第三章 机床主要部件设计(2).ppt
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1、Sunday,December 25,2022机械制造装备设计机械制造装备设计 第第 三三 章章 机床主要部件设计机床主要部件设计 第二节第二节 支承件设计支承件设计 一、支承件的基本要求一、支承件的基本要求 四、提高支承件静刚度的措施四、提高支承件静刚度的措施 二、支承件的受力分析方式二、支承件的受力分析方式 三、支承件的截面形状设计原则三、支承件的截面形状设计原则 五、支承件的材料五、支承件的材料 接触刚度接触刚度接触刚度接触刚度 指支承件的结合面在外载作用下抵抗接触变形的能力。指支承件的结合面在外载作用下抵抗接触变形的能力。指支承件的结合面在外载作用下抵抗接触变形的能力。指支承件的结合面
2、在外载作用下抵抗接触变形的能力。如导轨面产生接触变形。如导轨面产生接触变形。如导轨面产生接触变形。如导轨面产生接触变形。第二节第二节 支承件设计支承件设计 功用:功用:功用:功用:相互连接相互连接相互连接相互连接构成机床基础,支承机床工作部件,承受载荷,构成机床基础,支承机床工作部件,承受载荷,构成机床基础,支承机床工作部件,承受载荷,构成机床基础,支承机床工作部件,承受载荷,以保证机床各部件的相对运动。以保证机床各部件的相对运动。以保证机床各部件的相对运动。以保证机床各部件的相对运动。一、支承件的基本要求一、支承件的基本要求一、支承件的基本要求一、支承件的基本要求 1.1.1.1.具有足够静
3、刚度和较高固有频率具有足够静刚度和较高固有频率具有足够静刚度和较高固有频率具有足够静刚度和较高固有频率 整体刚度(自身刚度)整体刚度(自身刚度)整体刚度(自身刚度)整体刚度(自身刚度)床身承受载荷产生整体弯曲变形。床身承受载荷产生整体弯曲变形。床身承受载荷产生整体弯曲变形。床身承受载荷产生整体弯曲变形。整体整体整体整体刚度与支承件材料以及截面形状、尺寸等影响惯性矩的参数有关。刚度与支承件材料以及截面形状、尺寸等影响惯性矩的参数有关。刚度与支承件材料以及截面形状、尺寸等影响惯性矩的参数有关。刚度与支承件材料以及截面形状、尺寸等影响惯性矩的参数有关。局部刚度局部刚度局部刚度局部刚度 指支承件载荷集
4、中的局部结构处抵抗变形的能力。指支承件载荷集中的局部结构处抵抗变形的能力。指支承件载荷集中的局部结构处抵抗变形的能力。指支承件载荷集中的局部结构处抵抗变形的能力。如如如如 导轨承受载荷产生局部变形。导轨承受载荷产生局部变形。导轨承受载荷产生局部变形。导轨承受载荷产生局部变形。如卧式车床床身与导轨间的静刚度关系如卧式车床床身与导轨间的静刚度关系如卧式车床床身与导轨间的静刚度关系如卧式车床床身与导轨间的静刚度关系第二节第二节 支承件设计支承件设计 第二节第二节 支承件设计支承件设计 当接触压强很小时,结合面存在表面精度误差,结合面只有当接触压强很小时,结合面存在表面精度误差,结合面只有当接触压强很
5、小时,结合面存在表面精度误差,结合面只有当接触压强很小时,结合面存在表面精度误差,结合面只有几个高点接触,实际接触面积很小,接触变形大,接触刚度低。几个高点接触,实际接触面积很小,接触变形大,接触刚度低。几个高点接触,实际接触面积很小,接触变形大,接触刚度低。几个高点接触,实际接触面积很小,接触变形大,接触刚度低。当接触压强较大时,结合面上的高点产生变形,接触面积扩当接触压强较大时,结合面上的高点产生变形,接触面积扩当接触压强较大时,结合面上的高点产生变形,接触面积扩当接触压强较大时,结合面上的高点产生变形,接触面积扩大,故接触刚度较高。接触刚度随接触压强的增加而增大。大,故接触刚度较高。接触
