【正文】 導軌： 火 鑄 火 火 火 火鐵 鐵 鋼 鐵 鋼 鐵 鋼 鋼（三）普通滑動導軌的驗算驗算步驟：（1） 受力分析（2） 計算導軌的壓強（3） 按許用應力，判斷導軌設計是否可行（4） 根據(jù)壓強分布，判斷是否須用壓板1. 導軌結構尺寸的初步選擇：（1） 導軌的跨距 指兩導軌中心之間的距離，理論上越大越好一般情況下選取=。（B——工作臺面寬度）（2） 導軌面尺寸1） 寬度bb=（~）（——導軌總寬度）2） 高度hh=（~）（3） 導軌面長度l指動導軌的長度，盡量增長（減小應力，耐磨）2. 導軌的受力分析（1） 外力內(nèi)容：切削力、工件和夾具的重量、動導軌的重量、牽引力等?！纠? 數(shù)控車床刀架受力分析（2） 力的合成：3. 導軌的壓強： 假設：（1） 只考慮接觸變形對壓強的影響（2） 按線性分布考慮，寬度方向視為均布。力在導軌面上產(chǎn)生的應力： （Mpa）力偶：力偶在導軌面上產(chǎn)生的應力： （Mpa）將力圖迭加后得：最大應力：最小應力：平均應力：綜合分析： （1） 按矩形分布： （M=0）則：合力F過動導軌的中心，受力最好。（2） 按梯形分布： （M≠0） 則：合力F偏離中心，偏心量：，受力較好（多數(shù)情況）。（3） 按三角形分布： 則：合力F偏離中心，且偏心量：，全長接觸（臨界狀態(tài)）。以上三種情況下不需要加壓板，為開式導軌。（4） 不能全長接觸，需要加壓板： 支反力：傾覆力矩：則：判斷開閉式的依據(jù)： 為開式， 為閉式。加壓板后，形成輔助導軌面，壓板與間隙和接觸變形有關。（5） 當，且無壓板，則即：導軌表面的受力將集中在“一端點”上，應用閉式。（6） 壓板與輔助導軌面的間隙Δ=0時： 和為理想狀態(tài)（實際上Δ0）（7） ΔΔ’（壓板與輔助導軌面的間隙實際間隙） 則：輔助導軌面與壓板不接觸，即壓板不起作用（8） ΔΔ’（壓板與輔助導軌面的間隙實際間隙） 則：主、輔導軌面同時工作，這是希望達到的情況。壓板與輔助導軌面間隙量（Δ）的選擇： (相似三角形)則：又因為：則：壓板與輔助導軌間隙量的選擇：ΔΔ’。[作業(yè)題與思考題]1. 什么是執(zhí)行系統(tǒng)？執(zhí)行系統(tǒng)由哪些部分構成？2. 執(zhí)行系統(tǒng)按照其運動和動力的不同要求可分成哪幾種類型？3. 執(zhí)行系統(tǒng)設計應該滿足哪些基本要求？4. 執(zhí)行軸機構由哪些主要部分構成？5. 回轉(zhuǎn)精度與運動精度有何區(qū)別？6. 什么是靜剛度，它包括哪些內(nèi)容？7. 執(zhí)行軸多采用哪種結構形式，中空孔徑如何確定？8. 當主軸剛度不足時，是否可以通過改變材料來解決問題，如不行，說明為什么。9. 試說明稟賦推力支承位置的布置有哪幾種形式，并繪圖說明各自的優(yōu)缺點及適用場合。10. 執(zhí)行軸組件支承跨距大或小各有哪些特點？11. 執(zhí)行軸傳動件的布置有哪幾種形式，繪圖說明其有何優(yōu)缺點及應用場合。12. 執(zhí)行軸上滾動軸承和滑動軸承各有何優(yōu)缺點，試說明選用原則。13. 什么叫軸承的預緊，預緊的目的是什么，簡要說明預緊力過大或過小會出現(xiàn)哪些問題。14. 簡要說明主軸滾動軸承內(nèi)外環(huán)配合與載荷的關系。15. 如何確定出軸承的壽命？16. 什么是合理跨距？17. 導軌有什么功用？18. 按運動性質(zhì)可將導軌分成哪幾種類型？19. 導軌的幾何精度包括哪三項內(nèi)容？20. 導軌的磨損形式有哪幾種類型？21. 常用的導軌結構形狀有哪幾種？常用的導軌組合有哪幾種類型？22. 鑲條和壓板各有何功用，各適用于什么樣的場合？