第10章 支承件设计
导向支承部件的选择与设计ppt课件
的摩擦阻力不同，因此布置驱动力时，驱动力应与两 摩擦阻力的合力共线为宜。 当采用闭式压板构造时，可接受颠覆力矩。
三角形与矩形导轨、平面导轨组合
(4)燕尾形导轨及其组合
特点： 整体式燕尾导轨导向精度高，调整方便，承载才干强，制造困难 装配式导轨，制造调整方便，承载才干与整体式燕尾导轨相比较弱 燕尾导轨与矩形导轨组合，兼有调整方便，承载才干较强等优点。
便。 导轨的资料、载荷、宽度一样情况下，矩形导轨
的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨小。
〔3〕燕尾形导轨
特点： 无磨损量自动补偿功能，须间隙调整安装。 燕尾起压板作用，一根镶条就可调整程度垂直两
方向的间隙，可接受颠覆载荷，构造紧凑。 刚度差，摩擦阻力大、制造、检验、维修不方便。 用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸遭到限
4〕塑料
导轨板：在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚 四氟乙烯塑料的板材。
这种塑料导轨板既具有聚四氟乙烯的摩擦特性， 又具有青铜和钢铁的刚性与导热性。
聚四氟乙烯自光滑性能优良，适用于光滑不良 或无法光滑的导轨面上。
5〕导轨资料的搭配
动－定导轨为软—硬资料组合。 如：铸铁—淬火铸铁、铸铁—钢导轨、有色金
温度敏感性 —— 指点轨在环境温度和导轨运 动摩擦发热的影响下，导轨运动灵敏性、平稳 性、导向精度产生变化的反映程度。
构造工艺性要求 —— 构造简单、制造容易、 装配调整、维修维护、检测方便，消费本钱低。
3.导轨副的设计内容与步骤
1〕根据导轨副运用的任务条件，选择合理的 构造方式。
2〕选择导轨副的截面外形，保证导轨的导向 精度。
垂直和程度两个方向的间隙。 对矩形导轨可采用修刮压板，修挂调整垫片的
机床支承件结构设计方案优化选择
机床支承件结构设计方案优化选择机床支承件是机床上承受加工力和转矩的重要部件，其设计方案的优化选择将直接影响机床的加工精度和稳定性。
在机床支承件结构设计方案优化选择时，需要综合考虑支承件的工作环境和加工工艺和所需的刚度、重量和成本等因素，以实现最优的设计方案。
首先，支承件的设计应该具有合适的工作环境适应能力。
机床工作环境一般具有高温、重载、高速等特点，支承件应该能够适应这些工作条件。
因此，在材料选择上，要选择能够承受高温和重载的合金钢、铸铁或其他高强度材料。
此外，在工作条件下，支承件还需要有良好的抗疲劳性能，以确保长期可靠的工作。
其次，支承件在加工精度上也具有重要的作用。
支承件的设计应尽量精确，以保证所制作的机床部件在加工过程中的精度和稳定性。
在支承件的设计中，采用优化结构和材料选用的方式可以有效地提高支承件的刚度和稳定性，增加维修和维护的周期，并降低使用成本。
在设计方案中，还需要考虑支承件的重量和成本。
过度的重量会影响机床的工作速度和稳定性，成本则是影响生产商可承受范围的因素之一。
一般来讲，支承件的设计需要在降低重量和降低成本之间实现平衡，以达到最合适的设计方案。
最后，在机床的加工工艺方面，机床支承件的设计还需要具备特定的形状和结构，以适应加工所需的工艺要求。
在此基础上，可以通过设计方案的调整，减小机床所需的加工工艺和时间，提高工作效率和稳定性。
综上所述，机床支承件结构设计方案的优化选择需要综合考虑工作环境、加工精度、成本和加工工艺等方面的因素。
在实际应用中，可以通过对各项因素进行权衡，选择最佳的设计方案，以提高机床的整体性能和使用寿命。
相关数据分析可以帮助我们更好地了解一个事物或现象的特点、趋势和影响因素。
以下是分析一组数据的示例：以某家电企业的销售数据为例，假设该企业在过去五年（2016-2020年）的销售人民币总额如下：2016年：10亿元2017年：11亿元2018年：12亿元2019年：14亿元2020年：13亿元首先，我们可以对这组数据进行简单的整体分析。
支承块设计说明书
