机械设计制造装备课程考试重点总结(95分)

1、 滚动轴承的刚度精度及其预紧 ：轴承是影响主轴组件性能的最关键的因素之一。 轴承的类型：滚动轴承 和 滑动轴承。在两相对运动面间加入滚动体，将两面间的滑动摩擦转换为滚动摩擦。1、双列圆柱滚子轴承 1）结构特点：滚子交错排列，内圈内表面1：12锥，以滚道在内圈上居多2）预紧方式：轴向移动内圈 3）工作性能：旋转精度高，径向刚度高，承载能力高，不能承受或个别型号带档边，仅承受极小轴向载荷，且为滑动摩擦。 2、双向角接触球轴承 1）结构特点：双内圈，单外圈，隔套外圈外径公差带在零线下方，与壳体间有间隙，=60、 40或30 ，越大，轴向刚度越大，速度越低。 2）预紧方式：修磨隔套厚度 3）工作性能：钢球小而多，承载与精度较高，极限 转速高于一般轴承，仅承受轴向载荷 3、角接触球轴承 =1525 1）结构特点： =15或= 25 可几列组合使用，提高刚度承载能力 3）预紧方式：内外圈轴向相对移动即可。背靠背：压紧内圈。面对面：压紧外圈 3）工作性能：承受径向、轴向载荷（BA10X、BT10X除外）=15，轴向承载小，转速高，磨床主轴，=25，轴向承载较大，车床、加工中心主轴 4、圆锥滚子轴承 1)结构特点：有凸缘的，用于轴向定位滚子大端与档边是滑动摩擦，发热多 2）预紧方式：修磨隔套厚度 3)工作性能：可承受轴向、径向载荷，滚子数量大，线接触，刚度高，承载能力大，转速低。、深沟球轴承 1）规格型号系列 60000 系列2）结构特点：内外圈均有滚道3）预紧方式：一般不能调整间隙4）工作性能：一般只承受径向载荷 角刚度： 轴承处的支反力矩与该点的倾角之比，称为角刚度 Nm/rad。对异向组合使用的角接触球轴承，作用点接触线跨距越大，支反力矩越大，角刚度越大。二、主轴前后支承轴承精度对主轴旋转精度的影响：主轴轴承中，前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的。 假设由于前后支承轴承精度误差在支承处引起的轴承轴心偏移时为； 则由于前支承精度误差在主轴端面上引起的轴心偏移为：1La 由于后支承精度误差在主轴端面上引起的轴心偏移为：b2La 显然：12，也就是说，前支承轴承对主轴旋转精度的影响较大。故前支承精度一般应选得较后支承精度高一级。提高轴承精度: 提高主轴旋转精度，使滚动体受力均匀，提高了刚度和抗振性。三、滚珠丝杠的支承形式 压杆失稳 经济性数控车床横向丝杠、 垂向驱动丝杠的支承 精度要求不高，但较长的丝 杠的支承 仅用于轴向力较小的仪表， 打印机等丝杠的支承 机床丝杠的主要支承形式 四、滚珠丝杠的预拉伸 问题：hP（定位精度） 措施：制造时，Ph=Ph0-，安装时，拉伸为Ph0，以抵消热变形膨胀引起的伸长量。丝杠在受热膨胀时，仅所受拉力减小而总长不变。L=l L t（mm） l：线膨胀系数，钢的 l =1110-6 L：丝杠长度 t丝杠的温升（C）4、 主传动系统的功用及设计要求 1、主传动的组成及功用 1、组成：动力源，主轴组件，变速装置，定比传动机构，开停、制动和换向装置，操纵机构、润滑与密封装置、箱体等。功用：机床主传动系统是实现机床主运动的传动系统，从传统意义上而言，属于外联系传动链。2、功用将一定的动力由动力源传递给执行件（如主轴、工作台）；保证执行件具有一定的转速（或速度）和足够的转速范围； 能够方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等； 在某特殊要求机床上，能实现主轴在圆周上的定位。 1、主传动的设计要求（l）主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向（如：车螺纹）和制动，以满足机床的运动要求（2）主电动机具有足够的功率、效率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求； 机床中变形：弹性变形，热变形（3）主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够的精度、抗振性，温升和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求（4）操纵灵活可靠，调整维修方便，润滑密封（对环境敏感的滚动轴承、导轨尤为重要）良好，以满足机床的使用要求；（5）结构简单紧凑，便于加工和装配，工艺性好，成本低，以满足经济性要求。5、 参数的确定1、尺寸参数：主要指影响机床加工性能的结构尺寸。（1）主参数（又称主规格）：是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数，为了更完整地表示出机床的工作能力、工作范围，有些机床还规定有第二主参数，如：车床 床身上工件的最大回转直径。