第九章 軸及精密軸系

1、第九章 軸和軸系 6學(xué)時(shí)課程電子工程系本章重點(diǎn)：本章難點(diǎn)：1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度、剛度計(jì)算；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度、剛度計(jì)算；2.軸系的組成與功能。軸系的組成與功能。1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度、剛度計(jì)算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度、剛度計(jì)算。電子工程系9-1 9-1 軸的概述軸的概述9-2 9-2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算9-3 9-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9-4 9-4 精密軸系的基本要求和類型精密軸系的基本要求和類型章節(jié)分布：6學(xué)時(shí)課程電子工程系91 軸的概述 一、軸的用途與分類 1、功用： 1）支承回轉(zhuǎn)零件（如如卷筒、齒輪、皮帶輪、聯(lián)軸器等）； 2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 2、分類： 按承載

2、情況分： 轉(zhuǎn) 軸 承受扭矩和彎矩 （一般的齒輪軸等，既有周向力又有徑向力 ） 心 軸 只承受彎矩（車輪軸，只有徑向力；轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和非轉(zhuǎn)到心軸） 傳動(dòng)軸主要承受扭矩（萬向軸中的聯(lián)接軸和機(jī)床上的光杠）按軸線形狀分 直軸：階梯軸 光軸曲軸：撓性軸： 軸的各截面軸的各截面中心在同一直線上。中心在同一直線上。 光軸、階梯軸光軸、階梯軸 實(shí)心軸、空心軸實(shí)心軸、空心軸 軸的各截面中心不軸的各截面中心不在同一直線上。曲軸在同一直線上。曲軸通常是專用零件。通常是專用零件。 軸線可變，把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸線可變，把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置。靈活地傳到任何位置。第一節(jié) 軸的概述電子工程系心軸、光軸心軸、光軸固定心軸固定心軸

3、階梯軸階梯軸心軸心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸第一節(jié) 軸的概述電子工程系傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸鋼細(xì)軟軸鋼細(xì)軟軸曲軸曲軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸第一節(jié) 軸的概述電子工程系二、軸的使用要求對(duì)軸的要求：強(qiáng)度：指軸在外載荷作用下不被破壞。一般需要核算其強(qiáng)度。剛度：指軸在外載荷作用下所產(chǎn)生的彎曲或扭轉(zhuǎn)變形量不能超 過允許值。高精度傳動(dòng)時(shí)需要校核其剛度，包括撓 度和扭轉(zhuǎn)角 度。振動(dòng)穩(wěn)定性：對(duì)于高速回轉(zhuǎn)的軸，為了防止軸產(chǎn)生共振，應(yīng)計(jì) 算出軸的臨界轉(zhuǎn)速?；剞D(zhuǎn)精度：指主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)，其理想回轉(zhuǎn)線與實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線的 偏離跳動(dòng)量，應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。 結(jié)構(gòu)工藝性：所設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足加工、熱處理、裝配等 工藝要求。第一節(jié) 軸的概述三 、軸的材料及其選擇 碳素

4、鋼價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，應(yīng)用 最廣，常用45，35，50正火或調(diào)質(zhì)處理合金鋼 機(jī)械強(qiáng)度高，熱處理性能好，淬火性 好。如40Cr40CrNi， 42CrMo等調(diào)制處 理； 20CrMnTi滲碳淬火。常用于高速、 重載，要求結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好的工況 下。但其對(duì)應(yīng)力集中較為敏感。鑄鐵 流動(dòng)性好,吸振性耐磨性強(qiáng),對(duì)應(yīng)力集中敏 感性較低，易得到復(fù)雜結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。注：1.采用合金鋼并不能提高軸的剛度。 2.軸的熱處理和表面強(qiáng)化可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 3.在一些特殊場(chǎng)合，若有防磁、防銹等特殊要求， 則可以用黃銅、青銅或不銹鋼等材料制造。選材原則：選材原則：根據(jù)軸的工作能力（強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、

