陳前紅機(jī)電一體化系統(tǒng)中第三章機(jī)械設(shè)計

1、第第3章章 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)計機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)計 n3.1 概述概述 n3.2 傳動部件設(shè)計傳動部件設(shè)計 n3.3 支撐部件設(shè)計支撐部件設(shè)計 n3.4 精密機(jī)械的精度設(shè)計和誤差分配精密機(jī)械的精度設(shè)計和誤差分配 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng) 傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)一般是由動力件、傳動件、執(zhí)行件三部分加上電器、傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)一般是由動力件、傳動件、執(zhí)行件三部分加上電器、 液壓和機(jī)械控制等部分組成的，而機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)是由計液壓和機(jī)械控制等部分組成的，而機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)是由計 算機(jī)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任算機(jī)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包

2、括機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任 務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成的。務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成的。 n在構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的要素中，機(jī)械部分是主體，而且系統(tǒng)的主功能必在構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的要素中，機(jī)械部分是主體，而且系統(tǒng)的主功能必 須由機(jī)械裝置來完成，并且是在控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下完成主功能的。須由機(jī)械裝置來完成，并且是在控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下完成主功能的。 3.1 概述概述 為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性， 通常對機(jī)電一體化系統(tǒng)提出以下要求：通常對機(jī)電一體化系統(tǒng)提出以下要求： (1)(1)高精度高精度 精度精度直接影響產(chǎn)品的

3、質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是機(jī)電，尤其是機(jī)電 一體化產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工藝水平和功一體化產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工藝水平和功 能比普通的機(jī)械產(chǎn)品都有很大的提高，因能比普通的機(jī)械產(chǎn)品都有很大的提高，因 此機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的高精度是其首要此機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的高精度是其首要 的要求。如果機(jī)械系統(tǒng)的精度不能滿足要的要求。如果機(jī)械系統(tǒng)的精度不能滿足要 求，則無論機(jī)電一體化產(chǎn)品其它系統(tǒng)工作求，則無論機(jī)電一體化產(chǎn)品其它系統(tǒng)工作 怎樣精確，也無法完成其預(yù)定的機(jī)械操作。怎樣精確，也無法完成其預(yù)定的機(jī)械操作。 (2)(2)高剛度高剛度 采用高剛性支撐或架體，以減小產(chǎn)品本體的振動，降低噪采用高剛性支撐或架體，以減小

4、產(chǎn)品本體的振動，降低噪 聲；為高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供良好的支撐，保證執(zhí)行精度。聲；為高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供良好的支撐，保證執(zhí)行精度。 (3) (3) 低摩擦低摩擦 導(dǎo)向和轉(zhuǎn)動支撐部分采用低摩擦阻力部件，以降低機(jī)械導(dǎo)向和轉(zhuǎn)動支撐部分采用低摩擦阻力部件，以降低機(jī)械 系統(tǒng)阻力，提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。系統(tǒng)阻力，提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。 (4) (4) 良好的穩(wěn)定性良好的穩(wěn)定性 即要求機(jī)械系統(tǒng)的工作性能受外界環(huán)境的影響小，抗干即要求機(jī)械系統(tǒng)的工作性能受外界環(huán)境的影響小，抗干 擾能力強(qiáng)。擾能力強(qiáng)。 此外要求：慣量?。ㄌ岣邫C(jī)構(gòu)響應(yīng)速度和靈敏度）、摩擦小此外要求：慣量?。ㄌ岣邫C(jī)構(gòu)響應(yīng)速度和靈敏度）、摩擦小(提高機(jī)構(gòu)

5、的提高機(jī)構(gòu)的 靈敏度靈敏度)、抗振性好、抗振性好(提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性)、間隙小、間隙小(保證機(jī)構(gòu)的傳動精保證機(jī)構(gòu)的傳動精 度度)，適當(dāng)阻尼等。，適當(dāng)阻尼等。 機(jī)械部分的組成機(jī)械部分的組成 n電一體化機(jī)械系統(tǒng)功能上可以分為傳動、導(dǎo)向和執(zhí)行三大機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)功能上可以分為傳動、導(dǎo)向和執(zhí)行三大機(jī) 構(gòu)。構(gòu)。 n 傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu) 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的主要功能是傳遞動力和運(yùn)動。因機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的主要功能是傳遞動力和運(yùn)動。因 此，它實際上是一種力、速度、加速度等的變換器。此，它實際上是一種力、速度、加速度等的變換器。 支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其作用是為機(jī)械系統(tǒng)中

