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结合面接触特性研究概述

时间:2022-11-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:结合面对整机性能影响如此之大,以致成为机械装备静、动特性分析和设计的关键。结合面的接触刚度成为机械结构整体刚度的重要组成部分,因此,在研究机械结构的静、动态特性时,结合面间接触刚度需要充分考虑。通过实验进一步表明,车床刀架、溜板箱等的变形量占机床总变形量的40%,其中3个导轨的变形所占比例高达30%,而机床尾架60% 的变形主要由结合面的变形引起。

装备制造业是一个国家综合国力和国防实力的重要体现,是国民经济各个生产部门得以运行的“母机”,在整个经济总量当中占有重要比重。装备制造业的提升和发展为我国经济发展和国防建设提供了高新技术装备,它对推进经济结构战略性调整、推动产业升级、扩大国内需求、实现经济可持续发展的战略至关重要。而机床行业又是装备制造业的基础行业,是为传统机械工业、国防工业、汽车工业、航空航天工业、电子信息技术工业以及其他加工工业提供加工装备的部门。振兴装备制造业,必须首先发展机床制造业。机床产品,特别是高档数控机床产品的研发、分析与设计,是具有高附加值的高端装备制造产业链的前端环节,解决该环节存在的关键理论与技术问题,对于提升高端装备制造乃至整个装备制造产业链的价值和水平,具有重要理论意义和应用价值。

结合面是在机械装备上无处不在的环节,无论固定连接,还是运动副,均以结合面相连。结合面性能对机械装备的动态特性、抗振性、运动响应敏捷性等性能有重要影响。研究表明,整机刚度的50% 取决于结合面刚度,整机阻尼的50%~80%来自结合面阻尼。

结合面对整机性能影响如此之大,以致成为机械装备静、动特性分析和设计的关键。机械整机结构设计的最大难点在于缺乏科学有效的结合面模型及相关参数,不得不采取试凑的方法进行计算,使机械装备整机设计的仿真计算往往存在很大误差。而传统的实验方法是采用大量实验获得结合面参数,无数次的实验使机械装备的设计制造不仅代价昂贵,而且非常盲目。因此,提供具有准确性的结合面建模方法是进行机械装备自主创新设计开发迫切需要解决的关键基础课题。下面将研究结合面静、动特性的建模、实验、预测方法,为机械装备性能设计提供科学方法和设计依据。

零件、组件、部件之间通过许多相互连接的相对运动表面或相对固定表面连接起来,称为“机械结合面”,简称“接触面”或“结合面”,实现定位、承载、导向等功能。机械结合面之间存在着接触刚度和接触阻尼,对机械整机的静态和动态特性有着至关重要的作用。结合面的接触刚度成为机械结构整体刚度的重要组成部分,因此,在研究机械结构的静、动态特性时,结合面间接触刚度需要充分考虑。

早在20世纪60年代,国外学者就对结合面的法向静态特性进行了实验研究,Levina和Resketov指出,结合面所引起的变形量占机床总变形量的85%~90%,那么构件的刚度高于或低于某结合面的刚度则没有意义。通过实验进一步表明,车床刀架、溜板箱等的变形量占机床总变形量的40%,其中3个导轨的变形所占比例高达30%,而机床尾架60% 的变形主要由结合面的变形引起。方便、准确地获取可靠的结合面刚度与阻尼参数正是产品研发、分析与设计过程中存在的一个关键理论与技术问题。

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