6、刚度随接触压强的增加而增大。大,故接触刚度较高。接触刚度随接触压强的增加而增大。大,故接触刚度较高。接触刚度随接触压强的增加而增大。结合面间有相对运动的接触刚度小于固定接触的接触刚度。结合面间有相对运动的接触刚度小于固定接触的接触刚度。结合面间有相对运动的接触刚度小于固定接触的接触刚度。结合面间有相对运动的接触刚度小于固定接触的接触刚度。小结小结小结小结 接触刚度取决于接合面的表面粗糙度和平面度、结合面的接触刚度取决于接合面的表面粗糙度和平面度、结合面的接触刚度取决于接合面的表面粗糙度和平面度、结合面的接触刚度取决于接合面的表面粗糙度和平面度、结合面的大小,材料硬度,接触面的压强等。大小,材料
7、硬度,接触面的压强等。大小,材料硬度,接触面的压强等。大小,材料硬度,接触面的压强等。接触刚度接触刚度接触刚度接触刚度 用结合面的平均压强用结合面的平均压强用结合面的平均压强用结合面的平均压强 p p与变形量与变形量与变形量与变形量之比表示。之比表示。之比表示。之比表示。其特性其特性其特性其特性 是:是:是:是:第二节第二节 支承件设计支承件设计 固有频率固有频率固有频率固有频率 用刚度与质量之比表示,用刚度与质量之比表示,用刚度与质量之比表示,用刚度与质量之比表示,即即即即 重点理解:当激振力频率重点理解:当激振力频率重点理解:当激振力频率重点理解:当激振力频率 接近固有接近固有接近固有接近
8、固有频频率率率率0 0时时,支承件将,支承件将,支承件将,支承件将产产生共振。生共振。生共振。生共振。因此,因此,因此,因此,设计时设计时要求:要求:要求:要求:o o1.31.3 设计要点:在设计要点:在设计要点:在设计要点:在满足刚度的前提下,尽量减小支承件的质量满足刚度的前提下,尽量减小支承件的质量满足刚度的前提下,尽量减小支承件的质量满足刚度的前提下,尽量减小支承件的质量 mm,提高固有频率,提高固有频率,提高固有频率,提高固有频率o o o o。2.2.2.2.良好的动态特性良好的动态特性良好的动态特性良好的动态特性 支承件有较高静刚度、固有频率、还应有支承件有较高静刚度、固有频率、
9、还应有支承件有较高静刚度、固有频率、还应有支承件有较高静刚度、固有频率、还应有 较大阻尼,薄壁面积应小于较大阻尼,薄壁面积应小于较大阻尼,薄壁面积应小于较大阻尼,薄壁面积应小于400mm400mm400mm400mm,避免薄壁振动。,避免薄壁振动。,避免薄壁振动。,避免薄壁振动。3.3.3.3.结构合理结构合理结构合理结构合理 通过失效处理,能充分消除内应力,形状稳定。通过失效处理,能充分消除内应力,形状稳定。通过失效处理,能充分消除内应力,形状稳定。通过失效处理,能充分消除内应力,形状稳定。4.4.4.4.排屑畅通,工艺性好,成本低,吊运安装方便。排屑畅通,工艺性好,成本低,吊运安装方便。排
10、屑畅通,工艺性好,成本低,吊运安装方便。排屑畅通,工艺性好,成本低,吊运安装方便。第二节第二节 支承件设计支承件设计 机床支承件要承受切削力、零部件重量、传动力等载荷。机床支承件要承受切削力、零部件重量、传动力等载荷。机床支承件要承受切削力、零部件重量、传动力等载荷。机床支承件要承受切削力、零部件重量、传动力等载荷。支承支承支承支承件所承受的载荷不同,设计时分析其受力方式不同。件所承受的载荷不同,设计时分析其受力方式不同。件所承受的载荷不同,设计时分析其受力方式不同。件所承受的载荷不同,设计时分析其受力方式不同。1.1.1.1.中小型机床中小型机床中小型机床中小型机床 支承件受力分析以切削力为
