凸轮润滑实验台精密主轴设计.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGlNEER凸轮润滑实验台精密主轴设计尚伟，陆天炜(西南交通大学机械工程学院，成都610031)摘要：根据某凸轮润滑实验台的测试原理和设计要求，对主轴的驱动和支承方式、精密轴承的选型与配躁、预紧和润滑几个方面进行了论述，为实验台用精密主轴的设计提供了参考。关键字：精密主轴．精密轴承；预紧力；润滑中图分类号：TP302；TH122文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)07—0057—03DesignofPrecisionSpindleforCamLubricationTestRigSHANGWei。

2、LUTianwei(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Accordingtothetestprincipleanddesignrequirementsofacamlubricationtestrig，thispaperdiscussesthedriveandsupportmethodofthemainshaft，theselectionandconfigurationofprecisionbearings，t

3、hepre—tighteningandlubrication．Itprovidesareferenceforthedesignofprecisionspindlefortheexperimentalmachine．Keyword：precisespindle；precisebearing；pre—tightening；lubricationO引言凸轮摩擦副工作时接触处的载荷、速度和凸轮型线的曲率半径都是变化的，属于不稳定状态承载，计算润滑油膜厚度时要考虑挤压效应，这就大大增加了凸轮摩擦副的动态弹流润滑油膜厚度计算的困难[11。目前用于弹流润滑油膜

4、厚度测量的方法有很多，包括电阻法、电容法、光干涉法等[21，从已发表的弹流润滑膜厚测试情况来看，大多数是针对稳态时油膜的测量，而由于非稳态润滑油膜厚度测量的困难，涉及这种润滑油膜厚度测量的文献很少，尤其是定量测试的就更少，这就使得凸轮摩擦副之间非稳态弹流润滑油膜厚度的测量成为一个急需解决的课题。1轴系结构设计弹流润滑油膜的厚度通常在几微米，主轴的回转精度对整个测量系统的精度至关重要。结合实验机的工作原理，对其主轴系统提出了很高的技术要求：1)主轴必须具有足够高的回转精度，减小径向跳动对测试结果的影响；2)主轴系统必须具有足够高的刚度和热稳定性，避

5、免在外部条件变化时，轴系产生变形而影响测试结果。轴系结构如图1所示，主轴采用双支承结构，为了减小轴所受的弯矩，轴上传动零件应尽量靠近轴承，并尽可能避免采用悬臂支承形式，力求缩短支承跨距和悬臂长度等。装于支承处的轴承与轴组成轴系的核心，同一轴系内轴承的同轴度取决于轴颈的同轴度和轴承座孔的同心度，前者在设计轴时予以解决，后者在设计机座时加以考虑。机座采用整体式结构，主轴前后轴承直接安装于轴承座孔内，放置轴承的座孔孔径相等，方便一次镗出，从而保证同一轴系轴承座孔具有良好的同心度。此外，在设计中对箱体轴承座孔的尺寸、形状、位置精度，孔自身与底部基面的平行

6、度、前后两个孔的同轴度等都给出了高精度要求。2驱动方式选取驱动方式是影响主轴运转性能的主要因素之一。原则上所选取的驱动方式应该使得主轴只受“纯力偶”作用，而不受径向力、轴向力等干扰力，能消除驱动源振动、发热的影响【3】。参考超精密主轴的驱动方式，结合凸轮实验机的测试原理和结构特点，该实验机可采用的主轴驱动方式有皮带驱动，弹性联轴节驱动和直接驱动。2．J皮带驱动皮带因其固有的弹性特性，运转时具有良好的动力特性，能够缓和冲击、吸收振动和噪声小，同时驱动电机主轴与试验机主轴的相对位置精度不高。皮带传动方式中，驱动电动机的振动、发热对主轴的影响较小。为了

7、进一步取得较高的主轴回转精度，驱动电动机皮带轮的跳动也应尽量减小。为减小带传动初拉力对主轴的影响，设计时应采用带卸荷作用的机构，或者使用啮合型带传动。同步带是啮合型带传动的一种。同步带除了具有一般带传动所具有的良好的动力特性和传动平稳等优点外，它的使用范围也较大，速度可以高达60m／s，效率可达99％，与摩擦型带传动相比，它的初拉力较小，具有保持传动比恒定的优点，避免了摩擦型带传动传动比不稳定的弊端，从而实现了无滑动的同步传动，在需要保持准确传动比的场合下有较多应用，如精密机床、分度系统、汽车发动机、机器人及各种仪表等领域。2．2弹性联轴节驱动弹

8、性联轴节装有弹性元件，因而对两轴的相对位置要求不高，并且能够较好地缓冲和减振。弹性元件的材料网址：www．jxgcs．COM电邮：hrb