6、其作用是為機(jī)械系統(tǒng)中 各運(yùn)動裝置安全、準(zhǔn)確地完各運(yùn)動裝置安全、準(zhǔn)確地完 成其特定方向的運(yùn)動提供支成其特定方向的運(yùn)動提供支 撐和導(dǎo)向。撐和導(dǎo)向。 機(jī)械部分的組成機(jī)械部分的組成 機(jī)械部分的組成機(jī)械部分的組成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 根據(jù)操作指令的要求，在動根據(jù)操作指令的要求，在動 力源的驅(qū)動下，完成預(yù)定的操作。力源的驅(qū)動下，完成預(yù)定的操作。 一般要求它具有較高的靈敏度、一般要求它具有較高的靈敏度、 精確度、重復(fù)性和可靠性等。精確度、重復(fù)性和可靠性等。 實際上機(jī)械系統(tǒng)的組成包括：減速裝置、實際上機(jī)械系統(tǒng)的組成包括：減速裝置、 絲桿螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳絲桿螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳 動部件以及

7、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線動部件以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線 性傳動部件、導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承性傳動部件、導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承 部件、軸系及機(jī)架或箱體等。部件、軸系及機(jī)架或箱體等。 3.2 機(jī)械傳動部件設(shè)計機(jī)械傳動部件設(shè)計 （棉繩索、麻繩索、滌綸繩索、鋼絲繩索）（棉繩索、麻繩索、滌綸繩索、鋼絲繩索） 機(jī)機(jī) 械械 傳傳 動動 帶傳動帶傳動 繩傳動繩傳動 （定傳動比和變傳動比摩擦輪、（定傳動比和變傳動比摩擦輪、 定傳動比摩擦輪又分圓柱平、定傳動比摩擦輪又分圓柱平、 圓柱槽和圓錐摩擦輪）圓柱槽和圓錐摩擦輪） 摩擦輪傳動摩擦輪傳動 齒輪傳動齒輪傳動 （短節(jié)距滾子鏈、雙節(jié)距滾子鏈、（短節(jié)距滾子鏈、雙節(jié)

8、距滾子鏈、 鏈傳動鏈傳動 套筒鏈、重載傳動用彎板滾子鏈、套筒鏈、重載傳動用彎板滾子鏈、 齒形鏈、銷合鏈、無級變速鏈）齒形鏈、銷合鏈、無級變速鏈） 螺旋傳動螺旋傳動 （滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動）（滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動） 諧波傳動諧波傳動 （波發(fā)生器（波發(fā)生器+ +柔輪柔輪+ +剛輪）剛輪） 多點嚙合柔性傳動多點嚙合柔性傳動 摩摩 擦擦 傳傳 動動 嚙嚙 合合 傳傳 動動 （直齒（直齒、斜齒斜齒、人字齒人字齒、曲線齒）曲線齒） （V V帶傳動、平帶傳動、同步帶傳動、多楔帶傳動）帶傳動、平帶傳動、同步帶傳動、多楔帶傳動） 3.2 機(jī)械傳動部件設(shè)計機(jī)械傳動部件設(shè)計 n一、齒輪傳動一、齒輪傳動

9、n二、滾珠螺旋傳動二、滾珠螺旋傳動 n三、同步帶傳動三、同步帶傳動 n四、諧波齒輪傳動四、諧波齒輪傳動 3.2.1、齒輪傳動、齒輪傳動 由于齒輪傳動的瞬時傳動比為常由于齒輪傳動的瞬時傳動比為常 數(shù)，傳動精確度高，可做到零側(cè)數(shù)，傳動精確度高，可做到零側(cè) 隙無回差，強(qiáng)度大能承受重載，隙無回差，強(qiáng)度大能承受重載， 結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦力小和效率高等結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦力小和效率高等 原因，齒輪傳動副成為在機(jī)電一原因，齒輪傳動副成為在機(jī)電一 體化機(jī)械系統(tǒng)中使用最多的傳動體化機(jī)械系統(tǒng)中使用最多的傳動 機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 兩個最基本要求：兩個最基本要求： 1、齒輪傳動比齒輪傳動比 i 應(yīng)滿足驅(qū)動部件與負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、

