轴系部件的选择与设计.docx

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1、目录轴系部件的选择与设计11.轴系设计的基本要求1（1）旋转精度、刚度、抗振性、热变形1（2）机床主轴传动齿轮空间布置比较12.轴系(主轴)用轴承的类型与选择2（1）标准滚动轴承；2（2）深沟球轴承；2（3）双列向心短圆柱滚子轴承；2（4）圆锥滚子轴承；2（5）推力轴承。23.提高轴系性能的措施5（1）提高轴系的旋转精度5（2）提高轴系组件的抗振性5轴系部件的选择与设计1.轴系设计的基本要求轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系。轴系的主要作用是传递转矩及精确的回转运动，它直接承受外力(力矩)。对于中间传动轴系一般要求不高。而对于完成

2、主要作用的主轴轴系的旋转精度、刚度、热变形及抗振性等的要求较高。（1）旋转精度、刚度、抗振性、热变形旋转精度是指在装配之后，在无负载、低速旋转的条件下轴前端的径向跳动和轴向窜动量。轴系的刚度反映了轴系组件抵抗静、动载荷变形的能力。轴系的振动表现为受迫振动和自激振动两种形式。其振动原因有轴系组件质量不匀引起的动不平衡、轴的刚度及单向受力等；它们直接影响旋转精度和轴承寿命。轴系的受热会使轴伸长或使轴系零件间隙发生变化，影响整个传动系统的传动精度、旋转精度及位置精度。又由于温度的上升会使润滑油的粘度发生变化，使滑动或滚动轴承的承载能力降低。（2）机床主轴传动齿轮空间布置比较机

3、床主轴传动齿轮空间布置比较1.轴系(主轴)用轴承的类型与选择（1）标准滚动轴承；（2）深沟球轴承；（3）双列向心短圆柱滚子轴承；（4）圆锥滚子轴承；（5）推力轴承。双列向心短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、双列推力球轴承图1）配套应用例上图为其配套应用实例，双列向心短圆柱滚子轴承的径向间隙调整，是先将螺母6松开、转动螺母1,拉主轴7向左推动轴承内圈，利用内圈胀大以消除间隙或预紧。这种轴承只能承受径向载荷。轴向载荷由双列推力球轴承2承受，用螺母1调整间隙。轴向力的传递见图中箭头所示，轴向刚度较高。这种推力轴承的制造精度已达B级，适用于各种精度的主轴轴系。其预紧力和间隙大小调整

4、用隔套3来实现。外围开有油槽和油孔4，以利于润滑油进入轴承。2）微型滚动轴承3）精密分度头主轴系统上图为一精密分度头主轴系统。它采用的是密珠轴承，主轴由止推密珠轴承2、4和径向密珠轴承1、3组成。这种轴承所用滚珠数量多且接近于多头螺旋排列。由于密集的钢珠有误差平均效应，减小了局部误差对主轴轴心位置的影响，故主轴回转精度有所提高；每个钢珠公转时沿着自己的滚道滚动而不相重复，减小了滚道的磨损，主轴回转精度可长期保持。实践证明，提高钢珠的密集度有利于主轴回转精度的提高，但过多地增加钢珠会增大摩擦力矩。因此，应在保证主轴运转灵活的前提下，尽量增多钢珠数量。图b为推力密珠轴承保持

5、架孔分布情况，图c为径向密珠轴承保持架孔的分布情况。4）液体静压轴承工作原理液体静压轴承工作原理1、2、3、4-油腔；5-金属薄膜；6-圆盒；7-回油槽；8-轴套5）磁悬浮轴承工作原理注：摘自张建民《机电一体化系统设计》第四版磁悬浮轴承是利用磁场力将轴无机械摩擦、无润滑地悬浮在空间的一种新型轴承。其工作原理如下图所示。径向磁悬浮轴承由转子(转动部件)6和定子(固定部件)5两部分组成。定子部分装上电磁体，保持转子悬浮在磁场中。转子转动时，由位移传感器4检测转子的偏心，并通过反馈与基准信号l(转子的理想位置)进行比较，调节器2根据偏差信号进行调节，并把调节信号送到功率放大器

6、3以改变电磁体(定子)的电流，从而改变磁悬浮力的大小，使转子恢复到理想位置。径向磁悬浮轴承的转轴(如主轴）一般要配备辅助轴承，工作时辅助轴承不与转轴接触，当断电或磁悬浮失控时能托住高速旋转的转轴，起到完全保护作用。辅助轴承与转子之间的间隙一般等于转子与电磁体气隙的一半。轴向悬浮轴承的工作原理与径向磁悬浮轴承相同。磁悬浮轴承工作原理1—信号输入；2—调节器；3—功率放大器；4—位移传感器；5—定子；6—转子1.提高轴系性能的措施（1）提高轴系的旋转精度轴承(如主轴)的旋转精度中的径向跳动主要由1）被测表面的几何形状误差；2）被测表面对旋转轴线的偏心；3）旋转轴线在旋转过程

7、中的径向漂移。等因素引起。轴系轴端的轴向窜动主要由1）被测端面的几何形状误差；2）被测端面对轴心线的不垂直度；3）旋转轴线的轴向窜动。等三项误差引起。提高其旋转精度的主要措施有：1）提高轴颈与架体(或箱体)支承的加工精度；2）用选配法提高轴承装配与预紧精度；3）轴系组件装配后对输出端轴的外径、端面及内孔通过互为基准进行精加工。（2）提高轴系组件的抗振性轴系组件有受迫振动和自激振动，前者是由轴系组件的不平衡、齿轮及带轮质量分布不均匀以及负载变化引起的，后者是由传动系统本身的失稳引起的。提高其抗振性的主要措施有：1）提高轴系组件的固有振动频率