精密机械旋转支承.ppt

1.滑动丝杆螺母机构设计滑动丝杠传动系统误差分析提高传动精度的措施丝杆螺母机构设计基本程序相关材料、工艺、热处理2.滚珠丝杠螺母机构滚珠丝杠副特征及参数单圆弧滚道、双圆弧滚道接触角、滚珠滚道半径、偏心距、内循环、外循环调整方式及配套机构,螺纹传动设计主要内容：,31/01,第6章旋转支承、直线运动导轨及机架,本章主要内容1.旋转支承结构设计（1）滑动摩擦与滚动摩擦支承（2）水平布置与垂直布置支承结构参数设计材料选择精度评价2.直线运动导轨设计（1）直线导轨功能、相关理论及应用（2）滑动、滚动直线导轨设计,31/02,机械装备运动组成及其应用原动机：各类电机、内燃机、液气马达功能机构：旋转类运动副铰链、皮带、链轮、凸轮、槽轮、齿轮等。由于旋转运动速度高、损耗低、冲击小，在机械结构中有广泛应用。合理设计、选用旋转支承结构直接影响机电产品整机性能、制造成本、使用寿命。,31/03,6.1旋转支承,滚动轴承的一般组成,31/04,基本形式之一：滚动旋转支承,向心轴承、推力轴承、向心推力轴承,31/05,滚动轴承水平布置旋转支承,向心推力滚子轴承,向心轴承、推力轴承、向心推力轴承,31/06,滚动轴承铅垂布置旋转支承,31/07,1.旋转支承的种类和要求,（1）旋转支承种类1）两种常见布置方式（运行时的轴向方位）轴向垂直分布轴向水平分布2）运动方式支承与运动件相对转动（匀速、非匀速）支承与运动件相对摆动（往返转动）3）支承方式（介质场的概念）滑动滚动弹性气体或液体,31/08,（2）满足功能的基本要求,基本要求主要包括以下五个方面：承载、磨损、平稳、精度、成本支承用转动副在传递运动和动力的过程，必须在承载能力、接触面磨损、振动冲击等方面具备良好的综合性能具备和保持应有传动精度较高的性能价格比，保持竞争优势,最重要功能之一支承精度：,方向精度：系统运行时（轴回转），其回转轴线相对轴承回转轴线之间的偏差程度。置中（定心）精度：系统运行中在支承机构的任一截面上，运动件中心相对轴承中心之间的偏移程度。实践表明，在高速、重载下的旋转支承局部温度升高直接影响支承精度和寿命。温敏性评估：环境温度变化对支承精度的影响程度。,31/09,向心推力轴承具有方向、置中双重功能,2.轴向水平布置,回转轴水平布置有利于运动、动力的稳定传输，因此在实用装备中除特殊需要立式结构外，旋转支承多采用轴向水平布置形式。按支承结构中，相关零件接触面的相对运动，分为滑动摩擦式和滚动摩擦式。受力分析：为计算方便将荷载合成轴向和径向轴向荷载：工作荷载沿回转轴的轴向分量径向荷载：自重及荷载在横截面过轴心的分量,31/10,圆锥斜齿轮轴向力,精密旋转支承机构设计，充分利用了滑动轴承结果简单，易于保证精度的特点。结构特征分析：回转轴与轴瓦配合作相对转动，轴瓦与轴承座紧配合，轴承座固定于机架。1）圆柱面支承的应用场合旋转精度要求高；承受较重荷载，存在振动和冲击；需要尽可能小的尺寸和可拆卸；低速、轻载和不重要的轴承。,31/11,（1）圆柱面滑动摩擦支承,支承结构设计包含了轴与瓦、瓦与座、作与架等相关的诸多结构因素，可用形式繁多。在不同使用场合，其支承结构的选用不尽相同，甚至存在较大差异。设计时考虑的主要问题：轴颈的端部结构整体式圆柱面支承的结构剖分式圆柱面支承的结构滑动轴承、轴瓦,31/12,2）支承结构分析,轴颈结构：充分考虑转速高低、承载大小、空间尺寸限制等影响因素。常见轴颈结构设计如下图：,31/13,3）轴颈端部结构设计,4）整体式支承结构,考虑支承零件（轴承）、支架（支座）结构形状、尺寸、性能等因素。,31/14,整体式基本型,所有结构中最简单的型式直接在仪器壳体和支承板上加工轴承孔。