4. 各轴的设计及主轴的校核
4.1 确定各轴最小直径
计算公式：d≥110 n j4
P 式中：d—轴的危险断面处的直径（mm），当轴上有一个键槽时， d值应增大4%-5%；当同一断面上有两个键槽时，d
值应增大7%-10%。当轴为花键时，则轴的内径可比
d值减小7%。
P—该轴传递的额定功率（KW）。 nj—该轴的计算转速（r/min）。
取传递效率，??带=0.96，??轴承=0.99，??齿=0.98
（1）I轴的直径：
I轴传递功率P??=??????带??轴承=3?0.96?0.99=2.85 KW
d≥110 n??=110 630=28.53 mm，
j
4
P42.85
考虑键槽故增大5%并圆整取d=32mm
（2）II轴的直径：
II轴传递功率P????=??????齿??轴承=2.85 ?0.98?0.99=2.77 KW
d≥110 n????=110 450=30.80 mm，
j
4
P42.77
考虑键槽故增大5%并圆整取d=35mm
（3）III轴的直径：
III轴传递功率P??????=??????齿??轴承=2.77 ?0.98?0.99=2.68 KW
??????d≥110 n=110 450 =30.57 mm，
j4
P42.68
考虑键槽故增大5%并圆整取d=35mm
（4）IV轴（主轴）的直径：
IV轴传递功率P????=??????????齿??轴承=2.68 ?0.96?0.99=2.60 KW
d≥110 n????=110 160 =39.29 mm，
j
4
P42.60
圆整取d=42mm
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4.2主轴的计算及校核
（1）选择主轴轴颈直径,轴承型号和最佳跨距
最大加工直径400mm，P=3KW.经查《实用机床设计手册》表3.11-6：得： 前轴颈应为70-90mm, 初选D1=85mm,
后轴颈D2=(0.7-0.85)D1,取D2=65mm, 取主轴中空孔直径为0.5D2=32mm, 前轴承为NN3017K,后轴承为NN3013K, 根据结构,初定悬伸长度??1=75mm
根据经验，主轴的跨距L= 3~5 ??1，初定l=350mm
（2）主轴前端位移验算：
为了保证机床的加工精度，必须限制主轴悬伸端处的位移不能超过允许值，近似计算中可不计轴承变形的影响。通过计算和实验可知，主轴端部由主轴变形引起的位移占总位移的50%~80%，一般可取60%。由轴承变形引起的位移占20%~40%。 主轴受力简图如下：
′计算公式：????≥1.66????
′ 其中 ????=??2(??+??) ，????=???? 0.6??2+0.4
??
??
??
??
(1+??)2??????2(1+)??300??4
2????
式中：D-主轴当量外径,简化计算为D=(D1+D2)/2=7.5mm
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????=75mm
????=0.4Dmax=0.4*400=160mm L=350mm
??cb??lim
????=????????????????
2??(1+ξ) 查表9-8取当V=50m/min,f=0.1mm/r时，??cb=2.46??/μm.mm, ??=68.8°，??lim=0.015Dmax=6mm。 查表9-9取??=0.03 车削外圆式一般取??=45°
cblim故：????=2??????????????????=
(1+ξ)
????2.46?6
2?0.025（1+0.025）
??????68.8???????45=55.98 N/μm
44
300??300?7.5′
????=2==397.06 ??/????
????(??+????)7.52?(35+7.5)2(1+????
????=???? 0.62+0.4
????(1+
????2
)??
????2 )??
=55.98 ? 0.6?
1602
752+0.4?
1+350 1+350 75
1602
2 =185.12 N/μm
′????≥1.66????
可以看出，主轴的刚度是合格的。
4.3多片式摩擦离合器的设计计算
查取教材10.6，选用材料为铜-铜基粉末冶金材料，并选择干式型离合器。
（1）确定外离合器的直径??1
对于轴装式，??1=??+ 2?6 ????=85+(2-6)=87-91 最终取??1=88mm （2）确定内摩擦片的外径??2
??2=
其中??取0.57-0.75，此处取0.6 则??2=
??10.6
??1 ??=
88
0.6
=117.33 mm
圆整取??2=118mm
（3）计算摩擦面中径????及摩擦面平均线速度????
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????=
??1+??2
2
=
88+118
2
=103mm =3.40 m/s
??
v=60000=
??????3.14?630?103
60000
（4）计算摩擦片对数Z
??????=
12??????103
3
????[p]（??2
?
3??1)????????
式中???安全系数，取1.3-1.5，此处取1.4 ???摩擦系数，查表10.6，取0.28 p ?材料的许用压强，查表10.6，取1
?????速度修正系数，查表10.7得：0.86
?????每小时结合数修正系数，对于干式型离合器，取1 ?????摩擦面对数修正系数 ????-离合器传递的扭矩。 ????=
9550?????
=
9550?3
630
=45.48 N.m
=3.14?0.28?1? 1183?883 ?0.86?1=1.05
12?45.48 ?1.4?103
??????=
12??????103
3???3)????????[p]（??2????1
查表10.9取Z=3 （5）计算主动片数??1和被动片数??2 ??1=2+1=2+1=2.5，取3 ??2=2=2=1.5，取2
总片数i=??1+??2=3+2=5 （6）计算轴向压力
22
Q=4(??2???1)[p]????=
??
3.144
??3??
3
? 1182?882 ?1?0.86=4172.12 N
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4.4各轴轴承选择
主轴：根据外径D1=85，D2=65
后端选择双列圆柱滚子轴承NN3017K,其内径为85，外径为130 前端选择双列圆柱滚子轴承NN3013K,其内径为65，外径为100 I轴：根据计算I轴外径为32
选择圆锥滚子轴承30205,其内径为25，外径为52 II轴：根据计算II轴外径为35
选择圆锥滚子轴承30206,其内径为30，外径为62 III轴：根据计算III轴外径为35
选择圆锥滚子轴承30206,其内径为30，外径为62
三、总结
金属切削机床的课程设计任务完成了，虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化.
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四、参考文献
［1］工程学院机械制造教研室 主编.金属切削机床指导书.
［2］濮良贵 纪名刚主编.机械设计(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月
[3］毛谦德 李振清主编.《袖珍机械设计师手册》第二版.机械工业出版社,2002年5月
［4］《减速器实用技术手册》编辑委员会编.减速器实用技术手册.北京:机械工业出版社,1992年
［5］戴曙主编.金属切削机床.北京:机械工业出版社,2005年1月
[6]《机床设计手册》编写组 主编.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1980年8月
［7］华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学主编.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,1979年6月
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