支承件設(shè)計課件.ppt

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1、第十一章支承件設(shè)計第一節(jié)概述一、功用支承其它零部件保證它們之間正確的相互位置關(guān)系和相對運動軌跡。切削時承受一定的重力、切削力、摩擦力、夾緊力。包括：床身底座、立柱、橫梁、工作臺、箱體、升降臺等大件二、支承件的基本要求1、應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度——質(zhì)量比2、應(yīng)具有良好的動態(tài)特性，各階固有頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振3、熱穩(wěn)定好4、從結(jié)構(gòu)和材料上保證其內(nèi)應(yīng)力要小5、排屑暢通、調(diào)運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性三、機(jī)床的類型、布局和支承件的形狀機(jī)床的類型可分為三類：中小型機(jī)床精密和高精度機(jī)床大型和重型機(jī)床機(jī)床的布局形式直接影響支承件的結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計。中型臥式車床采用前傾車身、前傾托板布局形式較多優(yōu)點是不使切屑堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動排屑裝置；床身設(shè)計成封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。床身結(jié)構(gòu)圖對稱的床身結(jié)構(gòu)，排屑器能從床身中部迅速地將炙熱的切屑排除，并且冷卻油的對稱循環(huán)保證了機(jī)床的熱穩(wěn)定性高剛性結(jié)構(gòu)四、支承件的靜力分析正確的受力分析是合理設(shè)計支承件的基礎(chǔ)支承件的分類：⑴一個方向的尺寸比另兩個方向的大得多梁類件：床身、立柱、橫梁、搖臂、滑枕⑵兩個方向尺寸比第三方向的大得多板類件：底座、工作臺、刀架等⑶三個方向尺寸差不多箱類件：箱體、

3、升降臺搖臂鉆受力分析如圖：切削載荷為扭矩T和進(jìn)給力Ff主要分析立柱和搖臂可視為懸臂梁搖臂：yz平面內(nèi)彎矩M1(FfL)繞y軸扭矩M2（Ffe)T引起彎曲變形立柱分內(nèi)外兩層外柱受力：力偶矩在yz面內(nèi)為M1=FfL在xz面內(nèi)為M2=FfeT使外柱扭轉(zhuǎn)內(nèi)柱受力：與外柱類似主要以彎曲變形為主第二節(jié)支承件的靜剛度與結(jié)構(gòu)設(shè)計一、支承件的靜剛度支承件的變形一般包括三個部分：自身變形、局部變形、接觸變形支承件主要受力：拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)1、提高自身剛度⑴截面形狀和尺寸截面積為100cm2各種截面的抗彎抗扭慣性矩比較后可知：①空心截面的慣性矩比實心

4、的大加大輪廓尺寸，減小壁厚，可提高剛度②封閉截面的剛度遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度盡量設(shè)計成封閉截面③圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低按受力情況選取截面形狀⑵合理布置筋板（隔板）筋板可提高整體剛度筋板是指連接支承件四周外壁的內(nèi)板，它能使支承件外壁的局部載荷傳遞給其它壁板，從而使整個支承件承受載荷，加強(qiáng)支承件的自身和整體剛度。布置方式：水平、垂直、斜向。⑶開窗孔和加蓋窗孔對剛度的影響決定于它的大小和位置矩形截面的立柱，窗孔盡量不要開在前、后壁上窗孔開在與彎曲平面垂直的壁上，影響抗彎剛度較大窗孔寬度不要超

5、過空腔寬度的70%窗孔邊緣加厚窗孔加蓋可恢復(fù)一定的剛度2、提高局部剛度合理配置加強(qiáng)筋適當(dāng)加厚過渡壁加強(qiáng)筋的高度可取壁厚的4～5倍筋厚與壁厚之比為0.8～1a、軸承座b、c、薄壁d、立柱內(nèi)環(huán)形筋，防止畸變3、提高接觸剛度降低接觸表面的粗糙度值Ra≤1.6重要表面須磨配或刮配高精度機(jī)床每25x25mm2為12個點精密機(jī)床為8個點普通機(jī)床為6個點接觸點應(yīng)分布均勻4、合理選擇壁厚根據(jù)工藝的可能，盡量選薄一些當(dāng)量尺寸C按C選壁厚，此壁厚是最薄尺寸支承件也可采用焊接結(jié)構(gòu)焊接支承件一般采用鋼板與型鋼焊接而成生產(chǎn)周期短、省材料、易做成封閉結(jié)構(gòu)二

6、、支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計床身截面形狀主要取決于剛度要求、導(dǎo)軌位置、內(nèi)部安裝的零件和排屑等數(shù)控車床不用手工操作，又必須排除大量切屑導(dǎo)軌常做成傾斜的立柱的截面有圓形、方形、矩形圓形截面抗彎差矩形截面的長尺寸放在受力大的方向上橫梁有的受復(fù)雜的空間載荷，一般做成封閉截面底座連接部位要有足夠的局部剛度三、支承件的材料和時效處理支承件常用的材料有：鑄鐵、鋼板和型鋼、天然花崗巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、樹脂混凝土等（一）鑄鐵：鑄造性能好，阻尼系數(shù)大，振動衰減性能好，成本低，適于成批生產(chǎn)。（二）鋼板焊接結(jié)構(gòu)：制造周期短，剛性好，便于產(chǎn)品更新和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，重量

7、輕（三）預(yù)應(yīng)力鋼混凝土筋：抗振性好，成本低（四）天然花崗巖：性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)，不導(dǎo)電，抗磁，與金屬不粘結(jié)，加工方便（五）樹脂混凝土：剛度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，熱穩(wěn)定性高，質(zhì)量輕，可有良好的幾何形狀精度，極好的耐腐蝕性，成本低，無污染，生產(chǎn)周期短，床身靜剛度高。且可以預(yù)埋金屬或添加加強(qiáng)纖維來提高某些力學(xué)性能鑄鐵和鋼質(zhì)的支承件需要進(jìn)行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力時效處理：自然時效人工時效振動時效四、支承件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計時應(yīng)注意支承件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄件要盡量形狀簡單，壁厚均勻，拔模容易，拐角要

8、圓滑過渡焊接件設(shè)法減少焊接變形，盡量不仰焊加工平面盡可能設(shè)在一個平面內(nèi)，以便于加工第三節(jié)提高支承件性能的措施（一）提高支承件的靜剛度和固有頻率：提高支承件的靜剛度和固有頻率主要方法是根據(jù)支承件受力情況合理的選擇支承件的材料、截面形狀和尺寸、壁厚合理的布置隔板和筋