【正文】 膜位移為零。為使ps較小時得到較大的剛度，應選擇最佳節(jié)流比β。因此，令，求得最佳節(jié)流比為： ……………（6）一般先確定ps，將（5）.（6）式聯(lián)立，解出長邊與短邊之比：2）向心軸承參數(shù)的確定及設計計算軸承的結(jié)構參數(shù)：D=6cm； L=18cm； a=11cm。 2l0=。 l1= 。 h0=；選取Ps=2MPa（1） 計算前軸承主軸在長短封油邊中間處的饒度值相差甚小，近似以fA表示。算式中取代入得： 因為相對饒度所以=*103（取kA=）將各m值代入（7）式后求得：xA=將（6）算式寫成：…….（8）將m值和xA值代入（8）式得：(2)計算后軸承因為 所以 所以當前軸承取kA=，此時的外載荷為所以代入公式（7）求得XB= ：將XB，m1—— m4值代入公式（8）可得：(3)剛度計算按以上公式進行計算，在一定負載下其油膜理論上無窮大。選擇應用于一般機床主軸的環(huán)形單油腔靜壓推力軸承，推力軸承位于向心軸承的一側(cè)，如圖示，推力軸承設計在前向心軸承的左側(cè)（靠近砂輪一側(cè)）。一個推力軸承的油腔直接加工在向心軸承的外側(cè)面，而另一個則加工在前軸承蓋上，調(diào)整環(huán)與軸肩的厚度之差即為推力軸承的雙面間隙。這種布局形式的優(yōu)點在于：，調(diào)整起來很方便；；（因兩推力軸承位于向心軸承一側(cè)），從而對加工精度影響小。 圖34推力軸承的布局1. 殼體 1） 推力軸承結(jié)構參數(shù)的確定：（1）平面圓形支承油腔的流量計算：圖35流量計算圖如圖為潤滑油沿半徑方向向外流動的軸對稱流場。假設壓力P只會沿半徑方向發(fā)生變化，由平行板的流量公式可得為弧段rdθ的流量為：則軸對稱流量： 如上圖為兩平面圓形支承，潤滑油從中心油腔成放射狀向四周流動。在極坐標系下，雷諾方程為： 通過積分可得環(huán)形間隙的壓力分布：當兩平面圓板平行時：由可得間隙為h時，平面圓形支承油腔的流量為：（2）環(huán)形油腔推力軸承的流量計算如圖（36）：圖36止推軸承計算圖由式可知：潤滑油向環(huán)形油腔外側(cè)流動的流量計算式為：則環(huán)形油腔推力軸承的流量為：其中，Q內(nèi)為潤滑油向環(huán)形油腔內(nèi)側(cè)流動的流量：則 式中令為支承流量系數(shù)：（3）計算環(huán)形單油腔推力軸承的總推力：環(huán)形單油腔推力軸承的總推力由三部分組成，即（）（）（）所構成的圓環(huán)面積上的推力；分別表示為 。則則總推力為： 可見推力軸承的主要的結(jié)構參數(shù)為： （4）根據(jù)經(jīng)驗公式[2]可求出 其中R為軸的半徑 。2）推力軸承的承載能力和油膜剛度的計算：（1）配合間隙的計算：按照經(jīng)驗公式，對于直徑D≤60mm的軸，平面環(huán)形推力軸承的配合間隙，?。?）節(jié)流比β節(jié)流比β的選擇，由于推力軸承的供油與向心軸承的供油所用的節(jié)流器設計在一起以達到結(jié)構緊湊的目的。故節(jié)流比β與前向心軸承相同，取β=2。（3）油泵供油壓力油泵供油壓力為2Mpa。（4）計算流量系數(shù)由式（5）無量綱摩擦面積（6）油腔有效承載面積油腔有效承載面積的計算公式為： 其中P為總承載力 由式可知：P將 的值代入上式得（7）計算油膜剛度[2] 節(jié)流器的設計一般應滿足液體靜壓支承的承載能力和油膜剛度要求，在改裝磨床磨頭時設計縫隙節(jié)流器。