郑州科技学院机械制造工艺学课程设计任务书题目设计“支承块”零件的机械加工工艺规程及夹具设计内:1.零件图1张容:2.毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡1份4.机械加工工序卡1份5.夹具设计装配图1张6.夹具体零件图1张7.课程设计说明书1份班级：七班 ___________姓名：孟令恩 _________学号：201233208指导教师：张莉 _____________教研室主任： ________________2015参考文献12目录2. 分析和审查零件图样2.1零件分析••… 2.2零件样图审查3. 毛坯设计4. 机械加工工艺规程设计4.1基面和定位方案的选择 4.2精基准选择的原则....... 4.3加工工艺过程 .......... 4.4各表面的加工方法的确定5. 工艺路线的制订6. 工艺方案比较与分析7. 夹具设计7.1研究原始质料 ............. 7.2定位基准的选择 ........... 7.3支承块车夹具的主要设计计算 7.4切削力及夹紧力的计算...... 7.5误差分析与计算 ...........心得体会1.初始设计规划 (1)8.夹具设计及操作的简要说明119 9 10121. 初始设计规划题目直给定生产纲领为5000件，根据所给零件图样估算的零件质量为1.1KG,从表2-3查得零件批量恰好处于中批和大批的分界点，由此在设计中可以综合应用中批和大批生产的毛坯制造、工艺设备和工艺装备选择、工艺规程制定和夹具方案确定的方法。
⑴毛坯制造方法：材料是45钢，部分模锻到全部模锻均适合本设计采用。
⑵加工余量：毛坯余量和工序余量小到中等均适合本设计采用。
⑶工艺设备和工艺装备：“通用+专用”结合，题目要求设计专用夹具，则设备、刀具、量具等可以考虑选用通用的类型。
⑷工艺规程设计：适合采用工艺卡和部分重点工序的工序卡。
⑸夹具方案：适合对关键工序使用专用夹具。
2. 分析和审查零件图样2.1零件分析支承块是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和表面的精度要求较高，上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求，精度要-0.014求较高，此外© 37皿11孔要求加工，对精度要求也很高。
机床支承件设计(全)
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钢板焊接结构
• 用钢板和型钢等焊接支承件，其特点是制造周期短， 省去制作木模和铸造工艺；支承件可制成封闭结构， 刚性好；便于产品更新和结构改进；钢板焊接支承 件固有频率比铸铁高，在刚度要求相同情况下，采 用钢焊接支承件可比铸铁支承件壁厚减少一半，重 量减轻20%～30％。 • 钢板焊接结构的缺点是钢板材料内摩擦阻尼约为铸 铁的1/3，抗振性较铸铁差，为提高机床抗振性能， 可采用提高阻尼的方法来改善动态性能。
尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的
抗弯刚度和抗扭刚度都高。 • 圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比 方形低。 • 封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗
扭刚度。
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支承件肋板的布置
肋板是指联接支承件四周外壁的内板，它能使支承件外壁的局部载 荷传递给其它壁板，从而使整个支承件承受载荷，加强支承件的自身和 整体刚度。 • 水平布置的肋板有助于提高 支承件水平面内弯曲刚度； 垂直放置的肋板有助于提高 支承件垂直面内的弯曲刚度； 而斜向肋板能同时提高支承 件的抗弯和抗扭刚度。
• 铸铁 • 钢板和型钢 • 天然花岗岩 • 预应力钢筋混凝土 • 树脂混凝土
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铸铁
• 一般支承件用灰铸铁制成，在铸铁中加入少量合金 元素可提高耐磨性。铸铁铸造性能好，容易获得复 杂结构的支承件，同时铸铁的内摩擦力大，阻尼系 数大，使振动衰减的性能好成本低。但铸件需要木 模芯盒，制造周期长，有时产生缩孔、气泡等缺陷， 成本高，适于成批生产。 • 常用的铸件牌号有HT200、HT150、HT100。
机床的布局形式对支承件形状的 影响
• 床身导轨的倾斜角度有30°,45°, 60°,75°。小
支承件
2、合理布置隔板
（1）隔板：在支承件两外壁间起连接作用的内壁。
（2）隔板的作用：把作用于支承件局部地区的载荷 传递给其他壁板，从而使整个支承件承受载荷，提 高支承件的自身刚度。 （3）当支承件不能做成封闭的截形时，则在其内部
设置隔板，以提高自身刚度。设置隔板是提高刚度
的有效方法之一，其效果比增加壁厚更为显著。
由于微观不平，真正接触的只是一些高点。
（3）接触刚度与自身刚度的不同点
①接触刚度Kj (Mpa/um)是平均压强p与变形δ之比。 ②Kj不是一个固定值，δ 与p的关系是非线性的。 当压强很小时，两个面之 间只有少数高点接触，接触 刚度较低。