10、應(yīng)滿足驅(qū)動部件與負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、 轉(zhuǎn)速的匹配要求。轉(zhuǎn)速的匹配要求。 傳動比：傳動比： 2、當(dāng)齒輪傳動系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩時，要求要有足夠的剛度，其當(dāng)齒輪傳動系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩時，要求要有足夠的剛度，其 轉(zhuǎn)動慣量盡量小，精度要求較高。轉(zhuǎn)動慣量盡量小，精度要求較高。 主 從 從 主 z z n n i 齒輪傳動設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求齒輪傳動設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求 3.2.1、齒輪傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計 機(jī)電一體化系統(tǒng)的齒輪傳動設(shè)計主要包機(jī)電一體化系統(tǒng)的齒輪傳動設(shè)計主要包 括括傳動比及其分配傳動比及其分配兩部分。兩部分。 1. 齒輪傳動系統(tǒng)的總傳動比齒輪傳動系統(tǒng)的總傳動比 （所有主動輪積） 所有從動輪積） z

11、z n n i k ( 1 3.2.1、齒輪傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計 1.總傳動比的確定總傳動比的確定 在伺服系統(tǒng)中，通常采用在伺服系統(tǒng)中，通常采用負(fù)載角加速度負(fù)載角加速度 最大最大原則選擇總傳動比，以提高伺服系統(tǒng)原則選擇總傳動比，以提高伺服系統(tǒng) 的響應(yīng)速度。的響應(yīng)速度。 不計摩擦有： J J m L i 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量 : : m L J J 轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體在轉(zhuǎn)動中的慣性大小的物理量。它與剛體轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體在轉(zhuǎn)動中的慣性大小的物理量。它與剛體 的形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。表達(dá)示：的形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。表達(dá)示： 2 mrJ 2傳動

12、鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配 齒輪系統(tǒng)的總傳動比確定后，根據(jù)對傳動鏈的技術(shù)齒輪系統(tǒng)的總傳動比確定后，根據(jù)對傳動鏈的技術(shù) 要求，選擇傳動方案：要求，選擇傳動方案： 若若i?。嚎蓡渭墏鲃?。?。嚎蓡渭墏鲃印?若若i大：需要多級傳動。大：需要多級傳動。 多級傳動，則需確定傳動級數(shù)，并在各級多級傳動，則需確定傳動級數(shù)，并在各級 之間分配傳動比。使驅(qū)動部件和負(fù)載之間的轉(zhuǎn)之間分配傳動比。使驅(qū)動部件和負(fù)載之間的轉(zhuǎn) 矩、轉(zhuǎn)速達(dá)到合理匹配。矩、轉(zhuǎn)速達(dá)到合理匹配。 分配原因：分配原因： n 2傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配 n傳動比的三種分配方法：傳動比的三

13、種分配方法： (1) 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 (2) 質(zhì)量最小原則質(zhì)量最小原則 (3) 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 n(1) 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 n 小功率傳動裝置小功率傳動裝置 n 利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電 機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。 2 2 2 1 4 2 1 32 1 ii J i JJ JJ e 電動機(jī)驅(qū)動的兩級齒輪系電動機(jī)驅(qū)動的兩級齒輪系 4 131 32 d g B JJ 4 22 32 d g B J 4 44 32 d g B J 4

14、1 4 1 2 1 2 i d d J J 4 1 4 2 4 3 4 4 1 4 1 4 3 4 )/(iii d d d d J J J J 4 112 iJJ 4 11 4 214 )/( iiJiJJ ) 1 1 ( 4 1 2 2 1 2 11 i i i iJJ e 0 1 i J e 2 1 4 1 2 i i n對于n級齒輪系作同類分析可得： n 12 1 122 12 1 2 n n n ii n 12 2 2 1 2 2 n k n k i i （K=2n） 確定小功率傳動級數(shù)的曲線確定小功率傳動級數(shù)的曲線 為減小齒輪為減小齒輪 系的轉(zhuǎn)動慣系的轉(zhuǎn)動慣 量，過多增量，過多增

