机械制造装备设计第三章习题答案(关慧贞)

1、第三章 典型部件设计1. 主轴部件应满足那些基本要求？答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度 保持性等。主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工 件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。 旋转精度取决于主轴、 轴承、箱体孔等 的制造、装配和调整精度。 主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的 能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时， 在位移方向上所施加的作用 力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。 主轴部件的振动会直接影 响工件的表面加工质量， 刀具的使用

2、寿命， 产生噪声。 主轴部件的精度保持性是 指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。2. 主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合答：（ 1）前端配置 两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处 轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场 合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。特点：这类配 可用弹簧消除间（ 2）后端配置 两个方向的推力轴承都布置在后支撑处； 特点：发热小、温度低， 主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多 刀车床。（ 3）两端配置 两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处

3、； 置方案当主轴受热伸长后， 影响轴承的轴向间隙， 为避免松动， 隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。此方案可减少主（ 4）中间配置 两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧； 特点： 轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。3. 试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承， 液体静压轴承系统由一套专用供 油系统、节流器和轴承三部分组成。 静压轴承由供油系统供给一定压力油， 输进 轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。所以， 轴承油膜压强与主轴转速无关， 承载能力不随转速而变化。 静压轴承与动压轴承 相比有

4、如下优点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加 工精度；抗振性好； 运转平稳；既能在极低转速下工作， 也能在极高转速下工作； 摩擦小，轴承寿命长。定压式静压轴承的工作原理如下图所示，在轴承的内圆柱孔上，开有四个对 称的油腔14。油腔之间由轴向回油槽隔开，油腔四周有封油面，封油面的轴向 宽度为a,轴向宽度为b。液压泵输出的油压为定值 P的油液，分别流经节流器 Tl、T2、T3和T4进入各个油腔。节流器的作用是使各个油腔的压力随外载荷的变 化自动调节，从而平衡外载荷。当无外载荷作用（不考虑自重）时，各油腔的油 压相等，即P 1=P2= P3=P4，保持平衡，轴在正中央，各油腔封面

5、与轴颈的间隙相 等，即h = hl = h2=h3=h4,间隙液阻也相等。（竹Pq4OEE3h当有外载荷F向下作用时，轴颈失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移e， 油腔3间隙减小，即h3=h-e，间隙液阻增大，流量减小，分流器 T3的压力降减 小，因供油压力P是定值，故油腔压力P3随之增大。同理，上油腔1间隙增大， 即h1=h+e,间隙液阻减小，流量增大。节流器 T1的压力降增大，油腔压力P1随 之减小。两者的压力差 p=P3-p1,压力差将主轴推回中心以平衡外载荷 F。46(JDOI g4. 试分析图3- 114中，所示三种主轴轴承的配置型式的特点和适用场合。 n4iXKJl 汨!0函口 口

6、 川a 答：（1）46000为圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承承受轴向负荷的能力取决于接触 角，即外圈滚道角度，角度越大，轴向负荷能力也越大；3182100是双列向心圆柱滚子轴承，这种轴承承载能力大，摩擦系数小，温升低，但不能承受轴向力。 这种配置方式主要在后面的轴承承受轴向力，因此相当于后端配置，这种配置的特点是发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围是用于普通精度机床、立铣、多刀车床。（2）这种配置方式主要在前段的轴承承受轴向力，因此这种轴承配置相当于前 端配置；这种配置的特点是在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受 热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合是用于轴向精度和

7、刚度要求较高的高精 度机床或数控机床。（3）2268000是双向推力向心球轴承，因此这种配置相当于中间配置，这种配 置的特点是两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧，此方案可减少主轴的悬伸 量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。5. 按图3115中的主轴部件，分析轴向力如何传递？间隙如何调整?答：轴向力传递如下图所示调整主轴上的后螺母可消除后止推轴承的轴向间隙和角接触球轴承的径向和轴 向间隙；调整主轴上的前螺母可消除前部双列向心圆柱滚子轴承的径向间隙，继续调整主轴上的后螺母，将主轴向后拉可消除前部止推轴承的轴向间隙。6. 试检查图3 116所示主轴部件中有否错误；如有，请指出

8、错在那里？应怎样 改正？用另画的正确简图表示出来。Z /0蠹 （1.21.5） Tf。22.典型换刀机械手有几种？各有何特点及其使用范围。答： 1）单臂单手机械手：这种机械手又分为机械手只做往复直线运动和机械手 往复摆动两种。单臂单手机械手的特点是结构较简单，换刀动作均需顺序进行， 时间不能重合，故换刀时间较长。机械手只做往复直线运动的机械手一般应用于刀具主轴与刀库刀座的轴线平 行的场合。机械手作往复摆动的机械手又分为机械手摆动轴线与刀具主轴平行和摆动轴 线与刀具主轴垂直两种， 其应用场合分别对应于刀库换刀位置的刀座轴线与主轴 轴线相平行的场合和刀具换刀位置的刀座的轴线与主轴轴线相垂直的场合。2）回转式单臂双手机械手：这类机械手可以同时抓住和拔、插位于主轴和刀库 见间的刀具，与单臂单手式机械手相比，可以缩短换刀时间，应用最广泛，形式 也较多。3）双手式机械手：这种机械手又分为机械手只作往复直线运动和机械手有回转 运动两种。机械手只作往复直线运动的双手式机械手的特点是向刀库还回用过的 刀具和选