立式銑床縱向工作臺設(shè)計(jì)
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附錄中文譯文對薄的,橫向各同性彈性層軸對稱接觸的漸近解摘要對剛性球與一個薄的,橫向各同性彈性層正常接觸的問題進(jìn)行研究,薄的彈性層建立在剛性基礎(chǔ)上。無論是在極限情況下,其中的接口可以是理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦,并被認(rèn)為是用于球形壓頭下的接觸壓力和接觸補(bǔ)片的半徑近似解。通過用有限元法預(yù)測和比較這些近似解,來確定解決方案的準(zhǔn)確性。 關(guān)鍵詞:固體潤滑劑;各向異性涂層;有限元法;接觸壓力1引言表面涂層已成為廣泛使用在工程領(lǐng)域,由于它們提供了許多潛在的好處。這些涂層可以是各向同性或各向異性的性質(zhì),通常被用于提高接觸特性及改進(jìn)的配合部件的摩擦性能。表面涂層最普遍的應(yīng)用是在運(yùn)行于真空或低壓環(huán)境中的一些滾動元件或滑塊軸承1。涂層通常是非常薄層軟金屬(如金,銀, 鋅及鉛 )層固體(如二硫化鉬和硼氮化物)或聚合物(例如,聚四氟乙烯,聚酰胺復(fù)合材料和酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂),其被沉積到襯底上。當(dāng)固體潤滑劑的涂層被施加到基材上時,接觸應(yīng)力和位移場顯著從赫茲接觸輪廓的半空間內(nèi)偏離。這是設(shè)計(jì)時的顯著問題,因?yàn)闆]有可用于分析三維涂層表面接觸方法,所以即使簡單的幾何形狀封閉形式也沒很好的解決方案?;仡櫸墨I(xiàn),許多研究人員調(diào)查解析與各向同性彈性層 2-12 軸對稱接觸得問題。各向異性涂料展示更復(fù)雜的接觸特性,不是因?yàn)樗麄兌ㄏ虻囊蕾嚫飨蛲詮椥詫印?Ovaert 13 分析了橫觀各向同性固體潤滑膜的剛性橢球壓頭的打孔問題。 Kuo和科爾 14 通過漢克爾方式取得橫觀各向同性多層介質(zhì)數(shù)值解變換。 Lovell和洛弗爾以及Khonsari 16采用有限元方法來研究具有彈性基板上的橫向各向同性彈性層接觸的彈性球法向應(yīng)力和切向的摩擦特性。為了更好地了解層狀介質(zhì)的接觸,本文的重點(diǎn)是剛性的,無摩擦的橫觀各向同性層上剛性基板的軸對稱縮進(jìn)。彈性層和剛性基板之間的界面上被假定為理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦。所采取的方法是延續(xù)約翰遜橫觀各向同性彈性涂料的“平面截面后仍保持平面壓縮”的假設(shè)2。2 問題描述在考慮剛性的基礎(chǔ)上,其中旋轉(zhuǎn)對稱層的軸是垂直于所述層和所述襯底之間界面的無限橫觀各向同性彈性層。在所述層和襯底之間的界面將被假定為理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦。一個剛性的球形壓頭穿透層法線方向的自由表面,在表面壓頭與層之間的界面被視為無摩擦。近似解將取決于該層的位移場和應(yīng)力場。這個問題是軸對稱球形壓頭大約含有多少垂直于橫觀各向同性層和基礎(chǔ)之間界面的質(zhì)心線。2.1 控制方程圓柱坐標(biāo)系(r , ,z)與相關(guān)聯(lián)的正交向量基,它定義在該層自由表面的平面,并與對稱軸以及z軸一致。如圖所示1,在其引用的位置,也就是說,之前的壓痕彈性層占據(jù)0 Z z = 0處,并定義其自由表面區(qū)域之間的界面層與剛性基層在z =t萬噸。該問題的對稱性決定了位移場u,且具有代表性的是,同時標(biāo)量分量和與是相互獨(dú)立的:假設(shè)變形小,| | |1,并且它遵循從方程(1),該位移具有代表性,標(biāo)量分量rr,zz和rz,這些是在給定位移場條件的標(biāo)量分量。因此,應(yīng)力場具有代表性的,與標(biāo)量分量rr,zz的指向和rz是由給定應(yīng)變場的標(biāo)量分量的計(jì)算其中C11,C12,C13,C33和C44是為橫觀各向同性彈性層的五個獨(dú)立的彈性常數(shù)。最后,假設(shè)自身重量和物質(zhì)加速度場可以忽略不計(jì),所以平衡方程只有兩個非平衡的標(biāo)量分量。第三個標(biāo)量平衡方程是平衡滿足時。2.2邊界條件 在變形的結(jié)構(gòu)中,彈性層和剛性球形壓頭之間的接口是一個球形帽,具有一個圓形的正交投影,或接觸印痕,(參見圖1)這個接口被假定為無摩擦,使邊界條件:其中w(r)是球形帽的公式,這樣,如果R是球形壓頭和w*W(0)時壓痕的深度半徑,則如果該彈性層是相對于壓頭很薄,且半徑R t,瓦特,則它遵循aR并且,當(dāng)所有ra時。因此,對于薄彈性層的壓痕更新方程(7)由下式給出; (7)注意,接觸印痕半徑是關(guān)系到球面壓頭半徑R和壓痕深度W *。要求當(dāng)W(A)= 0時,它對于一個薄的彈性層的公式如(8)。 . (9)該壓痕深度寬W*比彈性層厚度t少,可以由不等式條件表示: (10)該彈性層將被假定為從現(xiàn)在開始要薄,并且近似表達(dá)式方程為(9),壓痕輪廓和深度將用于接觸補(bǔ)片的外面,在彈性層的自由表面牽引是無邊界。 (11)邊界條件方程(6),(9)和(11)在自由表面處z = 0處,都是相似的考慮以所有情況。用于彈性層和剛性基礎(chǔ)之間的界面為z= t時,將要考慮的是該接口在理想化的情況下是理想粘結(jié),其相應(yīng)的邊界條件是, (12)這將被稱為鍵合的情況。其他理想化將要考慮的是這種情況,其中界面彈性層和剛性基礎(chǔ)之間無粘結(jié)和摩擦,從而使相應(yīng)的邊界條件是, , (13)這種將被稱為無粘結(jié)情況。3,分析解決方案 約翰遜假設(shè)軸對稱變化2說:“飛機(jī)的部分壓縮后仍然面壓縮”意味著這是與z無關(guān):; (14)首先,注意,該假設(shè)意味著; (15)這意味著壓頭之間的界面在彈性層中,零摩擦邊界條件式(6)1 和正常位移邊界條件方程(6)2 不能同時滿足。優(yōu)先此處是考慮到正常的位移邊界條件。在另一方面,零摩擦邊界條件式(13)1是隱含由零正常位移邊界條件式(13)2。 給定了位移場的假定形式后,它不可能找到平衡方程的解,方程(4)和(5)滿足所有的邊界和內(nèi)部連續(xù)條件。因此,該解決方案在下面衍生,它們近似值可能非平衡或一些邊界以及內(nèi)部連續(xù)條件可能不會滿足。不滿足條件的一些誤差程度明確識別并將指示給予有限元分析比較。3.1理想情況下綁定的接口用于粘合的情況下,徑向位移邊界條件式(12)1和假設(shè)方程(14)意味著徑向位移消失無處不在的彈性層:, ; (16)注意的是軸向位移的邊界條件方程(6)2和(12)2及平衡方程方程(4)和 (5)與此結(jié)果不兼容,也就是說,它們不能同時滿足。因此,判定為滿足軸向位移的邊界條件為平衡方程。假定應(yīng)變分量是通過均勻彈性層的厚度.; (17)它遵循由應(yīng)變 - 位移關(guān)系式(2)3, 軸向位移的邊界條件方程(6)2和 (12)2和牽引無邊界條件式(11),其因此,該球形壓頭的下方,該組件壓力由下式給出;然而,牽引 - 自由表面之下,應(yīng)力場消失:, (20)這種近似解滿足所有邊界除摩擦壓條件(6)1 ,該解決方案對應(yīng)的不是一個理想的結(jié)合壓頭和彈性層之間的界面。另外非平衡的應(yīng)力場和剪切牽引 rz是在不連續(xù)的整個表面R = A上。壓頭之間的接觸壓力P(r)的彈性層為 (21)并與由下式給出的總壓頭載荷P; (22)如下的接觸補(bǔ)片的半徑是與壓頭通過加載; (23)有趣的是注意到,接觸壓力的分布與接觸面半徑的這個近似解為獨(dú)立四五個彈性常數(shù);3.2無粘結(jié),無摩擦界面在制定的近似解解析時,應(yīng)選擇其中的邊界條件,以滿足在某些特別的區(qū)域所得到的值。當(dāng)然,最終的目的,是獲得一個模型,它提供的預(yù)測,是最接近系統(tǒng)的響應(yīng)。鑒于牽引邊界在方程中給出的條件(6)1及(13)1,我們將假定為一個無粘結(jié)的材料,根據(jù)剪應(yīng)力分量rz 壓頭是可以忽略不計(jì)的。 (25)它遵循由式(2)3和軸向位移邊界條件方程(6)2,(13)2是; (26)結(jié)合方程(24)和(26),(2)和(3),把以上結(jié)果代入式(4)給出的平衡方程為 (27)一般的解決這個歐拉 - 柯西方程為 (28)那等于零在r=0和B2=0的情況下。將方程(26)和(28)代入(2)和(3),并要求這里的zz =0時,當(dāng)ra然后給出:這種近似解滿足所有邊界條件為0ra時。然而平衡條件式(5)不成立,是因?yàn)槲灰茍龇匠蹋?6)和 (28)是在假定方程(24)不一致,此外,0ra為獨(dú)立方程的一個近似解,此領(lǐng)域之外的彈性層響應(yīng)的接觸壓力由下式給出; (30)總壓頭的載荷P由公式(22)給出,相關(guān)的壓頭負(fù)載由該接觸結(jié)合半徑得 (31)需要注意的是,在這種情況下,接觸壓力分布和接觸面半徑是獨(dú)立的彈性常數(shù)。4結(jié)果與討論對于提出粘結(jié)和無粘結(jié)分析的解決方案在第3.1和3.2,但更重要注意的是有適用性的范圍是有限。這兩種近似解決方案只適用于可壓縮,橫向各向同性材料。為了滿足這些條件,材料的剛度矩陣(見式(3)必須是穩(wěn)定和正定:當(dāng)上述不等式的左邊側(cè)接近為零時,材料變得不可壓縮,同時分析解決方案將變得非常不準(zhǔn)確。4.1對于降低各向同性材料的解決方案上面導(dǎo)出的結(jié)果可以通過以下方式獲得初始近似的準(zhǔn)確性,檢查對于各向同性的情況下,降低溶液的涂料。對于各向同性材料,橫觀各向同性中出現(xiàn)的本方程彈性常數(shù) 式(3)減少到其中,E是楊氏模量,是泊松比。它可以認(rèn)為,對于各向同性的彈性層近似壓力分布公式(21)用于粘合的情況下,與壓力分布公式(30)用于在粘合的情況下。