加工中心支承件螺栓連接布局設計方法研究
文章預覽：螺栓連接由于其拆裝方便、結(jié)構(gòu)簡單,、連接強度 高等特點,，被廣泛應用于復雜機械系統(tǒng)的裝配連接中,。加工中心的床身,、立柱、主軸箱等支承件主要通過螺檢連接進行裝配,。螺栓的集中加載方式?jīng)Q定了每個螺栓的作用區(qū)域有限,，如果螺栓布局不合理將導致連接結(jié)合面出現(xiàn)零壓力區(qū)域，使得部件連接性能下降,。因此,，合理設計螺栓的布局方式對提高加工中心支承件連接結(jié)合面接觸性能以及加工中心整機的動靜態(tài)特性具有重要意義。國內(nèi)外學者對螺栓結(jié)合面壓力分布及接觸特性,、螺栓連接布局設計等進行了大量研究工作,。文獻[1-3]分析得到，被連接件間結(jié)合面壓力分布沿螺栓孔徑向距離逐漸下降,，靠近螺栓孔中心區(qū)域接觸壓力較大,。文獻[4]提出以多項式樣條曲線、拋物線等簡單曲線函數(shù),，模擬被連接件間結(jié)合面壓力分布規(guī)律,。文獻[5-6]基于文獻[7]提出的被連接件間結(jié)合面壓力分布關(guān)于徑向距離呈四次函數(shù)的假設，5開究了螺栓公稱直徑,、被連接件厚度,、螺栓預緊力大小等因素對結(jié)合面接觸壓力的影響。文獻[8]分析了不同預緊力下結(jié)合面接觸壓力的分布規(guī)律,，并應用到被連接件的剛度計算中,。文獻[9]指出被連接件歸一化厚度(真實厚度/螺栓直徑）、被連接件厚度比,、螺栓孔間隙是影響壓力分布區(qū)域大小的主要因素,。文獻[10]采用接觸式感壓膠片測量方法獲得了被連接件結(jié)合面的壓力分布曲線，采用韋氏分布函數(shù)對壓力分布進行擬合,，獲得了被連接件間結(jié)合面接觸壓力的統(tǒng)計模型及相關(guān)參數(shù),。文獻[11]采用超聲波測量方法，發(fā)現(xiàn)增加螺栓預緊力不能使被連接件間結(jié)合面接觸區(qū)域增大,。文獻[12]發(fā)現(xiàn)支承件床身立柱螺栓連接的個數(shù)對整機的動靜態(tài)性能影響很大,，螺栓個數(shù)過多不能改善立柱的固有頻率,，而過少將使固有頻率大幅降低。文獻[13-14]研究了螺栓布局對加工中心剛度的影響,，表明連接結(jié)合面兩端應集中布置螺栓,，內(nèi)側(cè)也需添加螺栓數(shù)量。文獻[15]提出了準確控制螺栓預緊力的裝配工藝設計技術(shù),，并成功應用于某高精度精工鏜加工中心的床身立柱螺栓連接設計中,。目前，對螺栓連接結(jié)合面接觸壓力的研究,，主要以單螺栓連接結(jié)合面壓力計算或試驗測試為主,，未考慮螺栓間耦合作用對結(jié)合面接觸壓力及分布區(qū)域的影響，在加工中心設計中的實際應用也較少,。針對加工中心支承件螺栓布局設計的研究,，指出了螺栓連接對加工中心性能保障的重要性，但尚未給出加工中心支承件螺栓連接布局設計的方法及規(guī)則,，不能指導實際工程設計,。備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示,，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,！結(jié)束語：本文以加工中心支承件床身立柱螺栓連接為對象.引入極限作用半徑的概念•形成了考慮壓力分布耥合作用的螺栓連接布局優(yōu)化設計方法，采用高斯函數(shù)對結(jié)合面壓力分布進行曲線擬合,，以進行后續(xù)的耦合作用分析,，研究了單螺栓極限作用半徑的確定方法?？紤]了螺栓間的耦合效應•對單螺栓極限作用半徑進行修正•以修正后的極限作用半徑為依據(jù)•堤出了加工中心支承件螺栓布局的優(yōu)化設計方法,，設計了加工中心典型支承件微縮模型.并采用有限元和試驗相結(jié)合的方法分析了該模型的靜剛度和低階模態(tài)特性。結(jié)果表明,，與其他布局方式相比•本文支承件螺栓連接布局設計方法動剛度—階固有頻率******提高了 13. •方向的靜剛度******提高了 1«. 1G.U.有效提高了加工中心整體的動靜特性,。