当压强较大时，这些高点产生了
变形，实际接触面积增加，接触
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、对支承件的基本要求
1、使用要求 安装其它零部件、排屑畅通、吊运安全。 2、工艺要求 便于制造和装配。
例：设计摇臂钻床支承件的原则
（1）摇臂：
主要是竖直(yz)面内的弯矩M1=Ff· L、绕y轴的扭矩
M2=Ff· e，以M1为主。因此形状选择原则：
① 截面形状应为空心矩形。四周尽量封闭。
② 竖向尺寸应大于横向尺寸。但由于扭矩的存在，
这两个方向的尺寸不宜相差太大。 ③ 摇臂靠近立柱处的根部弯矩最大，往自由端逐渐 减小，故摇臂的截面也是越靠近根部越大。
20在垂直xz平面内经刀架作用在床身上经工件作用于主轴箱和尾架上的力为f将引起床身在垂直方向的弯矩为mwz的作用点到主轴中心线的距离为d2d工件直径在床身上还作用有扭矩21在水平xy平面内经刀架作用在床身上其反作用力f将引起床身在水平方向的弯矩为mwy由于f的作用点到床身中心轴的距离为h对床身还作用有扭矩
课程设计支承轴
课程设计支承轴一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法，能够运用所学知识解决实际问题。
具体分为三个维度：1.知识目标：学生能够准确地掌握XX学科的基本概念、原理和公式，了解学科的发展历程和现状。
2.技能目标：学生能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生对XX学科产生浓厚的兴趣，培养科学思维和创新意识，意识到学科在生活和社会主义现代化建设中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括XX学科的基本概念、原理和方法，以及相关的实际应用案例。
具体分为以下几个部分：1.XX学科的基本概念和原理：通过对教材的讲解，使学生了解并掌握XX学科的基本概念和原理，能够运用这些知识解释现象和解决问题。
2.XX学科的方法：教授学生XX学科的研究方法，培养学生运用科学的方法分析和解决问题的能力。
3.实际应用案例：通过分析具体的实际应用案例，使学生了解XX学科在生活和社会主义现代化建设中的重要作用。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的合作精神和批判性思维。
3.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解XX学科在实际问题中的应用。
4.实验法：安排实验课程，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择权威、实用的教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的参考书目，丰富学生的学习资源。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：保障实验课程的顺利进行，培养学生动手实践的能力。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。
机械制造装备设计-习题解答
“机械制造装备设计”部分习题解答第一章：1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。
柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。
按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床〔专用机床〕。
普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床〔专用机床〕生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。
它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。
目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。
1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？答：设计的评价方法有：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价六种。
对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。
