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、結構簡單、連接強度 高等特點，被廣泛應用于復雜機械系統的裝配連接中。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決定了每個螺栓的作用區域有限，如果螺栓布局不合理將導致連接結合面出現零壓力區域，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合面接觸性能以及加工中心整機的動靜態特性具有重要意義。國內外學者對螺栓結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，模擬被連接件間結合面壓力分布規律。文獻[5-6]基于文獻[7]提出的被連接件間結合面壓力分布關于徑向距離呈四次函數的假設，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合面接觸壓力的影響。文獻[8]分析了不同預緊力下結合面接觸壓力的分布規律，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合面的壓力分布曲線，采用韋氏分布函數對壓力分布進行擬合，獲得了被連接件間結合面接觸壓力的統計模型及相關參數。文獻[11]采用超聲波測量方法，發現增加螺栓預緊力不能使被連接件間結合面接觸區域增大。文獻[12]發現支承件床身立柱螺栓連接的個數對整機的動靜態性能影響很大，螺栓個數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，表明連接結合面兩端應集中布置螺栓，內側也需添加螺栓數量。文獻[15]提出了準確控制螺栓預緊力的裝配工藝設計技術，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，對螺栓連接結合面接觸壓力的研究，主要以單螺栓連接結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合面接觸壓力及分布區域的影響，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，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試！結束語：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化設計方法，采用高斯函數對結合面壓力分布進行曲線擬合，以進行后續的耦合作用分析，研究了單螺栓極限作用半徑的確定方法。考慮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•堤出了加工中心支承件螺栓布局的優化設計方法，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合的方法分析了該模型的靜剛度和低階模態特性。結果表明，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。