這些分別都是由賈法爾11派生的近似結(jié)果。近似解方程(21)和(23)用于結(jié)合情況,而方程(30)和(31)用于在粘合的情況下,兩者可以看作是賈法爾的解決方案擴(kuò)展到橫觀各向同性彈性層。如將要討論下面的部分,方程(21)和(30)也將與有限元分析預(yù)測結(jié)果。4.2有限元分析比較商用有限元分析軟件 ABAQUS6.3.1用于預(yù)測的應(yīng)力和位移,用于解決橫觀各向同性彈性層中的以上問題。二維軸對稱元件被用于彈性層,用來解析球形壓頭剛性表面。該無限彈性層被建模為一個圓柱體,其半徑為= 1毫米,厚度t=5微米。而壓頭的半徑R=8毫米。從而; 1600 (38)并且從方程(10)得出該接觸補(bǔ)丁半徑被限制為 (39)盡管人們不會準(zhǔn)確的認(rèn)為預(yù)測前模型的印跡半徑值接近這一限制值。網(wǎng)格5 uM0.5uM中大約有2000個元素內(nèi)的彈性層。對于NbSe2橫觀各向同性彈性常數(shù)有C11=106 GPa,C33=54 GPa,C12=14 GPa,C13=31 GPa和C44=19.5 GPa。最大接觸壓力會發(fā)生在中心r = 0的結(jié)合處,在如圖2所示,預(yù)測P(0)為這圖(2)模型預(yù)測超過了最大接觸壓力,有限元預(yù)測作為無量綱的函數(shù)接觸面半徑為a/噸。圖3,接觸壓力分布在粘結(jié)和無粘結(jié)的情況下,如圖通過分析模型,并在a/t=10進(jìn)行有限元分析預(yù)測。把近似解的最大接觸壓力方程(21)和(30)進(jìn)行比較,如果有限元分析接觸印痕半徑的值不同。則結(jié)果的無量綱接觸面半徑比a/t也不同。其中對于任何有限元分析的結(jié)果是粘結(jié)或無粘結(jié)的情況,適當(dāng)?shù)膶τ谶@兩種情況在結(jié)合和未結(jié)合的情況下,把那些好的方案模型進(jìn)行有限元分析時預(yù)測得到的a/t值比5更大,從接觸壓力分布的近似解方程(21)和(30)中用有限元素分析示圖3中得出一個固定的接觸印痕半徑,其比值a/ t為10。檢查該圖中可以得出的結(jié)論是近似解解析與對應(yīng)的有限元分析有較好的一致性。5總結(jié)與結(jié)論把剛性球放到一個薄的,橫向的剛性基片上時對各向同性彈性層進(jìn)行問題分析。該彈性層和剛性基礎(chǔ)之間的接口被假定為理想的粘結(jié)或無粘結(jié)的摩擦。約翰遜的假設(shè)的推廣使用得出近似解,有些用有限元分析來確定它們的相對精度,并進(jìn)行結(jié)果比較。從分析結(jié)果以及它們相對于有限元分析的結(jié)果來看,得到以下結(jié)論。粘結(jié)和無粘結(jié)的近似解用于減少到賈法爾的解決方案極限的各向同性彈性層。 在結(jié)合情況下的近似解逼近有限元分析時,其預(yù)測作的接觸半徑將增大。 對于無粘合的情況下,基于微不足道的剪應(yīng)力上假設(shè)的近似解與有限元的計(jì)算結(jié)果吻合良好。參考文獻(xiàn)1 M.R.洛弗爾,M.M.Khonsari,R.D.馬蘭戈尼.為二硫化鉬涂層球軸承的摩擦分析:三維有限元分析.ASME .賽報,1997,11(9):754-763. 2 K.L.約翰遜.接觸力學(xué).英國劍橋:劍橋大學(xué)出版社,1985. 3 I.N. 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Khonsari.在涂有固體潤滑劑,ASME J.賽報球軸承的摩擦特性, 1999,1(21):761-767.附錄原文:湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書論文(設(shè)計(jì))題目: 立式銑床縱向工作臺設(shè)計(jì) 學(xué)號: 2010963012 姓名: 胡鴻輝 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師: 馮建軍 系主任: 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 該次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括了以下幾個方面。第一,立式銑床縱向工作臺的基本整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第二,立式銑床縱向工作臺的操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。第三,工作臺與機(jī)體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第四,設(shè)計(jì)立式銑床縱向工作臺傳動部分和運(yùn)動部分的技術(shù)參數(shù)和功能參數(shù)。第五,計(jì)算工作臺傳動和運(yùn)動部分的參數(shù),最后在校核該部分,并畫好裝配圖與零件圖。 基本要求如下:銑床縱向工作臺的布局較為合理且便于安裝和拆裝,零件的技術(shù)參數(shù)符合使用要求,保證運(yùn)動的精確性。移動工作臺的操作機(jī)構(gòu)即可以手動也能機(jī)動,并且能靈活轉(zhuǎn)換。銑床工作臺能很好的實(shí)現(xiàn)其鎖定功能,以便精確控制機(jī)床變速運(yùn)動和其控制操作。工作臺使用螺母絲桿裝置,以此來提高運(yùn)行精度和可靠性。工作臺的動力主要是由輸入軸帶動錐齒輪,然后再帶動絲桿,以此來實(shí)現(xiàn)工作臺的運(yùn)轉(zhuǎn)。輸入軸不僅可以正反轉(zhuǎn),工作臺也可以正反兩個方向移動。此外工作臺體積盡可能小,以節(jié)約材料和減少占地面積,并且工作臺的整體運(yùn)動原理能符合設(shè)計(jì)的功能要求,達(dá)到工作使用需求,并畫好所需的裝配圖和零件圖以及說明書一份。 二、重點(diǎn)研究的問題 立式銑床縱向移動工作臺的基本工作原理以及基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),操縱裝置的設(shè)計(jì),能夠讓工作臺滿足手動和機(jī)動兩種模式的精準(zhǔn)變換以及很好的控制工作臺的運(yùn)動速度。傳動部分的設(shè)計(jì)主要包括絲桿,螺母,錐齒輪等機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),以及對其進(jìn)行計(jì)算并且校核和畫圖。以及對工作臺的整體功能進(jìn)行評估使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求,工作需要。 三、進(jìn)度安排序號各階段完成的內(nèi)容完成時間1查閱資料、調(diào)研、開題報告第一周和第二周2方案設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)計(jì)算第三周和第四周3畫CAD圖第五周至第十周4整理修改第十一周至第十四周5答辯第十五周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會.銑工工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版 社,1980. 2濮良貴, 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京:高等教育出版社,2006. 3孫椰望,羅扉,楊秋娟. 基于模態(tài)分析原理的機(jī)床研究J. 制造技術(shù)與機(jī)床.2014(2):48-49. 4王小玲.淺談金屬切削機(jī)床的發(fā)展J.機(jī)械管理開發(fā).2009,24(5):152-153. 5李必文.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測M. 長沙:中南大學(xué)出版社,2011. 6潘存云,唐先進(jìn). 機(jī)械原理M. 長沙:中南大學(xué)出版社,2011. 7戴曙. 金屬切削機(jī)床M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999. 8機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(新編)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8. 9孟俊煥,孫如軍,孫莉.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造優(yōu)化方案研究J.機(jī)床與液壓.2005(7):200-201. 10王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006. 11董潔洪.精密和超精密加工機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展對策J.光機(jī)電信息.2010,27(10):1-7. 12何絢.未來機(jī)床的發(fā)展的方向J.南北橋.2009(8):123124. 13牟永言. 機(jī)械加工工藝手冊M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992. 14周良德,朱泗芳,楊世平. 工程圖學(xué)M. 長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社版社,2010. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目:立式銑床縱向工作臺設(shè)計(jì) 專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號: 2010963012 姓 名: 胡鴻輝 指導(dǎo)教師: 馮建軍 完成日期: 2014年5月8號 目錄摘要1Abstract2第一章 緒論31.1 銑床簡介31.2 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r31.21國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r31.22國外的發(fā)展?fàn)顩r41.3我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢51.31更加的高速,可靠以及精確化51.32更加的高自能化61.33更加的復(fù)合化61.4更加的個性化是機(jī)床發(fā)展的主要方向61.5開放性是體系結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢61.6選題的目的及意義6第二章 縱向工作臺的設(shè)計(jì)原理82.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容82.2研究的問題82.3銑床的原理圖設(shè)計(jì)82.4 方案計(jì)算12第三章 縱向工作臺的方案設(shè)計(jì)133.1. 銑床的主要參數(shù)133.2 縱向工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)163.4操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)163.5離合器的選擇16第四章 縱向工作臺的方案設(shè)計(jì)計(jì)算174.1.錐齒輪的選擇與校核174.2.軸承的選擇與校核194.3滑動絲桿和螺母的選擇與校核.21總結(jié)24參考文獻(xiàn)25附錄:中文譯文及原文26 立式銑床工作臺設(shè)計(jì)摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展,中國的制造業(yè)也越來越強(qiáng)大,其中機(jī)床的的發(fā)展是制造業(yè)發(fā)展的一個重要的支柱。如今機(jī)床廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域,如造船,飛機(jī),汽車等各個產(chǎn)業(yè),所以說機(jī)床在制造業(yè)中具有很好的發(fā)展前景,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是立式銑床縱向工作臺設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)傳動絲桿及螺母,以及對其他零件的選擇及校核。期間需要完成設(shè)計(jì)說明書,以及零件圖和總裝配圖,并且設(shè)計(jì)出來的工作臺能達(dá)到預(yù)期的要求。通過對縱向工作臺的設(shè)計(jì),讓我們對機(jī)床有了很大的了解,對以后優(yōu)化機(jī)床的設(shè)計(jì)提供了巨大的幫助,同時對機(jī)床的發(fā)展也有巨大的意義,因?yàn)榇搜芯磕芎芎玫拇龠M(jìn)機(jī)床的發(fā)展,同時也讓制造業(yè)越來越強(qiáng)大。關(guān)鍵詞:立式銑床;縱向工作臺;傳動絲桿;零件圖和總裝配圖Vertical milling machine table design AbstractWith the rapid social and economic development, Chinas manufacturing industry has become increasingly powerful, the development of the machine which is an important pillar industry development. Now the machine is widely used in various fields of manufacturing, such as shipbuilding, aircraft, automotive and other industries, so that the machine has good prospects in the manufacturing sector, the subject of this graduation project is a longitudinal vertical milling table design, the main design drive screw and nut, as well as other parts of the selection and checked. Need to complete the design specification, and part drawing and assembly drawing period, and designed the table to achieve the desired requirements. Through the vertical bench design, so we have a great understanding of the machine, after optimization of the machine design provides a great help, but also to the development of the machine has a huge significance, because this study can be a good tool to promote development, but also to manufacturing and more powerful. Keywords: vertical milling machine; vertical table; drive screw; parts drawing and assembly drawing 1第一章 緒論1.1 銑床的介紹用銑刀加工各零件表面是銑床加工方法之一,其中銑床的主運(yùn)動是銑刀進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,而銑床的進(jìn)給運(yùn)動是刀具和工件的移動。比如平面,溝槽銑床都能進(jìn)行加工,曲面銑床也同樣能加工。對工件銑削加工是銑床的主要加工方法之一,銑床不僅能加工平面、溝槽、輪齒等,而且也能加工比較復(fù)雜的曲面,由于銑床的加工效率很高,所以在機(jī)械的領(lǐng)域中得到很廣泛的應(yīng)用。 銑床是一種在機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用很廣的機(jī)床,比如像分齒零件的表面,溝槽以及平面等復(fù)雜的曲面,銑床都能進(jìn)行加工。除此之外,對圓柱體的表面進(jìn)行加工以及對內(nèi)外孔加工都可以,還能對零件進(jìn)行切斷等工作。銑床在進(jìn)行運(yùn)行時,工作臺上裝上工件,主運(yùn)動是銑刀進(jìn)行的周轉(zhuǎn)運(yùn)動,輔助運(yùn)動是銑頭和工作臺的進(jìn)給運(yùn)動,這樣綜合起來,工件就能得到所需的加工表面了。銑床的生產(chǎn)效率較高是因?yàn)檫M(jìn)行了多刀斷續(xù)切削運(yùn)動??偠灾?,銑刀對工件進(jìn)行銑削加工是銑床主要的加工方法。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展情況1.21 國內(nèi)的發(fā)展情況1949年新中國的成立才使我國的機(jī)床行業(yè)得到很大的發(fā)展,解放前,由于進(jìn)行長期的封建統(tǒng)治和帝國主義的侵略和掠奪。我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分落后。稱不上是獨(dú)立的機(jī)械制造行業(yè),更不用說機(jī)床制造業(yè)。只有少數(shù)幾個城市的一些小型機(jī)械廠,制造一些簡單的皮帶車床,牛頭刨床和磨床等; 1949年全國機(jī)床產(chǎn)量僅1000臺,不到10個品種??梢姰?dāng)時中國的機(jī)械制造業(yè)十分的落后。在解放之后,由于國家領(lǐng)導(dǎo)對機(jī)床行業(yè)逐漸的重視起來,在中國的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期間,把許多的小型加工廠都改建為了專門的機(jī)械廠,在隨后的時間內(nèi),又專門擴(kuò)建和新增了許多的機(jī)械廠。這使得機(jī)床行業(yè)得到很大的發(fā)展。之后國內(nèi)又相繼成立研究所和研究院來專門研究機(jī)床,這樣使得機(jī)床行業(yè)日益壯大。我們的數(shù)控技術(shù)從20世紀(jì)50年代開始。其中發(fā)展的進(jìn)程可分以為四個階段:1)1958年至1965年,開始研究數(shù)控銑床(管控制,步進(jìn)電機(jī)和液壓拖動放大器的開環(huán)系統(tǒng)),處于試用階段。 2)從1965年的開始。數(shù)控系統(tǒng)的晶體管產(chǎn)品得到大步的開發(fā)。直到20世紀(jì)60年代末和70年代初。在這個階段的特點(diǎn)是,雖然有很多數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和品種,但一些比較復(fù)雜的零件也能進(jìn)行處理。已經(jīng)開始生產(chǎn)從試驗(yàn)階段到出產(chǎn)階段。 3)從1972年到1979年,數(shù)控技術(shù)開始試驗(yàn)和試產(chǎn)兩個階段的。比如說,數(shù)控系統(tǒng)的集成電路研制得到成功,在車,磨,鉆等各種加工方面都應(yīng)用了數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機(jī)床的研制成功使得數(shù)控線切割機(jī)床也取得了非常大的發(fā)展。