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机械制造装备设计第3章习题答案

2022-05-19 作者:火狐体育官网   来源:火狐体育官方网站app

  3-1 为什么对机床主轴要提出旋转精度、刚度、抗振性、温升及耐磨性要求? 主轴组件的功用是缩小主运动的传动误差并将运动传递给工件或刀具进行切削,形成表

  面成形运动;承受切削力和传动力等载荷。主轴组件直接参与切削,其性能影响加工精度和

  末端传动组件(包括轴承)要有较高的制造精度、支承刚度,必要时采用校正机构,这

  旋转精度是主轴组件装配后,静止或低速空载状态下,刀具或工件安装基面上的全跳动

  动态刚度包括抗振性、热变形、噪声。耐磨性是精度保持性的体现。故机床主轴要提出

  3-2 主轴部件采用的滚动轴承有那些类型,其特点和选用原则是什么? 双列圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承、角接触球轴承、双列圆锥滚子轴承。 双列圆柱滚子轴承,滚子直径小,数量多(50~60 个),具有较高的刚度;两列滚子交错

  布置,减少了刚度的变化量;外圈无挡边,加工方便;主轴内孔为锥孔,锥度1:12 ,轴向

  移动内圈使之径向变形,调整径向间隙和预紧;黄铜实体保持架,利于轴承散热。NN3000K 超轻系列轴承。

  轴承型号为 234400,接触角 60ο,滚动体直径小,极限转速高;外圈和箱体孔为间隙配 合,安装方便,且不承受径向载荷;与双列圆柱滚子轴承配套使用。

  角接触球轴承常用的型号有 7000C 系列和 7000AC 系列,前者接触角为 15ο,后者为 25ο。7000C 系列多用于极限转速高,轴向负载小的机床,如内圆磨床主轴等;7000AC 系 列多用于极限转速高于双列滚子轴承,轴向载荷较大的机床,如车床主轴和加工中心主轴。 为提高支承刚度,可采用两个角接触球轴承组合安装。

  圆锥滚子轴承,与圆锥齿轮相似,内圈滚道锥面、外圈滚道锥面及圆锥滚子轴线形成的

  锥面相交于一点,以保证圆锥滚子的纯滚动。圆锥滚子轴线形成的锥面与轴承轴线的夹角(即

  半锥角),等于接触角。由于圆锥滚子轴承是线接触,所以承载能力和刚度较高。圆锥滚子

  旋转时,离心力的轴向分力使滚子大端与内圈挡边之间滑动摩擦,摩擦面积大,发热量大,

  因而极限转速较低。轴承代号为 30000。 双列圆锥滚子轴承有一个公用外圈,两个内圈,且内圈小端无挡边,可取出内圈,修

  磨中间隔套,调整预紧量。双列圆锥滚子轴承是背靠背的角接触轴承,支点距离大,线接触, 滚子数量多,刚度和承载能力大。可承受纯径向力,也可承受以径向力为主的径向与双向轴 向载荷。适用于中低速、中等以上载荷的机床主轴前支承。常用的型号为 350000。

  机床主轴较粗,主轴轴承的直径较大,轴承所承受的载荷远小于其额定动载荷,约为 1/10。因此,一般情况下,承载能力和疲劳寿命不是选择主轴轴承的主要依据;主轴轴承, 应根据刚度、旋转精度和极限转速来选择。轴承的刚度与轴承的类型有关,线接触的滚子轴 承比点接触的球轴承刚度高,双列轴承比单列的刚度高,且刚度是载荷的函数,适当预紧不 仅能提高旋转精度,也能提高刚度。轴承的极限转速与轴承滚动体的形状有关,同等尺寸的 轴承,球轴承的极限转速高于滚子轴承,圆柱滚子轴承的极限转速高于圆锥滚子轴承;同一 类型的轴承,滚动体的分布圆越小,滚动体越小,极限转速越高。轴承的轴向承载能力和刚 度,由强到弱依次为:推力球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、角接触球轴承;承 受轴向载荷轴承的极限转速由高到低为:角接触球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、 推力球轴承。

  3-3 试分析主轴的结构参数:跨度 l 、悬伸量 a 、外径 D 及内孔 d 对主轴部件弯曲刚度的

  由材料力学可知:当端部受 F 力时,在刚性支承上弹性主轴端部变形 1 为

  主轴的两支承之间的外径、内径可按当量直径 De 、 d e 计算,当量直径可按下式计算

  3-4 主轴前后轴承的径向跳动量分别为 A 、 B ,试计算 A 、 B 在主轴前端 C 处引起的径

  提高刚度 除提高主轴自身刚度外,可采用以下措施:.①角接触轴承为前支承时,接触

  线与主轴轴线的交点应位于轴承前面;②传动件应位于后支承外侧,且传动力使主轴端部变

  形的方向,不能和切削力造成的主轴端部的变形方向相同,两者的夹角应大一些,最佳为 180o,以部分补偿切削力造成的变形;主轴为皮带传动时,应采用卸荷式机构,避免主轴承 受皮带拉力;齿轮也可采用卸荷式机构;③适当增加一个支承内的轴承数目,适度预紧,采 用辅助支承提高支承刚度。

  提高动刚度 除提高主轴组件的静刚度,使固有频率增高,避免共振外,可采用如下措 施:①用圆锥液压涨套取代螺纹等轴向定位件;径向定位采用小锥度过盈配合或渐开线花键;

  滑移齿轮采用渐开线花键配合;②采用三支承主轴;③旋转零件的非配合面全部进行较精密 的切削加工,并做动平衡;④设置消振装置,增加阻尼。可在较大的齿轮上切削出一个圆环

  槽,槽内灌注铅,主轴转动时,铅就会产生相对微量运动,消耗振动能量,从而抑制振动; 如果是水平主轴,可采用动压滑动轴承,提高轴承阻尼;圆锥滚子轴承的滚子大端有滑动摩 擦,阻尼比其它滚动轴承高,因而在极限转速许可的情况下,优先采用圆锥滚子轴承;增加 滚动轴承的预紧力,也可增加轴承的阻尼;⑤采用动力油润滑轴承,控制温升,减少热变形。

  3-6 主轴的轴向定位有几种,各有什么特点?CA6140 车床为什么采用后端定位,而数控机


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