机架设计概论

机架设计概论

根据机械设计手册第五版第一卷：

以主要百分位和年龄范围的中国成人人体尺寸数据，选取性别为男，百分位数为90%，年龄分组为26~35岁，查得身高为1755mm 。

工作台的高度的设计原则：工作场地的高度决定于作用力，操作者操作物件的尺寸，视力要求和人 的身高。

站着工作时手工操作的有关尺寸，适于身高175cm 的男性 精密工作—105~115

虎钳固定在工作台上的高度—113 轻手工工作—95~100 用劲大的工作—80~95

综上所述：工作台选取高度为90cm 根据中卫大河珩磨机的参数， 暂取底座的尺寸为4260×3180 机架设计准则：

机架的设计主要保证刚度、强度及稳定性。 机架设计的一般要求：

1、在满足刚度和强度的条件下，机架的重量应要求轻、成本底。

2、抗振性好，把受迫振动振幅限制在允许范围内。

3、噪声小

4、温度场分布合理，热变形对精度的影响小。

5、结构设计合理，工艺性良好，便于铸造，焊接和机械加工。

6、结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。

7、有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性良好。

8、造型好，使之既使用经济，又美观大方。 根据机械设计手册新版第二卷： 机架常用材料：

材料的选用，主要是根据机架的使用要求。多数机架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉和吸振能力强，所以应用最广。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本底等优点，故在机器制造业中，焊接机架日益增多。焊接机架主要有刚板、型钢或铸钢件等焊接而成。

由于铸铁的流动性好，体收缩和线收缩小，容易或得形状复杂的铸件。在铸铁中加入少量合金元素可提高耐磨性能。铸铁的内摩擦大，阻尼作用强，故动态刚性好。铸铁还具有切削性能好，价格便宜和易于大量生产等优点。但铸件的壁厚超过临界值时，其力学性能会显著下降，故不宜设计成很厚大的铸件。

所以立柱与底座的材料选用铸铁。

灰铸铁用于承受较大弯曲应力（达7

103⨯pa ），摩擦面间压强大于5

105⨯pa （10t 以上大型铸件大于5

105.1⨯pa ）或须经表面淬火的铸件，以及要求保持气密性的铸件。 进一步可选用材料灰铸铁（HT200或HT250）。 铸铁机架时效处理：

时效处理的目的是在不降低铸铁力学性能的前提下，使铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或稳定，以减少长期使用中的变形，保证几何精度。 机架的截面形状

由于零件的抗弯、抗扭强度和刚度除与其截面面积有关外，还取决于截面形状。合理改变截面形状，增大其惯性矩和截面系数，可提高机架零件的强度和刚度，从而充分发挥材料的应用。因此，正确的选择机架的截面形状是机架设计中的一个重要问题。

肋的布置： 肋的作用

1、可以提高机架的强度、刚度和减轻机架的质量。

2、在薄壁截面内设置肋可以减少其截面畸变，在大面积的薄壁上布置肋缩小局部变形和防止薄壁振动及降低噪声。

3、对于铸造机架，使铸件壁厚均匀，防止金属堆积而产生缩孔、裂纹等缺陷；作为补缩通道，扩大冒口和补缩范围；改善铸型的充满性，防止大平面铸件上夹砂等缺陷。

4、散热。

立柱的肋板布置

具有横向肋板的立柱其抗扭刚度较好，能提高抗弯懂刚度和振型Ⅰ的抗扭动刚度 （振型Ⅰ系指截面畸变比较严重的扭振） 壁厚的计算

铸铁机架：按目前工艺水平，砂模铸造铸铁件的壁厚，可利用当量尺寸N 按表选择，表中推荐的是铸件最薄部分的壁厚，支撑面、凸台等应根据强度、刚度以及结构上的需要适当加厚。 当量尺寸3

2H

B L N ++=

L —铸件的长度 B —铸件的宽度 H —铸件的高度

加强肋的尺寸：

铸件外表面上肋的厚度 铸件内腔中肋的厚度 肋的高度 0.8S

(0.6～0.7)S

≤5S

说明： S —肋所在壁的厚度

机架的联接结构设计：

螺栓的数量、排列及肋的分布对联接刚度的影响 铸造机架联接凸缘的结构形式：

机架的设计与计算

机架的强度计算和变形计算 机架的静强度计算

作用在立柱上的弯矩M 2 =

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+

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352

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机架的挠度计算

机架的尺寸公差、行为公差和表面粗糙度 导轨的确定与计算