某水平導軌，支承導軌長1200mm，動導軌長400mm，有一垂直載荷F作用于動導軌上，問當載荷作用點與導軌中心偏離多少時需加設壓板，并繪制出導軌在各種不同的受力狀態(tài)下的主導軌面的應力簡圖第五章 支承系統(tǒng)設計重點：靜剛度的基本類型及影響因素，截面的選擇原則，設計中應注意的若干問題。難點：提高支承系統(tǒng)靜剛度的方法和措施。講授提示與方法：采用由淺入深、循序漸進的講解方式，由支承系統(tǒng)的受力分析入手，通過支承系統(tǒng)受力變形引出各項靜剛度的概念，結合支承系統(tǒng)的典型結構形式和截面的選擇原則闡明提高各項靜剛度的方法和措施。支承系統(tǒng)（支承件）：是支承和連接各機件的元件。包括：床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、箱體、刀架、工作臺等。一、對設備使用的影響1． 受力變形：受力沿支承件傳遞2． 抗振性：運動產(chǎn)生振動（單件振動，整機振動）3． 熱變形：受熱不均產(chǎn)生變形，影響執(zhí)行件的位置二、基本要求1． 足夠的靜剛度2． 較好的動態(tài)特性3． 良好的熱特性4． 小的內(nèi)應力5． 其他（工藝性、吊運、排屑、冷卻潤滑等）三、重要支承件的設計步驟1． 根據(jù)使用要求進行受力分析2． 初步確定其形狀和尺寸3． 靜態(tài)和動態(tài)特性的驗算4． 修改或選擇最佳方案一、支承系統(tǒng)的受力與變形分析1． 支承件的簡化（1） 梁類：一個方向的尺寸比另兩個方向的尺寸大得多（2） 板類：二個方向的尺寸比另一個方向的尺寸大得多（3） 箱類：三個方向的尺寸差不多（4） 框架類：如支架、橋架、桁架等2． 受力分析 3． 受力變形分析和比較 y方向：x方向：扭轉(zhuǎn)：折算和比較：將彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形量折算到變形影響量最大方向（即：“敏感方向”）的位移去進行比較。二、支承件的靜剛度1． 自身剛度：抵抗自身變形的能力。包括：彎曲剛度： 扭轉(zhuǎn)剛度：影響因素：材料、構造、形狀、尺寸等。2． 局部剛度：抵抗局部變形的能力（發(fā)生在載荷集中的地方）。影響因素：構造、尺寸、筋板等。3． 接觸剛度：抵抗接觸變形的能力。 （1） 定義式：注意：1） 是平均壓強與變形的比2） 不是一個固定值（2） 應用公式：1） 無相對移動時： 2） 有相對移動時： （3） 經(jīng)驗估算公式：（名義接觸面積100~150，配合較好的表面）式中：p——接觸面的平均壓強（Pa）c——系數(shù)。影響因素：1） 接觸面的加工情況（精度和表面粗糙度）2） 支承件的構造（自身剛度和局部剛度）一、正確選擇支承件的截面形狀（形狀選擇原則）支承件的主要載荷是彎曲和扭轉(zhuǎn)，變形大小與截面慣性矩有關。分析數(shù)據(jù)：分析結論：1． 空心截面慣性矩比實心的大；2． 矩形截面抗彎能力大，圓形截面抗扭能力強；3． 封閉截面比非封閉截面的剛度大得多。二、合理設置肋板和肋條1． 隔板（肋板）設置隔板是提高剛度（自身剛度）的有效方法之一。隔板的布置方向：隔板要平行載荷。2． 加強筋（肋條）：（1） 提高局部剛度（2） 防止薄壁振動加強筋尺寸：高=4~5壁厚厚=~加強筋形式 三、合理開孔和加蓋窗口的目的：清砂和安裝內(nèi)部機件。窗口的位置：非受主載荷的面，便于操作。窗口的尺寸：寬度70%空腔寬。高度=~。加蓋螺釘聯(lián)接，以補償剛度損失。四、提高支承件的局部剛度1． 肋條（加強筋）。2． 改變局部位置結構 五、提高支承件的接觸剛度1． 提高表面的接觸精度：增大接觸面積（配磨或配刮）。（1） 表面粗糙度：（2） 接觸點位配刮普通精度設備：6點（分布均勻）精密級設備：8點（分布均勻）高精度級設備：12點（分布均勻）2． 