1、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”卓越工程能力培養(yǎng)規(guī)劃教材卓越工程能力培養(yǎng)規(guī)劃教材主主 編：李慶余編：李慶余 孟廣耀孟廣耀 岳明君岳明君機械制造裝備設計機械制造裝備設計主軸組件設計主軸組件設計 主軸組件由主軸及其支承軸承、傳動件、定位主軸組件由主軸及其支承軸承、傳動件、定位元件等組成。元件等組成。 主軸組件是主運動的執(zhí)行件，是機床重要的組主軸組件是主運動的執(zhí)行件，是機床重要的組成部分。它的功用是縮小主運動的傳動誤差并將運成部分。它的功用是縮小主運動的傳動誤差并將運動傳遞給工件或刀具進行切削，形成表面成形運動；動傳遞給工件

2、或刀具進行切削，形成表面成形運動；承受切削力和傳動力等載荷。承受切削力和傳動力等載荷。 主軸組件直接參與切削，其性能影響加工精度主軸組件直接參與切削，其性能影響加工精度和生產率。因而是決定機床性能和經濟性指標的重和生產率。因而是決定機床性能和經濟性指標的重要因素。要因素。主軸組件設計主軸組件設計1-11-1主軸組件應滿足的基本要求主軸組件應滿足的基本要求1 1旋轉精度旋轉精度 主軸的旋轉精度，是機床幾何精度的組成部分。主軸的旋轉精度，是機床幾何精度的組成部分。旋轉精度是主軸組件裝配后，靜止或低速空載狀態(tài)旋轉精度是主軸組件裝配后，靜止或低速空載狀態(tài)下，刀具或工件安裝基面上的全跳動值。它取決于下，

3、刀具或工件安裝基面上的全跳動值。它取決于主軸、主軸的支承軸承、箱體孔等的制造精度，裝主軸、主軸的支承軸承、箱體孔等的制造精度，裝配和調整精度。配和調整精度。主軸組件設計主軸組件設計 靜剛度（簡稱為剛度），是主軸組件在靜載荷靜剛度（簡稱為剛度），是主軸組件在靜載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸端部產生單位作用下抵抗變形的能力，通常以主軸端部產生單位位移彈性變形時，位移方向上所施加的力表示。位移彈性變形時，位移方向上所施加的力表示。 當外伸端受徑向作用力（當外伸端受徑向作用力（N N），受力方向上的），受力方向上的彈性位移為彈性位移為（mm）時，主軸的剛度為）時，主軸的剛度為FK 主軸組件設計主

4、軸組件設計 彈性位移彈性位移是位移方向上的力、主軸組件結構參是位移方向上的力、主軸組件結構參數(shù)（如尺寸、支承跨矩、支承剛度等）的函數(shù)。為簡數(shù)（如尺寸、支承跨矩、支承剛度等）的函數(shù)。為簡化剛度計算，引入柔度（化剛度計算，引入柔度（m/Nm/N），即剛度的倒數(shù)。），即剛度的倒數(shù)。 主軸組件剛度與主軸自身主軸組件剛度與主軸自身的剛度和支承軸承的剛度相關。的剛度和支承軸承的剛度相關。主軸自身的剛度取決于主軸的主軸自身的剛度取決于主軸的慣性矩、主軸端部的懸伸量和慣性矩、主軸端部的懸伸量和支承跨距；支承軸承剛度由軸支承跨距；支承軸承剛度由軸承的類型、精度、安裝形式、承的類型、精度、安裝形式、預緊程度等因素

5、決定。預緊程度等因素決定。主軸組件設計主軸組件設計3 3動剛度動剛度 機床在額定載荷下切削時，主軸組件抵抗變形的機床在額定載荷下切削時，主軸組件抵抗變形的能力，稱為動態(tài)剛度能力，稱為動態(tài)剛度。 主軸組件的動剛度直接影響加工精度和刀具的耐主軸組件的動剛度直接影響加工精度和刀具的耐用度，是機床重要的性能指標。但目前，抗振性的指用度，是機床重要的性能指標。但目前，抗振性的指標尚無統(tǒng)一標準，設計時可在統(tǒng)計分析的基礎上，結標尚無統(tǒng)一標準，設計時可在統(tǒng)計分析的基礎上，結合實驗進行確定。動態(tài)剛度與靜剛度成正比，在共振合實驗進行確定。動態(tài)剛度與靜剛度成正比，在共振區(qū)，與阻尼（振動的阻力）近似成正比?？赏ㄟ^增加

6、區(qū)，與阻尼（振動的阻力）近似成正比。可通過增加靜剛度、增加阻尼比來提高動剛度。靜剛度、增加阻尼比來提高動剛度。 主軸組件設計主軸組件設計4 4溫升與熱變形溫升與熱變形 主軸組件工作時，軸承的摩擦形成熱源，切削主軸組件工作時，軸承的摩擦形成熱源，切削熱和齒輪嚙合熱的傳遞，導致主軸部件溫度升高，熱和齒輪嚙合熱的傳遞，導致主軸部件溫度升高，產生熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，軸產生熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，軸心位置偏移，定位基面的形狀尺寸和位置產生變化；心位置偏移，定位基面的形狀尺寸和位置產生變化；潤滑油溫度升高后，粘度下降，阻尼降低；因此主潤滑油溫度升高后，粘度下降，阻尼降低；因

7、此主軸組件的熱變形，將嚴重影響加工精度。軸組件的熱變形，將嚴重影響加工精度。 室溫不是室溫不是2020C C時，溫升時，溫升T Tt t的許可值按下式計算的許可值按下式計算 TTK ttt2020主軸組件設計主軸組件設計5 5精度保持性精度保持性 主軸組件的精度保持性是指長期保持其原始制造主軸組件的精度保持性是指長期保持其原始制造精度的能力，主軸組件主要的失效形式是磨損，所以精度的能力，主軸組件主要的失效形式是磨損，所以精度保持性又稱為耐磨性。主要磨損有：主軸軸承的精度保持性又稱為耐磨性。主要磨損有：主軸軸承的疲勞磨損，主軸軸頸表面、裝卡刀具的定位基面的磨疲勞磨損，主軸軸頸表面、裝卡刀具的定位