15、加傳動級數(shù)加傳動級數(shù)n 是沒有意義是沒有意義 的，反而會的，反而會 增大傳動誤增大傳動誤 差，并使結(jié)差，并使結(jié) 構(gòu)復(fù)雜化。構(gòu)復(fù)雜化。 n大功率傳動裝置大功率傳動裝置 大功率傳動裝置傳遞扭矩大，各級齒輪副的模數(shù)、齒寬、大功率傳動裝置傳遞扭矩大，各級齒輪副的模數(shù)、齒寬、 直徑等參數(shù)逐級增加。直徑等參數(shù)逐級增加。 n 傳動比分配的基本原則仍為傳動比分配的基本原則仍為“前小后大前小后大”。 根據(jù)下面兩圖根據(jù)下面兩圖 確定傳動級數(shù)及各級傳動比。確定傳動級數(shù)及各級傳動比。 用于大功用于大功 率傳動確率傳動確 定傳動級定傳動級 數(shù)的曲線數(shù)的曲線 100 50 10 256100010010 n=5 n=4

16、n=3 n=2 n=1 Je/J1 i i1 i n=5 n=4 n=3n=2n=1 100010010 10 8 6 4 2 0 ik B A 2 4 6 88 6 4 2 1 ik - 1 1 01 2 3 4 6 81 0 1 0864321 用于大功率傳動用于大功率傳動 確定確定第一級第一級傳動傳動 比的曲線比的曲線 用于大功率傳動用于大功率傳動 確定確定第一級齒輪第一級齒輪 副以后各級副以后各級傳動傳動 比的曲線比的曲線 例題例題3-2 n設(shè)有設(shè)有i=256 的大功率傳動裝置，試按等效轉(zhuǎn)動慣的大功率傳動裝置，試按等效轉(zhuǎn)動慣 量最小原則分配傳動比。量最小原則分配傳動比。 解：查圖3-4

17、，得n= 3，70/ 1 JJe n= 4， 35/ 1 JJe n= 5， 26/ 1 JJe （確定傳動級數(shù)）（確定傳動級數(shù)） 查圖3-5，得 1i =3.3。 查圖3-6， 2 i=3.7； 3 i =4.24； 4 i =4.95。 （確定各級傳動比）（確定各級傳動比） 驗算： 4321 iii ii =256.26?？捎每捎?小結(jié) n無論傳遞的功率大小如何，按無論傳遞的功率大小如何，按等效轉(zhuǎn)動等效轉(zhuǎn)動 慣量最小慣量最小原則分配，從高速級到低速級，原則分配，從高速級到低速級， 各級各級傳動比總是逐級增加的傳動比總是逐級增加的，而且級數(shù)，而且級數(shù) 越多，總等效慣量越小。但級數(shù)增加到越多，

18、總等效慣量越小。但級數(shù)增加到 一定數(shù)量后，總等效慣量的減少并不明一定數(shù)量后，總等效慣量的減少并不明 顯，而從結(jié)構(gòu)緊湊、傳動精度和經(jīng)濟(jì)性顯，而從結(jié)構(gòu)緊湊、傳動精度和經(jīng)濟(jì)性 等方面考慮，等方面考慮，級數(shù)不能太多級數(shù)不能太多。 n(2) 質(zhì)量最小原則質(zhì)量最小原則 n小功率傳動裝置小功率傳動裝置 n 各齒輪的質(zhì)量之和為各齒輪的質(zhì)量之和為 2 4 2 3 2 2 2 1 2222 DDDD bW 假設(shè)D1=D3，而 21i ii 2 1 2 2 1 2 1 2 4 i i iD b W 令 0/iW得 2 2 1 1 iii 同理，對于n級傳動，可得如下結(jié)果： n iiii 321 大功率傳動裝置大功率

19、傳動裝置 n以例以例3-3、例、例3-4 介紹介紹 各級傳動比的分配各級傳動比的分配 例3-3、例3-4 大功率裝置各級傳動比的分配 n=3,i3 n=3,i2 n=3,i1 n=3,i3 n=3,i2 n=3,i1 2 3 5 7 6 8 9 10 20 30 1002003005001000 1005040302010 i ik n=2,i2 n=2,i1 n=2,i2 n=2,i1 i ik 2 1 3 4 5 7 102030 40 5070100 10754321 10 二級傳動比分配線圖二級傳動比分配線圖 三級傳動比分配線圖三級傳動比分配線圖 （i10時，查圖中的虛線）時，查圖中的

