第三章主轴组件设计

设 来调整轴承的间隙或过盈量。
计 2.对于角接触轴承
通过使其内、外圈产生相对位移来实现 间隙调整的。
第
3
3.3主轴
章
主
3.3.1主轴的结构
轴
3.3.2主轴的技术要求
组
件
设
计
第
3
3.3.1主轴的结构
章 在一般情况下，轴的设计取决于刚度，
主
而不是其机械强度。
轴 主轴的构造和形状如何确定？
组 件 设 计
精度。
第
3 影响主轴组件旋转精度的因素
章
主 轴承精度和间隙 轴 与轴承相配合零件（箱体、主轴本身） 组 的精度
件 轴承安装、调整
设 运动精度
计
主轴转速
轴承组合设计
轴承的性能
第
3
2.静刚度
章
静刚度简称为刚度。
主
定义：
轴
主轴组件的刚度是指在外加载荷作用下抵抗变
组
形的能力。
件 设 计
组 3.2.3滚动轴承的刚度确定
件 设
3.2.4滚动轴承间隙的调整和预紧
计
第
3 章
3.2.2主轴滚动轴承的配置型式
主
主轴轴承的选择和配置取决于承受
轴
载荷的大小、方向及其性质，转速
组
大小，精度高低等因素。
件 设 计
承载能力和疲劳寿命不是选择主轴 轴百度文库的主要依据。
第 3
3.2.2主轴滚动轴承的配置型式
组 件 设 计
使主轴组件丧失了原有的运转精度，而 且将降低刚度和抗振性，因此必须保证 这些部分的耐磨性和具有调整的可能性。
第
3
章
影响耐磨性的主要因素
主
轴
主轴、轴承的材料与热处理
组
轴承（或衬套）类型
件 设
润滑方式
计
第
3 3.2主轴轴承的选择与配置
章
主 3.2.1主轴滚动轴承的类型
轴 3.2.2主轴滚动轴承的配置型式
轴 因此，主轴组件中应设有间隙调整机
组
构，以保证主轴轴承保持合理的间隙
件
或过盈量。
设 计
主轴轴承在装配时要进行预紧、调整 间隙的必要性
要求：力求调整方便、可靠。
第 3
章 常见的滚动轴承间隙调整的结构：
主 轴 1.对于带锥孔的双列圆柱滚子轴承
组
（NN3000K )
件 移动轴承内圈使内圈产生径向弹性变形
指在主轴工作端部作用一个静态力F（或扭矩M） 时，F与主轴在F作用方向上所产生的变形y之比
根据作用力：
径向刚度
轴向刚度
扭转刚度
对于大多数专机来说，主轴的径向刚度是 主要的。
第
3 章
影响主轴组件刚度的主要因素
主 轴
主轴的结构型式及尺寸
组 轴承的类型、配置及预紧
件 传动件的布置方式
设 计
对于通用机床主轴端部的形状和尺寸 已标准化，可参见“金属切削机床设 计手册”得出。
第
3
章
3.3.2主轴的技术要求
主
轴 主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转
组
精度。
件 保证锥孔中心和轴颈中心的同轴度，工
设
艺基准如何选择？
计 具体的技术要求可参阅有关的主轴组件
而确定。
第
3 章
3.4主轴组件的计算
章 ❖ 载荷较大
转速较高时，采用
主
双列圆柱滚子轴承
轴
和接触角为60°的
组
双向推力角接触球
件
轴承组合
设 计
转速为中、低速时， 采用双列圆柱滚子
轴承和深沟球轴承
或圆锥滚子轴承的
组合
第 3
3.2.2主轴滚动轴承的配置型式
章 ❖ 载荷中等
转速较高时，采用
主
双列圆柱滚子轴承
轴
和角接触球轴承的
组
组合或采用前后支
主
发热造成的温差，使主轴组件在形状和
轴
位置上产生的畸变。
组 件
主轴组件的热变形的影响：
设
使主轴伸长
计
使轴承的间隙发生变化
轴心位置偏移等
润滑油温度升高后，使黏度下降，从而降 低轴承的承载能力。
第 3 章 影响主轴组件温升和热变形的主要因素
主 轴 轴承的类型、配置方式和预紧力的大小
组 润滑方式
设 计
耐磨性
第 3
1．旋转精度
章
主轴的旋转中心线:主轴作旋转运动时线速
度为零的点的连线称。
主
在理想状态下，该线即为主轴的几何中心线，
轴
其位置是不随时间而变化的。
组
旋转误差:
件
由于制造和装配等误差的影响，主轴旋转时，
设
该线的空间位置每时每刻都在发生着变化。
计
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，即主轴旋转时的瞬时误差
（旋转误差）,其范围就为主轴的旋转精度.
第
3
1．旋转精度
章
主轴组件的旋转精度:是指专机在空载低
主 速转动时，在主轴前端定位面上测得的
轴 径向圆跳动、端面圆跳动和轴向窜动值 组 的大小。
件 动态的旋转精度:
设 主轴组件的旋转精度是在静态无载条件
计 下测出的。如果在工作条件下，则旋转
精度就会有所不同，这种精度称为运动
主轴组件的制造与装配质量
第
3．抗振性
3
章
主轴组件的抗振性：指机器工作时主
主
轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转
轴
的能力。
组
主轴组件的振动的影响：
件 设 计
工件的表面质量 刀具的耐用度
主轴轴承的寿命
还会产生噪声而影响工作环境。
第
4．热变形
3
章 主轴组件的热变形：是指机器工作时，
因各相对运动处的摩擦和搅油等耗损而
机械制造装备设计
第三章主轴组件设计
第3章 主轴组件设计
第三章主轴组件设计
第
3
➢ 3.1主轴组件的基本要求
章
➢ 3.2主轴轴承的选择与配置
主 ➢ 3.3主轴
轴 组
➢ 3.4主轴组件的计算
件 ➢ 3.5提高主轴组件性能的措施
设
计
第
3 3.1主轴组件的基本要求
章
旋转精度
主 轴
静刚度
组
抗振性
件
热变形
件
承都是角接触球轴
设
承的组合
计
转速为中、低速时，
可采用两个圆锥滚
子轴承做前后支承
轴承
第 3
3.2.2主轴滚动轴承的配置型式
章 ❖ 载荷较小
转速较高时，可采
主
用前后支承都是单
轴
列角接触球轴承的
组
组合，如果要提高
件
轴向刚度可每个支
设
承并列两个轴承
计
转速为中、低速时，
可采用深沟球轴承
和推力球轴承的组
合
第
3 章
3.2.3滚动轴承的刚度确定
主
滚动轴承的刚度一般是指径向刚度。
轴 组 件
径向刚度:轴承的径向载荷与径向位 移之比值。
设
径向位移包括轴承本身的弹性位移
计
和轴承环与主轴轴颈及箱体孔的配
合表面间的接触变形。
第
3 3.2.4滚动轴承间隙的调整和预紧
章
主 滚动轴承具有合适的间隙或过盈量。
件 设
散热条件
计
第
3 一般规定，使用滑动轴承时，主轴轴承温
章 度不得超过60℃，对于高精度机床不得超
主 轴
过室温10℃。滚动轴承的允许温度可参阅 表3．1(在室温为20℃的条件下）。
组
件
设
计
第 3
5．耐磨性
章 主轴组件的耐磨性：是指长期地保持其
主
原始制造精度的能力，即精度的保持性。
轴 滑动和滚动轴承的磨损的影响：