机电一体化 课件 2.3 机械支撑机构的应用

2机电一体化机械技术任务2.3机械支撑机构的应用

1机械支撑结构应满足的基本要求2支撑件的材料3支撑件的设计原则任务2.3机械支撑机构的应用

支撑件是支撑其他零部件的基础构件，如机床的床身、底座、立柱、工作台及箱体等。支撑件既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准作用。任务2.3机械支撑机构的应用

支撑件多采用铸件、焊接件或型材装配件。其基本特点是尺寸较大、结构复杂、加工面多、几何精度和相对位置精度要求较高。在设计时，首先应对某些关键表面及其相对位置提出相应的精度要求，以保证产品总体精度；其次，支撑件的变形和振动将直接影响产品的质量和正常运转，故应对其刚度、热变形和抗振性提出下列基本要求：任务2.3机械支撑机构的应用

1.机械支撑结构应满足的基本要求（1）应有足够的刚度（2）应有足够的抗振性。（3）应有较小的热变形。（4）稳定性好。（5）工艺性好，成本低，符合人机工程方面的要求。任务2.3机械支撑机构的应用

2.支撑件的材料支撑件的材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求选择，常用的有：（1）灰铸铁。灰铸铁的铸造性好，便于铸成复杂形状，内摩擦大，阻尼作用大，有良好的抗振性，价格便宜。（2）钢。用钢材焊成的支撑件造型简单。适用于对单件小批生产的情况。（3）其它材料。近年来，天然岩石己广泛作为各种高精度机电一体化系统的机座材料。如三坐标测量机的工作台、金刚石车床的床身等就采用了高精度的花岗岩材料。任务2.3机械支撑机构的应用

支撑件的结构设计主要是解决刚度问题，包括静刚度和动刚度，因此，要正确选择截面形状和截面尺寸，合理布置隔板和加强筋，并注意多支撑件之间的连接刚度。现将有关原则分述如下：

1.提高支撑件刚度的一般措施1）合理选择截面形状和尺寸。2）合理布置隔板和加强筋。3）提高接触刚度（1）减小表面粗糙度的数值．一般应选到（2）拧紧固定螺栓，使接触表面有200N／mm的预压力，以消除表面不平整的影响，提高接触刚度；预压力应用测力扳手来控制。（3）合理选择连接部位的形状，提高局部刚度，以防止产生局部变形，造成接触不良，降低接触刚度。任务2.3机械支撑机构的应用

2.提高阻尼的一般措施（1）封砂、铸造，即保留铸造件中的砂芯。（2）对于焊接支撑件，可在支撑件中灌混凝土以增加阻尼。3.支撑件的设计原则以后是几个图示例子任务2.3机械支撑机构的应用

图2-45隔板布置方式比较任务2.3机械支撑机构的应用

合理布置隔板和加强筋。

隔板的布置有纵向、横向和组合布置三种形式，着眼于提高支撑件在某个方向上的抗弯、抗扭及局部刚度，例如纵向隔板应布置在弯曲平面内。从图2-45可以看出，两个悬臂粱在端部受到垂直力P，当隔板布置在垂直面时，隔板截面绕X－X轴的弯曲截面惯性矩是；当隔板布置在水平面时，隔板截面绕X－X轴的弯曲截面惯性矩是。因为

。所以。3.支撑件的设计原则

横向隔板能抵抗构件受扭转时的扭曲作用，故可增加抗扭刚度。斜隔板也能提高抗扭刚度。从图2-46(a)中可以看出，当一悬臂构件受扭矩作用时，横向隔板相对于横隔板产生转角。这时的距离被拉长，而的距离被缩短。增加斜隔板以后(图2-44(b))，能防止这种变化，亦即防止

相对于产生转角。图2-46斜隔板的作用任务2.3机械支撑机构的应用

3.支撑件的设计原则

不少支撑件的内部要装入机构。这时就不能用隔板来提高刚度，只能采用加强筋。加强筋一般配置在内壁上，可以减小变形和薄壁振动。图2-47(a)和(b)的加强筋分别用来提高导轨和轴承座处的局部刚度：(c)、(d)、(e)为当壁扳面积大于400mm×400mm时，为避免薄壁振动而在壁扳内表面加的筋，其作用在于提高壁扳的抗弯刚度。图2-47加强筋任务2.3机械支撑机构的应用

3.支撑件的设计原则合理选择连接部位的形状，提高局部刚度，以防止产生局部变形，造成接触不良，降低接触刚度。图2-48（a）为凸缘式，局部刚度较差：采用壁龛式如图2-48(b)或局部加强筋如图2-48(c)可增加局部刚度。图2-48提高连接处的局部刚度任务2.3机械支撑机构的应用

3.支撑件的设计原则3.支撑件的设计原则

对于焊接支撑件，可在支撑件中灌混凝土以增加阻尼。有时为了防止钢板的薄壁振动。可在A