8、基面的磨損等。磨損的速度與摩擦性質，摩擦副的結構特點，損等。磨損的速度與摩擦性質，摩擦副的結構特點，摩擦副材料的硬度、摩擦面積、摩擦面表面精度，以摩擦副材料的硬度、摩擦面積、摩擦面表面精度，以及潤滑方式等有關。如普通機床主軸，一般采用及潤滑方式等有關。如普通機床主軸，一般采用4545或或6060號優(yōu)質結構鋼，主軸支承軸頸及裝卡刀具的定位基號優(yōu)質結構鋼，主軸支承軸頸及裝卡刀具的定位基面，面，G50G5055HRC55HRC。主軸組件設計主軸組件設計 主軸滾動軸承主軸滾動軸承1 1軸承的選擇軸承的選擇 機床主軸最常用的軸承是滾動軸承機床主軸最常用的軸承是滾動軸承。這是因為：。這是因為： 適度預緊后

9、，適度預緊后，滾動軸承有足夠的剛度滾動軸承有足夠的剛度，有較高，有較高的旋轉精度，能滿足機床主軸的性能要求，能在轉速的旋轉精度，能滿足機床主軸的性能要求，能在轉速和載荷變化幅度很大的條件下穩(wěn)定工作；和載荷變化幅度很大的條件下穩(wěn)定工作； 由專門生產廠由專門生產廠大批量生產，質量穩(wěn)定，成本低大批量生產，質量穩(wěn)定，成本低，經濟性好。特別是軸承行業(yè)針對機床主軸的工作性質，經濟性好。特別是軸承行業(yè)針對機床主軸的工作性質，研制生產了研制生產了NN3000KNN3000K、234400234400及及GametGamet（加梅）軸承，（加梅）軸承，更使?jié)L動軸承占穩(wěn)主軸軸承的主導地位；更使?jié)L動軸承占穩(wěn)主軸軸承

10、的主導地位； 滾動軸承容易潤滑滾動軸承容易潤滑。主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承 滾動軸承與滑動軸承相比，缺點為：滾動軸承與滑動軸承相比，缺點為： 滾動體的數(shù)量有限滾動體的數(shù)量有限，因此滾動軸承旋轉中的徑，因此滾動軸承旋轉中的徑向剛度是變化的；向剛度是變化的；滾動軸承摩擦力大滾動軸承摩擦力大，摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù) ，阻尼比小阻尼比小 ； 滾動軸承的徑向尺寸較大。滾動軸承的徑向尺寸較大。因此，在動剛度性能因此，在動剛度性能高的臥式精密機床（如：外圓磨床、臥軸平面磨床、高的臥式精密機床（如：外圓磨床、臥軸平面磨床、精密車床）中，滑動軸承仍有一定應用領域。精密車床）中，滑動軸承仍有一定應用領

11、域。 f 00020008. . 002004. . 主軸組件的抗振性主要取決于前軸承主軸組件的抗振性主要取決于前軸承，因而，有，因而，有的機床的機床前支承采用滑動軸承，后支承采用滾動軸承前支承采用滑動軸承，后支承采用滾動軸承。主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承2 2主軸滾動軸承的類型選擇主軸滾動軸承的類型選擇 機床主軸較粗，主軸軸承的直徑較大，機床主軸較粗，主軸軸承的直徑較大，軸承所承軸承所承受的載荷遠小于其額定動載荷，約為受的載荷遠小于其額定動載荷，約為1/101/10。 因此，一般情況下，因此，一般情況下，承載能力和疲勞壽命不承載能力和疲勞壽命不是選擇主軸軸承的主要依據(jù)是選擇主軸軸

12、承的主要依據(jù)。 主軸軸承，應根據(jù)剛度、旋轉精度和極限轉主軸軸承，應根據(jù)剛度、旋轉精度和極限轉速來選擇速來選擇。主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承 軸承的剛度與軸承的類型有關軸承的剛度與軸承的類型有關，線接觸的滾子，線接觸的滾子軸承比點接觸的球軸承剛度高，雙列軸承比單列的軸承比點接觸的球軸承剛度高，雙列軸承比單列的剛度高，且剛度是載荷的函數(shù)，適當預緊不僅能提剛度高，且剛度是載荷的函數(shù)，適當預緊不僅能提高旋轉精度，也能提高剛度。高旋轉精度，也能提高剛度。 軸承的極限轉速與軸承滾動體的形狀有關，同軸承的極限轉速與軸承滾動體的形狀有關，同等尺寸的軸承，球軸承的極限轉速高于滾子軸承，等尺寸的軸承

13、，球軸承的極限轉速高于滾子軸承，圓柱滾子軸承的極限轉速高于圓錐滾子軸承；同一圓柱滾子軸承的極限轉速高于圓錐滾子軸承；同一類型的軸承，滾動體的分布圓越小，滾動體越小，類型的軸承，滾動體的分布圓越小，滾動體越小，極限轉速越高。極限轉速越高。主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承 軸承的軸向承載能力和剛度軸承的軸向承載能力和剛度，由強到弱依次為：，由強到弱依次為：推力球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承；角接觸球軸承； 承受軸向載荷軸承的極限轉速由高到低為：角接承受軸向載荷軸承的極限轉速由高到低為：角接觸球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子

14、軸承、推觸球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。力球軸承。主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承3 3軸承的精度選擇軸承的精度選擇 軸承的精度，應采用軸承的精度，應采用P2P2、P4P4、P5P5級和級和SPSP、UPUP級。級。SPSP、UPUP級軸承的旋轉精度相當于級軸承的旋轉精度相當于P4P4、P2P2，內外圈的，內外圈的尺寸精度比旋轉精度低一級，相當于尺寸精度比旋轉精度低一級，相當于P5P5、P4P4級。這級。這是是因為軸承的工作精度主要取決于旋轉精度因為軸承的工作精度主要取決于旋轉精度，主軸，主軸支承軸頸和箱體軸承孔可按一定配合要求配作，適支承軸頸和箱體軸承孔可按一