其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。
为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。
可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。
支承部件
支承部件1. 机电一体化系统对支承部件的要求常用的支承部件主要有轴承、导轨和机身(或基座) 等。
机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、牢靠性高，并且有良好的摩擦特性和结构工艺性。
2.、回转运动支承回转运动支承主要指滚动轴承、动、静压轴承、磁轴承等各种轴承。
它的作用是支承作回转运动的轴或丝杠。
3. 直线运动支承（1）概述直线运动支承主要指直线运动导轨副，它的作用是保证所支承的各部件(如工作台、尾座等)的相对位置和运动精度。
因此，对导轨副的基本要求是：导向精度高、刚度大、耐磨、运动敏捷和平稳。
机电一体化系统中常用的导轨有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
（2）塑料导轨是在滑动导轨上镶装塑料而成的。
常用的塑料导轨材料有以下三种：1）塑料导轨软带2）金属塑料复合导轨板3）塑料涂层（3）滚动导轨是在作相对运动的两导轨面之间加入滚动体，变滑动摩擦为滚动摩擦的一种直线运动支承。
1）分类a. 按滚动体形式不同分：滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨（a）滚珠导轨(b)滚柱导轨(c)滚针导轨图1 滚动导轨结构形式b. 按滚动体的循环方式，分滚动体不循环式导轨和滚动体循环式导轨。
2) 直线滚动导轨副：由导轨和滑块组成。
3) 滚动导轨块4) 直线运动球轴承及其导轨副有三种结构形式：标准型（ZX）调整型（ZX-t)开放型（ZX-K）（a）标准型（b）调整型（c）开放型图2 直线运动球轴承结构形式4. 机身机身包括床身、立柱、底基(基座)、支架、工作台等支承件。
特点：尺寸较大，结构简单。
作用：支承和连接肯定的零部件之间保持规定的尺寸和形位公差要求。
（1）机身结构设计1) 保证刚度在设计时，可从通过合理布置肋板和加强肋来提高刚度。
其效果较之增加壁厚更为显著。
肋板按布置形式可分为纵向肋板、横向肋板和斜置肋板三种。
2) 削减热变形a 削减发热b 掌握温升c 选择热变形小的结构形式3) 提高抗振性措施：提高系统的静刚度增大阻尼调整构件的质量和自振频率4) 良好的结构工艺性支承件结构设计时，应同时考虑机械加工工艺性和装配工艺性。
第10章 支承件设计.
2）可以用有限元法，借助于电子计算机进行验算，求解支承件的静刚度和 动态刚度，避免盲目性，提高成功率。 3）根据计算结果对设计进行修改，或对几个方案进行对比，选择最佳方 案。
第二节 支承件刚度
一、支承件受力分析
为了保证有足够的刚度，必须了解支承件的受力情况以及产生的变形，了 解由此引起的加工误差，从而合理设计支承件的结构。
思考题 1.支承件的功用是什么? 2.一般对支承件有哪些要求? 3.加强筋和隔板的作用是什么?应会合理布置? 4.提高支承件刚度的措施有哪些?
1) 共振问题 在工作时支承件的固有频率不能与激振频率相重合，应避免发生共振现象。 2) 动力响应问题 支承件应具有较高的动刚度（共振状态下，激振力的幅值与振幅之比）和 较大的阻尼，使支承件在受到一定幅值周期性激振力的作用，受迫振动的振幅 较小。 3) 切削稳定性问题 抵抗切削自激振动的能力，研究支承件动态特性就要对切削稳定性进行分 析。 一、支承件固有频率和振型 分析支承件动态特性时，通常可将支承件简化为一个多自由度的系统，多 自由度系统的固有频率和主振型，是通过求解系统的无阻尼自由振动方程得到。
2. 不同形状支承件的简化 支承件根据其形状不同一般可简化为梁、板、箱三种类型。 1).梁件——一个方向的尺寸比另两个方向大得多的零件。如：床身、 立柱、横梁等。 2).板件——两个方向的尺寸比第三个方向大得多的零件。如：底座、 工作台、刀架等。 3).箱体件——三个方向的尺寸都差不多的零件。如箱体、升降台等。 3. 普通车床床身的受力分析
通过分析得到相应的变形：1）.竖直面内的弯矩和弯曲变形。 2）.水平面内的弯矩和扭转变形。 3）.横截面内的转矩和扭转变形。
二、支承件静刚度 支承件的变形一般包括自身变形、局部变形和接触变形。设计时，要注意 这三类变形的匹配，并应对薄弱环节予以加强。 1. 自身刚度 支承件抵抗自身变形的能力，称为自身刚度。
第10章 支承件设计.