節(jié)流器由下壓板、上壓板及金屬節(jié)流片三個零件組成。其結(jié)構簡單，使用可靠具體零件見圖（37）。 圖37節(jié)流器已知矩形截面阻尼槽的流量公式為： 38非圓截面阻尼槽如圖示，b1為槽寬，h1為槽的深度；le為槽的長度；為流體動力黏度；kf為矩形槽流量系數(shù)，當b1/h110時，kf=1。 按照出入流量相等的公式，有： Qg=Q出， 對于前軸承，h0=*103cm，XA=，l1= cm，R=3 cm，取b1=6 mm，le= cm，代入（9）得：同理，可得后軸承節(jié)流器的結(jié)構參數(shù)已知后軸承h0=*103cm，XB=，l1= cm，R=3 cm，取b1=6 mm，le= cm，代入（9）得： 主軸要盡量達到結(jié)構簡單，對稱性好，材料均質(zhì)，熱變形小，由于油膜的均化作用取決于靜壓主軸軸承系統(tǒng)中的主軸精度，因而需合理選擇主軸本身的加工精度。這里取軸直徑為Φ60，軸頸部分由原磨頭確定尺寸并受到砂輪對其壓力F作用，主軸尾部由電動機帶動，電機對軸的力可忽略不計。在這里同時忽略軸承本身和軸承座的變形，下面計算主軸由于彎曲和傾斜在受力處所產(chǎn)生的總位移，實現(xiàn)對剛度的計算。1) 求主軸在受力處由于油膜偏心使軸傾斜而產(chǎn)生的位移ec。位移簡圖如圖（39）： 圖39作相似三角形后知道：即=+=2) 求主軸在受力處的撓度fc見圖（310）： 圖3103) 求主軸在受力處的總位移f見圖（311）： 圖311f=fc+ec=這比普通有周向回油槽的軸承的撓度小得多，我們從中發(fā)現(xiàn)主軸具有良好剛度。13東北電力大學本科畢業(yè)設計論文第6章 其他零部件的選取 導軌的選取按運動學原理，所謂導軌就是將運動構件約束到只有一個自由度的裝置。這一個自由度可以是直線運動或者是回轉(zhuǎn)運動。導軌裝置，在機械中是使用頻率較高的零部件之一。沒有不使用導軌的金屬切削機床；在測量機、繪圖機上，導軌是它們的工作基準；在其他機械中，例如軋機、壓力機、紡織機等也都離不開導軌的導向。由此可見，導軌的精度、承載能力和使用壽命等都將直接影響機械的工作原理[27]。、特點及應用表6—1 導軌類型、特點及應用導軌類型主要特點應用普通滑動導軌（滑動導軌）(1)結(jié)構簡單，使用維修方便(2)未形成完全液體摩擦時低速易爬行(3)磨損大、壽命低、運動精度不穩(wěn)定普通機床、冶金設備上應用普遍塑料導軌（貼塑導軌）(1)動導軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵或鋼導軌搭配，摩擦系數(shù)小。不易爬行，抗磨損性能好。(2)貼塑工藝簡單(3)剛度較低、耐熱性差，容易儒變主要應用于中、大型機床壓強不大的導軌鑲鋼、鑲金屬導軌(1)在支撐導軌上鑲裝有一定硬度的鋼板或 鋼帶，提高導軌耐磨性，改善摩擦或滿足焊接床身結(jié)構需要(2)在動導軌上鑲有青銅之類的金屬防止咬合磨損，提高耐磨性、運動平穩(wěn)、精度高鑲鋼導軌工藝復雜，成本高。