精密機(jī)械旋轉(zhuǎn)支承.ppt

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1.滑動絲桿螺母機(jī)構(gòu)設(shè)計●滑動絲杠傳動系統(tǒng)誤差分析●提高傳動精度的措施●絲桿螺母機(jī)構(gòu)設(shè)計基本程序●相關(guān)材料、工藝、熱處理2.滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)●滾珠絲杠副特征及參數(shù)單圓弧滾道、雙圓弧滾道接觸角、滾珠滾道半徑、偏心距、內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)●調(diào)整方式及配套機(jī)構(gòu),螺紋傳動設(shè)計主要內(nèi)容：,,31/01,,第6章旋轉(zhuǎn)支承、直線運(yùn)動導(dǎo)軌及機(jī)架,,本章主要內(nèi)容1.旋轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）滑動摩擦與滾動摩擦支承（2）水平布置與垂直布置支承●結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計●材料選擇●精度評價2.直線運(yùn)動導(dǎo)軌設(shè)計（1）直線導(dǎo)軌功能、相關(guān)理論及應(yīng)用（2）滑動、滾動直線導(dǎo)軌設(shè)計,31/02,機(jī)械裝備運(yùn)動組成及其應(yīng)用原動機(jī)：各類電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液氣馬達(dá)功能機(jī)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)類運(yùn)動副鉸鏈、皮帶、鏈輪、凸輪、槽輪、齒輪等。由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動速度高、損耗低、沖擊小，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中有廣泛應(yīng)用。合理設(shè)計、選用旋轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)電產(chǎn)品整機(jī)性能、制造成本、使用壽命。,,31/03,6.1旋轉(zhuǎn)支承,滾動軸承的一般組成,,31/04,基本形式之一：滾動旋轉(zhuǎn)支承,向心軸承、推力軸承、向心推力軸承,,31/05,滾動軸承水平布置旋轉(zhuǎn)支承,向心推力滾子軸承,向心軸承、推力軸承、向心推力軸承,,31/06,滾動軸承鉛垂布置旋轉(zhuǎn)支承,,31/07,1.旋轉(zhuǎn)支承的種類和要求,（1）旋轉(zhuǎn)支承種類1）兩種常見布置方式（運(yùn)行時的軸向方位）●軸向垂直分布●軸向水平分布2）運(yùn)動方式●支承與運(yùn)動件相對轉(zhuǎn)動（勻速、非勻速）●支承與運(yùn)動件相對擺動（往返轉(zhuǎn)動）3）支承方式（介質(zhì)場的概念）●滑動●滾動●彈性●氣體或液體,,31/08,（2）滿足功能的基本要求,基本要求主要包括以下五個方面：承載、磨損、平穩(wěn)、精度、成本●支承用轉(zhuǎn)動副在傳遞運(yùn)動和動力的過程，必須在承載能力、接觸面磨損、振動沖擊等方面具備良好的綜合性能●具備和保持應(yīng)有傳動精度●較高的性能價格比，保持競爭優(yōu)勢,最重要功能之一——支承精度：,●方向精度：系統(tǒng)運(yùn)行時（軸回轉(zhuǎn)），其回轉(zhuǎn)軸線相對軸承回轉(zhuǎn)軸線之間的偏差程度。●置中（定心）精度：系統(tǒng)運(yùn)行中在支承機(jī)構(gòu)的任一截面上，運(yùn)動件中心相對軸承中心之間的偏移程度。實(shí)踐表明，在高速、重載下的旋轉(zhuǎn)支承局部溫度升高直接影響支承精度和壽命。溫敏性評估：環(huán)境溫度變化對支承精度的影響程度。,,31/09,向心推力軸承具有方向、置中雙重功能,2.軸向水平布置,回轉(zhuǎn)軸水平布置有利于運(yùn)動、動力的穩(wěn)定傳輸，因此在實(shí)用裝備中除特殊需要立式結(jié)構(gòu)外，旋轉(zhuǎn)支承多采用軸向水平布置形式。按支承結(jié)構(gòu)中，相關(guān)零件接觸面的相對運(yùn)動，分為滑動摩擦式和滾動摩擦式。受力分析：為計算方便將荷載合成軸向和徑向●軸向荷載：工作荷載沿回轉(zhuǎn)軸的軸向分量●徑向荷載：自重及荷載在橫截面過軸心的分量,,31/10,圓錐斜齒輪軸向力,精密旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)設(shè)計，充分利用了滑動軸承結(jié)果簡單，易于保證精度的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)特征分析：回轉(zhuǎn)軸與軸瓦配合作相對轉(zhuǎn)動，軸瓦與軸承座緊配合，軸承座固定于機(jī)架。1）圓柱面支承的應(yīng)用場合●旋轉(zhuǎn)精度要求高；●承受較重荷載，存在振動和沖擊；●需要盡可能小的尺寸和可拆卸；●低速、輕載和不重要的軸承。,,31/11,（1）圓柱面滑動摩擦支承,支承結(jié)構(gòu)設(shè)計包含了軸與瓦、瓦與座、作與架等相關(guān)的諸多結(jié)構(gòu)因素，可用形式繁多。在不同使用場合，其支承結(jié)構(gòu)的選用不盡相同，甚至存在較大差異。設(shè)計時考慮的主要問題：●軸頸的端部結(jié)構(gòu)●整體式圓柱面支承的結(jié)構(gòu)●剖分式圓柱面支承的結(jié)構(gòu)●滑動軸承、軸瓦,,31/12,2）支承結(jié)構(gòu)分析,軸頸結(jié)構(gòu)：充分考慮轉(zhuǎn)速高低、承載大小、空間尺寸限制等影響因素。