2.6-2.8旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計(jì)

1、1一.旋轉(zhuǎn)支承的種類及基本要求二.圓柱支承三.圓錐支承四.填入式滾動(dòng)支承五.其他形式支承21.旋轉(zhuǎn)支承的種類按摩擦性質(zhì)分為：（1）滑動(dòng)支承（2）滾動(dòng)支承（3）氣體(或液體)支承（4）彈性支承3其中的滑動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為 圓柱支撐 圓錐支撐 球面支撐 頂針支承滾動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為 填入式滾珠支承 刀口支承各種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖42.對(duì)旋轉(zhuǎn)支承的要求 方向精度和置中精度高；方向精度是指運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸線與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。置中精度是指在任意截面上，運(yùn)動(dòng)件的中心與承導(dǎo)件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。 摩擦阻力矩??； 許用載荷大； 對(duì)溫度變化的敏感性低； 耐磨性高，磨損后可補(bǔ)

2、償； 抗振性好； 成本低。561-軸肩；2-軸套；3-錐孔 接觸面大，承載大；方向精度、置中精度差；摩擦阻力矩較大； 止推圓柱支承結(jié)構(gòu)7 當(dāng)需要準(zhǔn)確的軸向定位時(shí)，常在運(yùn)動(dòng)件的中心孔和止推面之間放一滾珠做軸向定位，如圖a所示。 若利用軸套端面的滾珠做軸向定位，如圖b，承載能力大，運(yùn)動(dòng)件稍有偏心時(shí)不會(huì)引起晃動(dòng)。 半運(yùn)動(dòng)學(xué)圓柱支承8 對(duì)置中精度要求很高時(shí)，采用運(yùn)動(dòng)學(xué)圓柱支承。這種支承采用五個(gè)適當(dāng)?shù)闹c(diǎn)，限制其五個(gè)自由度，使運(yùn)動(dòng)只保留一個(gè)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。 為了克服點(diǎn)接觸局部壓力大的缺點(diǎn)，常采用小的面接觸或線接觸代替點(diǎn)接觸。9 圓錐支承的方向精度和置中精度較高，承載能力較強(qiáng)。但摩擦阻力矩也較大。磨

3、損后可借助軸向位移自動(dòng)補(bǔ)償間隙。 常用于鉛垂軸且承受軸向力。 10 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)滾珠軸承不能滿足結(jié)構(gòu)上的使用要求時(shí)，常采用非標(biāo)準(zhǔn)滾珠軸承(即填入式滾珠支承)。這種支承一般沒(méi)有內(nèi)圈和外圍，僅在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件上加工出滾道面，用標(biāo)準(zhǔn)滾珠散裝在滾道內(nèi)。 專用填入式滾珠支承圖11 1. 1. 球面支承 球面支承的接觸面是一條狹窄的球面帶，軸除自轉(zhuǎn)外，還可軸向擺動(dòng)一定角度。由于接觸表面很小，宜于低速、輕載場(chǎng)合采用。12 2.頂針支承13 頂針支承的軸頸和軸承在半徑很小的狹窄環(huán)形表面上接觸，摩擦阻力矩較小。但單位壓力很大，潤(rùn)滑油從接觸處被擠出。因此，用潤(rùn)滑降低摩擦阻力矩的作用不大，故頂針支承宜用于低速、輕載的場(chǎng)合

4、。3. 刀口支承 當(dāng)零件擺動(dòng)角度不超過(guò)容許值(8-l0)時(shí)，刀口支承中的摩擦是純滾動(dòng)摩擦，摩擦和磨損很小。多用于擺動(dòng)角度不大的場(chǎng)合。144. 彈性支撐 彈性支撐的彈性阻力矩極小，能在振動(dòng)情況下工作，宜于精度不高的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖所示的鐘擺結(jié)構(gòu)的彈簧片就是彈性支撐。15 軸系由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動(dòng)部件組成，有主軸軸系和中間傳動(dòng)軸軸系。軸系的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩及精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它直接承受外力(力矩)。對(duì)于中間傳動(dòng)軸系一般要求不高。而對(duì)于完成主要作用的主軸軸系的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形及抗振性等的要求較高。包括:旋轉(zhuǎn)精度、剛度與抗振性、熱變形。16一. 軸系設(shè)計(jì)的基本要求旋轉(zhuǎn)精度 、剛度與抗

5、振性 、熱變形 旋轉(zhuǎn)精度是指在裝配之后，在無(wú)負(fù)載、低速旋轉(zhuǎn)的條件下，軸前端的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量。 軸系的剛度反映了軸系組件抵抗靜、動(dòng)載荷變形的能力。 軸系的振動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種形式。其振動(dòng)原因有軸系組件質(zhì)量不勻引起的動(dòng)不平衡、軸的剛度及單向受力等；它們直接影響旋轉(zhuǎn)精度和軸承壽命。 軸系的受熱會(huì)使軸伸長(zhǎng)或使軸系零件間隙發(fā)生變化，影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、旋轉(zhuǎn)精度及位置精度。又由于溫度的上升會(huì)使?jié)櫥偷恼扯劝l(fā)生變化，使滑動(dòng)或滾動(dòng)軸承的承載能力降低。1718標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承 深溝球軸承 雙列向心短圓柱滾子軸承 圓錐滾子軸承 推力軸承 雙列向心短圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、雙列推力球軸承圖

