《机械制造装备设计》2版习题思考题解答第3章主轴组件设计

1、第 3 章 主轴组件设计1 主轴组件的基本要求是什么？它们对加工精度有何影响？答： 1） 旋转精度 : 瞬时旋转中心线相对于理想旋转中心线在空间位置上的偏差， ，其范围就为主轴的旋转精度， 主轴组件的旋转精度是指专机在空载低速转动时， 在主轴前端定位面上的测得的径向圆跳动、端面圆跳动和轴向窜动值的大小。静刚度:是指在外加载荷作用下抵抗变形的能力。抗振性:是指机器工作时主轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转的能力。热变形:是指机器工作时， 因各相对运动处的摩擦和搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴组件在形状和位置上产生的畸变。耐磨性:是指长期地保持其原始制造精度的能力，即精度的保持性。由于各类机械装备

2、的工艺特点的不同，主轴组件所传递的转速、承受的工作载荷等工作条件各异，故对主轴组件的要求也各有侧重，决不能强求一律。3.2 主轴的轴向定位有几种？各有什么特点，适用何种场合？答：主轴的轴向定位，主要由推力轴承来实现。推力轴承的配置型式有三种：前端定位推力轴承安排在前支承处。主轴发热后向后伸长，轴前端的轴向精度较高，但前支承结构复杂（表序号1、 2 和 5 ） 。后端定位推力轴承安排在后支承处。主轴受热后向前伸长，影响轴前端的轴向位置精度和刚度，但这种结构便于轴承间隙调整（表序号3） .两端定位推力轴承分别安排在前后支承处。支承结构简单，发热量小，但主轴受热，产生变形，会改变轴承间隙，影响主轴的

3、旋转精度（表序号4 、 7 和 8 ） 。选择主轴材料的依据是什么？答：主轴材料的选择应根据耐磨性和热处理后变形的大小等来考虑。因此，无需从强度、刚度角度来考虑主轴材料的选择。为什么数控车床的前轴承常采用三联轴承组合，如何布置？为什么？答： 如图所示。数控车床主轴的前支承常采用三联轴承组合安装，即前两轴承为同a。向组合，接触线朝前（大口朝外） ，后轴承与之背靠背（反装） ，则支承点应在前面第一个轴 承的接触线与轴线交点处，这样可以增加主轴的前支承支承宽度，缩短主轴前端悬伸量, 满足数控车床工艺要求。试分析主轴的结构参数跨距L、悬伸量a、外径D及内孔d对主轴组件的弯曲刚度的影响。答： 跨距 L

4、L 增大 , 会使主轴组件的弯曲刚度下降。悬伸量 a a 增大 , 会使主轴组件的弯曲刚度下降。外径 D D 增大 , 主轴直径越大，刚度值越大，会使主轴组件前端的挠度减少 即弯曲刚度提高。内孔 d d 增大 , 会使主轴 刚度下降 , 即主轴前端的弯曲刚度下降。试分析传动件的布置与主轴前端的挠度的关系。答：传动件一般采用带传动和齿轮传动。带传动装置多半装在后轴承的外侧，以防止胶带沾油和便于胶带更换。为了改善主轴的受力变形情况， 有时可采用卸荷式带轮结构， 这样， 传动力对主轴只产生扭矩而不产生弯 矩，消除了传动力所引起的主轴弯曲变形。主轴上的传动齿轮一般安装在各主轴支承之间。为了减少主轴的弯

5、曲变形和扭转变形， 应尽可能缩短主轴受扭部分的长度， 即将齿轮安置在靠近主轴前支承处。 当主轴上的传 动齿轮有两个时，应使传递扭矩大的那个齿轮更靠近前支承。为什么主轴组件前轴承不能作为辅助支承？答 : 主轴组件前轴承不能作为辅助支承的理由为辅助支承的精度较低， 游隙较大， 会 影响到主轴组件的旋转精度。主轴支承跨距与主轴组件刚度有什么关系？确定最佳跨距时应考虑哪些问题？答： 1） 主轴组件所承受的外力通常是作用在主轴前端的径向力 F 和力偶矩 M 以及作用在主轴某处的传动力Fq。这些作用力将使主轴端部发生挠度，它直接影响主轴组件的工作性能。根据力的独立性原理，分别考虑在F、 M、 FQ 的单独

6、作用下求出主轴前端的挠度，然后进行向量合成，得出前端的挠度。当L=L0 （主轴组件的最佳跨距）时，主轴前端的总挠度为最小（Y=Ymin ） ，即主轴组件具有最大的刚度。应考虑的问题 :(1)主轴前端悬伸量a(2)主轴本身的刚度(3)主轴支承的刚度为什么主轴前端作用着工作载荷F、M时，M对前端的挠度影响可以忽略不计？答：主轴前端剪切挠度 Ym曲线在L0附近变化平缓，因此它对最佳跨距L0的数值影响很小，在近似计算 Lo时可忽略不计，即Lo=Lof。为什么主轴前轴承精度比后轴承的高？答：如图3.10a所示，主轴前轴承内圈的偏移为8a (即为径向圆跳动量的一半)，后轴承内圈的偏移为零时，主题轴前端由于轴承影响而产生的偏移8式中 a主轴前端悬伸量；L主轴两支承跨距。图bb所示，主轴后轴承内圈的偏移为8b,而前轴承内圈的偏移为零时，主轴前端产生的偏移8 2为a2 L ba一般情况下，一 8 2 ,说明前轴承精度对主轴组件旋转精度的L影响较大。因此，通常选前轴承精度比后轴承精度高一级。何谓轴承内圈定向装配法？答：为了减少主轴前端的径向圆跳动量，应将前后轴承内圈的径向圆跳动量调到同一个方向上，并将主轴前锥孔的中心线偏差量调到与其相反的方向上，这称为轴承内圈定向装配法。如何在装配时提高主轴的旋转精度？答：1)对于具有外圆柱表面的主轴 ：在实际装