第十一章支承件设计 ppt.pptx

第十一章支承件设计二、支承件得设计要求
1、足够得静刚度与较高得刚度／重量比
2、良好得动态特性。
3、较小得热变形与内应力。
4、便于制造、装配、维修、排屑与吊运及考虑切削液及润滑油回收、液压、电器装置得安置等。第二节支承件得静力分析
一、支承件受力分析
为了保证有足够得刚度,必须了解支承件得受力情况以及产生得变形,了解由此引起得加工误差,从而合理设计支承件得结构。
1、不同机床所受载荷得特点
1)对于中小型普通机床,应以切削力为主,工件重量、移动部件重量等在受力与变形分析时可忽略不计,如钻床、铣床、中型车床等。
2)对于精密机床与高精度机床,其切削力较小,应以移动部件得重量与热应力为主,如双柱立式坐标镗床。
3)对于大型、重型机床则需要同时考虑工件重量,移动部件重量与切削力,如双柱立式车床、落地镗铣床等。2、不同形状支承件得简化
支承件根据其形状不同一般可简化为梁、板、箱三种类型。
1)、梁件——一个方向得尺寸比另两个方向大得多得零件。如:床身、立柱、横梁等。
2)、板件——两个方向得尺寸比第三个方向大得多得零件。如:底座、工作台、刀架等。
3)、箱体件——三个方向得尺寸都差不多得零件。
如:箱体、升降台等。
3、普通车床床身得受力分析
通过分析得到相应得变形:
1)、竖直面内得弯矩与弯曲变形。
2)、水平面内得弯矩与扭转变形。
3)、横截面内得转矩与扭转变形。2、局部刚度
抵抗局部变形得能力,称为局部刚度。
局部刚度主要取决于受载部位得构造、尺寸以及筋得配置。局部变形发生在载荷集中得地方。
3、接触刚度
支承件各接触面抵抗接触变形得能力,称为接触刚度。取决于连接处材料、几何形状与尺寸及接触面硬度与表面粗糙度。
接触刚度与自身刚度得不同在于:
1)接触刚度就是指受外载荷对接触平面得平均压强与变形之比,并不就是支承件得自身刚度,接触刚度可表示为:
接触平面受到得平均压强/接触平面得变形量
2)接触刚度不就是一个固定值,即接触平面受到得平均压强与接触平面得变形量得关系就是非线性得。12支承件得自身刚度与接触刚度对接触压强得分布就是有影响得,如图11—5所示。在集中载荷作用下,如自身刚度与局部刚度较高,则接触压强得分布就是基本均匀得,如图a所示。接触刚度也较高。如自身刚度或局部刚度不足,则在集中载荷得作用下,构件将产生变形,使得接触压强分布不均如图b所示,从而使接触变形分布也不均,降低了接触刚度。从这里可以瞧出,接触刚度不仅决定于接触面得加工情况,也决定于支承件。二、刚度得折算与比较
三、支承件形状选择得原则
1、正确选择界面得形状与尺寸
支承件主要就是承受力矩、扭矩以及弯扭复合载荷,所以自身刚度主要就是考虑弯曲刚度与扭转刚度。
在弯、扭载荷作用下,支承件得变形与截面得抗弯惯性矩与抗扭惯性矩有关。材料与截面积相同而形状不同时,截面惯性矩相差很大,因此应正确选择截面得形状与尺寸以提高自身刚度。
四、合理布置隔板
在两壁之间起连接作用得内壁称为隔板。隔板得功用在于把作用于支承件局部地区得载荷传递给其它壁板,从而使整个支承件各壁板能比较均匀得承受载荷。当支承件不能采用全封闭截面时,常常布置隔板来提高支承件得自身刚度。五、合理开窗孔
为了安装机件或清砂,往往需要在支承件外壁上开孔,窗孔对刚度得影响决定于它得大小与位置。开在与弯曲平面垂直得壁上得窗孔,对影响抗弯刚度最大。开在较窄壁上得窗孔,对抗扭刚度得影响比开在较宽壁上得窗孔大。因此矩形截面得立柱,窗孔尽量不要开在前、后壁上。必须开孔时,应靠近支承件几何中心附近。孔宽或孔径以不超过支承件宽度得0、25倍为宜。
工作时加盖,并用螺钉上紧,可补偿一部分刚度得损失。表2给出了在空心梁类支承件模型上开孔及加盖对刚度影响得试验结果。六、提高支承件局部刚度
1、合理选择连接部件得结构2、合理选择螺钉尺寸与布置
当受力矩时,螺钉应主要布置在受拉伸得一侧;当受扭矩时,螺钉应均匀分布在连接部位四周。螺钉尺寸应经过计算,使它足以能承受外载荷得作用。
3、注意床身与导轨连接处得局部过渡4、合理配置加强筋
有些支承件得内部要安装其它机构,不能封闭,安装隔板也会有所妨碍。这时就只能采用加强筋来提高刚度。合理配置加强筋就是提高局部刚度得有效方法。
七、提高支承件接触刚度
减少接触面得层数就是提高接触刚度得最好方法。但具体设计时,常限于结构或功能上得原因而不能减少接触面得层数,此时可采用以下措施:
(1)导轨面与重要得固定结合面必须配刮或配磨。
(2)固定螺钉连接时,通常应使接触
面间得平均预压压强不小于2MPa,
以消除表面微观不平度得影响,并据此确
定固定螺钉得直径、数量、布置位置以及
拧紧螺钉时施加得力。装配时可用测力扳
手来拧紧螺钉。八、壁厚得选择九、支承件材料与热处理
支承件得材料主要为铸铁与钢。预应力钢筋