6、19液體靜壓軸承工作原理20液體靜壓軸承工作原理1、2、3、4-油腔；5-金屬薄膜；6-圓盒；7-回油槽；8-軸套磁懸浮軸承工作21 磁懸浮軸承工作原理1-信號(hào)輸入；2-調(diào)節(jié)器；3-功率放大器；4-位移傳感器；5-定子；6-轉(zhuǎn)子提高其旋轉(zhuǎn)精度的主要措施有：提高軸頸與架體(或箱體)支承的加工精度；用選配法提高軸承裝配與預(yù)緊精度，軸系組件裝配后對(duì)輸出端軸的外徑、端面及內(nèi)孔通過(guò)互為基準(zhǔn)進(jìn)行精加工。22 提高其抗振性的主要措施有：提高軸系組件的固有振動(dòng)頻率、剛度和阻尼，通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)其固有振動(dòng)頻率，當(dāng)阻尼很小時(shí)，應(yīng)使其固有振動(dòng)頻率遠(yuǎn)離強(qiáng)迫振動(dòng)頻率，以防止共振。一般講，剛度越高、阻尼越大，則激起的

7、振幅越小。消除或減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)振源的干擾作用。構(gòu)成軸系的主要零部件均應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡，選用傳動(dòng)平穩(wěn)的傳動(dòng)件、對(duì)軸承進(jìn)行合理預(yù)緊等。采用吸振、隔振和消振裝置。232. 提高軸系組件的剛度與抗振性合理選用軸承類型和精度，并提高相關(guān)制造和裝配的質(zhì)量；采取適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式可降低軸承的溫升；采用熱隔離、熱源冷卻和熱平衡方法以降低溫度的升高。243.減少軸系組件的熱變形措施25一. 機(jī)座或機(jī)架的作用及基本要求二. 機(jī)座的材料選擇1.作用 機(jī)座或機(jī)架是支承其它零部件并保證各零部件相對(duì)位置準(zhǔn)確的基礎(chǔ)部件。2.基本要求:提高剛度； 提高抗振性； 減小熱變形； 提高穩(wěn)定性； 工藝性。 此外，還有經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)工程等

8、方面的要求。262.基本要求（1）提高剛度 靜剛度包括：自身剛度、局部剛度和接觸剛度。提高自身剛度 自身剛度是機(jī)架或機(jī)座本身受拉、壓、扭、彎等載荷后產(chǎn)生的變形，其中扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形是主要的； a.合理選擇截面形狀和尺寸。封閉空心截面結(jié)構(gòu)的自身剛度比實(shí)心的大；矩形截面的抗彎剛度比圓形大，而抗扭剛度比圓形?。粰M截面不變時(shí)，減小壁厚，增大輪廓尺寸，可以提高剛度；封閉截面剛度比不封閉截面大； 27b.合理布置肋板和加強(qiáng)肋。為便于鑄造清砂及零部件的裝配、調(diào)整，需要在機(jī)座上開(kāi)“窗口”而使剛度降低，為此，應(yīng)增加肋板或加強(qiáng)肋以提高剛度，其形式如圖所示。28 c.合理的開(kāi)孔和加蓋。實(shí)踐證明，若開(kāi)孔沿機(jī)座或機(jī)架

9、壁中心線排列，或在中心線附近交錯(cuò)排列，孔寬(孔徑)以不大于機(jī)座或機(jī)架壁寬的0.25倍時(shí)，機(jī)座的剛度降低很少。在開(kāi)孔上加蓋板，并用螺釘緊固，則可將彎曲剛度恢復(fù)到接近未開(kāi)孔時(shí)的剛度，而對(duì)提高抗扭剛度無(wú)明顯效果。29 提高局部剛度 局部剛度是在載荷集中的局部范圍產(chǎn)生的變形，如突出的支腳、凸臺(tái)等。 提高局部剛度的主要措施如下：a.在安裝螺釘處加厚凸緣b.或用壁龕式螺釘孔 c.采用添置加強(qiáng)肋30接觸剛度： 接觸剛度是由于加工造成的微觀不平度，使兩個(gè)接觸面的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積很小的一部分，因而產(chǎn)生接觸變形；提高接觸剛度的主要措施如下： a.降低接觸表面的粗糙度(接觸面表面粗糙度應(yīng)小于2.5um)

