机械系统支承系统设计.pptx
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1、5.1 5.1 支承系统的功用和基本要求支承系统的功用和基本要求支承系统支承系统支承系统支承系统:是基础部分,将其它子系统相互有机地联系是基础部分,将其它子系统相互有机地联系 起来,通过支承作用构成总系统。起来,通过支承作用构成总系统。组成组成组成组成:底座、立柱、横梁、箱体、工作台和升降台等:底座、立柱、横梁、箱体、工作台和升降台等一、支承系统的功用一、支承系统的功用一、支承系统的功用一、支承系统的功用u支承零、部件支承零、部件u保持被支承零、部件间的相互位置关系保持被支承零、部件间的相互位置关系u承受各种力和力矩。承受各种力和力矩。1一一个个机机械械系系统统的的支支承承件件往往往往不不不不
2、只只只只一一一一个个个个,它它们们有有的的相相互互固固定定联接,有的在轨道上运动。联接,有的在轨道上运动。第第1页页/共共23页页机床支承系统机床支承系统2床床 腿腿床床 腿腿床床 身身第第2页页/共共23页页机床支承系统机床支承系统3立柱立柱底座底座第第3页页/共共23页页转台支承系统转台支承系统4 底底 座座 底底 座座立立柱柱立立柱柱第第4页页/共共23页页并联机器人支承系统并联机器人支承系统5第第5页页/共共23页页二、支承系统的分类二、支承系统的分类根据形状分为以下几类:根据形状分为以下几类:梁类:梁类:一个方向的尺寸比另外两个方向的尺寸大得多一个方向的尺寸比另外两个方向的尺寸大得多
3、 的零件,如床身、立柱、横梁、摇臂、滑枕等。的零件,如床身、立柱、横梁、摇臂、滑枕等。板类:板类:一个方向的尺寸比另外两个方向的尺寸小得多一个方向的尺寸比另外两个方向的尺寸小得多 的零件,如机床的底座、工作台、刀架等。的零件,如机床的底座、工作台、刀架等。箱类:箱类:三个方向的尺寸大致一样的零件,三个方向的尺寸大致一样的零件,如机床的箱体、升降台等。如机床的箱体、升降台等。框架类:框架类:如支架、桥架、桁架等。如支架、桥架、桁架等。65.1 5.1 支承系统的功用和基本要求支承系统的功用和基本要求第第6页页/共共23页页三、支承系统的基本要求三、支承系统的基本要求三、支承系统的基本要求三、支承
4、系统的基本要求1、足够的静刚度、足够的静刚度:支承件在静载荷作用下抵抗变形的能力称为支支承件在静载荷作用下抵抗变形的能力称为支承件的静刚度。承件的静刚度。2、较好的动特性、较好的动特性:机械系统应具有机械系统应具有抵抗振动抵抗振动抵抗振动抵抗振动的能力。在机床上主的能力。在机床上主要包括抵抗要包括抵抗强迫振动强迫振动强迫振动强迫振动和和自激振动自激振动自激振动自激振动的能力,而且不应产生的能力,而且不应产生薄壁振动薄壁振动薄壁振动薄壁振动。3、良好的热特性、良好的热特性:系统工作时各种原因的发热都会使:系统工作时各种原因的发热都会使支承件产生支承件产生支承件产生支承件产生不均匀变形不均匀变形不
5、均匀变形不均匀变形,以致破坏被支承零部件的相互位置关系,降低机械系,以致破坏被支承零部件的相互位置关系,降低机械系统的工作精度。统的工作精度。4、小的内应力、小的内应力:材料内应力如不消除,在使用过程中,:材料内应力如不消除,在使用过程中,内应力会内应力会内应力会内应力会重新分布和逐步消失重新分布和逐步消失重新分布和逐步消失重新分布和逐步消失,引起支承件变形。,引起支承件变形。因此,在设计时要从结构因此,在设计时要从结构和选材上保证支承件的内应力最小,并在铸造或焊接和粗加工后进和选材上保证支承件的内应力最小,并在铸造或焊接和粗加工后进行行时效处理时效处理时效处理时效处理。5、其他、其他:在设计
6、支承件时,应考虑在设计支承件时,应考虑吊运安全方便吊运安全方便吊运安全方便吊运安全方便,液压、电器布,液压、电器布置合理以及便于置合理以及便于加工加工加工加工和和装配装配装配装配等。而对于机床的支承件,还要考虑便等。而对于机床的支承件,还要考虑便于冷却液、润滑液的回收,排屑方便等。于冷却液、润滑液的回收,排屑方便等。75.1 5.1 支承系统的功用和基本要求支承系统的功用和基本要求第第7页页/共共23页页85.25.25.25.2 支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受
