最新机电装备设计第三章6学时之三课件PPT.ppt

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1、机电装备设计第三章6学时之三3.5.2对主轴（spindle)轴系的要求整体要求：保证在一定的载荷与转速下，主轴组件精确而稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这种性能。从以下五方面分析：1回转精度2静刚度3动态特性4热特性与热变形5精度保持性21回转精度定义：指主轴装配后，在无载荷、低转速条件下，主轴前端的径向和轴向跳动量。回转中心线：轴件作回转运动时线速度为零的点的连线。影响因素：轴承误差、轴颈圆度误差、轴件的挠曲和振动原因、箱体孔制造和装配误差、主轴转速、支承的设计及润滑等。2静刚度(StaticStiffness)定义：主轴前端产生单位位移时，在某一方向测量出

2、施加的力。反映了组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响因素：主轴的形状和尺寸，滚动轴承的型号和数量，轴承配置形式和预紧、滑动轴承的油膜刚度、支承距离，主轴前端悬伸量，组件的装配等。32）振型方法：对于多自由度系统，可分解为若干个当量单自由度系统（模态)，每个模态有自身的动刚度特性。模态分析理论：一个多自由度系统的各个主要振动模态各有自己的振动频率和振动型式(振型)，一般按振动频率的高低由低向高排列为第1阶、第2阶…第M阶的不同振型。3）噪声噪声来源于振动。主轴振动主要由轴承引起，轴承的滚动表面缺陷、滚道波纹、滚动体的直径误差，轴承结构及弹性变形等。74热特性与热变形

3、(heatcharacteristicanddeformation)1）温升和热变形轴系组件热产生的原因：运动件摩擦、搅油热量、加工区热量和环境热辐射等。后果：○主轴组件温升和热变形，使系统各部件间相对位置精度遭到破坏，影响系统的工作精度；○热变形造成主轴弯曲；○使传动齿轮和轴承的工作状态变坏；○使轴件和轴承、主轴与支承座之间已调整好的间隙和配合发生变化，影响轴承的正常工作，加速齿轮和轴承等零件的磨损。主轴的温升梯度不要大，要温度场对称.82）热位移定义：使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生的位移。热线位移可在笛卡尔坐标中产生三个坐标轴方向的分量。3）轴系主要热

4、特性参数主要特性参数：热源强度、温升和工作部分的热位移。热源强度：轴系的热源有轴承、传动件、密封件等单位时间内发热量的总和。原因：滚动体和滚道产生弹性变形而产生摩擦热，为轴系主要热源之一，轴承的摩擦热与轴承类型、预紧力、转速、轴承的润滑等情况有关，预紧力越大，发热量越多，随着预紧力增加，温升的增加越来越快。95精度保持性（PrecisionPreserve)定义：指长期地保持其原始制造精度的能力。要保证这些表面的耐磨性和有调整间隙的可能。影响耐磨性因素：轴件、轴承的材料与热处理，轴承(或衬套)的类型及润滑方式等。3.5.3主轴轴承的选择重要性：主轴的旋转精度在很

5、大程度上由其轴承决定，轴承的变形量约占主轴组件总变形量的30﹪～50﹪，轴承的发热量占的比重↑。对主轴轴承要求：旋转精度高、刚度大、承载能力强、抗振性好、速度性能高、摩擦功耗小、噪声低和寿命长等。101主轴滚动轴承类型2-外圈1、4-内圈3-隔套11图a，内圈为1：12的锥孔，与主轴锥形轴颈配合。轴向移动内圈，改变在主轴上的位置来调节轴承的径向间隙和预紧量。特点：1、圆柱滚子是线接触，滚子数多，承载能力较大；2、内外圈可分离，只能承受径向载荷，不能承受轴向荷；3、旋转精度高，径向结构紧凑和寿命长等特点；4、用在车床、铣床、镗床、磨床及数控车床上。图d，由外圈2、

6、内圈1和4，及隔套3等组成，接触角为60°。特点：1、接触角大，钢球直径小、数量较多，轴承承载能力和精度较高；2、允许极限转速可高出额定转速的1.5倍，温升低，运转平稳，工作可靠；3、用于高速、轻载和精密机床的主轴组件中。122滚动轴承选用参考依据：转速、载荷及结构尺寸。整体原则：线接触轴承（滚柱、滚锥、滚针）：承载力↑，摩擦力↓，n↓；点接触球轴承：承载力↓，摩擦力↓，n↑；一般轴系要同时承受径向载荷与双轴向载荷，可按下列条件选用滚动轴承：(1)中高速重载双列圆柱滚子轴承配双向推力角接触球轴承(若配推力轴承，则极限转速降低)。成对圆锥滚子轴承结构简单，但极限转

7、速较低。空心圆锥滚子轴承的极限转速提高，但成本较高。(2)高速轻载成组角接触球轴承，根据轴向载荷的大小分别选用25°或15°接触角。(3)轴向载荷为主精度不高时，选用推力轴承配深沟球轴承；精度较高，选用向心推力轴承。133.5.4主轴滑动轴承1液体动压轴承球头浮动式○短三瓦滑动轴承由三块扇形轴瓦组成。○油膜压力需在一定的轴颈圆周速度(v＞4m／s)时形成。○三个压油楔能自动地适应外加载荷，使主轴保持在接近于轴承中心位置。○只宜朝一个方向旋转，不许反转。滑动轴承特点：运转阻尼特性好、抗振和平稳。按流体介质：液体和气体滑动轴承。按油膜压力形成方法：动压和静压轴承。1

8、4工作原理：当主轴以一定