4)機(jī)床的穩(wěn)定發(fā)展階段是在1980年以后,由于從國外得到先進(jìn)的技術(shù),以及我國進(jìn)行相關(guān)的自主研發(fā),數(shù)控機(jī)床的品種類已經(jīng)越來越多,大約已經(jīng)已超過500多種了,其中數(shù)控金屬切削機(jī)床的品種率達(dá)到20。雖然,現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展取得了巨大成就,但和一些發(fā)達(dá)工業(yè)國家相比起來。還存在很大的差別。我們應(yīng)該需要繼續(xù)進(jìn)行深入的探索和研究,來提高機(jī)床的數(shù)控技術(shù)水平,進(jìn)而來提高和壯大機(jī)床的發(fā)展。1.22 國外的發(fā)展情況在當(dāng)今的世界上,讓機(jī)床的設(shè)計(jì),制造及使用在其國家得到較大的發(fā)展是美德日三個國家,這三個國家在數(shù)控機(jī)床的研究上也是最先進(jìn)的,使用經(jīng)驗(yàn)也是最成熟的,技術(shù)上也是最好的。然而由于其國家的社會條件和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平各不相同,所以他們也個具有自己的特點(diǎn)。以科學(xué)研究為目的是美國發(fā)展機(jī)床的主要思想,由于美國的軍隊(duì)對機(jī)床的需求量較大,其次,美國政府對機(jī)床的研究和發(fā)展給予了非常高的重視,所以美國對機(jī)床科研以及設(shè)計(jì)所投入的科研經(jīng)費(fèi)較多。而且美國還吸納全世界的許多人才為其工作,在工作上也非常注重效率。所以美國在機(jī)床的發(fā)展方面十分的先進(jìn),擁有大量頂尖的技術(shù)。比如說,在1952年時成功的研制出了世界上首臺數(shù)控機(jī)床,然而在1958年的時候又建立了加工中心。在70年代初時期,F(xiàn)MS研制取得了成工,于是在1987年,又相繼推出了開放式數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)等。因?yàn)槊绹堑谝粋€實(shí)現(xiàn)把汽車的生產(chǎn),以及軸承的生產(chǎn)相互結(jié)合起來。所以建立了大批自動線來實(shí)現(xiàn)自動化的需要。除此之外,美國在電子和計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)的領(lǐng)先其他國家。所以,美國在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和機(jī)床的制造發(fā)面擁有非常扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ),由于美國有著十分注重創(chuàng)新和科研的態(tài)度,所以使得其數(shù)控機(jī)床的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超先于其他的一些國家。在當(dāng)今,美國的機(jī)床已越來越發(fā)達(dá)。他每年都生產(chǎn)大量的高性能機(jī)床給大型的客戶,同時也為小中客戶提供廉價的機(jī)床,比如像Fadal、Haas等一些公司。在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中,由于美國重于數(shù)控機(jī)床的研究,而不注重于數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用,導(dǎo)致機(jī)床的發(fā)展進(jìn)程逐漸的變慢。所以,在1892年的時候,日本的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量第一次超過美國,并逐漸實(shí)現(xiàn)大量出口。當(dāng)從1990年起,美國逐漸加強(qiáng)機(jī)床的應(yīng)用性,慢慢的美國的數(shù)控機(jī)床才實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。德國機(jī)床開發(fā)非常注重實(shí)用功能。所以德國政府重要戰(zhàn)略地位是機(jī)床工業(yè)的發(fā)展,且非常講究效率與實(shí)際。他們堅(jiān)持和諧發(fā)展,同時又注重工人之間的相互交流。并且建立了大量的自動生產(chǎn)線。在1956年的時候,研制出了首臺數(shù)控機(jī)床,并且十分注重發(fā)展,把理論聯(lián)系實(shí)際,逐漸穩(wěn)步的發(fā)展機(jī)床工業(yè)。同時也非常注重科學(xué)研究,把科學(xué)的研究和應(yīng)用技術(shù)兩者相互并合起來,大型企業(yè)和一些好的大學(xué)共同進(jìn)行學(xué)術(shù)研究,從而使機(jī)床得到很好的發(fā)展。在對加工工藝和用戶產(chǎn)品以及機(jī)床布局的結(jié)構(gòu)和數(shù)控機(jī)床的共性與特性進(jìn)行了大量而且比較深入的研究。在產(chǎn)品的質(zhì)量上可謂是精中求精啊。德國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的性能比較好,且其產(chǎn)品的功能性較強(qiáng),并且實(shí)用性較高,機(jī)床廣泛的出口國外。特別是在一些重型以及較大大型和精密數(shù)控機(jī)床等方面。德國海比較重視機(jī)床配件的實(shí)用性與先進(jìn)性,比如說電機(jī),刀具,量具等配件。德國數(shù)控系統(tǒng)中的各種功能部件質(zhì)量和性能等方面都是領(lǐng)先于世界各國的。比如說,Heidenhain公司的精密光柵世界聞名,同時西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)也是世界聞名,所以他們均被各國競相采用,并且銷量很大。然而日本的數(shù)控機(jī)床,是先進(jìn)行仿制,然后在進(jìn)行自主創(chuàng)新的。機(jī)床工業(yè)的發(fā)展在日本也得到十分的重視。日本政府通過相關(guān)的規(guī)劃和立法來幫助日本數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展,并規(guī)劃其發(fā)展的方向。日本政府通過給予大量的經(jīng)費(fèi),以此來幫助企業(yè)機(jī)床的發(fā)展。再人才方面實(shí)行引進(jìn),并且派人到德國進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)德國的配件質(zhì)量,在管理和數(shù)控機(jī)床技術(shù)上則向美國進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過綜合兩國的優(yōu)點(diǎn),于是在機(jī)床發(fā)展方面取得了巨大的成功。日本企業(yè)大量發(fā)展大自動化技術(shù),并且加大力度的發(fā)展柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機(jī)床。在1958年時期,日本成功的研制出首臺數(shù)控機(jī)床。在1978年時,數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量首次超過美國,并且數(shù)控機(jī)床大量出口,出口數(shù)量排名世界第一。在發(fā)展的策略上,日本的數(shù)控機(jī)床同樣是先進(jìn)行仿制,然后在進(jìn)行自主創(chuàng)新。第一是生產(chǎn)許多的中端數(shù)控機(jī)床,這有利于搶占大量的銷售市場。然后在1980年時期,通過自己的努力研究和學(xué)習(xí),逐漸的向高端數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本期間努力的向美國學(xué)習(xí)質(zhì)量管理,進(jìn)而轉(zhuǎn)變成自己的管理體系,這樣有利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證。其次日本把電子與機(jī)械融合起來,形成了機(jī)電一體化,為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展開創(chuàng)了捷徑。在發(fā)展數(shù)控機(jī)床的過程中,日本企業(yè)注重?cái)?shù)控機(jī)床的技術(shù),并且注重研發(fā)以此來發(fā)展數(shù)控機(jī)床。日本的FANUC公司,也是先進(jìn)行仿制,然后在進(jìn)行自主創(chuàng)新的。發(fā)展了各種高中端數(shù)控機(jī)床,以此來滿足市場的需要。其公司不僅在技術(shù)上非常的先進(jìn),而且在產(chǎn)量上也是世界第一。其銷售額不僅在國內(nèi)占了70%,而且在國外市場也占了50%,即促進(jìn)了日本數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,也促進(jìn)了世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。1.3 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢更加的高速化,更加的可靠化和精度化,還有更加自能化,柔性化,復(fù)合和開放化以及集成化,這些都是今后數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢。數(shù)控和技術(shù)的發(fā)展大約已經(jīng)有40多年了,數(shù)控技術(shù)它是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科,它包括機(jī)械,電子,控制以及計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科的綜合而成的,隨著社會的發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)的增強(qiáng),對數(shù)控技術(shù)的要求也越來越高了。1.31 更加的高速,可靠以及精確化加大機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速,提升工件的進(jìn)給速度是高速化的體現(xiàn)所在。一般來說,數(shù)控系統(tǒng)的可靠性比數(shù)控設(shè)備的可靠性要高出幾個等級,也并不是說數(shù)控可靠性越高越好,它主要還受商品的性價比影響。機(jī)床的高精度化就是說精確度是不是能夠精確到微米乃至納米級。1.32 更加的高智能化一般來說高自能化主要的體現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的以下四方面;第一:體現(xiàn)在加工工件的效率以及加工工件的質(zhì)量。第二:數(shù)控機(jī)床的機(jī)動性能以及機(jī)床的使用和安裝是否方便,等等。第三:是否操作方便以及便于編程。第四:是否能減少工人的勞動強(qiáng)度和節(jié)約生產(chǎn)時間。1.33 更加的柔性化以及集成化現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的柔性化的發(fā)展趨勢是從點(diǎn)和線慢慢的向面和體方面發(fā)展,而另外的一個方面是數(shù)控機(jī)床更加的注重于實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性,慢慢的向這兩個方向進(jìn)行發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)的柔性化,是產(chǎn)品今后發(fā)展的主要趨勢,也是實(shí)現(xiàn)今后市場的需要。數(shù)控系統(tǒng)的柔性化是今后各國機(jī)械行業(yè)發(fā)展的一個方向,同時也是機(jī)械先進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展的一個方向。1.34 更加的復(fù)合化功能的復(fù)合化是今后數(shù)控機(jī)床的發(fā)展主要趨勢,它主要是想在一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)車,銑,鉆,攻絲,絞孔以及擴(kuò)孔等多種的復(fù)雜操作工序,這復(fù)合化的主要目的,也是其主要思想。數(shù)控機(jī)床的復(fù)合化不僅提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率,也提高了機(jī)床加工產(chǎn)品的質(zhì)量,間接地也提高了生產(chǎn)的柔性化。1.4 更加的個性化是機(jī)床發(fā)展的主要方向隨著經(jīng)濟(jì)的全球化,各國的機(jī)械制造業(yè)也越來越強(qiáng)大。在現(xiàn)在的市場上,各國之間相互合作,相互貿(mào)易的格局已經(jīng)基本的形成。同時對產(chǎn)品的要求也越來的越高,比如說生產(chǎn)效率要高,加工質(zhì)量以及產(chǎn)品的精度要高等等一些方面。同時用戶的個性化需求也越來的越明顯。更加的專業(yè)化以及實(shí)用化慢慢得到越來越多用戶的喜愛。1.5 開放性是體系結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢 在當(dāng)代的社會中,開放性是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主流思想和主要的目的。開放性分為兩個部分,一個是軟件平臺開放式的系統(tǒng),而另外一個是硬件平臺的開放式系統(tǒng)。使用的結(jié)構(gòu)基本上是模塊化和層次化。除此之外,還提供一個向外的程序接口,以供客戶的需要。為了解決以前數(shù)控系統(tǒng)比較封閉的情況,還有一些產(chǎn)業(yè)化軟件存在相關(guān)問題的現(xiàn)象。所以,很多的國家花費(fèi)大量的資金對數(shù)控機(jī)床的開放性進(jìn)行深入的研發(fā),現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)逐漸變得開放化,然而開放化也是數(shù)控系統(tǒng)今后發(fā)展的主要趨勢。當(dāng)今,當(dāng)前開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究核心目標(biāo)是通信規(guī)整,配置較標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)行平臺較好,以及數(shù)控機(jī)床的功能庫和系統(tǒng)的功能軟件等?,F(xiàn)在數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化越來越受到大家的關(guān)注,因?yàn)閿?shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化能夠很好的實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的需要,同時也是機(jī)械市場的需要。在機(jī)械制造行業(yè)中,生產(chǎn)自動線對信息集成的要求越來越高,所以開放式網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)在制造業(yè)的需要。如今,一些頂級數(shù)控機(jī)床的制造國家,已經(jīng)在向數(shù)控機(jī)床高開方式方向發(fā)展了.1.6 選題的意義及目的隨著社會經(jīng)濟(jì)飛快的發(fā)展,我國的制造業(yè)也變得越來的越先進(jìn),同時對零件加工的質(zhì)量要求越來越高,加工效率也要求越來越高。機(jī)床的發(fā)展方向慢慢的向高效率,高質(zhì)量,高速度,高加工精度以及更加可靠性方面發(fā)展。采用模仿設(shè)計(jì)是一般傳通機(jī)床非常通用的設(shè)計(jì)方法,然而傳統(tǒng)的機(jī)床已經(jīng)越來越滿足不了現(xiàn)代制造業(yè)的需要。如今人們對機(jī)床的動態(tài)性能要求越來越高,以前只是關(guān)注機(jī)床是否能滿足靜態(tài)特性,現(xiàn)在就不同了,現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時必須的注重其機(jī)床的動態(tài)特性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要對立式銑床縱向動工作臺做了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)。第一的是我們應(yīng)該要確定好工作臺的工作原理,其次就是要選擇國內(nèi)技術(shù)比較先進(jìn)的絲杠螺母作為傳動機(jī)構(gòu)。之后的話,就大概的確定好工作臺的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu);然后在對絲杠,螺母,軸承以及齒輪等比較重要的性零件進(jìn)行必要的選擇、設(shè)計(jì)和計(jì)算并進(jìn)行多次的校核。最后一點(diǎn)的是我們要完成好設(shè)計(jì)說明書,還要用autoCAD軟件畫出了機(jī)床縱向移動工作臺的裝配圖以及零件圖。如今國家對銑床的需求量越來越大,銑床在國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展還不太成熟,而且銑床在國內(nèi)有著很好的發(fā)展前景,所以本課題的研究在制造業(yè)中十分重要,對銑床的發(fā)展乃至制造業(yè)有著一定的貢獻(xiàn),同時對我們大學(xué)知識的實(shí)踐有很大幫助,有利于對大學(xué)知識的掌握及鞏固。第二章 縱向工作臺的設(shè)計(jì)原理2.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容該次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括了以下幾個方面:第一, 立式銑床縱向工作臺的基本整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第二, 立式銑床縱向工作臺的操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。第三, 工作臺與機(jī)體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第四, 設(shè)計(jì)立式銑床縱向工作臺傳動部分和運(yùn)動部分的技術(shù)參數(shù)和功能參數(shù)。第五,計(jì)算工作臺傳動和運(yùn)動部分的參數(shù),最后在校核該部分,并畫好裝配圖與零件圖。2.2 研究的問題立式銑床縱向移動工作臺的基本工作原理以及基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),操縱裝置的設(shè)計(jì),能夠讓工作臺滿足手動和機(jī)動兩種模式的精準(zhǔn)變換以及很好的控制工作臺的運(yùn)動速度。