发布时间 : 星期一 文章普通车床主传动系统设计更新完毕开始阅读47fba48ed0d233d4b14e6970
当dD0?0.5时，KdK?0.94，说明空心主轴的刚度降低较小。当dD0?0.7时，
KdK?0.76，空心主轴刚度降低了24%，因此为了避免过多削弱主轴的刚度，
一般取dD0?0.7。主轴孔径d确定后，可根据主轴的使用及加工要求选择锥孔的锥度。锥孔仅用于定心时，则锥孔应大些，若锥孔除用于定心，还要求自锁，借以传递转矩时，锥度应小些，我这里选用莫氏六号锥孔。初步设定主轴孔径d=60mm，主轴孔径与外径比为0.6。
8.1.3主轴悬伸量a 主轴悬伸量的大小往往收结构限制，主要取决于主轴端部的结构形式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类型及配置、润滑与密封装置的结构尺寸等。主轴设计时，在满足结构的前提下，应最大限度的缩短主轴悬伸量a。根据结构,定悬伸长度a1?120mm。
8.1.4支撑跨距L
当前，多数机床的主轴采用前后两个支撑，结构简单，制造、装配方便，容易保证精度，但是，由于两支撑主轴的最佳支距L0一般较短，结构设计难于实现，故采用三支撑结构。要比前后支距L地影响大得多，因此，需要合理确定L1。为了使主轴组件获得很高的刚度可抗震性，前中之距L1可按两支撑主轴的最佳只距L0来选取。
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由于三支撑的前后支距L对主轴组件的性能影响较小，可根据结构情况适当确定。如果为了提高主轴的工作平稳性，前后支距L可适当加大，如取
L?(5~6.5)D1。采用三支撑结构时，一般不应该把三个支撑处的轴承同时预紧，
否则因箱孔及有关零件的制造误差，会造成无法装配或影响正常运作。因此为了保证主轴组件的刚度和旋转精度，在三支撑中，其中两个支撑需要预紧，称为紧支撑；另外一个支撑必须具有较大的间隙，即处于“浮动”状态，称为松支撑，显然，其中一个紧支撑必须是前支撑，否则前支撑即使存有微小间隙，也会使主轴组件的动态特性大为降低。试验表明，前中支撑为紧支撑、后支撑位松支撑，要比前后支撑位紧支撑、中支撑为松支撑的结构静态特性显著提高。
8.1.5主轴最佳跨距L0的确定
⑴考虑机械效率，主轴最大输出转距T?9550P?0.85125?672.32N?m.
床身上最大加工直径约为最大回转直径的50到60%,即加工工件直径取为160mm,则半径为0.08m. [2]计算切削力 F?
前后支撑力分别设为FA,FB.
FA?F? FB?F?a?llal?8404?120?360360?11205.3N672.32N?m0.08mm?8404N
?8404?120360?2801.3N
⑶轴承刚度的计算
根据式《结构设计》（方键主编）（6-1）有： Kr?dFrd?r?3.39Frla0.10..8(iz)0.9cos1.9?Num
查《结构设计》（方键主编）表6-11得轴承根子有效长度、球数和列数： iAzA?2?26?52,iBzB?2?30?60 laA?12.8mm,laB?10,,
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再带入刚度公式：
KA?3.39?11205.30.1?100.8??2?30?0.9cos1.90??2164.96Num
um KB?3.39?2801.30.1?12.80.8??2?26?0.9cos1.90??2008.09N
KAKB?2164.962008.09?1.078
；
⑷主轴当量直径 de? de?D?d2110?882
?99mm4；
⑸主轴惯性矩I?0.05(de?d4)
I?0.05?99?4?604??4.15?106mm4；
⑹计算最佳跨距 设：A?6EIKAa6EIKA?6?2.1?10?4152164.96?10?1247?201.27cm2
B?(KAKB?1)?6?2.1?10?4152164.96?1047(1.078?1)?5018.97cm3
查《金属切削机床设计》（3-14）L0?m(1.63t?5.46?1.34)； 式中 m?3B,t?ma(1?KAKB)
ma(1?KAKB)17.1212(1?1.078) ∴m?3B?35018.97?17.12cm;t???0.687;
∴L0?m(1.63t?5.46?1.34)?17.12?(1.63?0.687?5.46?1.34)?32.08cm 式中：
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E?弹性模量，钢的弹性模I?主轴的截面惯性矩，d,di?主轴的外径和孔径，KA量E?2.1?10,MPa;mm;I?0.05(Dmm;;;447?d);4?前轴承的刚度，N
umumKB?后轴承的刚度，Na?前悬伸量，mm;8.2主轴刚度验算
机床在切削加工过程中，主轴的负荷较重，而允许的变形由很小，因此决定主轴结构尺寸的主要因素是它的变形大小。对于普通机床的主轴，一般只进行刚度验算。通常能满足刚度要求的主轴，也能满足强度要求。只有重载荷的机床的主轴才进行强度验算。对于高速主轴，还要进行临界转速的验算，以免发生共振。
一弯曲变形为主的机床主轴(如车床、铣床)，需要进行弯曲刚度验算，以扭
转变形为主的机床（如钻床），需要进行扭转刚度验算。当前主轴组件刚度验算方法较多，没能统一，还属近似计算，刚度的允许值也未做规定。考虑动态因素的计算方法，如根据部产生切削颤动条件来确定主轴组件刚度，计算较为复杂。现在仍多用静态计算法，计算简单，也较适用。
主轴弯曲刚度的验算；验算内容有两项：其一，验算主轴前支撑处的变形转角?，是否满足轴承正常工作的要求；其二，验算主轴悬伸端处的变形位移y，是否满足加工精度的要求。对于粗加工机床需要验算?、y值；对于精加工或半精加工机床值需验算y值；对于可进行粗加工由能进行半精的机床（如卧式车床），需要验算?值，同时还需要按不同加工条件验算y值。
支撑主轴组件的刚度验算，可按两支撑结构近似计算。如前后支撑为紧支撑、中间支撑位松支撑，可舍弃中间支撑不计（因轴承间隙较大，主要起阻尼作用，对刚度影响较小）；若前中支撑位紧支撑、后支撑为松支撑时，可将前中支距L1当做两支撑的之距计算，中后支撑段主轴不计。
8.3主轴刚度验算
机床在切削加工过程中，主轴的负荷较重，而允许的变形由很小，因此决定主轴结构尺寸的主要因素是它的变形大小。对于普通机床的主轴，一般只进行刚度验算。通常能满足刚度要求的主轴，也能满足强度要求。只有重载荷的机床的主轴才进行强度验算。对于高速主轴，还要进行临界转速的验算，以免发生共振。 一弯曲变形为主的机床主轴(如车床、铣床)，需要进行弯曲刚度验算，以扭转变形为主的机床（如钻床），需要进行扭转刚度验算。当前主轴组件刚度验算
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