5、根據(jù)軸的工作能力（強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐磨性等）、熱處理方式、制造工藝性耐磨性等）、熱處理方式、制造工藝性經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)合理。第一節(jié) 軸的概述電子工程系92 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算一、軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)一、軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 1、軸的結(jié)構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu) 軸軸 頸頸軸上被支承的部位；軸上被支承的部位；軸軸 頭頭安裝輪轂安裝輪轂的部位；的部位；軸軸 身身聯(lián)結(jié)軸頸與軸頭的部分。聯(lián)結(jié)軸頸與軸頭的部分。2 2、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容、軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 1）軸的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和精度的設(shè)計(jì)計(jì)算；）軸的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和精度的設(shè)計(jì)計(jì)算； 2 2）軸的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。）軸的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3 3、一般應(yīng)使軸的結(jié)構(gòu)滿足如下條件、一般

6、應(yīng)使軸的結(jié)構(gòu)滿足如下條件1 1）軸和裝在軸上的零件有準(zhǔn)確的軸向、周向工作位置，）軸和裝在軸上的零件有準(zhǔn)確的軸向、周向工作位置，并便于裝拆和調(diào)整；并便于裝拆和調(diào)整；2 2）有良好的加工工藝性；）有良好的加工工藝性；3 3）有足夠的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)精度。）有足夠的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)精度。第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算本節(jié)結(jié)束電子工程系4.設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟材料選擇 估算最小直徑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，保證軸上零件順利拆、裝和調(diào)整、精確定位、使軸受力合理及具有良好的加工工藝性等是軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容） 強(qiáng)度校核、剛度（重要軸）校核，高速下穩(wěn)定性校核 繪制零件圖。不合格不合

7、格不合格不合第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系 )MPa(161055. 936TdnPWT根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件： 1.根據(jù)轉(zhuǎn)矩T初步估算軸的最小直徑主要是在設(shè)計(jì)初期，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算軸的直徑。二、軸的強(qiáng)度計(jì)算mindmmdmmWkWPrnMPaT，軸的直徑軸的抗扭截面模量，軸所傳遞的功率軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)力軸受扭轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn) 式中：;min;/;3第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系若 上有一個(gè)鍵槽，直徑應(yīng)加大3（雙鍵槽增大8）。 )mm(161055. 93336nPAnPdmind)mm()1 (34nPAd由上式可以推出軸的最小尺寸應(yīng)滿足：對(duì)于空心軸應(yīng)滿足：6 . 05 . 0;11空心軸內(nèi)徑，通常

8、其中：ddd第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系 2.根據(jù)彎扭組合強(qiáng)度計(jì)算軸徑主要是在軸設(shè)計(jì)完成后，校核軸的強(qiáng)度。條件：已知支點(diǎn)、扭距，彎矩 步驟： 1、作軸的空間受力簡(jiǎn)圖L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面彎矩圖 L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M

9、1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系3、求垂直平面內(nèi)支反力RV1、RV2，作垂直平面內(nèi)的彎矩圖 L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1=FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMcaMca1Mca2TMa=FaD2(a)(b)(c)(d)(e)(f)第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系4、作合成彎矩圖 22VHMMML1ATR v1Rv1RH 1BCFtFrFaDRH 2Rv2L2L3FtRH 1MHRH 2MHFrR v1= FaRv1FaRv2Mv

10、1Mv2M1M2MvMMMc aMc a1Mc a2TMa=FaD2( a )( b )( c )( d )( e )( f )第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系5、作扭矩圖 L1ATRv1Rv1RH1BCFtFrFaDRH2Rv2L2L3FtRH1MHRH2MHFrRv1= FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMc aMc a1Mc a2TMa=FaD2( a )( b )( c )( d )( e )( f )第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系6、作當(dāng)量彎矩圖 22)( TMMca為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù) L1ATR v1Rv1RH 1BCFtFrFaDRH 2Rv2L2L3F

11、tRH 1MHRH 2MHFrR v1= FaRv1FaRv2Mv1Mv2M1M2MvMMMc aMc a1Mc a2TMa=FaD2( a )( b )( c )( d )( e )( f )第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系7、校核 危險(xiǎn)截面軸的強(qiáng)度bcacacacadMdMWM1.0321133311.0bcaMd設(shè)計(jì)公式 第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系TMc aMc a1Mc a2MRv2FaM2MM1Mv2Rv1Mv1MvMaR v1FaFrFaDMHRH 1MHFtRH 2ARv1L1L2RH 1BTR v1CL3DRH 2Rv2FtFaFr第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系三、軸的剛度計(jì)