15、定配合要求配作，適當降低軸承內外圈的尺寸精度可降低成本。當降低軸承內外圈的尺寸精度可降低成本。主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承 切削力方向固定不變的主軸，如：車床、銑床、磨床等，通過滾動體，始終間接地與切削力方向上的外圈滾道表面的一條線（線接觸軸承）或一點（球軸承）接觸，由于滾動體是大批量生產，且直徑小，圓柱度誤差小，其圓度誤差可忽略，因此，決定主軸旋轉精度的是軸承的內圈徑向圓跳動決定主軸旋轉精度的是軸承的內圈徑向圓跳動，即內圈滾道表面相對于軸承內徑軸線的同軸度。 主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承 切削力方向隨主軸的旋轉同步變化的主軸切削力方向隨主軸的旋轉同步變化的主軸，主

16、軸支承軸頸的某一條線或點間接地跟半徑方向上的外圈滾道表面對應的線或點接觸，影響主軸旋轉精度的因素為軸承內圈的徑向圓跳動、滾動體的圓度誤差、外圈的徑向圓跳動。由于軸承內圈滾道直徑小，且滾道外表面磨削精度高，因而誤差較小，主軸旋轉精度主要取決于外圈的徑向圓跳動，即外圈滾道表面相對于軸承外徑軸線的同軸度； 主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承2alb11ala 前軸承的精度對主軸的影響較大。故前軸承的精前軸承的精度對主軸的影響較大。故前軸承的精度應比后軸承高一級。度應比后軸承高一級。 主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承 切削力方向隨主軸旋轉而同

17、步變化的主軸，軸承按外圈徑向圓跳動選擇。 由于外徑尺寸較大，相同精度時誤差大，若保持徑向圓跳動值不變，可按內圈高一級的軸承精度選擇。 主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承4 4軸承剛度軸承剛度 軸承存在間隙時，只有切削力方向上的少數(shù)幾軸承存在間隙時，只有切削力方向上的少數(shù)幾個滾動體承載，徑向承載能力和剛度極低；軸承零個滾動體承載，徑向承載能力和剛度極低；軸承零間隙時，在外載作用下，軸線沿方向移動一距離，間隙時，在外載作用下，軸線沿方向移動一距離，對應的半圈滾動體承載，處于外載作用線上的滾動對應的半圈滾動體承載，處于外載作用線上的滾動體受力最大，其載荷是滾動體平均載荷的體受力最大，其載荷是滾

18、動體平均載荷的5 5倍，滾動倍，滾動體的載荷隨著與外載作用線距離的增大而減小；軸體的載荷隨著與外載作用線距離的增大而減??；軸承受軸向載荷時，各滾動體承受的軸向力相等。滾承受軸向載荷時，各滾動體承受的軸向力相等。滾動體受力方向在接觸線上。動體受力方向在接觸線上。主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承軸承所承受的徑向力、軸向力分別為 、 ，單個滾動體所承受的最大載荷 、 分別為rFaFrQaQQFizrr5cosQFzaasin球軸承的鋼球直徑為 ，在外載作用下軸承的變形為bd32cos436.0brrdQaabQd0 43623.sin 主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承rraQl0

19、0770 90 8.cos.aaaQl0 0770 90 8.sin. 滾子軸承線接觸的長度（滾子不包括兩端倒角寬度的長度）為 ，在外載作用下的變形為 al滾子軸承的剛度為 9 .19 .08 .01 .0)(cos39.3izlFddFKarrrr9 . 19 . 08 . 01 . 0)(sin43.14zlFddFKaaaaa主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承352)(cos18.1izdFddFKbrrrr352)(sin44.3zdFddFKbaaaa零間隙時球軸承的剛度為主軸組件設計主軸組件設計滾動軸承滾動軸承cot0arerFFFFFFaaea00aF 計算軸承剛度時，若載

20、荷無法確定，可取該軸承額定動載荷的1/10代替外載。 線接觸軸承，載荷的0.1次冪與剛度成正比，對剛度的影響較小。計算剛度時，可忽略預緊載荷。點接觸軸承，載荷的1/3次冪與剛度成正比，預緊力對軸承剛度影響較大，計算剛度時應考慮預緊力。有預緊力 時，徑向和軸向載荷分別是 主軸組件設計主軸組件設計 滾動軸承滾動軸承圖 3 - 7 N N 3 0 0 0 K 軸 承 預 緊 示 意 圖l 軸承承載后不受力一側的滾動體仍能保持與滾道接觸。滾子包絡圓直徑與外圈滾道孔徑之差510 m 主軸組件設計主軸組件設計 主軸1主軸的結構及材質選擇 主軸的端部安裝夾具和刀具，隨夾具和刀具的標準化，主軸端部已有統(tǒng)一標準

21、。 主軸為外伸梁，承受的載荷從前往后依次降低，故主軸常為階梯形。車床、銑床、加工中心等機床，為通過棒料或拉緊刀具，主軸為階梯形空心軸。主軸組件設計主軸組件設計 主軸 主軸的載荷相對較小，一般情況下，引起的應力遠小于鋼的屈服強度。因此，機械強度不是選擇主軸材料的依據(jù)。 當主軸的直徑、支承跨距、懸伸量等尺寸參數(shù)一定時，主軸的慣性矩為定值；主軸的剛度取決于材料的彈性模量。但各種鋼材的彈性模量 幾乎沒什么差別。因此剛度也不是主軸選材的依據(jù)。MPaE51006. 2主軸組件設計主軸組件設計 主軸 主軸的材料，只能根據(jù)耐磨性、熱處理方法及熱處理后的變形大小來選擇。耐磨性取決于硬度，故機床主軸材料為淬火鋼或

22、滲碳淬火鋼，高頻淬硬。 普通機床主軸，一般采用45或60號優(yōu)質結構鋼，主軸支承軸頸及裝卡刀具的定位基面，高頻淬火，硬度為5055HRC； 精密機床主軸，可采用40Cr高頻淬硬或低碳合金鋼（如20Cr，16MnCr5）滲碳淬火，硬度不低于60HRC。 高精度機床主軸，可采用65Mn，淬硬5258HRC 主軸組件設計主軸圖主軸組件設計主軸圖BABAtt1tt1tt2Bt3ABt3AB?t4/300AB?t4/300AB圖3-8 車床主軸、箱體軸承孔簡圖及其技術要求主軸組件設計主軸組件設計 主軸精度主軸精度主軸組件設計主軸組件設計 主軸精度主軸精度 定位基面的精度按機床精度標準選擇。定位基面的精度按

