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一、机架零件的基本要求:
(1)足够的强度和刚度;
(2)形状简单,便于制造;
(3)便于在机架上安装附件;
(4)对于带有缸体、导轨等的机架零件,还应有良好的耐磨性;
(5)高速机器的机架零件还应满足振动稳定性的要求。
二、材料选择:
(1)多数机架零件由于形状较复杂,故多采用铸件。铸铁的铸造性能好、价廉、吸振能力较强,所以在机架零件中应用最广。
(2)受载情况严重的机架常用铸钢,例如轧钢机机架。
(3)要求质量轻时可以采用轻合金,例如飞机发动机的气缸体多用铝合金铸成。
(4)在载荷比较强烈、形状不很复杂、生产批量又较少时,最好采用钢材焊接机架。
三、截面形状的合理选择:
1.各种截面形状梁的相对强度和相对刚度
几种截面面积相等而形状不同(矩形、空心圆管、矩形管、工字钢)的机架零件在弯曲强度、弯曲刚度、扭转强度、扭转刚度等方面会有差异,设计时应合理选择截面形状。
(1)主要受弯曲的零件以选用工字形截面为最好,弯曲强度和刚度都以它为最大;
(2)主要受扭转的零件,从强度方面考虑,以圆管形截面为最好,空心矩形的次之;
(3)从刚度方面考虑,则以选用空心矩形截面的为最合理。由于机架受载情况一般都较复杂,对刚度要求又较高,因而选用空心矩形截面比较有利,它也便于附装其他零件。
2.不同尺寸的工字形截面粱在受弯曲作用时的相对性能(总质量、静载强度和动载性能)也会有所差异。
只要合理设计截面形状,即使截面面积并不增加,也可以提高机架承受动载的能力。
3.最大的弯曲刚度和扭转刚度的获取
为了得到最大的弯曲刚度和扭转刚度,还应在设计机架时尽量使材料沿截面周边分布。
四、间壁和肋:
设置间壁和肋在提高强度和刚度方面常常是最有效的,因此经常采用。其效果在很大程度上决定于布置是否正确,设置间壁方法不同空心矩形梁在弯曲刚度、扭转刚度方面也会有较大差异。
五、壁厚的选择:
1.影响壁厚的因素
当机架零件的重量将在很大程度上取决于壁厚,因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下,应尽量选用最小的壁厚;
面大而壁薄的箱体,容易因齿轮、滚动轴承的噪声引起共鸣,故壁厚宜适当取厚一些,并适当布置肋板以提高箱壁刚度;
2.壁厚的选择原则:
(1)选用壁厚一般要比为满足强度、刚度要求所需的壁厚大得多;
例如轻型机床床身,取壁厚为12mm~15mm;
中型的取18mm~22mm;
重型的取23mm~25mm;
(2)钢铸件由于铸造工艺的关系,其最小壁厚应比铸铁约大20%~40%;
(3)同一铸件的壁厚应力求趋于相近。当壁厚不同时,在厚壁和薄壁相联接处应设置平缓的过渡圆角或斜度;
六、隔振
1.振动的危害
影响产品精度之外;
有可能造成联接的松动、零件的疲劳,从而降低机器的使用寿命,甚至造成严重的破坏;
由于振动及其传输所引发的噪声也会使操作人员思想不集中、困乏,影响健康;
2.隔震
(1)隔震的方法
隔振常用的方法是在机器或仪器的底座与基础之间设置弹性零件,通常称为隔振器或隔振垫。在设计机器时,首先应考虑到有可能产生振动的振动源,并设法在设计工作中采取相应的改善措施;
(2)橡胶材料的选用条件
隔振器中的弹性零件可以是金属弹簧,也可以是橡胶弹簧。橡胶材料可根据使用条件不同来选用:
①在一般环境下工作的,可选用耐疲劳性和蠕变性都较好的天然橡胶,顺丁橡胶在动载荷下发热量少,但强度稍差;
②在需要耐油环境下工作的,可选用耐油的丁腈橡胶;
③在露置环境下工作的,可选用耐气候性较好的氯丁橡胶;
④在受冲击较大环境中工作的,可选用振动衰减较快的丁基橡胶;
⑤在温度偏高的环境中工作的,可选用耐热性较好的乙丙橡胶。
(4)安装应注意的问题
①要留有一定的空间,允许它能自由地振动;
②凡有和外界相联的管路、电路、联轴器等,在联接处都应设有挠性零件,以免降低或破坏隔振效果。
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