2. 不同形状支承件的简化 支承件根据其形状不同一般可简化为梁、板、箱三种类型。 1).梁件——一个方向的尺寸比另两个方向大得多的零件。如：床身、 立柱、横梁等。 2).板件——两个方向的尺寸比第三个方向大得多的零件。如：底座、 工作台、刀架等。 3).箱体件——三个方向的尺寸都差不多的零件。如箱体、升降台等。 3. 普通车床床身的受力分析
第十章 支承件设计
第一节 概 述
一、支承件的功用 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。 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。
通过分析得到相应的变形：1）.竖直面内的弯矩和弯曲变形。 2）.水平面内的弯矩和扭转变形。 3）.横截面内的转矩和扭转变形。
二、支承件静刚度 支承件的变形一般包括自身变形、局部变形和接触变形。设计时，要注意 这三类变形的匹配，并应对薄弱环节予以加强。 1. 自身刚度 支承件抵抗自身变形的能力，称为自身刚度。
2021年-机械制造装备设计课后习题答案
第二章1、机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？（p57)（1）工艺范围（2）柔性 : 机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性（功能柔性）和时间上的柔性（结构柔性）。
（3）与物流系统的可接近性: 可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑）流动的方便程度。
（4）刚度 : 加工过程中，在切削力作用下，抵抗刀具相对与工件在影响加工精度方向变形的能力，包括静刚度、动刚度、热刚度。
（5）精度 : 机床的精度主要是指机床的几何精度和工作精度。
（6）噪声（ 7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期（10）可靠性(11）造型与色彩7、工件表面发生线的形成方法有哪些？(p63)1）成形法：利用成形刀具对工件进行加工的方法；2）展成法：利用工件和刀具对工件进行加工的方法；3）轨迹法：利用刀具作一定规律的运动来对工件进行加工的方法；4）相切法：利用刀具边旋转边做轨迹运动来对工件进行加工的方法。
10、机床的主运动与形状创成运动的关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？(p66)11、机床上的复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？(p65)16、分析图 2-14 所示各种机床的运动功能图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。
（ p67）17、机床的传动原理如何表示？它与机床运动功能图的区别是什么？（p70)常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。
23、机床主传动系都有那些类型？由那些部分组成？（p89)主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。
1.主传动系分类按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动24、什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性？（ p92)25、主变速传动系设计的一般原则1）传动副前多后少的原则2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏原则）3）变速组的变速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速103、 110、 113例题机床类型：中型车床。
支承件软件设计流程
