机电装备设计第三章(学时之三).pdfVIP

3.5.1轴系概述

定义：轴系由轴、轴承和安装于轴上的传动体、密

封件及定位件组成。

功能：支承旋转零件、传递转矩和运动。

组成：轴系按其在传动链中所处的地位不同可分为

传动轴轴系和主轴轴系，一般对传动轴的要求不

高，对主轴有较高的要求。

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3.5.2对主轴（spindle)轴系的要求

整体要求：保证在一定的载荷与转速下，主轴组件精确而稳

定地绕其轴心旋转，并长期地保持这种性能。从以下五方

面分析：

1回转精度

2静刚度

3动态特性

4热特性与热变形

5精度保持性

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1回转精度

定义：指主轴装配后，在无载荷、低转速条件下，主轴前端的径向和轴

向跳动量。

回转中心线：轴件作回转运动时线速度为零的点的连线。

影响因素：轴承误差、轴颈圆度误差、轴件的挠曲和振动原因、箱体孔

制造和装配误差、主轴转速、支承的设计及润滑等。

2静刚度(StaticStiffness)

定义：主轴前端产生单位位移时，在某一方向测量出施加的力。

反映了组件抵抗静态外载荷变形的能力。

影响因素：主轴的形状和尺寸，滚动轴承的型号和数量，轴承配

置形式和预紧、滑动轴承的油膜刚度、支承距离，主轴前端悬伸

量，组件的装配等。3

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3动态特性(DynamicCharacteristic)

定义：指主轴抵抗冲击、振动、噪声的特性。

是机床主轴组件等非常重要的一个特性。评价指标有动刚

度、振型、噪声三方面。

1）动刚度

定义：在交变动载荷作用下抵抗动态位移的能力。

影响因素：静刚度K、组件质量m、阻尼比ξ和激振频率ω等。

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共

振

准区

静

惯

态性

区区

（1）准静态区，主要取决于系统的静刚度K；

（2）共振区，主要取决于系统的静刚度K和阻尼比ξ；

（3）惯性区，主要取决于系统的惯性。5

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在判定机床系统的抗振能力时，首先应确定系

统的动刚度处于那段频率范围。

●准静态区：可用提高静刚度K的办法或加大固有

频率的办法以提高动刚度。

●惯性区：采取增加等效质量的办法提高动刚度。

●共振区：可改变固有频率，以避免共振，若提

高阻尼率也均有效果，以提高阻尼串效果最为显

著。

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2）振型

方法：对于多自由度系统，可分解为若干个当量

单自由度系统（模态)，每个模态有自身的动刚度

特性。

模态分析理论：一个多自由度系统的各个主要振

动模态各有自己的振动频率和振动型式(振型)，一