7、力与变形分析 支承件的变形一般包括支承件的变形一般包括自身变形自身变形、局部变形局部变形和和接触变形接触变形第第8页页/共共23页页95.25.25.25.2 支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受力与变形分析一、机械系统的受力与变形分析第第9页页/共共23页页105.25.25.25.2 支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度支承系统的静刚度二、支承件的静刚度二、支承件的静刚度二、支承件的静刚度二、支承件的静刚度1.1.1.1.自身自身自身自身刚度刚度刚度刚度-支支支支承承承承件抵抗自
8、身变形的能力。拉压与弯扭件抵抗自身变形的能力。拉压与弯扭件抵抗自身变形的能力。拉压与弯扭件抵抗自身变形的能力。拉压与弯扭2.2.2.2.局部局部局部局部刚度刚度刚度刚度-抵抗局部载荷集中之处变形的能力。抵抗局部载荷集中之处变形的能力。抵抗局部载荷集中之处变形的能力。抵抗局部载荷集中之处变形的能力。3.3.3.3.接触刚度接触刚度接触刚度接触刚度-是平均压强是平均压强是平均压强是平均压强p p p p与变形与变形与变形与变形之比。之比。之比。之比。K K K Kj j j j=P P P P/第第10页页/共共23页页115.35.35.35.3 支承系统结构设计的注意事项支承系统结构设计的注意
9、事项支承系统结构设计的注意事项支承系统结构设计的注意事项一、正确选择支承件的截面形状一、正确选择支承件的截面形状一、正确选择支承件的截面形状一、正确选择支承件的截面形状u空心截面惯性矩比实心的大空心截面惯性矩比实心的大u方形抗弯,圆形抗扭,矩形抗弯更好方形抗弯,圆形抗扭,矩形抗弯更好u封闭截面比非封闭截面刚度大封闭截面比非封闭截面刚度大二、合理设置肋板和肋条二、合理设置肋板和肋条二、合理设置肋板和肋条二、合理设置肋板和肋条 纵向隔板纵向隔板纵向隔板纵向隔板主要用来提高支承件的抗弯刚度主要用来提高支承件的抗弯刚度 横向隔板横向隔板横向隔板横向隔板主要用来提高支承件的抗扭刚度主要用来提高支承件的抗
10、扭刚度 斜斜斜斜向向向向隔隔隔隔板板板板既既可可提提高高支支承承件件的的抗抗弯弯刚刚度度,又又可可提提高抗扭刚度高抗扭刚度 纵纵向向隔隔板板必必须须布布置置在在支支承承件件的的弯弯曲曲平平面面内内才才会会显著提高抗弯刚度显著提高抗弯刚度 第第11页页/共共23页页12(a)直字形肋条直字形肋条,结构最简单。常用于窄壁和受,结构最简单。常用于窄壁和受载荷较小的内壁上。载荷较小的内壁上。(b)十字形肋条十字形肋条是呈直角交叉布置,结构也简单,是呈直角交叉布置,结构也简单,但易产生内应力,广泛用于箱形截面的支承件和但易产生内应力,广泛用于箱形截面的支承件和平板上。平板上。(c)三角形肋条三角形肋条可
11、保证足够的刚度,多用于矩形可保证足够的刚度,多用于矩形截面支承件的宽壁上。截面支承件的宽壁上。(d)交叉肋条交叉肋条有时会与支承件壁的横隔板结合在有时会与支承件壁的横隔板结合在一起来有效地提高其刚度,常用于重要支承的宽一起来有效地提高其刚度,常用于重要支承的宽壁和平板上。壁和平板上。(e)蜂窝形肋条蜂窝形肋条常用于平板上。由于它在各方向常用于平板上。由于它在各方向能均匀地收缩,不会在肋条连接处堆积金属,故能均匀地收缩,不会在肋条连接处堆积金属,故内应力小。内应力小。(f)米字形肋条米字形肋条制造困难,铸造时金属堆积严重。制造困难,铸造时金属堆积严重。(g)井字形肋条井字形肋条单元壁板的抗弯刚度
12、接近单元壁板的抗弯刚度接近(f)的米的米字形肋条,但抗扭刚度是米字形肋条的字形肋条,但抗扭刚度是米字形肋条的1/2。铸造支承件一般用井字形肋条,而焊接支承件用米字形肋条。铸造支承件一般用井字形肋条,而焊接支承件用米字形肋条。铸造支承件一般用井字形肋条,而焊接支承件用米字形肋条。铸造支承件一般用井字形肋条,而焊接支承件用米字形肋条。5.35.35.35.3 支承系统结构设计的注意事项支承系统结构设计的注意事项支承系统结构设计的注意事项支承系统结构设计的注意事项肋肋条条布布置置在在支支承承件件的的内内壁壁,减减小小局部变形,防止薄壁振动。局部变形,防止薄壁振动。第第12页页/共共23页页三、合理开
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