机械设计第16章箱体、导轨与铰链

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1、第16章箱体、导轨与铰链16.1箱体16.1.1箱体的主要功能箱体的主要功能有：1．支承并包容各种传动零件，还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。2．安全保护和密封作用，并有一定的隔振、隔热和隔音作用。3．使机器各部分分别由独立的箱体组成，便于加工、装配、调整和修理。4．改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。16.1.2箱体设计应考虑的主要问题设计的过程中主要应考虑以下问题：1.满足强度和刚度要求。散热性能和热变形问题。结构设计合理。工艺性问题。减振、隔振问题。造型好、质量轻。值得注意的是在设计不同的箱体时，考虑问题时应该有所侧重。16.1.3箱体毛坯的选择铸造

2、容易制造出结构复杂的箱体毛坯，铸造箱体的热影响变形小，吸振能力较强，也容易获得较好的结构刚度，但其质量大。焊接箱体允许有薄壁和大平面，而铸造却较难实现薄壁和大平面，此外焊接箱体一般比铸造箱体轻，大型的机座或箱体的制造，则常采用分体铸造，整体焊接的办法。在选择箱体毛坯的时候，还要与生产能力和生产规模相符合。16．1．4箱体结构主要参数设计2．加强筋加设筋板既可以增大强度和刚度，又可以减少质量。筋板的不同布置对于加设筋板的效果有很大的影响。表16-4列出了几种筋板的布置情况。3．孔和凸台箱体内壁和外壁上位于同一轴线上的孔，单件小批量生产时，应尽可能使孔的质量相等；成批大量生产时，外

3、壁上的孔应大于内壁上的孔径。在箱壁上与孔中心线垂直的端面处附加凸台，可以增加箱体局部的刚度。1．壁厚铸铁、铸钢和其它材料箱体的壁厚可以从表16-1和表16-2中选取，表中N用下式计算：N=（2L+B+H）/3000（mm）式中：L-铸件长度（mm），L、B、H中，L为最大值；B-铸件宽度（mm）；H-铸件高度（mm）4．联接和固定为了保证联接刚度，应注意以下几个方面的问题：（1）重要结合面表面粗糙度值Ra应不大于3.2µm，接触表面粗糙度值越小，则接触刚度越好。（2）合理选择联接螺钉的直径和数量，保证结合面的预紧力。(3)合理设计联接部位的结构，联接部位的结构、特点及应用见表1

4、6-5。16.1.5典型箱体结构1.传动箱体如减速器、汽车变速箱及机床主轴箱等的箱体，主要功能是包容和支承各传动件及其支承零件，这类箱体在结构上应保证有好的密封性、高的强度和刚度。2.机壳类箱体如齿轮泵的泵体，各种液压阀的阀体，主要功能是改变液体流动方向、流量大小或改变液体压力。这类箱体在结构上除了要保证好的密封性、高的强度和刚度外，还要能承受箱体内液体的压力。3.支架箱体如机床的支座、立柱等箱体零件，在结构上要保证箱体有一定的强度、刚度和精度，这类箱体设计时要特别注意刚度和外观。16．2导轨16.2.1导轨的功能导轨起支承和导向的作用。16.2.2导轨设计基本要求对导轨的设计

5、应满足如下要求：1.一定的导向精度。2.运动轻便平稳。3.良好的耐磨性。4.足够的刚度和较大的承载能力。5.温度变化影响小。6.结构工艺性好。16.2.3滑动导轨设计一、滑动导轨设计的主要内容1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，由于磨损，将会出现间隙，影响导轨的导向精度和承载能力，因此必须选择合适的调整装置来对磨损量进行补偿或对间隙进行调整以保持需要的导向精度。5.选择合理的润滑方法

6、和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损，增加导轨的使用寿命。6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及表面加工、热处理、测量方法等。二、滑动导轨的结构设计1.滑动导轨截面的基本形式（1）三角形导轨该导轨磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度高。如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。（2）矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。由于它必须留有侧面间隙，且磨损后不能自动补偿，它的导向精度没有三角形导轨高，导轨间隙需用压板或镶条调整，且

7、磨损后需重新调整。（3）燕尾形导轨燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差，不适用于承受大的倾覆力矩和向上力矩，用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。（4）圆形导轨制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受轴向载荷的场合。2.常用导轨组合形式（1）三角形和矩形组合这种组合形式以三角导轨为导向面，不需要用镶