傳動部分的設(shè)計(jì)主要包括絲桿,螺母,錐齒輪等機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),以及對其進(jìn)行計(jì)算并且校核和畫圖。以及對工作臺的整體功能進(jìn)行評估使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求,工作需要。2.3 銑床的原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)了以下三種方案。 圖 2-1 圖 2-2 圖 2-3以上是我的設(shè)計(jì)原理簡圖,共設(shè)計(jì)了3種方案。但本人覺得圖 2-3這種方案最好,所以選擇方案圖 2-3進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。理由如下:方案圖 2-3比方案圖 2-1和方案圖 2-2的結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化,且附加磨損更小,傳動結(jié)構(gòu)精密,整體體積較小,所以能使整臺機(jī)器更為節(jié)省材料和減小廠房占地面積,以此降低成本,且方案圖 2-3便于安裝和維修,也利于工人師傅對機(jī)器進(jìn)行調(diào)試,重要的是方案圖 2-3傳動比較高,所以是生產(chǎn)效率較高,而且其穩(wěn)定性較好,功能也比較好,整體的結(jié)構(gòu)質(zhì)量也較好,使機(jī)器的使用壽命得到很好的延長。所以綜合以上的考慮,選擇方案圖 2-3。2.4 方案計(jì)算(1):齒輪的的齒數(shù)如下,符號已在表中標(biāo)出. 表 2-1Z 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13Z 1426 44246427361827182124361845Z 15Z 16Z 17Z 18Z 19Z 20Z 21Z 22 Z 23Z 24Z 25Z 26Z 27Z 285737213440132843183533371818(2):聯(lián)軸器參數(shù):M2 和M3參數(shù)都為40. 其中MT為18.(3)進(jìn)給電機(jī)參數(shù):(P=1.5KW n=1450r/min)(4)縱向工作臺運(yùn)動傳動鏈結(jié)構(gòu)式如下: 進(jìn)給電機(jī)VIVIIVIII IX X XIXIVXVI工作臺縱向進(jìn)給絲桿。 根據(jù)以上的進(jìn)給運(yùn)動鏈結(jié)構(gòu)式,我們可知縱向方向的進(jìn)給運(yùn)動級數(shù)為3*3*2=18種,下面我們就算出縱向工作臺的18種速度。由以上的數(shù)據(jù)可算的縱向進(jìn)給速度范圍是39.92263.27(mm/min). 第三章 縱向工作臺的方案設(shè)計(jì)3.1銑床的主要參數(shù)工作臺工作面積(寬*高) 360*960mm工作臺最大行程(手動/機(jī)動) 700/680mmT型槽數(shù) 3T 型槽寬度 18mmT 型槽間距 70mm 工作臺工作進(jìn)給量 18級 23.51180mm/min工作臺縱向快速移動量 2300 mm/min最大載重量 500KG進(jìn)給電動機(jī)功率 1.5KW進(jìn)給電動機(jī)轉(zhuǎn)速 1450r/min加工表面平面度 0.02mm加工表面平行度 0.02mm加工表面垂直度 0.02mm/100mm 表面粗糙度 1.6um3.2 縱向工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過升降臺中的軸XIV轉(zhuǎn)動帶動兩對錐齒輪運(yùn)動,再錐齒輪把運(yùn)動傳給縱向進(jìn)給絲杠,這就是縱向工作臺運(yùn)動的基本原理。如圖2-1.所示運(yùn)動傳到錐齒輪后,因錐齒輪和絲杠沒有直接相聯(lián)系,所以必須通過拔叉和滑套讓離合器和錐齒輪嚙合,再通過離合器內(nèi)的滑鍵帶動絲杠轉(zhuǎn)動。第二就是螺母固定在縱向工作臺的底座上,當(dāng)絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動時就會帶動工作臺一起作縱向進(jìn)給。縱向工作臺在臺底座的燕尾槽內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動,燕尾導(dǎo)軌的間隙由鑲條調(diào)整。當(dāng)橫向進(jìn)給絲杠帶動作橫向進(jìn)給。通過轉(zhuǎn)動手柄的偏心輪作用,然后把工作臺底座固定在升降臺上。由于這樣可使工作臺隨工作臺底座繞鞍座上的環(huán)形槽向左右擺動作450范圍的修整。修整后用四個螺栓和穿在鞍座環(huán)形“T”形槽內(nèi)的銷子,將工作臺底座牢固固定。絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)的螺紋之間是有間隙的,隨著使用時間的增長,它們之間磨損量就愈來愈大,從而使間隙增大。然而順銑時為了保證加工精度,不允許絲杠螺母之間有很大間隙,因此必須把間隙修整到允許的偏差范圍內(nèi)(0.02mm左右)。當(dāng)調(diào)整間隙時,應(yīng)首先揭開工作臺底座上的蓋板,然后在擰松螺釘,當(dāng)順時針轉(zhuǎn)動螺桿會同時帶動螺母轉(zhuǎn)動。其間隙的存在情況是有的,當(dāng)在螺母沒有轉(zhuǎn)動時。由于另一個螺母是固定的,此時兩個螺母在絲杠上作相對運(yùn)動產(chǎn)生相互推力,當(dāng)螺母轉(zhuǎn)動時候。這樣的話兩個螺母便向絲杠上螺紋面的兩側(cè)靠緊,因此可減小間隙。當(dāng)修整好間隙后,應(yīng)該擰緊法蘭盤上的緊固螺釘,可以通過環(huán)將蝸桿和可調(diào)螺母固定在調(diào)好的位置上,最后蓋好蓋板。如下圖3-1所示,是本次設(shè)計(jì)的縱向工作臺的基本結(jié)構(gòu)圖。如圖所示,兩端支撐縱向絲杠的角接觸球軸承是用來承受銑削力產(chǎn)生的軸向推力的。然而絲杠左邊的空套手輪是用來手動操縱工作臺的。將手輪往右推,可以使其和離合器沾合,因此手輪便可帶動絲杠作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而使工作臺縱向進(jìn)給。然而當(dāng)松開手輪時,由于彈簧作用使離合器脫開,從而可避免機(jī)動和手動之間的沖突。絲杠右邊帶有鍵的軸頭,可用來安裝和配換齒輪,最后將齒輪傳給分度頭等附件的。這個圖是借鑒銑工工藝學(xué)的,用來更好地解釋工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖3-1 工作臺結(jié)構(gòu)示意圖1、手輪 2、離合器 3、工作臺臺面 4、調(diào)整螺母 5、固定螺母 6、絲杠 7、花鍵套筒 8、縱向離合器 9、工作臺底座 10、錐齒輪 11、傳動軸 3.3 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)1.導(dǎo)軌類型的選擇機(jī)床常用的導(dǎo)軌種類非常的多,但是滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn),而且運(yùn)動精度較高,不容易毀壞且好操作?;瑒訉?dǎo)軌在機(jī)床上應(yīng)用也十分廣泛。所以,本次設(shè)計(jì)采用滑動導(dǎo)軌。2.導(dǎo)軌截面形狀的選擇 銑床工作臺導(dǎo)軌不僅要求有較大的承載能力而且要求有較高的運(yùn)動精度,燕尾槽導(dǎo)軌運(yùn)動精度較高,且操作方便,平穩(wěn)性也好,同時具有很好的載重能力,所以本次設(shè)計(jì)選擇選擇燕尾槽導(dǎo)軌。3.4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.手動進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)在工作臺正面安裝了一個手動搖柄,使操作更加方便靈活,通過一對錐齒輪和直齒圓柱齒輪帶動縱向離合器轉(zhuǎn)動,從而使絲杠轉(zhuǎn)動,以此來實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給。2.自動進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)工作臺操縱機(jī)構(gòu)自動部分安裝在工作臺底座上,縱向操作手柄以及橫向和升降操縱手柄都有兩副,是可以聯(lián)動復(fù)試的操縱機(jī)構(gòu)。當(dāng)手柄在中間位置時,模板的凸出部位把杠桿給頂緊,從而杠桿板上的銷子就把軸往右邊推,因此軸此時便可以通過拔叉把離合器脫開,這樣可使工作臺不在工作的狀態(tài)。要是把手柄向兩邊任何一個方向撥動一個位置后,通過軸來撥動模板。要是模板隨便擺過一個角度,這樣杠桿板上的銷和模板斜面之間就可能出現(xiàn)了間隙。因此,軸在彈簧的作用下移動,軸通過拔叉的作用又使離合器進(jìn)行嚙合。由軸XIV通過錐齒輪傳來的進(jìn)行運(yùn)動,通過離合器帶動縱向絲杠使工作臺來進(jìn)行縱向進(jìn)給。縱向工作臺的運(yùn)動方向,由手柄處的兩個電器開關(guān)進(jìn)行控制。如果手柄往左推,縱向臺則向左移動,反之亦然。手柄在左、中、右三個位置是用定位板來進(jìn)行定位的。所以板上有三個V形得缺口,由于在彈簧的作用下可使用定位板相對于銷子有三個穩(wěn)定的相對位置。又因?yàn)槎ㄎ话迨桥c杠桿一起進(jìn)行轉(zhuǎn)動的,所以通過杠桿和模板可使手柄穩(wěn)定在這三個位置。3.5 離合器的選擇在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,我選的是齒形離合器,因?yàn)榕c牙嵌離合器相似,結(jié)構(gòu)比較簡單且緊湊。