23、機床精度標準選擇。 線速度線速度 的主軸，主軸組件應做一級動的主軸，主軸組件應做一級動平衡。平衡。sm/3 轉速大于轉速大于600r/min的主軸，非配合表面的表的主軸，非配合表面的表面粗糙度值面粗糙度值Ra1.6； 普通機床主軸，安裝齒輪等傳動件的部位與普通機床主軸，安裝齒輪等傳動件的部位與兩支承軸頸軸心線的同軸度允差可取尺寸公差兩支承軸頸軸心線的同軸度允差可取尺寸公差的一半。的一半。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動1 1傳動方式傳動方式 主軸上的傳動方式，主軸上的傳動方式， 主要有帶和齒輪傳動。主要有帶和齒輪傳動。 帶傳動是靠摩擦力傳遞動力，結構簡單，中心距帶傳動是靠摩擦力傳遞動

24、力，結構簡單，中心距調整方便；能抑制振動，噪聲低，工作平穩(wěn)，特別調整方便；能抑制振動，噪聲低，工作平穩(wěn)，特別適用于高速主軸。線速度小于適用于高速主軸。線速度小于30m/s30m/s時，可采用時，可采用V V帶帶傳動；傳動；主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 多楔帶的線速度可大于多楔帶的線速度可大于30m/s30m/s，由于多楔帶是在，由于多楔帶是在繩芯結構平帶的基礎下增加若干縱向繩芯結構平帶的基礎下增加若干縱向V V形楔的環(huán)形帶，形楔的環(huán)形帶，具有平帶的柔軟，具有平帶的柔軟，V V帶摩擦力大的特點，承載機理仍帶摩擦力大的特點，承載機理仍是平帶，帶體薄，強度高，效率高，曲撓性能好，是平帶

25、，帶體薄，強度高，效率高，曲撓性能好，雖然線速度不甚高，但帶輪尺寸小，轉速可達雖然線速度不甚高，但帶輪尺寸小，轉速可達6000r/min6000r/min，是近年來發(fā)展較快的一種應用廣泛的傳，是近年來發(fā)展較快的一種應用廣泛的傳動帶，有取代普通動帶，有取代普通V V帶的趨勢；帶的趨勢；主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 同步齒形帶是以玻璃纖維繩芯、鋼絲繩為強力層，同步齒形帶是以玻璃纖維繩芯、鋼絲繩為強力層，外覆聚氨脂或氯丁橡膠的環(huán)形帶，帶的內周有梯形外覆聚氨脂或氯丁橡膠的環(huán)形帶，帶的內周有梯形齒，與齒形帶輪嚙合傳動，傳動比準確，線速度小齒，與齒形帶輪嚙合傳動，傳動比準確，線速度小于于60

26、m/s60m/s；高速環(huán)形平帶，用于帶速恒定的傳動，；高速環(huán)形平帶，用于帶速恒定的傳動，絲織（天然絲、錦綸或滌綸絲）高速平帶線速度可絲織（天然絲、錦綸或滌綸絲）高速平帶線速度可達達100m/s100m/s。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 齒輪能傳遞較大的扭矩，結構緊湊，尤其適合齒輪能傳遞較大的扭矩，結構緊湊，尤其適合于變速傳動。為降低噪聲，通常采用硬齒面、小模于變速傳動。為降低噪聲，通常采用硬齒面、小模數(shù)齒輪，盡量降低齒輪的線速度；線速度小于數(shù)齒輪，盡量降低齒輪的線速度；線速度小于15m/s15m/s時，采用精度為時，采用精度為6 6級的齒輪，線速度大于級的齒輪，線速度大于15m/

27、s15m/s時，時，則采用則采用5 5級精度齒輪。級精度齒輪。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 電動機直接驅動主軸，也是精密機床、高速加電動機直接驅動主軸，也是精密機床、高速加工中心和數(shù)控車床常用的一種驅動形式。如平面磨工中心和數(shù)控車床常用的一種驅動形式。如平面磨床的砂輪主軸，高速內圓磨床的磨頭。轉速小于床的砂輪主軸，高速內圓磨床的磨頭。轉速小于3000r/min3000r/min的主軸，采用異步電動機軸通過聯(lián)軸器的主軸，采用異步電動機軸通過聯(lián)軸器直接驅動主軸，機床可通過改變電動機磁極對數(shù)實直接驅動主軸，機床可通過改變電動機磁極對數(shù)實現(xiàn)變速；轉速小于現(xiàn)變速；轉速小于8000r/min

28、8000r/min的主軸，可采用變頻的主軸，可采用變頻調速電動機直接驅動；高速主軸，可將電動機軸與調速電動機直接驅動；高速主軸，可將電動機軸與主軸做成一體，即內裝電動機主軸，轉子軸就是主主軸做成一體，即內裝電動機主軸，轉子軸就是主軸，恒速切削可采用中頻電動機。軸，恒速切削可采用中頻電動機。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動2 2傳動件的布置傳動件的布置 為了皮帶更換方便，防止油類的侵蝕，帶輪通為了皮帶更換方便，防止油類的侵蝕，帶輪通常安裝在后支承的外側。常安裝在后支承的外側。 多數(shù)主軸采用多數(shù)主軸采用齒輪傳動齒輪傳動。齒輪可位于兩支承。齒輪可位于兩支承之間，也可位于后支承外側。齒輪在兩

29、支承之間之間，也可位于后支承外側。齒輪在兩支承之間時，應盡量靠近前支承，若主軸上有多個齒輪，時，應盡量靠近前支承，若主軸上有多個齒輪，則大齒輪靠近前支承。由于前支承直徑大，剛度則大齒輪靠近前支承。由于前支承直徑大，剛度高，大齒輪靠近前支承可減少主軸的彎曲變形，高，大齒輪靠近前支承可減少主軸的彎曲變形，且扭矩傳遞長度短，扭轉變形小。齒輪位于后支且扭矩傳遞長度短，扭轉變形小。齒輪位于后支承外側，前后支承能獲得理想的支承跨距，支承承外側，前后支承能獲得理想的支承跨距，支承剛度高；前后支承距離較小，加工方便，容易保剛度高；前后支承距離較小，加工方便，容易保證其同軸度；能夠實現(xiàn)模塊化生產。證其同軸度；能

