数控车床主轴文献综述和参考文献(2)

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2）推力轴承配置

机床主轴一般承受两个方向的轴向载荷，需要两个相应的推力（止推）轴承匹配使用。推力轴承的布置方式或称主轴组件的轴向定位方式，共有三种：

（1）前端定位

前端定位结构其特点：

①主轴受热变形，向后伸长（热位移），不影响主轴前端的轴向精度。

②主轴切削力受压段短，纵向稳定性好。

③前支承的角刚度高，角阻尼大，因此主轴组件的刚度高和抗振性好。

④前支承的结构较复杂，温升较高。

适用范围：对轴向精度和刚度要求较高的高速、精密机床主轴（如精密车床、镗床、坐标镗床等）及对抗振性要求较高的普通机床主轴（如卧式车床、多刀车床、铣床等）。

（2）后端定位

图3.后端定位

后端定位结构其特点：

①前支承的结构简单、温升较小；

②主轴受热向前伸长，影响主轴的轴向精度；

③刚度及抗振性较差。

适用范围：不宜用于精密、抗振性要求高的机床，可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴（卧式车床、多刀车床、立式铣床等）。

（3）两端定位

图4.两端定位

两端定位结构其特点：

①支承结构简单，间隙调整方便；

②主轴受热伸长会改变轴承间隙，影响轴承的旋转精度及寿命；

③刚度和抗振性较差。

适用范围：轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴，如钻床。

支距短的机床主轴，如组合机床。

有自动补偿轴向间隙装置的机床主轴。

3）同一支承中具有两个（或更多）同时承受径向、轴向载荷的角接触轴承时，其布置方式有三种如图所示。

（1）背向（背靠背）布置

图5.背向布置

两个轴承外圈的宽边相对，可提高主轴组件的刚度。

（2）面向（面对面）布置

图6面向布置

两个轴承外圈的窄边相对，因两轴承产生的反力矩很小，故主轴刚度提高不大。

（3）串联布置

图7.串联布置

两个（或更多）轴承外圈的宽窄边方向相同，可承受较大的轴向载荷。

4）三支承中紧支承布置

采用三支承结构时，一般不应把三个支承处的轴承同时预紧，否则因箱体孔及有关零件的制造误差，会造成无法装配或者影响正常运转。对于一般精度机床的三支承主轴，应选用前、中支承为紧支承，后支承为松支承，这时的后支承主要起平稳定心作用。

2.4结构优化设计

1ANSYS软件

ANSYS程序是美国ANSYS公司研制的大型有限元分析FEA软件。自1970年 John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化创建了ANSYS公司以来，ANSYS程序已发展成为全球范围一个多用途的设计分析软件。ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优化软件，包容结构、热、流体、电磁、声学于一体。

在众多可的通用和专用的有限元软件中，ANSYS是最为通用的商用有限元软件之一。ANSYS软件从70年代诞生至今，经过了多年的发展，已经成为能够紧跟计算机软、硬件发展的最新水平、功能丰富、用户界面友好、前后处理和图形功能完备、使用高效的有限元软件系统、它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能够高效地求解各类结构静力、动力、振动、线性和非线性问题等。