,31/25,嵌套式轴承,轴套外表面滚花（防止轴套转动）并直接压入仪器壳体，端部凸台可以承受轴向载荷。缺点：滚花面精度不易保证，安装后中心不易对正外壳材料较硬或壁太薄时不适用。,31/16,薄壁支承嵌套结构（1）,支持部件属于薄壁件时，普通嵌套在壁上的固定困难，可采取如图形式。实用场合：外壳薄、负荷较小。轴套利用弯边法（铆）固定在外壳上，可承受径向荷载和两个方向的轴向负荷。,31/17,专用铆接模具,薄壁支承嵌套结构（2）,外壳较厚、受力较大，如图：利用双面弯边（铆接）把轴套固定在外壳上。注意与上述结构的差异：都属于薄壁类的厚、薄区分两面铆接后有变形，端面要再加工,31/18,非金属支承结构,当支承外壳结构为非金属材料时，为防止弯边时损坏外壳表面，在弯边外另加金属垫板。注意：不能承受大载荷。,31/19,金属垫板,螺栓紧固式,轴承较大并用螺钉把轴套固定在仪器外壳上。图e将轴套直接固定图f金属夹板把轴套固定,31/20,整体式支承小结：,特点：制造简单，但磨损后无法调整间隙，影响轴的旋转精度和正常工作；空间尺寸紧凑，可根据轴颈、支座具体结构合理选择不同结构及参数。应用场合：小型结构、间歇工作、低速和轻载场合。,31/21,5）剖分式支承结构,特点：结构复杂，同整体式相比刚度下降，可以调整轴承的径向间隙。,31/22,考虑工作中的安装、固定、润滑等要求，常见轴瓦结构如图。,31/23,轴套和轴瓦,轴瓦与轴承座的结合型式,油孔和油沟,轴套和轴瓦材料选用,由于滑动摩擦存在较为严重的相对摩擦，因此轴套、轴瓦材料要考虑减摩特性。摩擦理论研究成果，影响摩擦：材料性质表面硬度配合材料相对特性由于被支撑零件（轴）的材料一般为结构钢、合金结构钢，合适的轴承材料有：铸铁铜合金轴承（巴氏）合金陶瓷合金非金属材料,第一节概述,31/24,铸铁,铸铁是制造业应用最为广泛的金属材料之一，与碳素钢、合金钢零件接触，表面具有良好的摩擦性。种类：普通灰铸铁、球墨铸铁应用限制：塑性差、跑合性差适用场合：低速、轻载、不重要的场合,31/25,铜合金（两类）,青铜类：代表材料1：锡青铜和铅青铜摩擦特性：减摩性和耐磨性佳，与钢件接触有很好的摩擦性能，且具有足够强度，但跑合性相对较差，用于重载、中速。代表材料2：铝青铜与钢件接触有较好的摩擦性能，强度和硬度较高，但抗胶合能力差，用于重载、低速。黄铜类：铜锌合金，价格低，低速条件下使用。,31/26,轴承合金（巴氏合金）,锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铜(Cu)等金属合金。特点：耐磨性和减摩性良好，但强度低、成本高。减摩层轴承衬应用：中、高速，重载。,锡基合金配件,31/27,陶瓷合金（粉末合金）,组成：铁基、铜基粉末冶金减摩材料（国标）。优点:良好的自润滑性应用:低或中速，轻或中载，润滑不便、要求清洁。,青铜自润滑轴承,31/28,非金属材料（常用工程塑料）,特点：耐磨、耐腐蚀、自润滑性能。承载能力低，高温变形，导热性和稳定性差。应用：常温、载荷不大场合。,31/29,宝石轴承,原材料包括刚玉玛瑙微晶玻璃等。特点：摩擦系数小，硬度高，耐腐蚀、热膨胀系数小，抗压强度高；脆性材料，加工困难。应用：仪器、仪表轴承承受载荷很小但要求旋转精度高、灵敏度好、使用寿命长。,第一节概述,31/30,6）圆柱面支承轴承的润滑,润滑作用：减小摩擦和磨损，提高抗腐蚀能力缓冲振动和冲击，散热，密封。润滑种类：润滑油润滑脂滑动轴承支承系统必须配套良好的润滑系统，润滑油流动性好，应用最广泛。润滑脂承载能力高，流动性小，不易流失，但摩擦功损耗大；用于低速、压强较高、不便常加油的场合。,31/31,思考题：,P247：1.2.试分析比较青铜类与巴氏合金轴瓦的综合性能。（提示：成分、特性、适用、成本等）,思考题,