30、夠實現(xiàn)模塊化生產。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 為提高動剛度，限制最大變形量，在齒輪外側為提高動剛度，限制最大變形量，在齒輪外側增加輔助支承。輔助支承為徑向游隙較大的軸承，增加輔助支承。輔助支承為徑向游隙較大的軸承，且不能預緊，以避免輔助支承同軸度誤差造成的影且不能預緊，以避免輔助支承同軸度誤差造成的影響。由于輔助支承存在間隙，因而當主軸載荷較小、響。由于輔助支承存在間隙，因而當主軸載荷較小、變形量小于間隙值時，輔助支承不起作用；只有載變形量小于間隙值時，輔助支承不起作用；只有載荷較大、主軸輔助支承部位的變形大于間隙值時，荷較大、主軸輔助支承部位的變形大于間隙值時，輔助支承才起作

31、用。輔助支承才起作用。主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動3主軸軸向定位a )b )c )圖 3 - 9 推 力 軸 承 配 置 型 式a ) 前 端 配 置b ) 后 端 配 置c ) 兩 端 配 置 前端定位前端定位 推力推力軸承安裝在前軸承軸承安裝在前軸承內側，前支承結構內側，前支承結構復雜，受力大，溫復雜，受力大，溫升高，主軸受熱膨升高，主軸受熱膨脹向后伸長，對主脹向后伸長，對主軸前端位置影響較軸前端位置影響較小，故適用于軸向小，故適用于軸向精度和剛度要求高精度和剛度要求高的高精度機床和數(shù)的高精度機床和數(shù)控機床?？貦C床。 主軸組件設計主軸組件設計 主軸傳動主軸傳動 后端定位 前支

32、承結構簡單，無軸向力影響，溫前支承結構簡單，無軸向力影響，溫升低；但主軸受熱膨脹向前伸長，主軸前端軸向誤升低；但主軸受熱膨脹向前伸長，主軸前端軸向誤差大。適用于軸向精度要求不高的普通機床。差大。適用于軸向精度要求不高的普通機床。 兩端定位兩端定位 推力軸承安裝在前后兩支承內側，前推力軸承安裝在前后兩支承內側，前支承發(fā)熱較小支承發(fā)熱較小, ,兩推力軸承之間的主軸受熱膨脹時會兩推力軸承之間的主軸受熱膨脹時會產生彎曲，即影響軸承的間隙，又使軸承處產生角產生彎曲，即影響軸承的間隙，又使軸承處產生角位移，影響機床精度。這種定位適用于較短的主軸位移，影響機床精度。這種定位適用于較短的主軸或軸向間隙變化不影

33、響正常工作的機床，如鉆床、或軸向間隙變化不影響正常工作的機床，如鉆床、組合機床。組合機床。 主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)1主軸前支承軸頸的確定主軸前支承軸頸可按主傳動功率選擇。車床和銑床，主軸為階梯形， ，磨床主軸， 。DD210709. .DD21 主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)4464dDIkIIDdDdDks 4444411與實心主軸慣性矩的比值為2主軸內孔直徑的確定許多機床都是空心主軸，由力學可知，外徑為 、內徑為 的空心軸的慣性矩為dD主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)從表中可看出，從表中可看出，0.70.7，剛度衰減加快。，剛度衰減加快。因此機床上

34、規(guī)定因此機床上規(guī)定0.70.7。 主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù) 主軸前端部懸伸量主軸前端部懸伸量 是指主軸定位基面至前支是指主軸定位基面至前支承徑向支反力作用點之間的距離。承徑向支反力作用點之間的距離。 懸伸量懸伸量 一般取決于主軸端部的結構形式和尺一般取決于主軸端部的結構形式和尺寸、主軸軸承的布置形式及密封形式。寸、主軸軸承的布置形式及密封形式。 在滿足結構要求的前提下，應盡量減少懸伸量，在滿足結構要求的前提下，應盡量減少懸伸量，提高主軸的剛度。初步確定時可取提高主軸的剛度。初步確定時可取 。aaaD13主軸前端部懸伸量的確定主軸前端部懸伸量的確定主軸組件設計主軸組件設計 主軸

35、參數(shù)主軸參數(shù) 為縮短懸伸量，主軸前端部可采用短錐結構；為縮短懸伸量，主軸前端部可采用短錐結構；推力軸承放在前支承內側，采用角接觸軸承取代徑推力軸承放在前支承內側，采用角接觸軸承取代徑向軸承，接觸線與主軸軸線的交點在前支承前面。向軸承，接觸線與主軸軸線的交點在前支承前面。 推力軸承和主軸傳動件產生位置矛盾時，由于推力軸承和主軸傳動件產生位置矛盾時，由于懸伸量對主軸剛度的影響大，應首先考慮懸伸量，懸伸量對主軸剛度的影響大，應首先考慮懸伸量，使傳動件距前支承略遠一些。使傳動件距前支承略遠一些。主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)4 4主軸支承跨距的確定主軸支承跨距的確定 主軸組件的剛度主要取決

36、于主軸的自身剛度和主軸組件的剛度主要取決于主軸的自身剛度和主軸的支承剛度。主軸的支承剛度。 主軸自身的剛度與支承跨距成反比，即在主軸主軸自身的剛度與支承跨距成反比，即在主軸軸頸、懸伸量等參數(shù)一定時，跨距越大，主軸端部軸頸、懸伸量等參數(shù)一定時，跨距越大，主軸端部變形越大；變形越大； 主軸軸承彈性變形引起的主軸端部變形，則隨主軸軸承彈性變形引起的主軸端部變形，則隨跨距的增大而減小，即跨距越大，軸承剛度對主軸跨距的增大而減小，即跨距越大，軸承剛度對主軸端部的影響越小。端部的影響越小。主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)F圖 3 - 1 0 主 軸 組 件 剛 度 分 解 簡 圖FFlaRBRB

