【文章內(nèi)容簡介】 直面受力(f)垂直面彎矩圖(g)合成彎矩圖(h)轉(zhuǎn)矩圖 軸的結(jié)構(gòu)和載荷圖AB段支承反力：水平面：垂直面：BC段支承反力：水平面：垂直面：CD段支承反力：水平面：垂直面：DE段支承反力：水平面：垂直面：軸的受力簡圖、c、e。AB段彎矩：水平面：垂直面：合成：BC段彎矩：水平面：垂直面：合成：CD段彎矩：水平面：垂直面：合成：DE段彎矩：水平面：垂直面：合成：軸的水平面、f、g。已知：小帶輪的輸出功率為，同步帶的傳動效率為。所以，大帶輪的輸出功率為：則大帶輪的輸出轉(zhuǎn)矩為：。 主軸的強度校核從合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖上得知，主軸在截面C、D處承受了較大的彎矩，并且還受到帶輪傳動所帶來的扭矩。因此，這兩個截面是危險截面。在校核主軸的強度時應按彎扭合成強度條件進行計算。軸的彎扭合成強度條件為 ……………………（）式中： —— 軸的計算應力，； —— 軸的抗彎截面系數(shù)，； —— 折合系數(shù)； —— 軸的許用彎曲應力，； —— 軸所受的扭矩，單位為； —— 軸所受的彎矩，單位為。軸的抗彎截面系數(shù)為式中： —— 軸頸處直徑，單位為； —— ，此處，為軸孔直徑。得根據(jù)主軸材料為，由《工程力學》查得許用彎曲應力。按扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù)。將上述參數(shù)代入公式（），則軸的計算應力為因為，所以主軸的強度符合要求。 主軸的剛度校核軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應有的工作性能。對于本課題的主軸，應該按軸的彎曲剛度校核。軸計算剛度經(jīng)驗公式為 ……………………………………………（）式中： —— 軸的計算撓度，單位為； —— 軸慣性量，單位為； —— 軸所用材料的彈性模量，單位為； —— 支承跨度，單位為； —— 軸所受圓周力，單位為； —— 軸所受徑向力，單位為。 —— 軸的允許撓度，單位為已知：，。由《工程力學》查得軸的允許撓度為將上述參數(shù)代入公式（），則軸的計算剛度為由于，所以軸能夠滿足剛度要求。綜上所述，軸的強度，剛度均符合校核要求。 主軸組件的支承 主軸軸承的類型機床主軸帶著刀具或夾具在支承件中作回轉(zhuǎn)運動，需要傳遞切削扭矩，承受切削抗力，并保證必要的旋轉(zhuǎn)精度。數(shù)控機床主軸支承根據(jù)主軸部件的轉(zhuǎn)速、承載能力及回轉(zhuǎn)精度等要求的不同而采用不同種類的軸承。主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸組件的工作性能。在數(shù)控機床上主軸軸承常用的有滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承摩擦阻力小，可以預緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動范圍下穩(wěn)定地工作。滾動軸承由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，選購維修方便，在數(shù)控機床上被廣泛采用。但與滑動軸承相比，滾動軸承的噪聲大，滾動體數(shù)目有限，剛度是變化的，抗振性略差并且對轉(zhuǎn)速有很大的限制。數(shù)控機床主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動的主軸。這時滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。(a)雙列圓柱 (b)雙列推力向 (c)雙列圓錐滾 (d)帶凸緣雙列圓柱 (e)帶彈簧的單列圓滾子軸承 心球軸承 子軸承 滾子軸承 錐滾子軸承為了適應主軸高速發(fā)展的要求，滾珠軸承的滾珠可采用陶瓷滾珠。陶瓷滾珠軸承由于陶瓷材料的質(zhì)量輕，熱膨脹系散小，耐高溫，所以具有離心小、動摩擦力小、預緊力穩(wěn)定、彈性變形小、剛度高的特點。但由于成本較高，在數(shù)控機床上還未普及使用。數(shù)控機床主軸支承根據(jù)主軸部件的轉(zhuǎn)速、承載能力及回轉(zhuǎn)精度等要求的不同而采用不同種類的軸承。 數(shù)控機床的主軸軸承及其性能性 能滾動軸承液體靜壓軸承氣體靜壓軸承磁力軸承陶瓷軸承精 度一般或較高，在預緊無間隙時較高高，精度保持性好一般同滾動軸承剛 度一般或較高，預緊后較高，取決于所用軸高，與節(jié)流閥形式有關(guān)，薄膜反饋或滑閥反饋很高較差，因空氣可壓縮，與承載力大小有關(guān)不及一般滾動軸承比一般滾動軸承差抗振性較差，阻尼比好，阻尼比好較好同滾動軸承速度性能用于中、低速，特殊軸承可用于較高速用于各級速度用于超高速用于高速用于中、高速，熱傳導率低，不易發(fā)熱摩擦損耗較小，小，小很小同滾動軸承壽 命疲勞強度限制長長長較長結(jié)構(gòu)尺寸軸向小，徑向大軸向大，徑向小軸向大，徑向小徑向大軸向小，徑向大制造難易軸承生產(chǎn)專業(yè)化、標準化自制，工藝要求高，需要供油設備自制，工藝較液壓系統(tǒng)低，需要供氣系統(tǒng)較復雜比滾動軸承難使用維護簡單，用油脂潤滑要求供油系統(tǒng)清潔，較難要求供氣系統(tǒng)清潔，較易較難較難成 本低較高較高高較高機床主軸軸承發(fā)展，經(jīng)歷了滾、陶、氣浮、磁浮等階段。滾動軸承發(fā)展到陶瓷軸承，即鋼球改為陶瓷球，滾道加TiN或CrNi金屬。由于陶瓷球具有高剛度、高硬度、低密度以及低熱脹和低導熱系數(shù)等特點，同時所用油脂為一次性，終身潤滑，大大地提高了滾動軸承的性能，所以被廣泛采用。目前，一般中小規(guī)格的數(shù)控機床（如車床、銑床、鉆鏜床、加工中心、磨床等）的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承重型數(shù)控機床采用液體靜壓軸承，高精度數(shù)控機床（如坐標磨床）采用氣體靜壓軸承，轉(zhuǎn)速達的主軸則可采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。數(shù)控機床的轉(zhuǎn)速高，為減少主軸的發(fā)熱，必須改善軸承的潤滑方式。在數(shù)控機床上的潤滑一般采用高級油脂封入方式潤滑，每加一次油脂可使用年。 主軸軸承的配置根據(jù)主軸部件的工作精度、剛度、溫升和結(jié)構(gòu)的復雜程度，合理配置軸承，可以提高主傳動系統(tǒng)的精度。采用滾動軸承支承，有許多不同的配置形式。(a)(b)(c) +(d) 數(shù)控機床主軸軸承的配置形式，前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60186。角接觸球軸承組合，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用成對角接觸球軸承，該配置可滿足強力切削的要求，普遍應用于各類數(shù)控機機床。，前軸承采用角接觸球軸承，由個軸承組成一套，背靠背安裝，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，這種配置適用于高速、重載的主軸部件。，前后支承均采用成對角接觸球軸承，以承受徑向載荷和軸向載荷，角接觸球軸承具有較好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達，但這種軸承的承載能力小，因而這種配置適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床主軸。，前支撐采用雙列圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷，后支承采用單列圓錐滾子軸承，這種配置徑向和軸向的剛度