軸系部件的選擇與設(shè)計

1、目錄軸系部件的選擇與設(shè)計11. 軸系設(shè)計的基本要求1（1）旋轉(zhuǎn)精度 、剛度 、抗振性 、熱變形1（2）機床主軸傳動齒輪空間布置比較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1. 軸系設(shè)計的基本要求軸系由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動部件組成，有主軸軸系和中間傳動軸軸系。軸系的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩及精確的回轉(zhuǎn)運動，它直接承受外力(力矩)。對于中間傳動軸系一般要求不高。而對于完成

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，在無負(fù)載、低速旋轉(zhuǎn)的條件下軸前端的徑向跳動和軸向竄動量。 軸系的剛度反映了軸系組件抵抗靜、動載荷變形的能力。 軸系的振動表現(xiàn)為受迫振動和自激振動兩種形式。其振動原因有軸系組件質(zhì)量不勻引起的動不平衡、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。軸系的受熱會使軸伸長或使軸系零件間隙發(fā)生變化，影響整個傳動系統(tǒng)的傳動精度、旋轉(zhuǎn)精度及位置精度。又由于溫度的上升會使?jié)櫥偷恼扯劝l(fā)生變化，使滑動或滾動軸承的承載能力降低。（2）機床主軸傳動齒輪空間布置比較機床主軸傳動齒輪

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)動螺母1,拉主軸7向左推動軸承內(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，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來實現(xiàn)。外圍開有油

4、槽和油孔4，以利于潤滑油進入軸承。2）微型滾動軸承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)，減小了局部誤差對主軸軸心位置的影響，故主軸回轉(zhuǎn)精度有所提高；每個鋼珠公轉(zhuǎn)時沿著自己的滾道滾動而不相重復(fù)，減小了滾道的磨損，主軸回轉(zhuǎn)精度可長期保持。實踐證明，提高鋼珠的密集度有利于主軸回轉(zhuǎn)精度的提高，但過多地增加鋼珠會增大摩擦力矩。因此，應(yīng)在保證主軸運轉(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：摘自張建民機電一體化系統(tǒng)設(shè)計第四版磁懸浮軸承是利用磁場力將軸無機械摩擦、無潤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)子懸浮在磁場中。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由位移傳感器4檢測轉(zhuǎn)子的偏心，并通過反饋與基準(zhǔn)信號l(轉(zhuǎn)子的理想位置)進行比較，調(diào)節(jié)器2根據(jù)偏差信號進行調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)信號送到功率放大器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，工作時輔助軸承不與轉(zhuǎn)軸接觸，當(dāng)斷電或磁懸浮失控時能托住高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，起到完全保護作用。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)精度中的徑向跳動主要由1）被測表面的幾何形狀誤差；2）被測表面對旋轉(zhuǎn)軸線的偏心；3）旋轉(zhuǎn)軸線在旋轉(zhuǎn)過程中的徑向漂移。等因素引起。軸系軸端的軸向竄動主要由1）被測端面的幾何形狀誤差；2）被測端面對軸心線的不垂直度；3）旋轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動。等三項誤差引起。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）軸系組件裝配后對輸出端軸的外徑、端面及內(nèi)孔通過互為基準(zhǔn)進行精加工。（2） 提高軸系組件的抗振性軸系組件有受迫振動和自激振動，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頻率、剛度和阻尼，通過計算或試驗來預(yù)測其固有振動頻率，當(dāng)阻尼很小時，應(yīng)使其固有振動頻率遠(yuǎn)離受迫振動頻率