37、RARA2 12 21a )b )c )a ) 主 軸 自 身 剛 度 對 主 軸 端 部 的 影 響b ) 前 支 承 剛 度 對 主 軸 端 部 的 影 響c ) 后 支 承 剛 度 對 主 軸 端 部 的 影 響主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)主軸端部變形主軸端部變形 為為 1123FaEIlaAAAARKFKal1BBBBRKFKal 前后支承的變形量前后支承的變形量 、 分別為分別為AB主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)剛性主軸彈性支承引起的主軸端部變形剛性主軸彈性支承引起的主軸端部變形 為為2222221211laKFlaKFlalaBABA主軸端部的總撓度主軸端

38、部的總撓度 為為2222113laKKlaKFalEIFaBAA主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)主軸組件的柔度 為H222113laKKlaKalEIaFHBAA4234261461laKlalaKHBA 柔度柔度 的二階導數(shù)為的二階導數(shù)為H柔度的二階導數(shù)大于零，因此，主軸組件存在最小柔度柔度的二階導數(shù)大于零，因此，主軸組件存在最小柔度 主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)當柔度當柔度 一階導數(shù)等于零時，主軸組件剛度為最大值，一階導數(shù)等于零時，主軸組件剛度為最大值，這時的跨距這時的跨距 應為最佳跨距應為最佳跨距 。即。即 Hl0l0212213302302202laKlalaK

39、EIaHBA整理后得整理后得0166030BAAAKKKEIlaKEIl主軸組件設計主軸組件設計 剛度校核剛度校核5 5主軸組件的剛度校核主軸組件的剛度校核 結構設計完成后，所有的結構和尺寸參數(shù)已經結構設計完成后，所有的結構和尺寸參數(shù)已經確定，由于主軸組件是機床最關鍵的部件之一，因確定，由于主軸組件是機床最關鍵的部件之一，因此必須校核計算主軸組件在計算轉速、額定載荷時此必須校核計算主軸組件在計算轉速、額定載荷時的剛度或撓度。的剛度或撓度。 主軸組件校核時支承點的確定，徑向軸承（深主軸組件校核時支承點的確定，徑向軸承（深溝球軸承、圓柱滾子軸承或雙列圓柱滾子軸承）簡溝球軸承、圓柱滾子軸承或雙列圓柱

40、滾子軸承）簡化后的支承點在軸承寬度的中部?；蟮闹С悬c在軸承寬度的中部。 主軸組件設計主軸組件設計 主軸參數(shù)主軸參數(shù)eeea)b)c)圖3-11 軸承的支承簡化a) 背靠背軸承的支承簡化b) 同向組配軸承的支承簡化c) 雙列圓錐滾子軸承的支承簡化主軸組件設計主軸組件設計 靜剛度校核靜剛度校核 （1 1）對主軸組件靜剛度校核）對主軸組件靜剛度校核 4141niieielDlD4141niieieldld 當量當量直徑直徑 主軸的主軸的當量當量慣性矩慣性矩 4444049. 064eeeedDdDI主軸彈性變形主軸彈性變形引起的軸端變形引起的軸端變形123FaElIaIa主軸組件設計主軸組件設計

41、靜剛度校核靜剛度校核 由于由于 ， 相對較大，引起的軸端變形小，相對較大，引起的軸端變形小，對主軸剛度的影響較輕，故初步校核計算時可忽略主對主軸剛度的影響較輕，故初步校核計算時可忽略主軸懸伸部分變形而引起的端部變形。只有軸懸伸部分變形而引起的端部變形。只有 的計算結的計算結果接近或大于要求值時，才詳細計算。果接近或大于要求值時，才詳細計算。 031la aI1442228.303eesdDalaalaEIK將將 替代替代 進行計算。即主軸自身的剛度進行計算。即主軸自身的剛度 為為 IIasK主軸組件設計主軸組件設計靜剛度校核靜剛度校核軸承的彈性變形軸承的彈性變形 引起的主軸端部的變形為引起的主

42、軸端部的變形為 22221laKFlaKFBA 由于后軸承相對剛度較大，承受的負載相對較由于后軸承相對剛度較大，承受的負載相對較輕，故變形小，且對主軸端部的影響也小。初步校輕，故變形小，且對主軸端部的影響也小。初步校核剛度時，可忽略后軸承造成的影響。核剛度時，可忽略后軸承造成的影響。主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核 （2 2）對主軸組件動剛度校核）對主軸組件動剛度校核 當切削力為交變力當切削力為交變力 ，為激振頻率，可以為激振頻率，可以作為作為 的實部，因為的實部，因為FtcosFei tFeFtiti tcossin 主軸組件在激振力方向上作彎曲振動，振源在作主軸組件在激振力方

43、向上作彎曲振動，振源在作用力延長線與軸線的交點處。振動方程為用力延長線與軸線的交點處。振動方程為md xdtcdxdtKxFei t22主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核d xdtdxdtxFmei t220022通解通解 為為1xxAett12001 sinxBei t22x微分方程的特解微分方程的特解 為為主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核BieFmei ti t 20022BFmiFKi1211202202 xFKiei t221120，稱為頻率比。則 主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核 動柔度 為 H2222222412112111iKiKFexHt

44、i動柔度的模動柔度的模 （幅值）（幅值）為為HHK 11142222主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核動柔度的相角 為212arctan動剛度 的模為K222241 KK主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核 動剛度對頻率比取導數(shù)，且使一階導數(shù)等于零，得到動剛度極值（或拐點）對應的頻率比。即KK 212140222222整理得122 主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核通過動剛度的二階導數(shù)判斷頻率比為該值時的性質KK 2121314232422223由于 ,將 代入上式得12221220411122413111232222222322224232KKK主軸組件設計

45、主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核所以， 時的動剛度為最小值，最小動剛度為122KKmin212GK 111422222動柔度實部為G 為極值時 GKuv 121814022222222主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核224222222222222121141818121011KKvuvvuuvvuG所以， ， , 。222)1 (40u1 2當動柔度實部 為極值， , 。 的二階導數(shù)為G 00uGG主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核0G21時，Gmax動柔度的實部有最大值0G12時，minG動柔度的實部有最小值GKmax141GKmin141主軸組件設計主軸組件設計