其外形的尺寸也相對來說比較的小,并且接觸時的幾率相當(dāng)?shù)母?,而且齒形離合器也適用于轉(zhuǎn)矩比較大的場合。綜合以上的觀點(diǎn),所以我選擇齒形離合器。41 第四章 縱向工作臺的方案設(shè)計(jì)計(jì)算4.1錐齒輪的選擇與校核1. 本次兩個錐齒輪均選用7級精度,材料為45cr。并都進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,硬度為240HBS;且齒數(shù)均為18,傳動比為1.2. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算;1)計(jì)算XVI縱向絲桿的功率P; (KW)其中選取機(jī)械傳動效率;2)計(jì)算XVI縱向絲桿扭矩T 其中轉(zhuǎn)速n=23.5(r/min),以此來確定最大的扭矩T;3)查錐齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為: 4)計(jì)算載荷系數(shù)K圖10-8得動載系數(shù)得 由表10-2查得由表10-3的載荷分配系數(shù):由表10-4查得所以5)計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)用力由圖10-18得由圖10-20c查得取安全系數(shù)S=1.4;代入上式求得:MPa6)由表10-5查取齒形系數(shù)由表10-5查取應(yīng)力校正系數(shù)一般取齒寬系數(shù)傳動比u=1把以上各數(shù)據(jù)帶入式=7.05圓整m;取m=8;7)齒寬b=30.51圓整b=31把m=8,b=31;=8140.9(N)代入式=268.49MPa所以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。3.齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算其中對于的直齒錐齒輪,取1)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=1;由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù);由圖10-20d查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限所以=784MPa由表10-6查取彈性影響系數(shù)把以上各數(shù)據(jù)帶入下式中:=159.82mm;綜上可得模數(shù)m應(yīng)取9;即159.82mm所以,Z=18,m=9錐齒輪的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度符合要求;由上所求可知齒輪寬度b=34.36mm;其中常??;圓整寬度b=35mm。4.2 軸承的選擇與校核1)根據(jù)生活中的使用情況,我們可假定他的預(yù)期壽命為h;然而絲桿即受到縱向力,也受到軸向力,因此,我在這里采用角接觸球軸承。2)兩對軸承選用相同的型號,且成對稱分布。3)軸承所受徑向力=2011.37N;軸承所受軸向力=1717.9N;其中上式中; ;由上面的錐齒輪計(jì)算可得;4)又因?yàn)閮蓚€軸承型號一樣,即選擇受載荷力大的一個進(jìn)行計(jì)算;5)確定絲桿的直徑查表15-3德:取;所以=41.84mm根據(jù)軸承型號的國標(biāo)取絲桿的直徑d=44mm;6)所以選取角接觸球軸承代號為7008AC,查機(jī)設(shè)手冊其額定動載荷為C=19KN;7)計(jì)算派生軸向力;由銑床縱向工作臺結(jié)構(gòu)圖可知軸承1被壓緊,軸承2被放松;所以;;又由表13-7得角接觸球軸承代號為7008AC時,派生力=683.87N;8)計(jì)算軸向力:;由表13-5查得判斷系數(shù)e=0.68;2.39e;所以X=0.41 Y=0.870.6799e;所以X=1 Y=09)計(jì)算當(dāng)量重載荷;取溫度系數(shù);載荷系數(shù);所以=3003.3N;=1005.7N;又因?yàn)?;因此軸承較低些;所以按軸承1進(jìn)行計(jì)算;所以壽命=1.8;所以選擇7008AC角接觸球軸承符合要求;4.3滑動絲杠和螺母的選擇與校核1)絲桿要求的精度比較高,選用10級精度,所以絲桿材料選擇40Cr;然而螺母要求略低選用8級精度,所以選用45鋼,螺紋型號選擇梯形螺紋。2)確定絲桿的直徑查表15-3德:??;所以=37mm;3)耐磨性計(jì)算;螺紋中徑;又因?yàn)閷τ谔菪温菁y,一般h=0.5P;而 F=1717.9N;由表5-12查得許用壓力 =2MPa;摩擦系數(shù)f=0.08;又因?yàn)橐话闳?2所以=16.5mm綜上可查機(jī)械手冊按國標(biāo)選取螺紋直徑d=44mm,螺距p=7mm;且螺母高度=83mm;螺母大徑D=44.3mm;所以耐磨符合要求。3)螺桿的的強(qiáng)度計(jì)算;因?yàn)椴闄C(jī)械手冊=37mm其中截面面積A=1075.21由表5-13查得;由表5-8查得720MPa;所以=240MPa;把以上數(shù)據(jù)帶入26.9MPa;所以螺桿的強(qiáng)度符合要求。4)螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算1.螺紋牙危險截面剪切強(qiáng)度的條件為;其中對于梯形螺紋牙根厚度b=0.65p=4.55mm;由表5-13查得=144MPa;由表5-14查得螺桿長度系數(shù)u=0.50;把上述數(shù)據(jù)帶入公式;所以剪切強(qiáng)度條件符合要求。2. 螺紋牙危險截面彎曲強(qiáng)度的條件為;因?yàn)閺澢Ρ跮=1.4mm;查表5-13得=1=240MPa;把以上數(shù)據(jù)帶入公式=31.47MPa;所以螺紋牙危險截面彎曲強(qiáng)度符合要求。綜上可的螺母螺紋牙的強(qiáng)度符合要求。4)螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算螺桿穩(wěn)定性條件為;查機(jī)設(shè)書得=4;又因?yàn)榕R界;其中拉壓彈性模量E=;查機(jī)設(shè)書可得;慣性矩I=91951;把以上數(shù)據(jù)帶入公式得=1.52N;所以所以螺桿的穩(wěn)定性符合要求;所以取螺桿螺紋直徑d=44mm,螺距p=7mm;中徑mm。且螺母高度=83mm;螺母大徑D=44.3mm;中徑=41.5mm。 總結(jié) 到這里我的設(shè)計(jì)說明書已基本完成了,其中我通過大量的閱讀書籍,學(xué)到了很多的東西,知道了知識的可貴性。通過搞畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我學(xué)會了獨(dú)立自主的學(xué)習(xí),不再依靠別人,也漸漸的豐富的自己的大學(xué)知識,把所學(xué)的大學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐,同時自己也積累了設(shè)計(jì)機(jī)器這方片的經(jīng)驗(yàn)。所以我覺得搞畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生的必經(jīng)之路。因?yàn)橹挥型ㄟ^畢業(yè)設(shè)計(jì)才能提高自己的專業(yè)知識,才能讓自己的知識應(yīng)用與實(shí)踐,才能為以后的工作做好鋪墊。在此,我非常感謝我的老師對我的教導(dǎo),以及同學(xué)對我的幫助。參考文獻(xiàn)1技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會.銑工工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980. 2濮良貴, 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京:高等教育出版社,2006. 3孫椰望,羅扉,楊秋娟. 基于模態(tài)分析原理的機(jī)床研究J. 制造技術(shù)與機(jī)床.2014(2):48-49. 4王小玲.淺談金屬切削機(jī)床的發(fā)展J.機(jī)械管理開發(fā).2009,24(5):152-153. 5李必文.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測M. 長沙:中南大學(xué)出版社,2011. 6潘存云,唐先進(jìn). 機(jī)械原理M. 長沙:中南大學(xué)出版社,2011. 7戴曙. 金屬切削機(jī)床M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999. 8機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(新編)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8. 9孟俊煥,孫如軍,孫莉.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造優(yōu)化方案研究J.機(jī)床與液壓.2005(7):200-201. 10王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006. 11董潔洪.精密和超精密加工機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展對策J.光機(jī)電信息.2010,27(10):1-7. 12何絢.未來機(jī)床的發(fā)展的方向J.南北橋.2009(8):123124. 13牟永言. 機(jī)械加工工藝手冊M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992. 14周良德,朱泗芳,楊世平. 