12、算1、彎曲剛度 撓曲線方程： 。圓截面的慣性矩為對(duì)某一軸的慣性矩，對(duì)材料的彈性模量；的函數(shù)為彎矩方程，是其中64)( )(422dIExxMEIxMdxyd撓 度： yy 偏轉(zhuǎn)角： mFryyx 對(duì)軸的剛度的計(jì)算通常把軸簡(jiǎn)化處理，看成兩點(diǎn)簡(jiǎn)支，用簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式來計(jì)算。對(duì)階梯軸詳細(xì)計(jì)算時(shí)，用轉(zhuǎn)矩的分段函數(shù)，和邊界條件即可。第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系2、扭轉(zhuǎn)剛度 M GGIdIIEGGLTLGdLnPdGLnPGITLpppP扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力抗扭剛度。截面截面的極慣性矩，對(duì)圓材料的泊松比；材料的剪切彈性模量，；段長度上所受到的扭矩；角在這段長度上出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)為所計(jì)算的一段長度，其中：;32;)1 (

13、21 .0)/(1055.9)32()/(1055.944646第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系。；或：軸的轉(zhuǎn)速軸所傳遞的功率:設(shè)計(jì)軸直徑的公式為對(duì)于實(shí)心鋼軸,對(duì)于階梯軸校核對(duì)于光軸校核對(duì)于精密傳動(dòng)軸取對(duì)于一般傳動(dòng)軸取說明：nPnPdTdIlTGlGITmmpiiip44440091 6 . 111073. 51073. 5;/ )(25. 0;/ )(5 . 025. 0第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系二、軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及臨界轉(zhuǎn)速 彎曲振動(dòng)（橫向） 扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 軸向振動(dòng)（縱向）臨界轉(zhuǎn)速 軸引起共振時(shí)的轉(zhuǎn)速第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算電子工程系彎曲臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算 軸的臨界角速度 mkCk= mg /y0 0

14、/ ygC011946260yncc剛性軸： 185. 0cnn 撓性軸： 2185. 015. 1ccnnnecmm gcmrey第二節(jié) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算本節(jié)結(jié)束電子工程系93 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮的因素: 軸的結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)傳動(dòng)部分的精度起著要的影響，直接關(guān)系到軸的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)精度等。1.軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；2.軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量及聯(lián)接方法；3.軸所承受載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；4.軸的加工工藝等等。一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.確定和繪出軸的全部結(jié)構(gòu)和尺寸；2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固

15、的工作位置 ；3.軸上零件裝拆、調(diào)整方便 ；4.盡量避免應(yīng)力集中；5.制定出滿足使用要求的技術(shù)條件（包括加工、熱處理、表面處理、安裝等等技術(shù)條件）。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程1 1擬定軸上零件的裝配方案；擬定軸上零件的裝配方案；2 2軸上零件的定位；軸上零件的定位；3 3確定各軸段直徑和長度；確定各軸段直徑和長度；4 4軸的結(jié)構(gòu)工藝性；軸的結(jié)構(gòu)工藝性；5. 5. 提高軸的強(qiáng)度。提高軸的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)原則：1）軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理；2）裝配越簡(jiǎn)單、方便越合理。第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系二、軸的外形結(jié)構(gòu)二、軸的外形結(jié)構(gòu) 中低速級(jí)小齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖中低速級(jí)小齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 1-軸端檔

16、圈；軸端檔圈；2-V帶輪；帶輪；3-軸承蓋；軸承蓋；4-滾動(dòng)軸承；滾動(dòng)軸承；5-套筒；套筒；6-平鍵；平鍵；7-齒輪齒輪第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系三、軸上零件的固定方式三、軸上零件的固定方式 軸向定位軸向定位 軸肩、軸環(huán)軸肩、軸環(huán) 用于軸向力比較大的場(chǎng)合。 套筒套筒 用于零件之間尺寸較小的場(chǎng)合，與軸間隙配合。 圓螺母圓螺母 +止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片 用于較大軸向力的軸端及不宜用定位套筒的場(chǎng)合。 軸端擋圈軸端擋圈 用于軸端。 彈性擋圈彈性擋圈 緊定螺釘緊定螺釘 周向定位周向定位（鍵鍵、花花鍵、過盈配合過盈配合、銷銷和緊定螺釘緊定螺釘?shù)龋?用于較小載荷第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系1）軸肩和軸環(huán) 要