46、 動剛度校核動剛度校核切削穩(wěn)定性計算切削穩(wěn)定性計算 1 0F c o s F圖 3 - 1 2 車 削 穩(wěn) 定 性 計 算 簡 圖XFbKcb011 FH101HFbKcb主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核iIGbKiIGHbKHbKHbKHcbcbcbcb11110切削穩(wěn)定的條件為100 多次切削后，波紋振幅逐漸減小。穩(wěn)定切削的臨界值為011/主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核考慮到波紋振幅都是矢量，其比值按絕對值代入上式11iIGbKiIGcb分子、分母的實部、虛部的絕對值分別相等 GGbKcb1主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核由于 的倒數(shù)不可能為零，

47、等式右邊只能取負值時，則 cbKcbKGb21當 為最小值時，得到臨界切削寬度GblimbKKcblim21主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核 機床各方向的剛度不同，橫向變形對機床加工精度機床各方向的剛度不同，橫向變形對機床加工精度的影響最大，所以，一般計算徑向（橫向）切削力的影響最大，所以，一般計算徑向（橫向）切削力 方向上的剛度方向上的剛度 。 xFKxFFrxcoscosxKbKrcbcoscos12lim主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核機床的最大切削力一定，刀具的主偏角機床的最大切削力一定，刀具的主偏角 越小，徑越小，徑向切削力越大，需要的橫向剛度值向切削力越

48、大，需要的橫向剛度值 就越大，因而就越大，因而通常計算橫向切削（切槽或切斷）時的橫向剛度通常計算橫向切削（切槽或切斷）時的橫向剛度 。 rKxxKcos12limbKcbKx 主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核lacadBACD圖3-13 車床主軸部件剛度計算簡圖主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核當徑向力 作用于D點時，設CD段的慣性矩為I，主軸D點的彈性位移為 FsdddFaEIla23sdscdcdcaalala22 scccFaEIla23主軸端部的變形為主軸端部的變形為 主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核zcAcFKlal22zdAdFKlal22z

49、dzcdclala22 前后軸承產生的彈性變形對主軸端部的的影響前后軸承產生的彈性變形對主軸端部的的影響是以前支承為主。為簡化計算，可認為軸承產生的是以前支承為主。為簡化計算，可認為軸承產生的變形主要是由前支承引起的，后支承的影響可忽略，變形主要是由前支承引起的，后支承的影響可忽略，即軸承產生的變形而引起的主軸端部變形為即軸承產生的變形而引起的主軸端部變形為主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核csczcscc 06 .222222224 . 06 . 0cdcdcdccdzccdcdsczdsddalalalalaaalalalalaa 對許多機床計算分析和測試可知，主軸自身變形引起

50、的端部變形約占主軸組件總變形的60%；支承引起的變形約占總變形的40%。即 主軸組件設計主軸組件設計 動剛度校核動剛度校核cdcdcddcdcdcddcalalaaalalKalalalalaaKK4 . 06 . 04 . 06 . 0222222F作用于D點時主軸組件剛度為主軸組件設計主軸組件設計提高旋轉精度 在保證主軸制造精度，保證軸承精度的同時，采用定向誤差裝配法可進一步提高主軸組件的旋轉精度。6.提高主軸部件性能的措施主軸組件設計主軸組件設計 主軸組件裝配后，插入主軸錐孔的測量心軸的徑向圓跳動值1，是主軸軸承的徑向圓跳動量 、引起的主軸端部的徑向圓跳動值和主軸錐孔相對于前后支承軸頸的

51、徑向圓跳動量 的綜合反映。 、 、 都是矢量，因此這三項誤差按一定方向裝配，可使誤差相互抵消。1Z2ZZC1Z2ZZC主軸組件設計主軸組件設計z 1z 2z cz 1z 2z c1a )b )圖 3 - 1 4 誤 差 矢 量 裝 配 法a ) 矢 量 封 閉 法b ) 矢 量 定 向 法主軸組件設計主軸組件設計提高剛度提高剛度 除提高主軸自身剛度外除提高主軸自身剛度外, ,可采用以下措施：可采用以下措施：角接觸軸承為前支承時，接觸線與主軸軸線的交角接觸軸承為前支承時，接觸線與主軸軸線的交點應位于軸承前面。點應位于軸承前面。 傳動件應位于后支承外側，且傳動力使主傳動件應位于后支承外側，且傳動力

52、使主軸端部變形的方向，不能和切削力造成的主軸端部軸端部變形的方向，不能和切削力造成的主軸端部的變形方向相同，兩者的夾角應大一些，最佳為的變形方向相同，兩者的夾角應大一些，最佳為180180o o，以部分補償切削力造成的變形；主軸為帶傳，以部分補償切削力造成的變形；主軸為帶傳動時，應采用卸荷式機構，避免主軸承受傳動帶拉動時，應采用卸荷式機構，避免主軸承受傳動帶拉力；齒輪也可采用卸荷式機構。力；齒輪也可采用卸荷式機構。主軸組件設計主軸組件設計 適當增加一個支承內的軸承數(shù)目，適度預緊，適當增加一個支承內的軸承數(shù)目，適度預緊，采用輔助支承以提高支承剛度。采用輔助支承以提高支承剛度。 提高動剛度提高動剛

53、度 除提高主軸組件的靜剛度，使固有頻率增高，避除提高主軸組件的靜剛度，使固有頻率增高，避免共振外，可采用如下措施：免共振外，可采用如下措施： 用圓錐液壓漲套取代螺紋等軸向定位件；徑向用圓錐液壓漲套取代螺紋等軸向定位件；徑向定位采用小錐度過盈配合或漸開線花鍵；滑移齒輪采定位采用小錐度過盈配合或漸開線花鍵；滑移齒輪采用漸開線花鍵配合。用漸開線花鍵配合。主軸組件設計主軸組件設計 采用三支承主軸。采用三支承主軸。 旋轉零件的非配合面全部進行較精密的切削旋轉零件的非配合面全部進行較精密的切削加工，并作動平衡實驗。加工，并作動平衡實驗。 設置消振裝置，增加阻尼?？稍谳^大的齒輪設置消振裝置，增加阻尼?？稍谳^