YK系列磨齿机支承件设计软件流程（草稿）输入界面内容（材料选择）：以选择铸铁材料为例，链接打开灰铸铁的各种牌号灰铸铁牌号HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350输出界面内容（材料属性）：材料HT250密度/(kg/m3) 7340弹性模量/Pa 1.55E+11泊松比0.27切变模量/Pa 4.5E+10输出内容：不同结构形式当D<2000mm时，推荐采用整体式床身、动立柱的“┴”形复合支承形式。
材料种类优点缺点铸造结构材料灰铸铁件内摩擦力大、阻尼系数大、振动衰减性好、成本低、工艺简单、适合批量生产，应用广泛周期长、需做木模、易产生铸造缺陷耐磨合金铸铁焊接结构材料低碳钢质量轻、生产周期短、不易产生废品、肋板布置灵活、所需设备简单需要时效处理、成本高、不适合批量化中碳钢低合金高强度钢复合结构材料混凝土阻尼性能好、尺寸稳定性好、抗腐蚀性强、制造成本低、热导率小重量大、需预埋机械连接、易产生废品花岗岩环氧树脂混凝土结构形式最大加工工件直径D输入输出材料属性材料选择输入输出示意模型为：当D ≥2000mm 时，推荐采用分体式床身、动立柱的“┴”形复合支承形式。
示意模型为：3.第三步，确定床身基本尺寸（1） 整体式床身床身长度L=D+L1+L2+L3+L4+L5 床身宽度B=D+B1 截面高宽比b=0.28床身高度H= B ⨯b （取圆整为5的倍数的值） 壁厚当量C=(2⨯L+B+H)/3000壁厚为当量C 对应得值+10(取圆整为5的倍数的值) 输出内容：长度L （mm ） 宽度B （mm ） 高度H （mm ） 截面高宽比b壁厚S 床身（用户可修改表中数据，模型依据修改后的数据调整）床身长度 床身宽度 床身高度床身截面高宽比 床身壁厚立柱行程L1 工件立柱长度L2立柱与工作台间冷却液槽宽度L3、深度h1 工件立柱与工作台距离L4 床身长度裕量L5 床身宽度裕量B1 立柱导轨跨度B2输入输出（2）分体式床身前床身长度Lq=D+L2+L4+L5/2 后床身长度Lh=L1+L3+L5/2 前床身宽度Bq=D+B1/2 后床身宽度Bh=B2+ B1/2 截面高宽比b=0.28前床身高度H=Bq ⨯b （取圆整为5的倍数的值） 后床身高度H=Bh ⨯b （取圆整为5的倍数的值） 前床身壁厚当量C=(2⨯Lq+B+H)/3000 后床身壁厚当量C=(2⨯Lh+B+H)/3000壁厚为当量C 对应得值+10(取圆整为5的倍数的值) 输出内容：长度L （mm ） 宽度B （mm ） 高度H （mm ） 截面高宽比壁厚S 前床身 后床身（用户可修改表中数据，模型依据修改后的数据调整）4.第四步，床身筋板布局5.第五步，床身刚度校核6.第六步，床身接口确定7.第七步，细节部分 最终输出床身模块属性表模型图材料 灰铸铁HT250 外形尺寸3550mm ×1621mm ×640mm筋板布置形式 筋板几何尺寸选择筋板形式 输入筋板层数n输入输出壁厚25mm截面形状加强筋布局形式中间为米字筋、两边为方格筋厚度20mm接口属性固定接口接口方式螺栓连接接口形状接口尺寸螺栓直径26mm位置均布在床身底部两侧数目8连接高度40mm直线接口接口方式直线导轨接口尺寸1850mm×80mm×120mm跨度1405mm截面形状矩形位置床身上表面回转接口接口形状位置接口尺寸连接高度70mm清沙孔形状 方形 尺寸250mm ×138mm吊装孔位置直径 Φ100mm 数目88.第八步，立柱基本尺寸确定立柱高度= 立柱长度 立柱宽度 长度L （mm ） 宽度B （mm ） 高度H （mm ） 截面高宽比b壁厚S 床身9.第九步，立柱筋板布局 10.第十步，立柱刚度校核 11.第十一步，床身接口确定 12.第十二步，细节部分 最终输出立柱模块属性表立柱长度 立柱宽度 立柱高度立柱截面高宽比 立柱壁厚 立柱上滑板行程H1 立柱高度裕量H2立柱与床身之间是否有连接托板输入输出模型图材料灰铸铁HT250外形尺寸1158mm×1060mm×2077mm 壁厚25mm截面形状肋板肋板形式井字形厚度15mm高度83mm接口属性直线接口1接口方式直线导轨接口尺寸1930mm×174.7mm×80mm跨度981mm位置立柱前侧直线接口2接口方式直线导轨接口尺寸1070mm×200mm×86mm跨度1000mm位置立柱底部吊装孔位置在立柱左右对称布置直径Φ80mm数目8位置操作窗口立柱背面尺寸1200mm×744mm位置分油块孔立柱顶面尺寸630mm×205mm。