17、求r軸R孔或r軸C孔 錯(cuò)誤1 .螺紋處錯(cuò)誤2 .軸承和軸肩處錯(cuò)誤：支承和軸肩處1、零件的軸向定位 第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系2）套筒 3）軸用圓螺母 當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，要求L軸L轂4）軸端擋圈 第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系5）軸承端蓋 6）彈性擋圈 7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 軸承端蓋與機(jī)座間加墊片，以調(diào)整軸的位置 第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系8）圓錐面（+擋圈、螺母） 2、零件的周向定位 1）鍵2）花鍵第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系3）緊定螺釘、銷 4）過盈配合第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系四、各斷軸的直徑和長度的確定四、

18、各斷軸的直徑和長度的確定1、各軸段直徑確定 a) 按扭矩估算軸段直徑d minb) 按軸上零件安裝、定位要求確定各段軸徑，經(jīng)驗(yàn)值 注意： 與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)植； 同一軸徑軸段上不能安裝三個(gè)以上零件。 第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系2、各軸段長度 各軸段與其上相配合零件寬度相對(duì)應(yīng)；轉(zhuǎn)動(dòng)零件與靜止零件之間必須有一定的間隙。 五、軸的結(jié)構(gòu)工藝性五、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 1）軸肩圓角r 2）軸端倒角 3）砂輪越程槽 4）螺紋退刀槽 5）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線上，且取相同尺寸砂輪越程槽 鍵槽位于同一母線上第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系電子工程系五、軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò)五、軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò) 三處錯(cuò)誤正確答案

19、三處錯(cuò)誤正確答案第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電子工程系三處錯(cuò)誤1.左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入；2.多個(gè)鍵應(yīng)位于同一母線上；3.齒輪中的鍵槽繪制錯(cuò)誤。第三節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本節(jié)結(jié)束電子工程系94 精密軸系的基本要求和類型對(duì)精密軸系的主要要求:1.回轉(zhuǎn)精度：指主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)際的回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏差。其主要指標(biāo)有徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)和錐面跳動(dòng)等。在設(shè)計(jì)時(shí)通常采用置中精度和方向精度計(jì)算。一、精密軸系的基本要求一、精密軸系的基本要求a. 置中誤差 指轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平移的程度。其誤差可用 表示， 是軸頸軸線對(duì)軸承軸線的最大偏移量 2第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系2.剛度；3.轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性；要求轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦力

20、要小，不能有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)面帶動(dòng)另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)面的現(xiàn)象存在 4.壽命；5. 結(jié)構(gòu)工藝性好。b.方向誤差指轉(zhuǎn)動(dòng)軸線擺動(dòng)的程度。表示是軸頸軸線對(duì)軸承軸線的最大交角 定向誤差用L電子工程系精密軸系的類型:組成精密軸系的主要零、部件是主軸和精密軸承。 按主軸與精密軸承之間的摩擦性質(zhì)可以把精密軸承分為四類：1.滑動(dòng)摩擦軸系。如圓柱形軸系、圓錐形軸系、錐柱混合軸系。2.滾動(dòng)摩擦軸系。如滾珠軸承軸系、密集滾珠軸系、錐柱滾珠軸系。3.流體摩擦軸系。如氣體靜壓、氣體動(dòng)壓軸系，液體靜壓、動(dòng)壓軸系。4.混合型。 如半運(yùn)動(dòng)學(xué)式軸系、平面軸系。第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系二、精密圓錐軸系的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)二、精密圓錐軸系

21、的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)1.軸2.軸套3.調(diào)節(jié)螺釘?shù)谒墓?jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（一）、基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1.上平面式上平面式 主要優(yōu)點(diǎn)有： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，A端面承受主要載荷，錐面只作定向和定中心作用，定中和定向精度高。主要缺點(diǎn)有： (1)用軸肩承載，摩擦力臂長且接觸面積大，以致摩擦力矩大，靈活性差。 (2)軸系中的間隙是靠修切軸套端面來控制配合要求的，以致精度較低。 (3)磨損后間隙調(diào)整不方便，且加工要求高。 第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系 2.下頂點(diǎn)式下頂點(diǎn)式 主要優(yōu)點(diǎn)有： 用球頭承受軸向載荷，摩擦力較小，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，易于調(diào)節(jié)，磨損后易于調(diào)整，克服了上平面式的缺點(diǎn)。主要缺點(diǎn)有： 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)易

