軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)

1、目錄軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)11. 軸系設(shè)計(jì)的基本要求1（1）旋轉(zhuǎn)精度 、剛度 、抗振性 、熱變形1（2）機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪空間布置比較12. 軸系(主軸)用軸承的類型與選擇2（1）標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承；2（2）深溝球軸承 ；2（3）雙列向心短圓柱滾子軸承；2（4）圓錐滾子軸承 ；2（5）推力軸承 。23. 提高軸系性能的措施5（1） 提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度5（2） 提高軸系組件的抗振性5軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)1. 軸系設(shè)計(jì)的基本要求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

2、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。（1）旋轉(zhuǎn)精度 、剛度 、抗振性 、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)為受迫振動(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。（2）機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪空間布置比較機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪

3、空間布置比較2. 軸系(主軸)用軸承的類型與選擇（1）標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承； （2）深溝球軸承 ；（3）雙列向心短圓柱滾子軸承； （4）圓錐滾子軸承 ；（5）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1）配套應(yīng)用例上圖為其配套應(yīng)用實(shí)例，雙列向心短圓柱滾子軸承的徑向間隙調(diào)整，是先將螺母6松開、轉(zhuǎn)動(dòng)螺母1,拉主軸7向左推動(dòng)軸承內(nèi)圈，利用內(nèi)圈脹大以消除間隙或預(yù)緊。這種軸承只能承受徑向載荷。軸向載荷由雙列推力球軸承2承受，用螺母1調(diào)整間隙。軸向力的傳遞見圖中箭頭所示，軸向剛度較高。這種推力軸承的制造精度已達(dá)B級(jí)，適用于各種精度的主軸軸系。其預(yù)緊力和間隙大小調(diào)整用隔套3來(lái)實(shí)現(xiàn)。外圍開有油

4、槽和油孔4，以利于潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承。2）微型滾動(dòng)軸承3）精密分度頭主軸系統(tǒng)上圖為一精密分度頭主軸系統(tǒng)。它采用的是密珠軸承，主軸由止推密珠軸承2、4和徑向密珠軸承1、3組成。這種軸承所用滾珠數(shù)量多且接近于多頭螺旋排列。由于密集的鋼珠有誤差平均效應(yīng)，減小了局部誤差對(duì)主軸軸心位置的影響，故主軸回轉(zhuǎn)精度有所提高；每個(gè)鋼珠公轉(zhuǎn)時(shí)沿著自己的滾道滾動(dòng)而不相重復(fù)，減小了滾道的磨損，主軸回轉(zhuǎn)精度可長(zhǎng)期保持。實(shí)踐證明，提高鋼珠的密集度有利于主軸回轉(zhuǎn)精度的提高，但過(guò)多地增加鋼珠會(huì)增大摩擦力矩。因此，應(yīng)在保證主軸運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的前提下，盡量增多鋼珠數(shù)量。圖b為推力密珠軸承保持架孔分布情況，圖c為徑向密珠軸承保持架孔的分布情況

5、。4）液體靜壓軸承工作原理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5）磁懸浮軸承工作原理 注：摘自張建民機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四版磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將軸無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)潤(rùn)滑地懸浮在空間的一種新型軸承。其工作原理如下圖所示。徑向磁懸浮軸承由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部件)6和定子(固定部件)5兩部分組成。定子部分裝上電磁體，保持轉(zhuǎn)子懸浮在磁場(chǎng)中。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由位移傳感器4檢測(cè)轉(zhuǎn)子的偏心，并通過(guò)反饋與基準(zhǔn)信號(hào)l(轉(zhuǎn)子的理想位置)進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)器2根據(jù)偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)信號(hào)送到功率放大器3以改變電磁體(定子)的電流，從而改變磁懸浮力的大小，使轉(zhuǎn)子恢復(fù)到理想位置。

6、徑向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)軸(如主軸）一般要配備輔助軸承，工作時(shí)輔助軸承不與轉(zhuǎn)軸接觸，當(dāng)斷電或磁懸浮失控時(shí)能托住高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，起到完全保護(hù)作用。輔助軸承與轉(zhuǎn)子之間的間隙一般等于轉(zhuǎn)子與電磁體氣隙的一半。軸向懸浮軸承的工作原理與徑向磁懸浮軸承相同 。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3. 提高軸系性能的措施（1） 提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度軸承(如主軸)的旋轉(zhuǎn)精度中的徑向跳動(dòng)主要由1）被測(cè)表面的幾何形狀誤差；2）被測(cè)表面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的偏心；3）旋轉(zhuǎn)軸線在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的徑向漂移。等因素引起。軸系軸端的軸向竄動(dòng)主要由1）被測(cè)端面的幾何形狀誤差；2）被測(cè)端面對(duì)軸心線的不垂直度；3）旋轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動(dòng)。等三項(xiàng)誤差引起。提高其旋轉(zhuǎn)精度的主要措施有：1）提高軸頸與架體(或箱體)支承的加工精度；2）用選配法提高軸承裝配與預(yù)緊精度；3）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。（2） 提高軸系組件的抗振性軸系組件有受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)，前者是由軸系組件的不平衡、齒輪及帶輪質(zhì)量分布不均勻以及負(fù)載變化引起的，后者是由傳動(dòng)系統(tǒng)本身的失穩(wěn)引起的。提高其抗振性的主要措施有：1）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)離受迫振動(dòng)頻率