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1、Thursday,July29,2021機械制造裝備設計第三章機床主要部件設計第二節(jié)支承件設計一、支承件的基本要求四、提高支承件靜剛度的措施二、支承件的受力分析方式三、支承件的截面形狀設計原則五、支承件的材料接觸剛度指支承件的結(jié)合面在外載作用下抵抗接觸變形的能力。如導軌面產(chǎn)生接觸變形。第二節(jié)支承件設計功用：相互連接構成機床基礎，支承機床工作部件，承受載荷，以保證機床各部件的相對運動。一、支承件的基本要求1.具有足夠靜剛度和較高固有頻率整體剛度（自身剛度）床身承受載荷產(chǎn)生整體彎曲變形。整體剛度與支承件材料以及截
2、面形狀、尺寸等影響慣性矩的參數(shù)有關。局部剛度指支承件載荷集中的局部結(jié)構處抵抗變形的能力。如導軌承受載荷產(chǎn)生局部變形。如臥式車床床身與導軌間的靜剛度關系第二節(jié)支承件設計第二節(jié)支承件設計◆當接觸壓強很小時，結(jié)合面存在表面精度誤差，結(jié)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?！舢斀佑|壓強較大時，結(jié)合面上的高點產(chǎn)生變形，接觸面積擴大，故接觸剛度較高。接觸剛度隨接觸壓強的增加而增大?！艚Y(jié)合面間有相對運動的接觸剛度小于固定接觸的接觸剛度。小結(jié)接觸剛度取決于接合面的表面粗糙度和平面度、結(jié)合面的大小，材
3、料硬度，接觸面的壓強等。接觸剛度用結(jié)合面的平均壓強p與變形量δ之比表示。其特性是：第二節(jié)支承件設計固有頻率用剛度與質(zhì)量之比表示，即◆重點理解：當激振力頻率ω接近固有頻率ω0時，支承件將產(chǎn)生共振。因此，設計時要求：ωo>1.3ω◆設計要點：在滿足剛度的前提下，盡量減小支承件的質(zhì)量m，提高固有頻率ωo。2.良好的動態(tài)特性支承件有較高靜剛度、固有頻率、還應有較大阻尼，薄壁面積應小于400mm×400mm，避免薄壁振動。3.結(jié)構合理通過時效處理，能充分消除內(nèi)應力，形狀穩(wěn)定。4.排屑暢通，工藝性好，成本低，吊運安裝方便
4、。第二節(jié)支承件設計機床支承件要承受切削力、零部件重量、傳動力等載荷。支承件所承受的載荷不同，設計時分析其受力方式不同。1.中小型機床支承件受力分析以切削力為主。2.精密和高精度機床支承部件載荷以移動部件的質(zhì)量和熱應力為主。如：雙柱立式坐標鏜床的橫梁，受力分析考慮主軸箱位于橫梁中部時，橫梁的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。3.大型機床支承件受力分析應考慮工件重力，移動部件重力和切削力等。二、支承件的受力分析方式第二節(jié)支承件設計三、支承件的截面形狀設計原則支承件變形主要是彎扭變形。且抗彎剛度和抗扭剛度隨支承件的截面慣性矩增大而增
5、大。設計原則：◆截面積一定時，空心截面比實心截面的慣性矩大，滿足工藝要求時，應盡量減小壁厚，提高抗彎剛度?！舫惺芤粋€方向彎矩的支承件，當高度方向為受彎方向時，截面形狀應為矩形?！舫惺軓澟ぷ饔玫闹С屑?，截面形狀應為方形?！舫惺芗冝D(zhuǎn)矩的支承件，截面形狀應為圓環(huán)形?！舨环忾]截面剛度遠小于封閉截面剛度，盡量將支承件制成封閉形狀?！艚孛娌荒芊忾]的支承件，應采取補償剛度措施。第二節(jié)支承件設計四、提高支承件靜剛度的措施◆從抗彎剛度、鑄造工藝、支承件功用綜合考慮，支承件截面不能完全封閉，存在剛度損失?！魧к壟c床身的過渡連接處
6、存在局部剛度損失?！粝潴w軸承孔處存在剛度損失。為什么要進行剛度補償？第二節(jié)支承件設計縱向隔板應布置在彎曲平面內(nèi)，即隔板的高度方向與作用力F的方向一致，如圖。縱向隔板能提高抗彎剛度。1.隔板和加強肋（1）隔板（肋板）是連接外壁間的內(nèi)壁。作用是將局部載荷傳遞給其它壁板，使整個支承件較均勻地承受載荷?？v向隔板第二節(jié)支承件設計無橫向隔板時，相對抗扭剛度很低；增加一個端面橫向隔板時，抗扭剛度成倍增加，均勻布置三個橫向隔板后，抗扭剛度又成倍增加。支承件內(nèi)增加橫向隔板能提高抗扭剛度。斜板是多個橫隔板和縱隔板組合形成。支承件
7、內(nèi)增加斜板可提高抗彎和抗扭剛度。斜向隔板橫向隔板第二節(jié)支承件設計（2）加強肋（肋條）配置在外壁內(nèi)側(cè)或內(nèi)壁上，其作用是加強局部剛度和減少薄壁振動。注意：肋條高應約為支承件壁厚的5倍。圖a，用加強肋提高導軌與床身過渡連接處的局部剛度。圖b，用加強肋提高箱體軸承孔處的局部剛度。第二節(jié)支承件設計圖c、d、e為工作臺等板形支承件的加強肋。提高抗彎剛度，避免薄壁振動。第二節(jié)支承件設計2.支承件開孔后的剛度補償立柱或橫梁中為安裝機件或工藝需要，需要開孔，從而造成抗扭、抗彎剛度的損失。（1）在孔上加蓋板，用螺栓將蓋板固定在壁
8、上。（2）也可將孔的周邊加厚（翻邊），再加嵌入式蓋板。剛度補償方法：第二節(jié)支承件設計3.提高接觸剛度◆相對滑動的連接面和重要的固定結(jié)合面須精磨或配對刮研，以增加接觸面積?！艟o固螺栓應使結(jié)合面有>2MPa的接觸壓強，以消除結(jié)合面的平面度誤差，增大結(jié)合面積?！艚Y(jié)合面承受彎矩時，應使較多的緊固螺栓布置在受拉面，承受拉應力?！艚Y(jié)合面承受轉(zhuǎn)矩時，螺栓遠離扭轉(zhuǎn)中心，均勻分布在四周。第二節(jié)支承件設計五、支承件的材
