车床主轴箱刚度计算举例

例　试计算车床主轴箱体刚度。下图为车床主轴箱的计算简图。已知主轴孔Ⅰ的最大轴向力F＝3000N，箱体尺寸：2a∶2b∶2c＝550∶360∶560。材料为铸铁，E＝1×10⁵MPa

解　(1)先确定无孔箱壁的变形量δ

由　a＝275mm，t＝10mm，2a∶2b∶2c＝1∶0.6∶1

箱体受力面的边长比：2a∶2b＝1∶0.6

着力点坐标为　x＝0.5a，y＝1.1b(相当于1、2'点)

查表着力点位置的影响中表，受力面边长比a∶b＝1∶0.75时

受力面边长比a∶b＝1∶0.5时

车床主轴箱前壁结构计算简图

将已知值代入箱体刚度的计算中式(1)，无孔箱壁在F＝3000N垂直力作用下的变形量δ₀为：

(2)确定修正系数k₁、k₂、k₃

孔Ⅰ：已知H/t＝90/10＝9，R/a'＝0，由表孔和凸台的影响中表1查得H_a/t＝2.2

已知 D²/(2a×2b)＝195²/(550×360)＝0.19，D/d＝195/160＝1.2，由表孔和凸台的影响中表2查得(用插入法延伸)：k₁＝0.45

孔Ⅱ：已知H/t＝40/10＝4；R/a'＝200/415＝0.48，其中a'为孔Ⅰ中心至靠近孔Ⅱ的左箱壁距离；H_a/t＝1.7；D²/(2a×2b)＝120²/(550×360)＝0.073；D/d＝120/80＝1.5

从表孔和凸台的影响中表3中得：Δδ/δ＝-0.15

孔Ⅲ：同孔Ⅱ计算程序，得Δδ/δ＝-0.18

孔Ⅳ：Δδ/δ＝+0.02

孔Ⅴ、孔Ⅵ：已知D²/(2a×2b)＝52²/(550×360)＝0.0135，R/a'＝360/415＝0.87，取Δδ/δ＝0.01

孔Ⅶ：因距开口边缘较近，故不计其影响

因此，修正系数k₂值为：

取修正系数k₃为0.9

(3)计算有孔箱壁的变形量δ

(4)箱体刚度验算

根据车床刚度要求，取车床刚度K≥20N/μm；主轴箱变形在综合位移中所占比例ε＝10%~15%，取ε＝0.15，主轴箱的最小刚度值为：

显然，主轴箱结构刚度不足，应适当增加壁厚和肋条