22、擺動(dòng)，只適合低速，中心載荷的條件。第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系3.懸垂式懸垂式主要優(yōu)點(diǎn)有：1）錐面能自動(dòng)定中，間隙可調(diào)，磨損后易于修復(fù)，傳動(dòng)精度高。2）可以用對(duì)研加工，工藝要求不高。主要缺點(diǎn)有： 1）摩擦力矩大。 2）對(duì)溫度變化敏感。 3）制造復(fù)雜，制造工作量大，成本高，沒有互換性。1調(diào)節(jié)螺釘2滾珠3主軸4度盤托架5度盤6導(dǎo)軌7滾動(dòng)軸承8軸套第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（二）、基本計(jì)算摩擦力矩與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系摩擦力矩與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系a) Fa軸向力FN1、FN2法向壓力設(shè)FN1= FN2= FNsin2aNFF(1) 圓錐軸承 第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工

23、程系b)摩擦力矩Mf4sin221ddFfMaf(2)當(dāng)用軸肩承載時(shí) 22133131ddddfFMaf(3)當(dāng)用球形螺釘球頭承載時(shí) afFMaf163第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（三）、圓錐軸系的設(shè)計(jì)1.基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定一般2在415內(nèi)選取，常用的錐度為1:101:5(即角為36)。 2.材料的選擇材料的選擇(1)應(yīng)采用線膨脹系數(shù)小、摩擦系數(shù)小的材料；(2)應(yīng)采用線膨脹系數(shù)接近的材料;(3)若采用相同材料時(shí)，應(yīng)用熱處理使軸頸的硬度比軸承的硬度大。第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（一）、圓柱軸系的結(jié)構(gòu)形式(1)上平面式。 (2)下頂點(diǎn)式 1. 圓柱豎軸系的形

24、式三、精密圓柱軸系的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)三、精密圓柱軸系的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系 圓柱橫軸系為防止在受到軸向力時(shí)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，也要采用與豎軸相類似的軸肩止推或軸端止推 2. 圓柱橫軸系的形式第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（二）、圓柱軸系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，易于大量生產(chǎn)，因此經(jīng)濟(jì)性好。且承載能力大，耐沖擊 缺點(diǎn)是： (1)間隙無法調(diào)整，回轉(zhuǎn)精度不高，定中心精度完全由加工保證，磨損后無法修復(fù)。 (2)摩擦力矩大。 (3)對(duì)溫度適應(yīng)性差。因溫度變化會(huì)引起軸系間隙發(fā)生變化，導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)精度下降。為保證儀器在不同溫度下工作，軸頸和軸承應(yīng)盡量采用膨脹

25、系數(shù)相近的不同材料，可又降低了軸系的耐磨性和加大了摩擦力矩。這是設(shè)計(jì)中應(yīng)權(quán)衡利弊考慮的問題。 第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系 為克服標(biāo)準(zhǔn)圓柱軸系摩擦力矩大、定中精度低等缺點(diǎn)，發(fā)展了以滾動(dòng)摩擦為主的“半運(yùn)動(dòng)學(xué)”式的圓柱軸系。四、精密圓柱軸系的發(fā)展形式四、精密圓柱軸系的發(fā)展形式第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系(1)上錐面滾動(dòng)圓柱軸系 優(yōu)點(diǎn)：具有摩擦力小(f小于0.005)、耐磨的特點(diǎn)，利于批量生產(chǎn)。 缺點(diǎn)：工藝要求高，軸套支承錐面的頂點(diǎn)應(yīng)與圓柱導(dǎo)向面軸線相重合，錐面投影呈圓環(huán)形，不應(yīng)有過大的橢圓度，對(duì)鋼球尺寸精度要求高，鋼球直徑的允差為0.51mm。 第四節(jié) 精密軸系的基本要