10、 b.在接觸表面上施加預(yù)壓力(用固定螺釘在接觸面上形成預(yù)壓力)。 近代機(jī)械中，接觸剛度的影響往往大于自身剛度和局部剛度的影響。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少接觸面的數(shù)量，提高接觸面的接觸剛度。31（2）提高抗振性 動(dòng)剛度是衡量抗振性的主要指標(biāo)。 提高抗振性的措施有：提高靜剛度，特別是當(dāng)固有振動(dòng)頻率較高時(shí)；增加阻尼，如液(氣)動(dòng)、靜壓導(dǎo)軌的阻尼比滾動(dòng)導(dǎo)軌大，故抗振性能好；增加固有振動(dòng)頻率，在不降低機(jī)架或機(jī)座靜剛度的前提下，如適當(dāng)減薄壁厚、增加筋和隔板，采用鋼材焊接代替鑄件等；采取隔振措施，如加減振橡膠墊腳、用空氣彈簧隔板等。32（3）減小熱變形 控制熱源，采用冷光源（如發(fā)光二極管）；用膠木、石棉隔熱

11、；用風(fēng)扇、冷卻液散熱；將熱源遠(yuǎn)離機(jī)座或機(jī)架；對(duì)于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并有效潤(rùn)滑。 采用熱平衡法，控制各處的溫差。33（4）提高穩(wěn)定性 機(jī)座或機(jī)架的穩(wěn)定性是指長(zhǎng)時(shí)間地保持其幾何尺寸和主要表面相對(duì)位置的精度?？刹捎米匀粫r(shí)效和人工時(shí)效(熱處理法和振動(dòng)法）方法。（5）工藝性 鑄件毛坯要設(shè)計(jì)得便于成形、澆注、清砂、吊裝，避免鑄造缺陷。 焊件毛坯要設(shè)計(jì)得便于下料、拼焊、減少焊接變形； 各種毛坯要設(shè)計(jì)得便于機(jī)械加工、裝配、維修。3435加工面要在一個(gè)平面上 平 臺(tái) A為工藝凸臺(tái)1.鑄造機(jī)座 材料常選用鑄鐵優(yōu)點(diǎn)： 便于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件；存在在鑄鐵中的片狀或球狀石墨在振動(dòng)時(shí)形成阻尼，抗振性比鋼高3倍

12、； 價(jià)格低。缺點(diǎn)：但生產(chǎn)鑄鐵支承件需要制作木模、芯盒等，制造周期長(zhǎng)，不適合單件生產(chǎn)； 鑄造易出廢品； 加工余量大，機(jī)加工費(fèi)用大。362 焊接機(jī)座 材料常選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼材（鋼板、角鋼、槽鋼、鋼管等），輕型機(jī)架也可用鋁制型材連結(jié)制成。 優(yōu)點(diǎn)：用鋼材焊成的機(jī)座具有造型簡(jiǎn)單 ，適于單件生產(chǎn)，周期短比鑄造快1.7-3.5倍；鋼的彈性模量約為鑄鐵的2倍，在同樣的載荷下，壁厚可做得比鑄鐵的薄，重量輕； 缺點(diǎn)： 鋼的阻尼比只為鑄鐵的約1/3，鋼的抗振性能比鑄鐵差，在結(jié)構(gòu)上，需采取防振措施；鉗工工作量大；成批生產(chǎn)時(shí)，成本較高。373 其他類型機(jī)座 材料選用花崗巖，大理石，天然石等，主要用在高精度高性能的系統(tǒng)

13、中，如三座標(biāo)測(cè)量機(jī)，金剛石車(chē)床等。 優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定，精度保持性好；由于經(jīng)歷長(zhǎng)期的自然時(shí)效，殘余應(yīng)力極小，內(nèi)部組織穩(wěn)定；導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好。性能穩(wěn)定，精度保持性好?？寡趸詮?qiáng)；不導(dǎo)電；抗磁；與金屬不粘合，加工方便，通過(guò)研磨和拋光容易得到很高的精度和表面粗糙度。 缺點(diǎn)：抗沖擊性能差，脆性大；油、水易滲入晶體中，使巖石局部變形脹大，難于制作形狀復(fù)雜的零件。38 本章介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部件和支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)以及軸系和機(jī)架的選擇與設(shè)計(jì)。 在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部件選擇和設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)是滾珠絲杠和齒輪的選擇與設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題。包括滾珠絲杠的選擇與設(shè)計(jì)內(nèi)容包括滾珠絲杠的傳動(dòng)形式、組

14、成、典型結(jié)構(gòu)類型（從螺紋滾道的型面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法等）、主要尺寸參數(shù)與標(biāo)注、支撐方式、防護(hù)與潤(rùn)滑及選擇過(guò)程等。 齒輪的選擇與設(shè)計(jì)內(nèi)容包括傳動(dòng)比的選擇與分配、諧波齒輪傳動(dòng)原理、齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整等。39支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)，主要包括以下主要內(nèi)容： 導(dǎo)向支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)：主要介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)其6項(xiàng)目基本要求（導(dǎo)向精度、剛度、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性、溫度影響、工藝性）；四種滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)（三角形、矩形、燕尾形、圓形）及其組合（雙三角、雙矩形、三角矩形、三角平面、燕尾矩形）的特點(diǎn)；滑動(dòng)導(dǎo)軌副間隙調(diào)整方法（壓板法、平鑲條、斜鑲條）；滾珠、滾柱、滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)；并概括介紹了靜壓導(dǎo)軌