4精密机械系统-轴系

单击鼠标编辑标题文的格式,单击鼠标编辑大纲正文格式,第二个大纲级,第三个大纲级,第四个大纲级,第五个大纲级,第六个大纲级,第七个大纲级,第八个大纲级,第九个大纲级,*,4.3,主轴系统,基本结构,主轴系统一般由主轴、轴承、支承座构成，而主轴的工作端是露出的长度为,a,的一部分轴。,1,回转轴线,：指主轴在某个瞬间绕其转动、 且与主轴固定在一起的一根直线。,理想回转轴线,：是假定的一条没有回转误差的回转轴线，或是在轴上空间位置固定不变的一条轴线。,实际回转轴线,：主轴实际转动时某个瞬间的回转轴线，由于误差的存在，实际回转轴线一般是不断变化的。,主轴回转误差,：一般指主轴实际回转轴线对理想回转轴线位置的偏移量。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,回转精度,2,主轴回转轴线的运动误差可以分解为三种形式：,径向圆跳动,(,径向晃动误差,),端面圆跳动,(,轴向窜动误差,),倾角摆动,(,角运动误差,),b,）端面圆跳动,a,）径向圆跳动,c,）倾角摆动,主轴回转误差基本形式,4.3,主轴系统,设计的基本要求,回转精度,3,主轴系统的,刚度,是指主轴某一测量点处所受外力与主轴该点的位移之比。,主轴的刚度可以分为,轴向刚度,和,径向刚度,。,主轴系统的刚度直接决定系统的精度，设计时需要对轴系的各个部分的刚度进行验证。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,刚度,4,4.3,主轴系统,设计的基本要求,刚度,主轴系统的刚度受到,轴的刚度、轴承的刚度和支承座刚度,的影响，应是几者的综合。,主轴系统的刚度从计算公式可看出与主轴的,材料,及,截面直径,、,截面形状,、,轴承间距离,和,主轴工作端伸出长度,a,有关。,5,增加轴径,主轴一般做成阶梯型，前段直径比后端大,1.201.43,倍。,选择合理的支承间距离,缩短主轴悬伸长度,一般取,a,/,l,=0.250.5,之间。,提高轴承的刚度,轴承的刚度占整个轴系刚度的,30%50%,。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,刚度,主轴系统的刚度的改善措施,6,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,主轴系统的热变形的产生及影响,主轴系统的热变形主要是由传动件在运转过程中,摩擦,产生的。,主轴和箱体会因此而变形，造成回转中心和其它部件相对位置的变化；,主轴系统中的轴承中的间隙（滑动轴承的油膜厚度、滚动轴承的游隙等等）也会发生变化。,7,将热源与主轴系统分离,应用良好的润滑及摩擦小的结构，必要时还应采取冷却及散热装置。,选用合适的材料和一定的补偿结构,合理安排止推轴承的位置,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,主轴系统热变形的控制方法,8,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,利用合理的材料及结构控制热变形,滚动轴承,1,与箱体,3,的孔间加一个过渡套筒,2.,如果过渡套筒的长度和材料选择合理，热变形对后轴承的间隙的影响可以得到自动补偿。,9,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,合理的止推轴承位置控制轴向热变形,止推轴承,，也称作推力轴承。是用来专门承受轴向力的专用轴承,就是轴平行的方向的力的轴承,止推轴承安装在后径向轴承的两侧，这种结构布局简单且安装方便，但主轴受热将向前伸长也会影响主轴的轴向精度，不适合用于轴向精度较高的仪器。,10,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,合理的止推轴承位置控制轴向热变形,止推轴承安装在前径向轴承和后径向轴承的外侧，这种结构布局安装方便，但主轴受热伸长会引起轴向间歇增大，因此增大了轴向窜动误差。不适合用于轴向精度要求较高的仪器。,11,止推轴承安装在前径向轴承的两侧，这种结构布局避免了主轴受热伸长对轴向精度的影响，但是主轴的悬伸长度增加，影响刚度。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,合理的止推轴承位置控制轴向热变形,12,止推轴承安装在前径向轴承的后侧，这种结构布局既避免了主轴受热伸长对轴向精度的影响，又不增加主轴的悬伸长度，效果较好，但是结构复杂，装配不便。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,热变形,合理的止推轴承位置控制轴向热变形,13,轴系前段的轴承内环精度对主轴端部精度影响大，后轴承内环的精度对主轴端部精度影响相对较小，因此在滚动轴承轴系设计时可以采用不同精度的轴承，,后端的轴承精度可以比前段轴承精度选低一级,。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,杠杆原理,14,滚动轴承一般由,内圈,1,、,外圈,2,、,滚动体,3,和,保持架,4,组成。内圈装在轴径上，与轴一起转动。,外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。,内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。,保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损,。