第十一章-支承件.ppt

* * * 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。 2. 改善支承件动态特性的措施 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) 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 支承件的热变形特性 一、支承件热变形 机床和支承件的热变形 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 1. 有限元法的基本原理 利用加权余数法和变分法将偏微分方程转化为代数方程组求解 该矩阵方程包括系数矩阵、激励源矩阵和边界矩阵，而计算这些矩阵的元素时，常常用到分部积分法。如果为了计算精度而选取很多个尝试函数，那么计算这些为数众多的分部积分既十分复杂又很费时间，并且很难用计算机进行数值计算。 因此，我们需要寻找一个改进的方法来简化计算，并设法利用计算机进行处理，有限元法就是其中的一种。 通过尝试函数的选取，近似解满足1类边界条件， 第六节 结构计算的有限元法简介 基本思想： 在有限元方法中，场域被分割成许多很小的子区域，通常称为“单元”或“有限元”。 对所有子区域进行独立的处理和运算，便对一个整体问题进行局部化处理。 通过选取恰当的尝试函数，使每个单元的计算都变得非常简单，经过对每个单元重复而简单的计算，再将其结果总和起来，便可以得到用整体矩阵表达的整个区域的解， 这一整体矩阵又常常是稀疏短阵，可以更进一步简化和加快求解过程。由于计算机非常适合于重复性的计算和处理过程，所以整体矩阵的形成过程很容易使用计算机来实现， 二、单元的划分 三、动态特性计算 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第十一章 支承件第一节 支承件应满足的要求和设计步骤第二节 支承件的静力分析第三节 支承件的静刚度和形状选择第四节 支承件的动态分析第五节 支承件的热变形特性第六节 结构计算的有限元法简介 第一节 支承件应满足的要求和设计步骤 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”。 作用：承载和作为基准。 支承其它机床零部件，保持它们的相对位置，承受各种切削力等。 二、对机床支承件的基本要求 (一)应具有足够的静刚度和较高的刚度-重量比。 性。设计时应力求在满足刚度的基础上，减轻机床重量 (二)应有较好的动态特性 后者在很大程度上反映