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机械制造装备设计第三章习题答案(关慧贞)复习课程

发布时间:2021-10-25 12:07:31   作者:欧洲杯滚球投注   来源:欧洲杯比分投注

  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。 (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;特点:这类配 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,可用弹簧消除间 隙和补偿热膨胀;适用范围:用于短主轴,如组合机床。 (4)中间配置 两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧;特点: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。 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 1~4。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 T1、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 p1=p2=p3=p4,保持平衡,轴在正中央,各油腔封面与轴颈的间隙相 等,即 h=h1=h2=h3=h4,间隙液阻也相等。 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Δp=p3-p1,压力差将主轴推回中心以平衡外载荷 F。 4.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。 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 3-115 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,请指出错在那里?应怎样 改正?用另画的正确简图表示出来。 答:有多处错误,主轴前端的双列向心圆柱滚子轴承间隙不能调整;大齿轮应靠 主轴前支承,主轴上有轴向力不能用弹性档圈定位,应改为螺母定位锁紧;中间 支承应用向心球轴承或圆柱滚子轴承;主轴后支承两个圆锥滚子轴承应大口朝 外;没有考虑密封和润滑。 7.试设计一主轴部件,前支承用两个圆锥滚子轴承承受径向力和双向轴向力,后 支承用一个双列圆柱滚子轴承,画出前后支承部分的结构简图。 8.在支承件设计中,支承件应满足那哪些基本要求? 答:支撑件应满足的下列要求: 1)应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比。 2)应具有较好的动态特性,包括较大的位移阻抗(动刚度)和阻尼;整机的低 阶频率较高,各阶频率不致引起结构共振;不会因薄壁振动而产生噪声。 3)热稳定性好,热变形对机床加工精度的影响较小。 4)排屑畅通、吊运安全,并具有良好的结构工艺性。 9.支承件常用的材料有哪些?有



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