100）。
Ⅳ-Ⅴ段 d?V?V?70 mm，l?V?V?750 mm。
Ⅴ-Ⅵ段 外螺纹M80?1.5，lV?V??20 mm（选用双列圆柱滚子轴承NN30106E--34?80?125）。
Ⅵ-Ⅶ段 dV??V???80 mm，lV??V???4 mm；带锥度轴（锥度为1:12）；
d'V??V???M86?1.5 mm，l'V??V???11 mm；d''V??V???80 mm，l''V??V???6 mm（安装
端盖以及挡油环等）。
Ⅶ-Ⅷ段 dV???V????134 mm，lV???V????4 mm；d'V???V????130 mm，
l'V???V????11 mm（安装卡盘等）。
总长l?920 mm。（结构如图5-7）
（4） 轴的强度校核
已知，该轴的转矩T?V?2.187?105 N?mm,AB?610 mm,BC?160 mm，齿轮直径d1?316 mm，得出圆周力Ft和径向力Fr。
F12.187?105Ft???1384.2 N d1/2316/2
支持力
Fr?Fttan??4550?tan20??503.8 N- 36 -
蚌埠学院本科毕业设计（论文）
Fr1?Fr Fr2?Fr
BC160?503.8? N?104.7 N
AB?BC610?160AB610?503.8? N?399.1 N
AB?BC610?160
图5-7 主轴结构图
xy平面内的弯矩得
Mz,max?Fr2?BC?399.1?0.16 N?m?63.9 N?m 支持力
Ft1?Ft Ft2?Ftxz平面内的弯矩得
BC160?1384.2? N?287.6 N
AB?BC610?160AB610?1384.2? N?1096.6 N
AB?BC610?160 N?m?175.4 N?m My,max?Ft1?AB?287.6?0.61合成弯矩
M?(Mz,max)2?(My,max)2?63.92?175.42 N?m?186.7 N?m
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陈金超：普通车床主轴变速系统设计—18级
图5-8 主轴载荷分析图
由图5-8知，危险截面为B面，故对B面进行校核。转矩产生的剪力按脉动循环
变化，取a?0.7。则B截面处的当量弯矩为：
MB?M2?(?T2)?186.72?(0.7?218.70)2?241.4 N?m
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蚌埠学院本科毕业设计（论文）
对B截面强度校核 ?? ?B?d45） ??0.64（d为主轴内孔的孔径d?45 mm，
D70Mcc241.4 N?m??31.8 MPa?[??1]?70 MPa
0.1d3(1???)0.1?(45mm)3(1?0.644)故，该轴合格。
3.6 轴承的校核
3.6.1 Ⅰ轴上轴承的校核
已知Ⅰ轴的计算转速为n??1250 r/min，该轴上的两个轴承为圆锥滚子轴承30205，其额定动载荷为C?32.2 kN，两轴承的径向载荷为Fr1?299.3 N，
Fr2?43.7 N，轴向载荷为Ft1?821.2 N，Ft2?119.8 N。
两个轴承的当量动载荷为：
P.3?1.6?821.2)?2150.5 N 1?fP1(XFr1?YFt1)?1.5?(0.4?299 P2?fP2(XFr2?YFt2)?1.5?(0.4?43.7?1.6?119.8)?313.7 N
根据参看文献[4]表13-5和13-6知，式中X?0.4,Y?1.6,fP1?fP2?1.5。根据参看文献[4]式（13-5a），有
106?ftC?' Lh??? 式中ft?1.00。
60n??P??对于两个轴承，有
L'h1?1060n?6?ftC??1.00?32.2?1010??????P?60?12502150.5??1??63?? h?38400 h ??110321?103103 L'h2??1.00?32.2?1010?ftC?10??????60n??P2?60?1250?313.7?6?63?'??L h h2?38400??故，满足使用寿命。
3.6.2 Ⅱ轴上轴承的校核
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已知Ⅱ轴的计算转速为n???800 r/min，在该轴上使用了一个双列圆柱滚子轴承NN3006E（其额定动载荷为C2?35.4 kN）和两个圆锥滚子轴承30205（其额定动载荷为C1?32.2 kN）。对于双列圆柱滚子轴承，其径向载荷为
.75 N；对于圆锥滚子轴承，其径向载荷为Fr1?63 0N，轴向载荷为Ft1?1730Fr2?90 N，轴向载荷为Ft2?247.25 N。另一个圆锥滚子轴承的力时通过Ⅰ轴
传递的，则径向载荷与轴向载荷分别为Fr3?299.3 N，Ft3?119.8 N。
三个轴承的当量动载荷为：
P.75)?3021.2 N 1?fP1(XFr1?YFt1)?1.0?(0.4?630?1.6?1730 P2?fP2(XFr2?YFt2)?1.5?(0.4?630?1.6?247.25)?971.4 N P.3?1.6?821.2)?2150.5 N 3?fP3(XFr3?YFt3)?1.5?(0.4?299根据参看文献[4]表13-5和13-6知，式中X?0.4,Y?1.6,fP1?1.0，
fP2?fP2?1.5。
根据参看文献[4]式（13-5a），有
106?ftC? L??? 式中ft?1.00。
60n???P?'h?对于三个轴承，有
L'h1?1060n??1060n??1060n??666?ftC?10?1.00?35.4?10?????P?60?800?3021.2??1??6?63?? h?38400 h ??76121??6??2.4?10 h?38400 h ???5??1.7?10 h?38400 h ??103103103 L'h2??ftC?10?1.00?32.2?10?????P?60?800?971.4??2??ftC?10?1.00?32.2?10?????P?60?800?2150.5??3??633 L'h3?故，满足使用寿命。
3.6.3 Ⅲ轴上轴承的校核
已知Ⅲ轴的计算转速为n????250 r/min，该轴上的两个轴承为圆锥滚子轴承30207，其额定动载荷为C?58.2 kN，两轴承的径向载荷为Fr1?566.5 N，
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