提高接觸面的預壓力：用螺釘緊固可有效增大接觸點的面積，平均預壓壓強為2Mpa左右。六、材料的選擇和時效處理1． 鑄鐵HT100、HT150、HT200、HT250、HT300QT450QT8002及耐磨鑄鐵2． 鋼Q23215Mn、16Mn、20Mn、15MnTi、15MnSi3． 輕合金ZalSi7MZAlSi2Cu2MgZalZnSn74． 鋼筋混凝土5． 花崗巖七、支承系統(tǒng)的鉚接結構一般設計原則：1． 盡量使鉚釘合理受力，防止一組鉚釘受力過于不均，以提高鉚接的可靠性和壽命；2． 采用有效措施提高鉚接的疲勞強度；3． 當采用輔助角鋼鉚接結構時，蓋板的形狀應力求簡單，其厚度可取被聯(lián)接件的平均厚度；4． 對于輕合金結構，由于彈性模量較小（約為鋼的1/3），所以應特別注意其彈性撓曲，可采用連續(xù)擠壓成形的型材作為聯(lián)接件；5． 鉚接的操作應方便，鉚接工藝應簡單。八、結構工藝性設計支承件的結構必須重視它的工藝性，包括鑄造、焊接或鉚接以及機械加工的工藝性。例如，鑄件的壁厚應盡量均勻或截面變化平緩，要有出砂孔便于水爆清砂或機械化清砂（風輪能進入鑄件內(nèi)），要有起吊孔等。一、固有頻率和振型 1． 第一階模態(tài)——整機搖晃振動 2． 第二階模態(tài)——一次彎曲振動 3． 第三階模態(tài)——一次扭轉(zhuǎn)振動 4． 第四階模態(tài)——二次扭轉(zhuǎn)振動 5． 薄壁振動二、提高動剛度的措施單自由度有阻尼系統(tǒng)受迫振動的幅值：式中：P——激振力幅值； K——靜剛度； ——激振正弦角頻率； ——固有角頻率； ——阻尼比。在共振時，則：措施：1． 提高靜剛度K2． 加大阻尼3． 減輕重量[作業(yè)題與思考題]1. 什么叫支承系統(tǒng)？2. 簡述支承系統(tǒng)的基本要求有哪些？3. 簡述支承件的分類。4. 支承件的靜剛度包括幾部分？其影響因素是什么？5. 支承件的截面形狀選擇應注意些什么？6. 肋板和肋條的作用是什么？合理開孔和加蓋的目的的什么？7. 提高支承件的接觸剛度的措施有哪些？8. 提高支承件的動剛度的措施有哪些？第六章 控制系統(tǒng)設計重點：控制系統(tǒng)的作用、典型控制系統(tǒng)的類型。難點：控制系統(tǒng)在機械系統(tǒng)中的作用。講授提示與方法：明確控制系統(tǒng)的功能，講授中應注重相關課程知識的聯(lián)系，指明控制系統(tǒng)有多種形式。一、控制系統(tǒng)及作用1． 控制系統(tǒng)是指由控制裝置和被控制對象所構成的，能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行控制的系統(tǒng)。2． 作用：（1） 使各執(zhí)行機構按一定的順序和規(guī)律動作。（2） 改變各運動構件的運動（位移、速度、加速度）狀態(tài)和規(guī)律（軌跡）。（3） 協(xié)調(diào)各運動構件的運動和動作，完成給定的作業(yè)要求。（4） 對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控及防止事故，對工作中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象及時報警及消除。二、控制系統(tǒng)的分類和組成1． 分類（1） 按被控制量的變化規(guī)律（給定信號特點）分類：1） 恒值控制系統(tǒng)：給定信號是恒定值。如：電源自動穩(wěn)壓系統(tǒng)2） 程序控制系統(tǒng)：給定信號是書籍的時間函數(shù)或按預定規(guī)律變化。如：高爐程序加料系統(tǒng)。