常見軸頸結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖：,,31/13,3）軸頸端部結(jié)構(gòu)設(shè)計,4）整體式支承結(jié)構(gòu),考慮支承零件（軸承）、支架（支座）結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、性能等因素。,,31/14,●整體式基本型,所有結(jié)構(gòu)中最簡單的型式直接在儀器殼體和支承板上加工軸承孔。,,31/25,●嵌套式軸承,軸套外表面滾花（防止軸套轉(zhuǎn)動）并直接壓入儀器殼體，端部凸臺可以承受軸向載荷。缺點(diǎn)：●滾花面精度不易保證，安裝后中心不易對正●外殼材料較硬或壁太薄時不適用。,,31/16,●薄壁支承嵌套結(jié)構(gòu)（1）,支持部件屬于薄壁件時，普通嵌套在壁上的固定困難，可采取如圖形式。實(shí)用場合：外殼薄、負(fù)荷較小。軸套利用彎邊法（鉚）固定在外殼上，可承受徑向荷載和兩個方向的軸向負(fù)荷。,,31/17,專用鉚接模具,,,,,●薄壁支承嵌套結(jié)構(gòu)（2）,外殼較厚、受力較大，如圖：利用雙面彎邊（鉚接）把軸套固定在外殼上。注意與上述結(jié)構(gòu)的差異：●都屬于薄壁類的厚、薄區(qū)分●兩面鉚接后有變形，端面要再加工,,31/18,,,,,,,,,●非金屬支承結(jié)構(gòu),當(dāng)支承外殼結(jié)構(gòu)為非金屬材料時，為防止彎邊時損壞外殼表面，在彎邊外另加金屬墊板。注意：不能承受大載荷。,,31/19,金屬墊板,,●螺栓緊固式,軸承較大并用螺釘把軸套固定在儀器外殼上。圖e－將軸套直接固定圖f－金屬夾板把軸套固定,,31/20,整體式支承小結(jié)：,特點(diǎn)：制造簡單，但磨損后無法調(diào)整間隙，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度和正常工作；空間尺寸緊湊，可根據(jù)軸頸、支座具體結(jié)構(gòu)合理選擇不同結(jié)構(gòu)及參數(shù)。應(yīng)用場合：小型結(jié)構(gòu)、間歇工作、低速和輕載場合。,,31/21,5）剖分式支承結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同整體式相比剛度下降，可以調(diào)整軸承的徑向間隙。,,31/22,考慮工作中的安裝、固定、潤滑等要求，常見軸瓦結(jié)構(gòu)如圖。,,31/23,軸套和軸瓦,軸瓦與軸承座的結(jié)合型式,油孔和油溝,軸套和軸瓦材料選用,由于滑動摩擦存在較為嚴(yán)重的相對摩擦，因此軸套、軸瓦材料要考慮減摩特性。摩擦理論研究成果，影響摩擦：●材料性質(zhì)●表面硬度●配合材料相對特性由于被支撐零件（軸）的材料一般為結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，合適的軸承材料有：●鑄鐵●銅合金●軸承（巴氏）合金●陶瓷合金●非金屬材料,第一節(jié)概述,,31/24,●鑄鐵,鑄鐵是制造業(yè)應(yīng)用最為廣泛的金屬材料之一，與碳素鋼、合金鋼零件接觸，表面具有良好的摩擦性。種類：普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵應(yīng)用限制：塑性差、跑合性差適用場合：低速、輕載、不重要的場合,,31/25,●銅合金（兩類）,青銅類：代表材料1：錫青銅和鉛青銅摩擦特性：減摩性和耐磨性佳，與鋼件接觸有很好的摩擦性能，且具有足夠強(qiáng)度，但跑合性相對較差，用于重載、中速。代表材料2：鋁青銅與鋼件接觸有較好的摩擦性能，強(qiáng)度和硬度較高，但抗膠合能力差，用于重載、低速。黃銅類：銅鋅合金，價格低，低速條件下使用。,,31/26,●軸承合金（巴氏合金）,錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、銅(Cu)等金屬合金。特點(diǎn)：耐磨性和減摩性良好，但強(qiáng)度低、成本高。減摩層－－軸承襯應(yīng)用：中、高速，重載。,錫基合金配件,,31/27,●陶瓷合金（粉末合金）,組成：鐵基、銅基粉末冶金減摩材料（國標(biāo)）。優(yōu)點(diǎn):良好的自潤滑性應(yīng)用:低或中速，輕或中載，潤滑不便、要求清潔。,青銅自潤滑軸承,,31/28,●非金屬材料（常用工程塑料）,特點(diǎn)：耐磨、耐腐蝕、自潤滑性能。承載能力低，高溫變形，導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性差。應(yīng)用：常溫、載荷不大場合。,,31/29,●寶石軸承,原材料包括剛玉﹑瑪瑙﹑微晶玻璃等。特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，硬度高，耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小，抗壓強(qiáng)度高；脆性材料，加工困難。應(yīng)用：儀器、儀表軸承承受載荷很小﹐但要求旋轉(zhuǎn)精度高、靈敏度好、使用壽命長。,第一節(jié)概述,,31/30,6）圓柱面支承軸承的潤滑,,潤滑作用：●減小摩擦和磨損，提高抗腐蝕能力●緩沖振動和沖擊，散熱，密封。潤滑種類：●潤滑油●潤滑脂滑動軸承支承系統(tǒng)必須配套良好的潤滑系統(tǒng)，潤滑油流動性好，應(yīng)用最廣泛。潤滑脂承載能力高，流動性小，不易流失，但摩擦功損耗大；用于低速、壓強(qiáng)較高、不便常加油的場合。,31/31,思考題：,,P247：1.2.試分析比較青銅類與巴氏合金軸瓦的綜合性能。（提示：成分、特性、適用、成本等）,思考題,