机床支承件设计
机床支承件设计了解支承件的功能和应满足的基本要求，可根据机床的类型和布局形式合理地选择支承件的形状，理解支承件构造的设计特点、支承件材料及壁厚的合理选择，掌握支承件截面形状选择的一般原则，以及提高支承件构造性能的合理措施等。
一、支承件的功能和应满足的基本要求支承件的主要功能是保证机床上各零部件之间的相互位置和相对运动精度，并保证机床有足够的静刚度、抗振性、热稳定性和耐用度等。
支承件应满足的基本要求：1）具有足够的刚度和较高的刚度一质量比；2）具有较好的动态特性；3）热稳定性好, 热变形对加工精度的影响要小；4）排屑畅通、吊运安全，构造工艺性良好。
二、支承件的构造设计设计支承件时，应首先考虑所属机床的类型、布局及常用支承件的形状。
在满足机床工作性能的前提下，综合考虑其工艺性。
还要根据其使用要求，开展受力和变形分析，再根据所受的力和其他要求开展构造设计，初步决定其形状和尺寸。
通过计算机对其开展有限元分析和计算，求出其静态刚度和动态特性，再对设计开展修改和完善，选出最正确构造形式。
既能保证支承件具有良好的性能，又能尽量减小质量，节约材料。
常见支承件的形状：1）箱形类；2）板块类；3）梁类。
支承件构造的合理设计是应在最小重量条件下，具有最大静刚度。
静刚度主要包括抗弯刚度和抗扭刚度，均与截面系数成正比。
支承件截面形状不同，即使同一材料、截面积一样，其抗弯和抗扭截面系数也不同。
1）支承件空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的截面形状和一样大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面，其抗弯刚度和抗扭刚度都高。
2）圆（或环）形截面的抗扭刚度比矩形截面的好，但抗弯刚度比矩形截面的低。
3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。
支承件的肋板和肋条的布置：肋板是指联接支承件四周外壁的内板，它能使支承件外壁的局部载荷传递给其他壁板, 而使整个支承件承受载荷，加强支承件的自身刚度和整体刚度。
支承环课程设计
支承环课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握支承环的基本概念、性质和应用。
通过学习，学生应能理解支承环在工程中的重要性，并能够运用支承环的知识解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：1.掌握支承环的定义和基本性质。
2.了解支承环在不同工程领域的应用。
3.理解支承环的设计和计算方法。
技能目标包括：1.能够运用支承环的知识进行简单的工程计算。
2.能够分析支承环在实际工程中的受力情况。
3.能够运用支承环的知识解决实际工程问题。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的工程意识，使其认识到支承环在工程中的重要性。
2.培养学生的创新精神，鼓励学生提出新的支承环设计和应用方案。
3.培养学生的团队合作能力，通过小组合作完成支承环相关项目。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括支承环的基本概念、性质和应用。
具体安排如下：1.支承环的定义和基本性质：介绍支承环的定义，解释其基本性质，如环的连续性、对称性和稳定性等。
2.支承环的应用：介绍支承环在不同工程领域的应用，如桥梁、建筑和机械等。
3.支承环的设计和计算方法：讲解支承环的设计和计算方法，包括力学原理和计算公式等。
4.支承环的实际工程案例：分析实际工程中支承环的使用情况，讲解其受力分析和设计计算过程。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
具体包括：1.讲授法：教师通过讲解支承环的基本概念、性质和应用等内容，引导学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题和建议，促进学生之间的交流和合作。
3.案例分析法：分析实际工程中支承环的使用情况，让学生通过案例学习支承环的设计和计算方法。