54、大的齒輪上切削出一個圓環(huán)槽，槽內灌注鉛，主軸轉動時，上切削出一個圓環(huán)槽，槽內灌注鉛，主軸轉動時，鉛就會產生相對微量運動，消耗振動能量，從而抑鉛就會產生相對微量運動，消耗振動能量，從而抑制振動；制振動；主軸組件設計主軸組件設計 如果是水平主軸，可如果是水平主軸，可采用動壓滑動軸承，提高軸采用動壓滑動軸承，提高軸承阻尼；圓錐滾子軸承的滾子大端有滑動摩擦，阻承阻尼；圓錐滾子軸承的滾子大端有滑動摩擦，阻尼比其他滾動軸承高，因而在極限轉速許可的情況尼比其他滾動軸承高，因而在極限轉速許可的情況下，優(yōu)先采用圓錐滾子軸承；增加滾動軸承的預緊下，優(yōu)先采用圓錐滾子軸承；增加滾動軸承的預緊力，也可增加軸承的阻尼。力

55、，也可增加軸承的阻尼。 采用動力油潤滑軸承，控制溫升，減少熱變采用動力油潤滑軸承，控制溫升，減少熱變形。形。支承件的設計支承件的設計 機床的支承件包括床身、立柱、橫梁、搖臂、機床的支承件包括床身、立柱、橫梁、搖臂、箱體、底座、工作臺、升降臺等，它們相互連接構箱體、底座、工作臺、升降臺等，它們相互連接構成機床基礎，支承機床工作部件，并保證機床零部成機床基礎，支承機床工作部件，并保證機床零部件的相對位置和相對運動精度。因此，支承件決定件的相對位置和相對運動精度。因此，支承件決定了機床的動態(tài)剛度，支承件設計是機床設計的重要了機床的動態(tài)剛度，支承件設計是機床設計的重要環(huán)節(jié)之一。環(huán)節(jié)之一。支承件的設計支

56、承件的設計一、支承件應滿足的基本要求一、支承件應滿足的基本要求 1 1）支承件應有足夠的靜剛度和較高的固有頻率。）支承件應有足夠的靜剛度和較高的固有頻率。支承件的靜剛度包括整體剛度、局部剛度和接觸剛度。支承件的靜剛度包括整體剛度、局部剛度和接觸剛度。如臥式車床床身，載荷通過支承導軌面施加到床身上，如臥式車床床身，載荷通過支承導軌面施加到床身上，使床身產生整體彎曲扭轉變形，且使導軌產生局部變使床身產生整體彎曲扭轉變形，且使導軌產生局部變形和導軌面產生接觸變形。形和導軌面產生接觸變形。支承件的設計支承件的設計 支承件的整體剛度又稱為自身剛度，與支承件支承件的整體剛度又稱為自身剛度，與支承件的材料以

57、及截面形狀、尺寸等影響慣性矩的參數(shù)有的材料以及截面形狀、尺寸等影響慣性矩的參數(shù)有關。局部剛度是指支承件載荷集中的局部結構處抵關。局部剛度是指支承件載荷集中的局部結構處抵抗變形的能力；如床身導軌的剛度，主軸箱在主軸抗變形的能力；如床身導軌的剛度，主軸箱在主軸軸承孔處附近部位的剛度，搖臂鉆床的搖臂在靠近軸承孔處附近部位的剛度，搖臂鉆床的搖臂在靠近立柱處的剛度以及底座安裝立柱部位的剛度等。立柱處的剛度以及底座安裝立柱部位的剛度等。 支承件的設計支承件的設計 接觸剛度是指支承件的結合面在外載作用下抵抗接觸剛度是指支承件的結合面在外載作用下抵抗接觸變形的能力，接觸剛度用結合面的平均壓強接觸變形的能力，接

58、觸剛度用結合面的平均壓強p p（MPaMPa）與變形量）與變形量（mm）之比表示。由于結合面）之比表示。由于結合面在加工中存在平面度誤差和表面精度誤差，當接觸在加工中存在平面度誤差和表面精度誤差，當接觸壓強很小時，結合面只有幾個高點接觸，實際接觸壓強很小時，結合面只有幾個高點接觸，實際接觸面積很小，接觸變形大，接觸剛度低；接觸壓強較面積很小，接觸變形大，接觸剛度低；接觸壓強較大時，結合面上的高點產生變形，接觸面積擴大，大時，結合面上的高點產生變形，接觸面積擴大，變形量的增加比率小于接觸壓強的增加，因而接觸變形量的增加比率小于接觸壓強的增加，因而接觸剛度較高，即接觸剛度是壓強的函數(shù)，隨接觸壓強剛

59、度較高，即接觸剛度是壓強的函數(shù)，隨接觸壓強的增加而增大。的增加而增大。支承件的設計支承件的設計 接觸剛度還與結合面的結合形式有關，活動接接觸剛度還與結合面的結合形式有關，活動接觸面（結合面間有相對運動）的接觸剛度小于等接觸面（結合面間有相對運動）的接觸剛度小于等接觸面積固定接觸面（結合面間無相對運動）的接觸觸面積固定接觸面（結合面間無相對運動）的接觸剛度。由此可知，接觸剛度取決于結合面的表面粗剛度。由此可知，接觸剛度取決于結合面的表面粗糙度和平面度、結合面的大小、材料硬度、接觸面糙度和平面度、結合面的大小、材料硬度、接觸面的壓強等因素。的壓強等因素。支承件的設計支承件的設計 支承件的固有頻率是

60、剛度與質量比值的平方根，支承件的固有頻率是剛度與質量比值的平方根，即即 ，固有頻率的單位為，固有頻率的單位為 ；當激振力；當激振力（斷續(xù)切削力、旋轉零件的離心力等）的頻率（斷續(xù)切削力、旋轉零件的離心力等）的頻率接接近固有頻率時，支承件將產生共振。設計時應使固近固有頻率時，支承件將產生共振。設計時應使固有頻率高于激振頻率有頻率高于激振頻率30%30%，即，即 。由于激振力。由于激振力多為低頻，故支承件應有較高的固有頻率。在滿足多為低頻，故支承件應有較高的固有頻率。在滿足剛度的前提下，應盡量減小支承件質量。另外，支剛度的前提下，應盡量減小支承件質量。另外，支承件的質量往往占機床總質量的承件的質量往