11、主。支承件受力分析以切削力为主。支承件受力分析以切削力为主。支承件受力分析以切削力为主。2.2.2.2.精密和高精度机床精密和高精度机床精密和高精度机床精密和高精度机床 支承部件载荷以移动部件的质量和热应支承部件载荷以移动部件的质量和热应支承部件载荷以移动部件的质量和热应支承部件载荷以移动部件的质量和热应力为主。力为主。力为主。力为主。如:双柱立式坐标镗床的横梁,受力分析考虑主轴箱位于如:双柱立式坐标镗床的横梁,受力分析考虑主轴箱位于如:双柱立式坐标镗床的横梁,受力分析考虑主轴箱位于如:双柱立式坐标镗床的横梁,受力分析考虑主轴箱位于横梁中部时,横梁的弯曲和扭转变形。横梁中部时,横梁的弯曲和扭转
12、变形。横梁中部时,横梁的弯曲和扭转变形。横梁中部时,横梁的弯曲和扭转变形。3.3.3.3.大型机床大型机床大型机床大型机床 支承件受力分析应考虑工件重力,移动部件重力支承件受力分析应考虑工件重力,移动部件重力支承件受力分析应考虑工件重力,移动部件重力支承件受力分析应考虑工件重力,移动部件重力和切削力等。和切削力等。和切削力等。和切削力等。二、支承件的受力分析方式二、支承件的受力分析方式二、支承件的受力分析方式二、支承件的受力分析方式第二节第二节 支承件设计支承件设计 三、支承件的截面形状设计原则三、支承件的截面形状设计原则三、支承件的截面形状设计原则三、支承件的截面形状设计原则 支承件变形主要
13、是支承件变形主要是支承件变形主要是支承件变形主要是弯扭变形弯扭变形弯扭变形弯扭变形。且抗弯刚度和抗扭刚度随支承件。且抗弯刚度和抗扭刚度随支承件。且抗弯刚度和抗扭刚度随支承件。且抗弯刚度和抗扭刚度随支承件的截面惯性矩增大而增大。设计原则:的截面惯性矩增大而增大。设计原则:的截面惯性矩增大而增大。设计原则:的截面惯性矩增大而增大。设计原则:截面积一定时,空心截面比实心截面的惯性矩大,截面积一定时,空心截面比实心截面的惯性矩大,截面积一定时,空心截面比实心截面的惯性矩大,截面积一定时,空心截面比实心截面的惯性矩大,满足工满足工满足工满足工艺要求时,应尽量减小壁厚,艺要求时,应尽量减小壁厚,艺要求时,
14、应尽量减小壁厚,艺要求时,应尽量减小壁厚,提高抗弯刚度。提高抗弯刚度。提高抗弯刚度。提高抗弯刚度。承受一个方向弯矩的支承件,当高度方向为受弯方向时,承受一个方向弯矩的支承件,当高度方向为受弯方向时,承受一个方向弯矩的支承件,当高度方向为受弯方向时,承受一个方向弯矩的支承件,当高度方向为受弯方向时,截面形状应为矩形。截面形状应为矩形。截面形状应为矩形。截面形状应为矩形。承受弯扭作用的支承件,承受弯扭作用的支承件,承受弯扭作用的支承件,承受弯扭作用的支承件,截面形状应为方形。截面形状应为方形。截面形状应为方形。截面形状应为方形。承受纯转矩的支承件,承受纯转矩的支承件,承受纯转矩的支承件,承受纯转矩
15、的支承件,截面形状应为圆环形。截面形状应为圆环形。截面形状应为圆环形。截面形状应为圆环形。不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度,不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度,不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度,不封闭截面刚度远小于封闭截面刚度,尽量将支承件制成尽量将支承件制成尽量将支承件制成尽量将支承件制成封闭形状。封闭形状。封闭形状。封闭形状。截面不能封闭的支承件,截面不能封闭的支承件,截面不能封闭的支承件,截面不能封闭的支承件,应采取补偿刚度措施。应采取补偿刚度措施。应采取补偿刚度措施。应采取补偿刚度措施。第二节第二节 支承件设计支承件设计 四、提高支承件静刚度的措施四、提高支承件静刚度的措施四、提高支承件
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- 第三章 机床主要部件设计2 第三 机床 主要 部件 设计
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