常用于重型機床導軌類型主要特點應用滾動導軌(1)運動靈敏度高、低速運動穩(wěn)定性好，定位精度高(2)精度保持性好，磨損少、壽命長、移動輕便(3)剛性和抗震性差，結(jié)構復雜，要求良好防護應用于各類精密機床、數(shù)控機床等靜壓導軌(1)摩擦系數(shù)很小，驅(qū)動功率小(2)低速運動平穩(wěn)性好(3)承載能力大，剛性、吸振性好(4)需要一套液壓裝置，結(jié)構復雜、調(diào)整困難各種大型機床、精密機床的工作臺 動壓導軌(1)速度高，形成液體摩擦(2)阻尼大、抗振性好(3)結(jié)構簡單，不需復雜供油系統(tǒng)，維護方便(4)油膜厚度隨載荷于速度而變化，影響加工精度，低速重載易出現(xiàn)導軌面接觸主要用于速度高、精度要求一般的機床主運動導軌磨床理想的進給機構導軌應為液靜壓導軌，但是這種導軌加工難度大，需要配備專門的恒溫油箱，使用維護復雜。通過對經(jīng)濟性和制造難易程度的考慮，選用燕尾形滑導軌動。選用燕尾形導軌還考慮到整體結(jié)構的，由于橫向進給機構和縱向進給結(jié)構的安裝位置不是在正中，為了避免在運動過程中機床產(chǎn)生傾斜影響精度，所以最終確定選用燕尾形滑動導軌。導軌間隙調(diào)整裝置廣泛采用鑲條和壓板，結(jié)構形式很多，設計時一般要求如下：調(diào)整方便，保證剛性，接觸良好；鑲條一般應放在受力較小一側(cè)、如要求調(diào)整后中心位置不變，可在導軌兩側(cè)各放一根鑲條；導軌長度較長（120mm）時,可采用兩根鑲條在兩端調(diào)節(jié)，使結(jié)合面加工方便，接觸良好；選擇燕尾導軌的鑲條時，應考慮部件裝配的方式，即便與裝配[28]。（1）導軌材料的要求和匹配用于導軌的材料應具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小動靜摩擦系數(shù)差小。加工和使用時產(chǎn)生的內(nèi)應力小，尺寸穩(wěn)定性好等性能。表4—2 導軌材料匹配及其相對壽命導軌材料及熱處理相對壽命鑄鐵/鑄鐵鑄鐵/淬火鑄鐵鑄鐵/淬火鋼淬火鑄鐵/淬火鑄鐵鑄鐵/鍍鉻或噴涂鉬鑄鐵塑料/鑄鐵12～3﹥24～53～48注：導軌材料前邊為動導軌后邊為固定導軌導軌副應盡量由不同材料組成，如果選用相同材料，也應采用不同的熱處理或不同的硬度。通常動導軌（短導軌）用腳軟耐磨性低的材料，固定導軌（長導軌）用較硬和耐磨材料制造。（2）導軌材料與熱處理機床滑動導軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵?；诣T鐵通常以HT200或HT300做固定導軌，以HT150或HT200做動導軌。導軌熱處理：一般重要的導軌，鑄件粗加工后進行一次時效處理，高精度導軌鑄件半精加工后還需進行第二次時效處理。常用導軌淬火方法： 高、中頻淬火 淬硬層深度（1～2）。硬度（45～50）HRC。電接觸加熱自冷表面淬火，淬硬層深度（～），顯微硬度600HM左右。這種淬火方法主要用于大型鑄件導軌。 離合器的選取(1)接合平穩(wěn)、分離徹底，動作準確可靠；(2)結(jié)構簡單、質(zhì)量輕、外形尺寸小、從動部分轉(zhuǎn)動慣量?。?3)散熱好，接合元件耐磨損，使用壽命長；(4)操縱省力，調(diào)整、維修方便。表4—3 離合器的分類與性能分類依據(jù)類型性能按工作原 理嵌合式傳動轉(zhuǎn)矩能力大，外形尺寸小，接合后主要從動件轉(zhuǎn)速完全一致。不發(fā)熱。在有轉(zhuǎn)差下接合時有較大沖擊，引起陡振和噪聲。不宜有載接合和在高速接合。摩擦式 接合過程主從動接合元件存在滑差，引起發(fā)熱和功率損耗。有柔性，能在較大滑差下接合而無沖擊。按實現(xiàn)離合動作的方 式操縱式人操縱，接合頻率低，控制動作不準確自控式自動操縱，接合頻率高，控制動作準確按操縱方 式機 械離合器操縱力不大不適宜大型離合器；反應慢不適宜接合頻率高的離合器，也不能遠距離操縱氣 壓離合器 ～，離合迅速，適宜接合頻率高的傳動?？