工件定位夹紧装置的摆动臂与节筒内表面的接触状态是不同的

作者:澳门新莆京娱乐网站    发布时间:2019-12-28 23:29    浏览:176 次

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4.1 定位夹紧装置杆类构件的受力计算与稳定性分析

加工不同规格的节筒时,工件定位夹紧装置的摆动臂与节筒内表面的接触状态是不同的,使得工件定位夹紧装置的各个杆类构件的受力不同,从而对节筒的受力变形有所影响。加工直径较小、高度较小的节筒时,摆动臂与节筒是部分接触;加工直径较大、高度较大的节筒时,摆动臂与节筒是全接触。为此加工大节筒即摆动臂与节筒全接触时,把摆动臂与节筒间的接触应力的分布简化为近三角形线性分布,记为接触状态一;加工小节筒即摆动臂与节筒部分接触时,把摆动臂与节筒间的接触应力的分布简化为近平行四变形线性分布,记为接触状态二。建立两种接触状态下的力学模型如图4-1所示。

其中:F1表示下支臂对摆动臂的支持力,F2表示下摆杆对摆动臂的压力,F3表示上摆杆对摆动臂的压力,Ff表示节筒与摆动臂之间的摩擦力,G0表示摆动臂自重,N1表示节筒对摆动臂的等效压力,L1、L2、L3分别表示力 N1、Ff、F3对o点的转动力臂。

根据上述力学模型,建立求解方程为

结合力学模型可知,求解得到的上摆杆和下摆杆对摆动臂的作用力方向均与预设置的压力的方向相反,因此,上摆杆和下摆杆承受拉力的作用;而下支臂对摆动臂的作用力的方向与预设置的压力的方向相同,说明二力杆下支臂承受压力的作用,因此,下支臂除了要满足强度要求外,还必须满足压杆稳定性的要求,需要对其进行压杆稳定性分析。

下支臂的稳定性可以简化为第一类压杆稳定性问题,主要考虑下支臂结构的平衡路径发生分支的情况。下支臂是两端铰接约束,根据两端铰接支撑压杆欧拉公式得到压杆下支臂稳定临界载荷FPcr:

4.2 液压缸体压强

液压缸体受力模型如图4–2所示。由于液压缸体的压强与作用在下拉杆上的拉力tF有关,由模型可得相应力的参数。

式中:kp为压强安全系数;rmin、rmax为缸体环面内、外半径。

取kp=2,代入各参数值,得到第一种极限状态时p=2.214 MPa;第二种极限状态时p=5.348 MPa,这种压力值属于低压范围。

4.3 中央立柱的强度分析

  1. 丝杠的校核计算

由于本设计中丝杠所受的载荷较小,所以选取的丝杠完全能够满足性能要求,故仅列举部分计算方法。

本设计中所选用的丝杠的各项参数如下:

丝杠的工作载荷为

4.4节筒加工误差分析

节筒加工精度主要受到机床的结构设计、节筒径向受力变形以及立柱小角度倾斜3个方面因素的影响。

支承件刚度引起的节筒加工误差为中央立柱引起的节筒加工误差δz1=0.044mm与回转支撑和底座引起的节筒加工误差δz2 =0.0285mm的代数和120.0155mmkzz。

立柱小角度倾斜引起的节筒加工误差示意图如图3-11。

图中粗实线表示节筒的理想状态位置,细虚线表示节筒处于小角度θ倾斜时的位置,o点表示底座中心位置,也是节筒小角度倾斜基点,h0表示理想状态下节筒下端部与o点间的距离,h表示理想状态下节筒上端部与o点间的距离,θ0表示理想状态时节筒下端部最外侧和o点连线与中央立柱中心线的夹角,对于不同规格的节筒即半径r不同的节筒,倾斜时会引起下端部与o点的距离出现两个极限值:最大值h2和最小值h1。

立柱小角度倾斜引起的节筒轴向加工误差为

由于结构设计时确定的中央立柱的垂直度公差等级较高,由此引起的误差对节筒加工精度影响很小(约为1.46x10-5mm)。

节筒受力变形引起的轴向加工误差最大值可以达到δm=0.0032mm。 由上述三个方面的数据可以看出,节筒的轴向加工误差是上述三者的代数和,约为0.0187mm,满足加工技术的要求。

4.5 相关关键外购件的选取

这里主要涉及两个方面,一个是步进电机的选取,另外一个是回转支撑的选取。通过对机床相关构件的受力计算和分析可知,本机床所涉及的驱动装置所需的最大驱动力矩2Nm左右,基此选取了相应的步进电机;由于本机床基本上不承受倾覆力矩,垂直方向的受力约为5x121. 04N。

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