20、虛線） （i1001500.90 1502000.73 2002500.60 c f 二、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) 11.00 20.81 30.72 40.66 50.61 c f 二、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌 a f 精度精度 系數(shù)系數(shù) CDEFGH 1.01.00.90.90.80.7 二、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌 w f 工作條件工作條件 無外部沖擊或振動的低速運(yùn)動場無外部沖擊或振動的低速運(yùn)動場 合，速度小于合，速度小于15m/min 11.5 無明顯沖擊或振動的中速運(yùn)動場無明顯沖擊或振動的中速運(yùn)動場 合，速度小于合，速度小于60m/min 1.52 有外部沖擊或振動的高速運(yùn)動場有外

21、部沖擊或振動的高速運(yùn)動場 合，速度大于合，速度大于60m/min 23.5 w f n（一）支承件設(shè)計的基本要求（一）支承件設(shè)計的基本要求 n1應(yīng)具有足夠的剛度和抗振性應(yīng)具有足夠的剛度和抗振性 n 剛度是抵抗載荷變形的能力。抵抗恒定載荷變剛度是抵抗載荷變形的能力。抵抗恒定載荷變 形的能力稱為形的能力稱為靜剛度靜剛度；抵抗交變載荷變形的能力；抵抗交變載荷變形的能力 稱為稱為動剛度動剛度。 n 機(jī)座或機(jī)架的靜剛度，主要是指它們的結(jié)構(gòu)機(jī)座或機(jī)架的靜剛度，主要是指它們的結(jié)構(gòu) 剛度和接觸剛度。動剛度與靜剛度、材料阻尼及剛度和接觸剛度。動剛度與靜剛度、材料阻尼及 固有振動頻率有關(guān)。固有振動頻率有關(guān)。 三、

22、支承件（床身）三、支承件（床身） n 2應(yīng)具有較小的熱變形和熱應(yīng)力應(yīng)具有較小的熱變形和熱應(yīng)力 n 設(shè)備在工作時由于傳動系統(tǒng)中的齒輪、軸承，設(shè)備在工作時由于傳動系統(tǒng)中的齒輪、軸承， 以及導(dǎo)軌等因摩擦而發(fā)熱，電動機(jī)、強(qiáng)光燈、加以及導(dǎo)軌等因摩擦而發(fā)熱，電動機(jī)、強(qiáng)光燈、加 熱器等熱源散發(fā)出的熱量，都將傳到支承件上，熱器等熱源散發(fā)出的熱量，都將傳到支承件上， 由于熱量分布、散發(fā)的不均勻，支承件各處溫度由于熱量分布、散發(fā)的不均勻，支承件各處溫度 不同，由此產(chǎn)生熱變形、影響系統(tǒng)原有精度。對不同，由此產(chǎn)生熱變形、影響系統(tǒng)原有精度。對 于數(shù)控機(jī)床及其它精密機(jī)床，熱變形對機(jī)床的加于數(shù)控機(jī)床及其它精密機(jī)床，熱變形對

23、機(jī)床的加 工精度有極其重要的影響。在設(shè)計這類設(shè)備時，工精度有極其重要的影響。在設(shè)計這類設(shè)備時， 應(yīng)予以足夠的重視。應(yīng)予以足夠的重視。 三、支承件三、支承件 n3耐磨性耐磨性 n 為了使設(shè)備能持久地保持其精度，支承件上的為了使設(shè)備能持久地保持其精度，支承件上的 導(dǎo)軌應(yīng)具有良好的耐磨性。因此對導(dǎo)軌的材料、導(dǎo)軌應(yīng)具有良好的耐磨性。因此對導(dǎo)軌的材料、 結(jié)構(gòu)和形狀，熱處理及保護(hù)和潤滑等應(yīng)作周密的結(jié)構(gòu)和形狀，熱處理及保護(hù)和潤滑等應(yīng)作周密的 考慮?？紤]。 n 4結(jié)構(gòu)工藝性及其它要求結(jié)構(gòu)工藝性及其它要求 n 設(shè)計支承件時，還應(yīng)考慮毛坯制造、機(jī)械加工設(shè)計支承件時，還應(yīng)考慮毛坯制造、機(jī)械加工 和裝配的結(jié)構(gòu)工藝性。