(2) 第二主参数：补充确定了机床的规格。如：车床的最大工件长度，铣床的工作台宽度，摇臂钻床摇臂最大长度等。(3)、其它尺寸参数：辅助说明机床的性能。如：车床的刀架上工件的最大回转直径。龙门铣床横梁最高、最低距离。2、运动参数：表征了机床的切削性能。指机床执行件，如主轴、工作台、刀架等的运动速度等。 运 动 运 动 参 数 主 运 动回转 主轴转速（r/min） 直线 工作台（滑枕） 双行程数（双行程/min） 进给运动直线 工作台（刀架）进给量（mm/r） 工作台（刀架）进给量（mm/min） 回转 转头（刀架）进给量（r/min） 辅助运动直线 工作台（刀架）快速运动速度（m/min）（1）主运动参数的确定：机床主运动形式主要分回转、直线两类，而以回转居多，以回转运动为例分析机床主运动。 *主轴最高nmax 、最低nmin转速的确定：指机床最为典型的工艺的主轴最高最低转速。不同机床，典型工艺不同。*经济加工的最大、最小直径以及机床可能实现的最大、直径之间关系： * 分级变速主轴转速的合理排列：主轴变速方式分有级与无级两类。主轴转速呈等比分布原因：a）使转速范围内的转速相对损失均匀b)2)使变速传动系统简化.（2）进给运动参数的确定：a、一般取等比数列；b、因螺纹导程呈等差数，故进给量呈等差数列；c、因棘轮机构的结构特点，故进给量呈等差数列；进给量为等比数列时，与主轴转速的计算相似3、动力参数：表征了机床的切削能力. 常见动力参数类型：a、 电动机功率（kw）b液压缸牵引力（T) c伺服、步进电动机的额定转矩（n.m）。主要方法：经验计算法（类比），统计分析法以及实测法 动力参数主要考虑：主运动电动机功率, 进给运动电动机功率, 辅助运动电动机功率, 润滑泵、液压泵电机功率3、 机床的精度指标 机床的精度，包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度、动态（工作）精度等。1、几何精度指机床在不运动（机床主轴不转动、工作台不移动等情况下）或空载低速运动时的精度，它反映了机床主要零部件的几何形状精度和它们间的相对位置与相对运动轨迹的精度。2,、传动精度是指内联系传动链两末端执行件相对运动的精度，它取决于传动零件的制造精度和传动系统设计的合理性。3、运动精度是指机床在额定负载下运动时主要零部件的几何位置精度。运动精度是评价机床质量的重要指标，它取决于运动部件的制造精度和机床零部件的动态刚度（在载荷下机床抵抗变形的能力）以及机床热变形的程度。4,、动态（工作）精度是机床在重力、夹紧力、切削力等各种激振力和温升作用下，主要零部件的形位精度。机床对规定试件或工件进行加工的精度，不仅能综合反映出上述各项精度，而且还反映机床的刚度、抗振性及热稳定性等特性。5、定位精度指机床有关部件在直线坐标和回转坐标中定位的准确性，即实际位置与要求位置之间误差的大小，主要反映机床的测量系统、进给系统和伺服系统的特性。7、 爬行现象及其影响现象：在低速或微量进给时，传动装置速度均匀，被驱动部件（工作台）出现时走时停、时快时慢的现象。爬行现象上一个复杂的摩擦自激振动现象，产生原因：摩擦面上摩擦系数变化与传动机构刚度不足引起。影响：加工精度、粗糙度、定位精度，甚至无法工作。爬行现象是一个质量弹性阻尼系统的摩擦自激振动是否稳定的问题。产生爬行现象的主要因素：（1）动、静摩擦系数之差f,越大越易爬行；（2）传动机构刚度K，越小越易爬行；（3）运动部件质量m，越大越易爬行；（4）系统阻尼比,越小越易爬行。消除爬行的措施：1、改善摩擦特性，降低临界速度。2、提高导轨刚度K4、 、导轨失效的主要形式 1、滑动导轨的磨损：导轨副是半开放的，易泄油，切屑、污物易侵入。1）磨粒（硬粒）磨损:硬粒切刮、刻划导轨面，较硬面搓削较软面，称为磨粒磨损。新导轨磨合后，磨损减缓。2）咬合磨损：两表面互相咬啮，使导轨面上明显被咬裂，叫擦伤。磨粒磨损导致咬合磨损，咬合磨损加剧磨粒磨损。咬合磨损机理的三种理论：热焊；机械擦伤；冷焊 压力剪力过大，使局部区域面间氧化膜（0.025m）气膜，裸露金属表面因分子间作用力而吸附在一起。2、滚动导轨的疲劳和压馈；滚动导轨失效的主要原因是表面疲劳和压馈。疲劳：表面受局部应力而产生的弹性变形，反复、龟裂、剥落。压馈：局部应力过大而使表面产生塑变、凹坑。 整体疲劳，局部压溃。4、 支承件刚度的影响因；1、截面形状对静刚度的的影响，等截面面积不同形状惯性矩的对比： 结论：（1）刚度空心实心；故减薄壁厚，加大外径可提高刚。（2）抗扭刚度，圆形截面矩形截，矩形截面方形截面的抗弯刚度建议：对受扭为主：圆形截面； 对受弯为主：矩形截面；即受弯又受扭：近似方形 （3）封闭不封闭截面刚度高 2、隔板及加强筋对刚度的影响 （1）隔板的影响：指在支承件两外壁之间起连接作用的内壁。 通过隔板将局部载荷传递给其它壁板，提升支承件件自身的刚