3） 隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）：給定信號是未知規(guī)律變化的任意函數(shù)。如：數(shù)控機床的進給系統(tǒng)，炮瞄雷達天線控制系統(tǒng)。（2） 按系統(tǒng)結構特點分類：1） 回路數(shù)目：單回路控制系統(tǒng)、多回路控制系統(tǒng)2） 反饋環(huán)節(jié)：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、復合控制系統(tǒng)。3） 控制級數(shù)：單級控制系統(tǒng)、多級控制系統(tǒng)。4） 結構形式：固定結構控制系統(tǒng)、變結構控制系統(tǒng)。（3） 按元器件及裝置的能源分類：1） 控制元件：機械控制系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等2） 能源形式：電力拖動系統(tǒng)、電動控制系統(tǒng)、氣動液壓電動混合系統(tǒng)等。2． 控制系統(tǒng)的組成被控對象+控制部分控制系統(tǒng)控制部分：（1） 給定環(huán)節(jié)：給出控制信號。電量與非電量，數(shù)字量或模擬量。（2） 測量環(huán)節(jié)：反饋測量信號。（3） 比較環(huán)節(jié)：將給定信號與測量信號進行比較，得到偏差信號。（4） 校正及放大環(huán)節(jié)：較正偏差信號，放大給定的信號。（5） 執(zhí)行環(huán)節(jié)：將控制信號轉(zhuǎn)換成被控對象能接受的“信號”。3． 控制系統(tǒng)的要求（1） 穩(wěn)定性要求任何一個系統(tǒng)能進行工作的首要條件是系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。1） 漸近穩(wěn)定（性）系統(tǒng)：在任何足夠小的初始偏差作用下，隨時間推移響應衰減而趨于零。2） 不穩(wěn)定系統(tǒng)：響應發(fā)散。（2） 響應特性要求（包括穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性）1） 動態(tài)性能是指過度過程中系統(tǒng)的動態(tài)性能。a. 阻尼特性： 欠阻尼（）狀態(tài)：i. 超調(diào)量：ii. 振蕩次數(shù)N：N越小，系統(tǒng)阻尼性能越好。b. 響應速度：用一些時間上的特征值來表征。 ——上升時間——峰值時間——調(diào)整時間、越小，響應速度越快，系統(tǒng)的快速性能好。調(diào)整時間：當時，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。即：當時，一般取允許誤差：2） 穩(wěn)態(tài)性能閉環(huán)系統(tǒng)（控制系統(tǒng)）用穩(wěn)態(tài)誤差來表示。穩(wěn)態(tài)誤差：式中：——期望輸出值——實際輸出值若值很大，或t升高，導致升高，則系統(tǒng)在這種信號作用下不能正常工作。一、凸輪控制—機械式控制系統(tǒng)應用實例 利用凸輪、靠模等，協(xié)調(diào)動作來完成控制，分配軸每轉(zhuǎn)一周完成一個工作周期。在早期的自動、半自動設備中的控制系統(tǒng)應用廣泛。二、機電伺服系統(tǒng)應用實例 機電伺服系統(tǒng)：機械執(zhí)行機構+電氣控制（伺服電機）適用場合：移動部件的位移和速度量的自動控制。三、電液伺服系統(tǒng)應用實例 、（電）液壓伺服控制系統(tǒng)：液壓控制元件（電控）+液壓執(zhí)行機構特點：動態(tài)性能好（靈活），響應快，剛度高，結構