4.实验法：学生进行支承环的实验，让学生通过实践操作加深对支承环的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将使用以下教学资源：1.教材：选择一本与支承环相关的教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供一些与支承环相关的参考书籍，供学生深入研究。
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第四节 支承件热变形特性
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。
接触刚度与自身刚度的不同在于：
1) 接触刚度是指受外载荷对接触平面的平均压强与变形之比，并不是支 承件的自身刚度，接触刚度可表示为：
接触平面受到的平均压强 /接触平面的变形量
2) 接触刚度不是一个固定值，即接触平面受到的平均压强与接触平面的 变形量的关系是非线性的。
第三节 支承件动态特性
动态特性一般包括三方面问题：
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。
1.多自由度系统的固有频率和主振型
图a所示的振型，其固有频率比图b所示的低。因此，图a为第一阶振型，其 固有频率为第一阶固有频率，合称第一阶模态；图b为第二阶振型，第二阶固有 频率，合称第二阶模态。 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
2）可以用有限元法，借助于电子计算机进行验算，求解支承件的静刚度和 动态刚度，避免盲目性，提高成功率。 3）根据计算结果对设计进行修改，或对几个方案进行对比，选择最佳方 案。
第二节 支承件刚度
一、支承解支承件的受力情况以及产生的变形，了 解由此引起的加工误差，从而合理设计支承件的结构。
1. 不同机床所受载荷的特点
1) 对于中小型普通机床，应以切削力为主，工件重量、移动部件重量等 在受力和变形分析时可忽略不计，如钻床、铣床、中型车床等。
2) 对于精密机床和高精度机床，其切削力较小，应以移动部件的重量和 热应力为主，如双柱立式坐标镗床。 3) 对于大型、重型机床则需要同时考虑工件重量，移动部件重量和切削 力，如双柱立式车床、落地镗铣床等。
支承件的自身刚度主要为弯曲刚度和扭转刚度。
支承件的自身刚度取决于支承件材料、构造、形状、尺寸和隔板的布置等。 2. 局部刚度 抵抗局部变形的能力，称为局部刚度。 局部刚度主要取决于受载部位的构造、尺寸以及筋的配置。 3. 接触刚度 支承件各接触面抵抗接触变形的能力，称为接触刚度。 取决于连接处材料、几何形状与尺寸及接触面硬度和表面粗糙度。
通过分析得到相应的变形：1）.竖直面内的弯矩和弯曲变形。 2）.水平面内的弯矩和扭转变形。 3）.横截面内的转矩和扭转变形。
二、支承件静刚度 支承件的变形一般包括自身变形、局部变形和接触变形。设计时，要注意 这三类变形的匹配，并应对薄弱环节予以加强。 1. 自身刚度 支承件抵抗自身变形的能力，称为自身刚度。
1) 共振问题 在工作时支承件的固有频率不能与激振频率相重合，应避免发生共振现象。 2) 动力响应问题 支承件应具有较高的动刚度（共振状态下，激振力的幅值与振幅之比）和 较大的阻尼，使支承件在受到一定幅值周期性激振力的作用，受迫振动的振幅 较小。 3) 切削稳定性问题 抵抗切削自激振动的能力，研究支承件动态特性就要对切削稳定性进行分 析。 一、支承件固有频率和振型 分析支承件动态特性时，通常可将支承件简化为一个多自由度的系统，多 自由度系统的固有频率和主振型，是通过求解系统的无阻尼自由振动方程得到。
2. 不同形状支承件的简化 支承件根据其形状不同一般可简化为梁、板、箱三种类型。 1).梁件——一个方向的尺寸比另两个方向大得多的零件。如：床身、 立柱、横梁等。 2).板件——两个方向的尺寸比第三个方向大得多的零件。如：底座、 工作台、刀架等。 3).箱体件——三个方向的尺寸都差不多的零件。如箱体、升降台等。 3. 普通车床床身的受力分析
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