梢赃h距離操縱。排氣無污染液 壓離合器操縱力大（～），操縱裝置體積小而傳遞轉(zhuǎn)矩大。適宜于有潤滑裝置的機械設備電 磁離合器操縱方便、接合迅速，可以并入控制回路實現(xiàn)自動控式?？梢赃h距離操縱。為了優(yōu)化設計結(jié)構，使得操縱方便，實現(xiàn)自動控制，遠程操縱，迅速的實現(xiàn)接合，提高機床的生產(chǎn)效率，所以選用電磁式離合器。1—集電環(huán) 2—磁軛 3—線圈 4—壓縮彈簧 5—聯(lián)接環(huán) 6—銜鐵圖4—1 電磁離合器電磁離合器種類非常多，但工作原理只有一個，就是磁力線圈產(chǎn)生磁場，使主動和從動聯(lián)接機構產(chǎn)生摩擦接合或者嚙合，從而獲得扭矩的傳遞。摩擦接合一般為片式，有多片和單片。其優(yōu)點為價格低，允許高速結(jié)合，分為干式和濕式，可以在有油和無油的環(huán)境中工作。摩擦接合還有磁粉離合器，其工作原理為電磁的兩極間填充有一種非常細的金屬粉，當磁力線圈通電后，金屬粉磁化聯(lián)接主動和從動，這種離合器有明顯的優(yōu)點和缺點。優(yōu)點是響應快，根據(jù)電流大小可實現(xiàn)精度的微調(diào)，缺點是溫升高，價格貴。嚙合式電磁離合器，一般叫牙嵌式離合器。和單片磨擦式電磁離合器的原理及結(jié)構非常近似，只是結(jié)合方式為齒式嚙合。該離合器的優(yōu)點是轉(zhuǎn)輸扭矩大，沒有積累誤差，可以做分度和定位結(jié)合。缺點是不可以高速接合[29]。我們選擇具有蓄能器的供油裝置。它適用于主軸系統(tǒng)慣性較大及轉(zhuǎn)速較高的機床或其它機械的主軸靜壓軸承。圖42是該供油系統(tǒng)的原理圖。.1粗過濾器（銅絲布制成）；2交流電動機；3變量泵（也可采用定量泵）；4單向閥；5溢流氣閥；6粗過濾器（線隙式濾油器）；7精過濾器（紙質(zhì)過濾器等精密濾油器）；8是壓力表；9是壓力繼電器（用以保證油泵啟動并建立一定壓力后，才能啟動主軸）；10彈簧式蓄能器（保證在突然停電時，仍能有一定壓力的油液供給主軸軸承，防止主軸與軸承磨損）圖42供油系統(tǒng)的原理圖在供油的元件選擇中，與靜壓軸承使用性能關系較大的是潤滑油過濾裝置與過濾元件的選擇以及油泵的選擇。現(xiàn)分別介紹如下：液體靜壓軸承供油油箱是密閉的，整個循環(huán)油路也是密封的。但是，由于使用過程中不可避免地在油液中存在著機械雜質(zhì)，如棉紗，剝落的油漆，鐵末等。為了保證靜壓軸承供油系統(tǒng)及靜壓軸承本身能正常工作，并使過濾后的潤滑油內(nèi)的雜質(zhì)小于軸承間隙，因此，對潤滑油的過濾必須十分重視。1） 吸油過濾器油泵吸入口的過濾器，采用封閉式的吸油過濾器。2） 紙質(zhì)濾油器粗過濾器采用縫隙式過濾器。精過濾器的過濾精度應小于軸承間隙的最小值，并在設計可能時，最好放在軸承節(jié)流器之前。實踐證明，紙質(zhì)濾油器的過濾精度較高，對于任何節(jié)流結(jié)構的靜壓軸承，都不存在堵塞現(xiàn)象，故可用做精過濾器。1）運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，供油量均勻，壓力脈動小。2）靜壓軸承的壽命，往往取決于供油系統(tǒng)的油泵壽命，因此要選取額定工作壓力高