,2,1,3,4,1,2,3,4,4.3,主轴系统,滚动轴承,15,常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。,4.3,主轴系统,滚动轴承,16,滚动轴承的内外圈和滚动体应具有,较高的硬度,和接触疲劳强度、良好的,耐磨,性和冲击,韧性,。,一般用特殊轴承钢制造，常用材料有,GCr15,、,GCr15SiMn,、,GCr6,、,GCr9,等,滚动轴承的表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。,保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。,4.3,主轴系统,滚动轴承,17,1.,按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为,向心轴承,和,推力轴承,向心轴承,径向接触轴承：,公称接触角,=0,，,主要承受径向载荷，可承受较,小的轴向载荷。,向心角接触轴承：,公称接触角,=0,45,，,同时承受径向载荷和轴向,载荷。,推力轴承,推力角接触轴承：,公称接触角,=45,90,，,主要承受轴向载荷，,可承受较小的轴向载荷。,轴向接触轴承：,公称接触角,=90,，,只能承受轴向载荷。,4.3,主轴系统,滚动轴承,18,4.3,主轴系统,滚动轴承,角接触,轴向轴承,19,2.,按滚动体的种类可分为：,球轴承,滚子轴承,滚子轴承的承载能力和耐冲击能力好,;,球轴承摩擦小、高速性能好。,球轴承,滚子轴承,4.3,主轴系统,滚动轴承,20,滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合，则主要使用滑动轴承：,工作转速很高，如汽轮发电机。,要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。,承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。,特重型的载荷，如水轮发电机。,根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。,在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。,径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。,工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的轴承，称为,滑动轴承,。,4.3,主轴系统,滑动轴承,21,根据承受载荷的方向，滑动轴承分为,径向轴承,、,推力轴承,。,根据轴系和拆装的需要，分为,整体式,和,剖分式,两类。,滑动轴承的分类,根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为,液体摩擦滑动轴承,和,非液体摩擦滑动轴承,根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为,液体动压润滑轴承,和,液体静压润滑轴承,，简称,动压轴承,和,静压轴承,。,4.3,主轴系统,滑动轴承,22,径向滑动轴承的典型结构,1,1.,径向滑动轴承,(1),整体式滑动轴承,特点：结构简单，成本低廉。,应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,轴承座,整体轴套,螺纹孔,油杯孔,因磨损而造成的间隙无法调整。,只能从沿轴向装入或拆出。,4.3,主轴系统,滑动轴承,23,(2),部分式滑动轴承,特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,部分式轴承,(,整体轴套,),对开式轴承,(,剖分轴套,),4.3,主轴系统,滑动轴承,24,2.,推力滑动轴承,推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：,空心式,：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。,单环式,：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用,于低速、轻载的场合。,多环式,：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。,由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低,50%,。,空心式,单环式,多环式,4.3,主轴系统,滑动轴承,25,轴瓦的结构,整体式,整体式轴瓦又称轴套，分为光滑轴套和带纵向油槽轴套两种。,4.3,主轴系统,滑动轴承,26,部分式,为了使轴承与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内壁制出沟槽，使其与合金轴承衬结合更牢。,为了使润滑油能均匀流到整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。,4.3,主轴系统,滑动轴承,27,滑动轴系,结构形状简单，制造装配方便，但,回转精度抗振性都不高,，不适宜用于高精度仪器。,液体动压轴承回转精度较高，但是需要主轴运动才能形成一定的油膜压力，所以不适合与低速或变速较多的轴系。,液体、气体静压轴承的轴系承载能力好，回转精度高，但结构复杂，适用于高精度仪器。,4.3,主轴系统,设计的基本要求,几种轴系的比较,28,