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1、第十一章支承件內(nèi)容：機床支承件的功用、分類、應(yīng)滿足的要求;支承件的受力分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計。要求：對機床大構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)分析及初步的設(shè)計能力。第一節(jié)支承件應(yīng)滿足的要求和設(shè)計步驟支承件：是機床的基礎(chǔ)構(gòu)件，包括床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺、箱體和升降臺等。也稱為“大件”。作用：承載和作為基準(zhǔn)。支承其它機床零部件，保持它們的相對位置，承受各種切削力等。二、對支承件的基本要求1、使用要求安裝其它零部件、排屑暢通、吊運安全。2、工藝要求便于制造和裝配。3、性能要求（1）應(yīng)具有足夠的靜剛度、較高的剛度—重量比。（2）應(yīng)具有較好的動態(tài)
2、特性。支承件的固有頻率不致與激振頻率重合而產(chǎn)生共振；應(yīng)具有較大的動剛度（激振力的副值與振副之比）、較大的阻尼，使支承件受到一定副值周期性激振力的作用時，受迫振動的振幅較小。（3）應(yīng)具有較好的熱變形特性。設(shè)法減小熱變形、不均勻熱變形，以降低對加工精度的影響。散熱、隔熱。加大散熱面積、加設(shè)散熱片、風(fēng)扇、人工致冷、隔離熱源。均熱。采用：“熱對稱”等結(jié)構(gòu)，使熱變形對精度的影響較小。二、重要支承件的設(shè)計步驟1、進(jìn)行受力分析。2、初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。3、進(jìn)行驗算。4、修改、對比，選擇最佳方案。第二節(jié)支承件的靜力分析一、根據(jù)機床所受的載荷
3、的特點分類1．中、小型機床：載荷以切削力為主。重量（工件、移動部件）忽略不計。如中型車床、銑床、鉆床、加工中心等。2．精密和高精度機床：載荷以移動件的重力和熱應(yīng)力為主。切削力較小（因以精加工為主）忽略不計。如雙柱立式坐標(biāo)鏜床等。3．大型機床：載荷必須同時考慮工件重力、切削力和移動件的重力。如重型車床、落地鏜銑床、龍門式機床等。二、根據(jù)支承件的形狀分類1、梁類件：一個方向的尺寸比另外兩個方向的大得多的零件。如床身、立柱、橫梁、搖臂、滑枕等。2、板類件：兩個方向的尺寸比第三個方向的大得多的零件。如底座、工作臺、刀架等。3、箱形件：
4、三個方向的尺寸都差不多的零件。如箱體、升降臺等。三、搖臂鉆床受力分析 （僅分析切削載荷:切削轉(zhuǎn)矩T、進(jìn)給力Ff）立柱和搖臂——梁類件；底座——板類件；主軸箱——箱形件。搖臂和立柱，都可看作是一端固定的懸臂梁。1、搖臂的受力分析（1）yz平面內(nèi)：最大彎矩M1=Ff·L，使搖臂產(chǎn)生彎曲變形。（2）xz平面內(nèi):繞y軸的扭矩M2=Ff·e，使搖臂產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。（3）xy平面內(nèi)：切削轉(zhuǎn)矩T作用于搖臂，產(chǎn)生彎曲變形。但T比Ff要小得多。結(jié)論：搖臂所受的載荷，主要是：豎直(yz)面內(nèi)的彎矩M1；繞y軸的扭矩M2。這兩個力矩使搖臂產(chǎn)生彎曲和扭
5、轉(zhuǎn)變形。使主軸偏離其正確位置。2、立柱的受力分析立柱分內(nèi)外兩層。搖臂沿外柱升降，并連同外柱繞內(nèi)柱轉(zhuǎn)動。搖臂與外柱在上、下兩圈D、E處接觸。工作時，內(nèi)、外柱之間在F處夾緊。(1)外柱的受力分析搖臂作用于外柱的，可看作是由D、E點處兩個集中力組成的力偶。①yz平面內(nèi)：彎矩M1=Ff·L②xz平面內(nèi)：彎矩M2=Ff·e③切削轉(zhuǎn)矩T使外柱扭轉(zhuǎn)，扭矩作用于E與F之間。通常這個扭轉(zhuǎn)變形不大，可以忽略。(2)內(nèi)柱的受力分析受力情況與外柱相似①yz和xz面內(nèi)的彎曲；②從夾緊點F至根部之間的扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)變形不大，可以忽略。結(jié)論：立柱內(nèi)、外層都以彎
6、曲變形為主。立柱的彎曲變形也將使主軸偏離其正確位置。立柱的形狀往往是圓形的，故Ml、M2兩個力矩中，只需考慮大的一個，一般為Ml=Ff·L。四、普通車床床身受力分析臥式車床床身在切削力作用下主要產(chǎn)生的變形是垂直和水平面內(nèi)的彎曲變形，及由在垂直和水平方向的扭矩聯(lián)合作用下的扭轉(zhuǎn)變形。在彎曲變形中，水平面內(nèi)的彎曲對加工精度的影響比垂直面內(nèi)的彎曲要大。對于較長的床身，扭轉(zhuǎn)變形對加工精度的影響最大。第三節(jié)支承件的靜剛度例：床身載荷是通過導(dǎo)軌面施加到床身上去的。變形包括床身自身的變形，導(dǎo)軌部分局部的變形，導(dǎo)軌表面的接觸變形。支承件的變形自
7、身變形局部變形接觸變形1．自身剛度（1）自身剛度：在外載荷作用下，支承件本體抵抗變形的能力。（2）自身剛度主要應(yīng)考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。（3）主要決定于支承件的材料、形狀、尺寸、肋板的布置等。2．局部剛度（1）局部剛度：抵抗局部變形的能力。（2）局部變形發(fā)生在載荷集中的地方。（3）局部剛度與支承件局部受載荷處的結(jié)構(gòu)、尺寸等有關(guān)。3．接觸剛度（1）接觸剛度：支承件的結(jié)合面在外載荷的作用下抵抗接觸變形的能力。（2）兩個平面接觸，平面有一定的宏觀不平度，因而實際接觸面積只是名義接觸面積的一部分；由于微觀不平，真正接觸的只是一些高點。
8、（3）接觸剛度與自身剛度的不同點①接觸剛度Kj(Mpa/um)是平均壓強p與變形δ之比。②Kj不是一個固定值，δ與p的關(guān)系是非線性的。當(dāng)壓強很小時，兩個面之間只有少數(shù)高點接觸，接觸剛度較低。當(dāng)壓強較大時，這些高點產(chǎn)生了變形，實際接觸面積增加，接觸剛度提高。（4）支承件的自身剛