工程圖學(xué)M. 長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社版社,2010. 附錄中文譯文對薄的,橫向各同性彈性層軸對稱接觸的漸近解摘要對剛性球與一個薄的,橫向各同性彈性層正常接觸的問題進(jìn)行研究,薄的彈性層建立在剛性基礎(chǔ)上。無論是在極限情況下,其中的接口可以是理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦,并被認(rèn)為是用于球形壓頭下的接觸壓力和接觸補(bǔ)片的半徑近似解。通過用有限元法預(yù)測和比較這些近似解,來確定解決方案的準(zhǔn)確性。 關(guān)鍵詞:固體潤滑劑;各向異性涂層;有限元法;接觸壓力1引言表面涂層已成為廣泛使用在工程領(lǐng)域,由于它們提供了許多潛在的好處。這些涂層可以是各向同性或各向異性的性質(zhì),通常被用于提高接觸特性及改進(jìn)的配合部件的摩擦性能。表面涂層最普遍的應(yīng)用是在運(yùn)行于真空或低壓環(huán)境中的一些滾動元件或滑塊軸承1。涂層通常是非常薄層軟金屬(如金,銀, 鋅及鉛 )層固體(如二硫化鉬和硼氮化物)或聚合物(例如,聚四氟乙烯,聚酰胺復(fù)合材料和酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂),其被沉積到襯底上。當(dāng)固體潤滑劑的涂層被施加到基材上時,接觸應(yīng)力和位移場顯著從赫茲接觸輪廓的半空間內(nèi)偏離。這是設(shè)計(jì)時的顯著問題,因?yàn)闆]有可用于分析三維涂層表面接觸方法,所以即使簡單的幾何形狀封閉形式也沒很好的解決方案。回顧文獻(xiàn),許多研究人員調(diào)查解析與各向同性彈性層 2-12 軸對稱接觸得問題。各向異性涂料展示更復(fù)雜的接觸特性,不是因?yàn)樗麄兌ㄏ虻囊蕾嚫飨蛲詮椥詫印?Ovaert 13 分析了橫觀各向同性固體潤滑膜的剛性橢球壓頭的打孔問題。 Kuo和科爾 14 通過漢克爾方式取得橫觀各向同性多層介質(zhì)數(shù)值解變換。 Lovell和洛弗爾以及Khonsari 16采用有限元方法來研究具有彈性基板上的橫向各向同性彈性層接觸的彈性球法向應(yīng)力和切向的摩擦特性。為了更好地了解層狀介質(zhì)的接觸,本文的重點(diǎn)是剛性的,無摩擦的橫觀各向同性層上剛性基板的軸對稱縮進(jìn)。彈性層和剛性基板之間的界面上被假定為理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦。所采取的方法是延續(xù)約翰遜橫觀各向同性彈性涂料的“平面截面后仍保持平面壓縮”的假設(shè)2。2 問題描述在考慮剛性的基礎(chǔ)上,其中旋轉(zhuǎn)對稱層的軸是垂直于所述層和所述襯底之間界面的無限橫觀各向同性彈性層。在所述層和襯底之間的界面將被假定為理想的粘結(jié)或無粘結(jié)摩擦。一個剛性的球形壓頭穿透層法線方向的自由表面,在表面壓頭與層之間的界面被視為無摩擦。近似解將取決于該層的位移場和應(yīng)力場。這個問題是軸對稱球形壓頭大約含有多少垂直于橫觀各向同性層和基礎(chǔ)之間界面的質(zhì)心線。2.1 控制方程圓柱坐標(biāo)系(r , ,z)與相關(guān)聯(lián)的正交向量基,它定義在該層自由表面的平面,并與對稱軸以及z軸一致。如圖所示1,在其引用的位置,也就是說,之前的壓痕彈性層占據(jù)0 Z z = 0處,并定義其自由表面區(qū)域之間的界面層與剛性基層在z =t萬噸。該問題的對稱性決定了位移場u,且具有代表性的是,同時標(biāo)量分量和與是相互獨(dú)立的:假設(shè)變形小,| | |1,并且它遵循從方程(1),該位移具有代表性,標(biāo)量分量rr,zz和rz,這些是在給定位移場條件的標(biāo)量分量。因此,應(yīng)力場具有代表性的,與標(biāo)量分量rr,zz的指向和rz是由給定應(yīng)變場的標(biāo)量分量的計(jì)算其中C11,C12,C13,C33和C44是為橫觀各向同性彈性層的五個獨(dú)立的彈性常數(shù)。最后,假設(shè)自身重量和物質(zhì)加速度場可以忽略不計(jì),所以平衡方程只有兩個非平衡的標(biāo)量分量。第三個標(biāo)量平衡方程是平衡滿足時。2.2邊界條件 在變形的結(jié)構(gòu)中,彈性層和剛性球形壓頭之間的接口是一個球形帽,具有一個圓形的正交投影,或接觸印痕,(參見圖1)這個接口被假定為無摩擦,使邊界條件:其中w(r)是球形帽的公式,這樣,如果R是球形壓頭和w*W(0)時壓痕的深度半徑,則如果該彈性層是相對于壓頭很薄,且半徑R t,瓦特,則它遵循aR并且,當(dāng)所有ra時。因此,對于薄彈性層的壓痕更新方程(7)由下式給出; (7)注意,接觸印痕半徑是關(guān)系到球面壓頭半徑R和壓痕深度W *。要求當(dāng)W(A)= 0時,它對于一個薄的彈性層的公式如(8)。 . (9)該壓痕深度寬W*比彈性層厚度t少,可以由不等式條件表示: (10)該彈性層將被假定為從現(xiàn)在開始要薄,并且近似表達(dá)式方程為(9),壓痕輪廓和深度將用于接觸補(bǔ)片的外面,在彈性層的自由表面牽引是無邊界。 (11)邊界條件方程(6),(9)和(11)在自由表面處z = 0處,都是相似的考慮以所有情況。用于彈性層和剛性基礎(chǔ)之間的界面為z= t時,將要考慮的是該接口在理想化的情況下是理想粘結(jié),其相應(yīng)的邊界條件是, (12)這將被稱為鍵合的情況。其他理想化將要考慮的是這種情況,其中界面彈性層和剛性基礎(chǔ)之間無粘結(jié)和摩擦,從而使相應(yīng)的邊界條件是, , (13)這種將被稱為無粘結(jié)情況。3,分析解決方案 約翰遜假設(shè)軸對稱變化2說:“飛機(jī)的部分壓縮后仍然面壓縮”意味著這是與z無關(guān):; (14)首先,注意,該假設(shè)意味著; (15)這意味著壓頭之間的界面在彈性層中,零摩擦邊界條件式(6)1 和正常位移邊界條件方程(6)2 不能同時滿足。優(yōu)先此處是考慮到正常的位移邊界條件。在另一方面,零摩擦邊界條件式(13)1是隱含由零正常位移邊界條件式(13)2。 給定了位移場的假定形式后,它不可能找到平衡方程的解,方程(4)和(5)滿足所有的邊界和內(nèi)部連續(xù)條件。因此,該解決方案在下面衍生,它們近似值可能非平衡或一些邊界以及內(nèi)部連續(xù)條件可能不會滿足。不滿足條件的一些誤差程度明確識別并將指示給予有限元分析比較。3.1理想情況下綁定的接口用于粘合的情況下,徑向位移邊界條件式(12)1和假設(shè)方程(14)意味著徑向位移消失無處不在的彈性層:, ; (16)注意的是軸向位移的邊界條件方程(6)2和(12)2及平衡方程方程(4)和 (5)與此結(jié)果不兼容,也就是說,它們不能同時滿足。因此,判定為滿足軸向位移的邊界條件為平衡方程。假定應(yīng)變分量是通過均勻彈性層的厚度.; (17)它遵循由應(yīng)變 - 位移關(guān)系式(2)3, 軸向位移的邊界條件方程(6)2和 (12)2和牽引無邊界條件式(11),其因此,該球形壓頭的下方,該組件壓力由下式給出;然而,牽引 - 自由表面之下,應(yīng)力場消失:, (20)這種近似解滿足所有邊界除摩擦壓條件(6)1 ,該解決方案對應(yīng)的不是一個理想的結(jié)合壓頭和彈性層之間的界面。另外非平衡的應(yīng)力場和剪切牽引 rz是在不連續(xù)的整個表面R = A上。壓頭之間的接觸壓力P(r)的彈性層為 (21)并與由下式給出的總壓頭載荷P; (22)如下的接觸補(bǔ)片的半徑是與壓頭通過加載; (23)有趣的是注意到,接觸壓力的分布與接觸面半徑的這個近似解為獨(dú)立四五個彈性常數(shù);3.2無粘結(jié),無摩擦界面在制定的近似解解析時,應(yīng)選擇其中的邊界條件,以滿足在某些特別的區(qū)域所得到的值。當(dāng)然,最終的目的,是獲得一個模型,它提供的預(yù)測,是最接近系統(tǒng)的響應(yīng)。鑒于牽引邊界在方程中給出的條件(6)1及(13)1,我們將假定為一個無粘結(jié)的材料,根據(jù)剪應(yīng)力分量rz 壓頭是可以忽略不計(jì)的。 (25)它遵循由式(2)3和軸向位移邊界條件方程(6)2,(13)2是; (26)結(jié)合方程(24)和(26),(2)和(3),把以上結(jié)果代入式(4)給出的平衡方程為 (27)一般的解決這個歐拉 - 柯西方程為 (28)那等于零在r=0和B2=0的情況下。將方程(26)和(28)代入(2)和(3),并要求這里的zz =0時,當(dāng)ra然后給出:這種近似解滿足所有邊界條件為0ra時。然而平衡條件式(5)不成立,是因?yàn)槲灰茍龇匠蹋?6)和 (28)是在假定方程(24)不一致,此外,0ra為獨(dú)立方程的一個近似解,此領(lǐng)域之外的彈性層響應(yīng)的接觸壓力由下式給出; (30)總壓頭的載荷P由公式(22)給出,相關(guān)的壓頭負(fù)載由該接觸結(jié)合半徑得 (31)需要注意的是,在這種情況下,接觸壓力分布和接觸面半徑是獨(dú)立的彈性常數(shù)。4結(jié)果與討論對于提出粘結(jié)和無粘結(jié)分析的解決方案在第3.1和3.2,但更重要注意的是有適用性的范圍是有限。這兩種近似解決方案只適用于可壓縮,橫向各向同性材料。為了滿足這些條件,材料的剛度矩陣(見式(3)必須是穩(wěn)定和正定:當(dāng)上述不等式的左邊側(cè)接近為零時,材料變得不可壓縮,同時分析解決方案將變得非常不準(zhǔn)確。4.1對于降低各向同性材料的解決方案上面導(dǎo)出的結(jié)果可以通過以下方式獲得初始近似的準(zhǔn)確性,檢查對于各向同性的情況下,降低溶液的涂料。對于各向同性材料,橫觀各向同性中出現(xiàn)的本方程彈性常數(shù) 式(3)減少到其中,E是楊氏模量,是泊松比。它可以認(rèn)為,對于
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