26、求和類型電子工程系(2)下錐面滾動(dòng)圓柱軸系 蔡司(Zeiss)軸系 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、工藝性好，克服了下頂點(diǎn)圓柱軸系不能做成空心軸的缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：擺動(dòng)大，穩(wěn)定性差 第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系(3)上平面滾動(dòng)圓柱軸系 利用軸套定中、定向，以軸套和滾珠承受軸向力，克服了上平面滑動(dòng)圓柱軸系摩擦力矩大、轉(zhuǎn)向不靈活等缺點(diǎn)。第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系一、液體靜壓軸系 在圓柱形滑動(dòng)摩擦軸系中，如果通過外部的供油(氣)系統(tǒng)，使軸頸和軸承的工作表面完全處于流體摩擦狀態(tài)，則稱為流體(液體或氣體)靜壓軸系。 五、流體摩擦靜壓軸系五、流體摩擦靜壓軸系1、7粗過濾器 ；2油泵；3電動(dòng)機(jī)；4溢

27、流閥；5蓄能器；6單向閥；8精濾器；9壓力表；10壓力繼電器；11前軸承；12殼體；13軸；14后軸承；15節(jié)流器蓋；16節(jié)流器；17調(diào)整墊；18止推端蓋第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系液體靜壓軸系的主要特點(diǎn)液體靜壓軸系的主要特點(diǎn) (1)運(yùn)動(dòng)精度高，油膜厚度可對(duì)軸頸的不圓度誤差起均化作用，減少了軸頸和軸承本身的制造誤差影響。(2)摩擦阻力小、功耗小、效率高。 (3)承載能力大和良好的靜、動(dòng)剛度。(4)工作壽命長，能長期保持精度。(5)抗振性能好。這種軸系的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一套可靠的供油裝備，使機(jī)構(gòu)的體積和重量增大，因而初置費(fèi)用也大，從而限制了在精密儀器上的應(yīng)用范圍。 第四節(jié)

28、精密軸系的基本要求和類型電子工程系二、氣體靜壓軸系要求主軸回轉(zhuǎn)精度：徑向0.03m，軸向0.01m。 徑向剛度25Nm，軸向剛度81.3Nm。 1、4空氣入口；2主軸；3凸球；5彈簧第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系氣體靜壓軸系的主要優(yōu)點(diǎn)是：氣體靜壓軸系的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)摩擦阻力小，噪聲低，軸承溫升低。(2)回轉(zhuǎn)精度高，空氣膜有均化誤差作用。(3)空氣介質(zhì)不受高低溫影響，適宜特殊環(huán)境下工作。(4)無磨損，容易維護(hù)。主要缺點(diǎn)是承載能力和剛度較低，氣體中的腐蝕性物質(zhì)易使工作面銹蝕。第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系 (1)摩擦力矩小，特別是啟動(dòng)摩擦力矩小，對(duì)儀器軸承特別重要。 (

29、2)能承受較大的載荷且磨損小。 (3)對(duì)溫度變化不敏感。 (4)剛度好，能用于高速轉(zhuǎn)動(dòng)。（一）、標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系 滾動(dòng)摩擦軸系有如下優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)摩擦軸系有如下優(yōu)點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，通過預(yù)加負(fù)荷可提高軸系剛度。 六、精密滾動(dòng)摩擦軸系六、精密滾動(dòng)摩擦軸系第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系（二）、非標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承軸系 1.單列式滾動(dòng)軸承軸系單列式滾動(dòng)軸承軸系1端蓋；2滾珠；3保持架；4外環(huán)；5主軸 圓錐軸的上下端各有一列滾珠2，每粒滾珠與主軸與錐面和端蓋1及外環(huán)4有三點(diǎn)接觸。滾珠采用0級(jí)鋼珠，可以使同列滾珠尺寸差和形狀誤差小于0.1 。m第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系1基圓盤；2主軸；3頂尖；4頂尖座；5螺釘；6滾珠；7滾珠漸開線齒形儀軸系第四節(jié) 精密軸系的基本要求和類型電子工程系這種軸系的主要特點(diǎn)是： (1)徑向精度由基圓盤l的內(nèi)孔，主軸2的外圓以及二列滾珠6保證；軸向精度則由基圓盤的端面A和主軸的軸肩端面B及其上面的滾珠7