第十一章支承件设计介绍.ppt

2. 支承件的模态分析 由于机床上激振力的频率一般都不太高，因而只有最低几阶模态的固有频率才有可能与激振频率重合或接近。 高阶模态的固有频率已远高于可能出现的激振力频率，一般不可能发生共振，对于加工质量的影响是不大的。所以只需研究最低几阶模态。 1) 第一阶模态 整机摇晃振动，振型如图a所示。床身作为一个刚体在弹性基础上做摇晃振动。整机摇晃的固有频率较低，通常约为数十赫兹。 2) 第二阶模态 一次弯曲振动，振型如图b所示。主振系统是床身本身。振动的特点是各点的振动方向一致，上下振幅相差不大，纵向(z向)越近中部，振幅越大；越近两端振幅越小。 3) 第三阶模态 一次扭转振动，振型如图c所示。主振系统与第二阶模态相同。振型振动的特点是两端的振动方向相反,振幅为两端大中间小。 4) 第四阶模态 二次弯曲振动，振型如图d所示。主振系统同上。特点是有两条节线AB和CD。在这两条节线上，振幅为零。两端的振动方向相同，与两节线间的振动方向相反。 5) 薄壁振动 在高频振动中，需要注意的是薄壁振动。薄壁振动的振幅不大，又是局部振动，故对加工精度影响不大，但却是重要的噪声源或噪声的传播者。 上述模态中，第二、三、四阶将引起执行器官之间的相对位移，对加工精度和加工表面粗糙度，影响较大。第一阶也能引起安装部件的相对位移而影响加工质量。 二、改善支承件动态特性和措施 改善支承件的动态特性，提高其抗振性，其关键是提高支承件的动刚度。 1. 单自由度系统的动态特性 提高结构的动刚度，可以采用以下一些办法：提高系统的静刚度；增大系统中的阻尼比；提高系统的固有角频率；或改变激振角频率，以使二者远离。 1) 提高静刚度 提高静刚度的途径主要是合理地设计结构的截面形状和尺寸、合理的布置肋板和肋条、还必须注意结构的整体刚度、局部刚度和接触刚度的匹配等。 2. 改善支承件动态特性的措施 2) 增加阻尼 常用的有保留砂芯的方法（常称封砂结构），铸件的砂芯不清与铸件和砂与砂之间的摩擦耗散振动能量，以提高阻尼。 3) 调整固有频率 增加刚度或减少质量，都可以使固有频率提高，而改变阻尼系数，则固有频率的变化不大。 4) 采用减振器 采用减振器也是提高抗振性的一种有效方法，其特点是结构轻巧。 第五节 支承件热变形特性 一、支承件热变形 机床工作时，存在各种热源，如切削、电动机、液压系统和机械摩擦都会发热，使各部件因温度分布不均而产生变形，这就是热变形。 热变形可以改变机床各执行器官的相对位置及其位移的轨迹，从而降低加工精度。 热变形对普通中小机床加工精度影响不太明显，但对自动机床、自动线、和精密、高精度机床的影响却很明显。 二、改善支承件热变形特性的措施 改善支承件的热变形特性，就是设法减少热变形，特别是不均匀的热变形，以及降低热变形对精度的影响。 1．散热和隔热 2. 均热 3. 使热变形对精度的影响较小 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第十一章 支承件设计 第一节 概 述 一、支承件的功用 支承件：是机床的基础构件，包括床身、立柱、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等。也称为“大件”。 安装、支承、固定或活动的零部件，使之保持相对位置和运动关系，并承受力和力矩，支承导轨定位导向，安装油液电系统等。 二、支承件的设计要求 1、足够的静刚度和较高的刚度／重量比 2、良好的动态特性。 3、较小的热变形和内应力。 4、便于制造、装配、维修、排屑和吊运及考虑切削液及润滑油回收、液压、电器装置的安置等。 三、支承件的设计基本步骤 1）根据支承件的使用要求进行受力分析，再根据所受的力、热变形和其它要求（如排屑、切削液及润滑油回收、其它零部件安置等），并参考机床的同类型件，初步设计其基本形状和尺寸。 2）可以用有限元法，借助于电子计算机进行验算，求解