24、正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和必和裝配的結(jié)構(gòu)工藝性。正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和必 要的計算以保證用最少的材料達(dá)到最佳的性能指要的計算以保證用最少的材料達(dá)到最佳的性能指 標(biāo)，并達(dá)到縮短生產(chǎn)周期，降低造價，操作方便，標(biāo)，并達(dá)到縮短生產(chǎn)周期，降低造價，操作方便， 搬運(yùn)裝吊安全等要求。搬運(yùn)裝吊安全等要求。 三、支承件三、支承件 n（二）支承件的材料選擇（二）支承件的材料選擇 n 支承件的材料，除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)保支承件的材料，除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)保 證足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性等。目前常用證足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性等。目前常用 的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然和人造花崗巖、的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然

25、和人造花崗巖、 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等。 n 1鑄鐵鑄鐵 n 鑄造可以鑄出形狀復(fù)雜的支承件，存在于鑄鐵鑄造可以鑄出形狀復(fù)雜的支承件，存在于鑄鐵 中的片狀或球狀石墨在振動時形成阻尼，抗振性中的片狀或球狀石墨在振動時形成阻尼，抗振性 比鋼高比鋼高3倍。但生產(chǎn)鑄鐵支承件需要制作木模、倍。但生產(chǎn)鑄鐵支承件需要制作木模、 芯盒等，制造周期長，成本高，故適宜于成批生芯盒等，制造周期長，成本高，故適宜于成批生 產(chǎn)。產(chǎn)。 三、支承件三、支承件 n 2鋼板與型鋼鋼板與型鋼 n 用鋼板與型鋼焊接成支承件，生產(chǎn)周期比鑄用鋼板與型鋼焊接成支承件，生產(chǎn)周期比鑄 造快造快1.73.5倍，鋼的彈性模量約為鑄

26、鐵的倍，鋼的彈性模量約為鑄鐵的2 倍，承受同樣載荷，壁厚可做得比鑄件薄，重倍，承受同樣載荷，壁厚可做得比鑄件薄，重 量也輕。但是，鋼的阻尼比只為鑄鐵的約量也輕。但是，鋼的阻尼比只為鑄鐵的約1/3， 抗振性差，結(jié)構(gòu)和焊縫上要采取抗振指施?？拐裥圆?，結(jié)構(gòu)和焊縫上要采取抗振指施。 三、支承件三、支承件 n3天然和人造花崗巖天然和人造花崗巖 n 天然花崗巖的優(yōu)點很多：性能穩(wěn)定，精度保持天然花崗巖的優(yōu)點很多：性能穩(wěn)定，精度保持 性好。由于經(jīng)歷長期的自然時效，殘余應(yīng)力極小，性好。由于經(jīng)歷長期的自然時效，殘余應(yīng)力極小， 內(nèi)部組織穩(wěn)定；抗振性好，阻尼比鋼大內(nèi)部組織穩(wěn)定；抗振性好，阻尼比鋼大15倍；耐倍；耐 磨

27、性比鑄鐵高磨性比鑄鐵高510倍；導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)倍；導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù) 小，熱穩(wěn)定性好；抗氧化性強(qiáng)；不導(dǎo)電；抗磁；小，熱穩(wěn)定性好；抗氧化性強(qiáng)；不導(dǎo)電；抗磁； 與金屬不粘合，加工方便，通過研磨和拋光容易與金屬不粘合，加工方便，通過研磨和拋光容易 得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐標(biāo)得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐標(biāo) 測量機(jī)和印刷板數(shù)控鉆床等。用作氣浮導(dǎo)軌的基測量機(jī)和印刷板數(shù)控鉆床等。用作氣浮導(dǎo)軌的基 底很理想。底很理想。主要缺點是：主要缺點是：結(jié)晶顆粒粗于鋼鐵的晶結(jié)晶顆粒粗于鋼鐵的晶 粒，抗沖擊性能差，脆性較大，油和水等液體易粒，抗沖擊性能差，脆性較大，油和水等液體易 滲入晶界中，使巖石局部變形脹大，難于制作形滲入晶界中，使巖石局部變形脹大，難于制作形 狀復(fù)雜的零件。狀復(fù)雜的零件。 三、支