机架、导轨及机械振动设计

第1章 机架结构设计基础

1.1 机架设计的一般要求

1.1.1 定义及分类

1.1.2 机架设计的一般要求和步骤

1.1.2.1 机架设计的准则和要求

1.1.2.2 机架设计的步骤

1.2 机架的常用材料及热处理

1.2.1 机架常用材料

1.2.2 机架的热处理

1.3 机架的截面形状、肋的布置及壁板上的孔

1.3.1 机架的截面形状

1.3.2 肋的布置

1.3.3 机架壁板上的孔

1.4 铸造金属机架的结构设计

1.4.1 铸造机架的壁厚及肋

1.4.1.1 最小壁厚

1.4.1.2 凸台及加强肋的尺寸

1.4.1.3 铸件壁的连接形式及尺寸

1.4.2 机架的连接结构设计

1.4.3 铸造机架结构设计的工艺性

1.4.3.1 铸件一般工艺性注意事项

1.4.3.2 铸造机架结构设计应注意的问题

1.4.4 铸造机架结构设计示例

1.4.4.1 机床大件结构设计

1.4.4.2 精密仪器机架结构设计

1.5 焊接机架

1.5.1 焊接机架的结构及其工艺性

1.5.1.1 典型机床的焊接床身结构及特点

1.5.1.2 焊接横梁结构

1.5.1.3 焊接机架的结构工艺性

1.5.2 机床焊接机架的壁厚及布肋

1.5.2.1 焊接机架壁厚的确定

1.5.2.2 焊接机架的布肋

1.5.3 改善机床结构阻尼比的措施

1.5.4 焊接机架结构示例

1.5.4.1 大型加工中心机床

1.5.4.2 刨、镗、铣床立柱结构

1.5.4.3 压力机焊接机架结构

1.6 非金属机架设计

1.6.1 钢筋混凝土机架

1.6.2 预应力钢筋混凝土机架

1.6.3 塑料壳体设计

1.6.3.1 塑料特性及选择

1.6.3.2 塑料壳体的结构设计

1.6.3.3 塑料制品的尺寸公差

第2章 机架的设计与计算

2.1 框架式及梁柱式机架的设计与常规计算

2.1.1 轧钢机机架的结构设计与常规计算

2.1.1.1 轧钢机机架的结构设计

2.1.1.2 轧钢机机架强度和刚度计算

2.1.2 液压机机架的结构与设计计算

2.1.2.1 液压机机架的结构设计

2.1.2.2 液压机机架的计算

2.1.3 曲柄压力机机架的设计与常规计算

2.1.3.1 曲柄压力机闭式机架的常规计算

2.1.3.2 开式曲柄压力机机身的设计与计算

2.1.4 机床大件的设计与计算

2.1.4.1 机床大件刚度设计指标

2.1.4.2 普通车床床身的受力分析

2.1.4.3 卧式镗床立柱及床身受力分析

2.1.4.4 龙门式机床受力和变形分析

2.1.4.5 立式钻床、卧式铣床床身（立柱）受力及变形分析

2.1.4.6 机床热变形的形成及热变形计算

2.1.4.7 带有肋板框架的刚度计算

2.1.5 十字肋的刚度计算

2.2 稳定性计算

2.2.1 不作稳定性计算的条件

2.2.2 轴心受压构件的稳定性验算公式

2.2.3 结构件长细比的计算

2.2.4 结构件的计算长度

2.2.4.1 等截面柱

2.2.4.2 变截面受压构件

2.2.4.3 桁架构件的计算长度

2.2.4.4 特殊情况

2.2.5 偏心受压构件

2.2.6 板的局部稳定性计算

2.2.7 圆柱壳的局部稳定性计算

2.2.8 梁的局部稳定性

第3章 齿轮传动箱体的设计与计算

3.1 箱体结构设计概述

3.1.1 齿轮箱体结构的确定

3.1.2 齿轮箱体焊接结构

3.1.3 压力铸造传动箱体的结构设计

3.1.3.1 肋的设计

3.1.3.2 箱体上的通孔及紧固孔的设计

3.2 按刚度设计圆柱齿轮减速器箱座

3.2.1 剖分式齿轮减速器箱座的设计计算方法及步骤

3.2.2 齿轮箱体计算实例

3.3 机床主轴箱的刚度计算

3.3.1 箱体的刚度计算

3.3.2 车床主轴箱刚度计算示例

3.4 变速箱体上轴孔坐标计算

3.5 变速箱体的技术要求

3.5.1 各加工面的形状精度及表面结构中的粗糙度

3.5.2 各加工面的相互位置精度

3.5.3 有关铸造、焊接、热处理的要求

3.5.4 变速箱体零件工作图实例

第4章 机架与箱体的现代设计方法

4.1 机架的有限元分析

4.1.1 轧钢机机架的有限元分析

4.1.2 液压机横梁的有限元分析示例

4.1.3 开式机架的有限元分析

4.1.4 整体闭式机架有限元分析

4.2 机架与箱体的优化设计

4.2.1 优化设计数学模型的建立

4.2.2 热压机机架结构的优化设计

4.2.3 基于ANSYS的优化设计

4.2.3.1 ANSYS优化设计的基本过程

4.2.3.2 基于ANSYS的减速器箱体的优化设计示例

4.2.4 机架的模糊优化方法

4.2.4.1 模糊有限元分析方法

4.2.4.2 三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化

第5章 导轨

5.1 概述

5.1.1 导轨的类型及其特点

5.1.2 导轨的设计要求

5.1.3 导轨的设计程序及内容

5.1.4 精密导轨的设计原则

5.2 普通滑动导轨的结构设计

5.2.1 整体式滑动导轨

5.2.1.1 滑动导轨的截面形状

5.2.1.2 滑动导轨尺寸

5.2.1.3 导轨间隙调整装置

5.2.1.4 滑动导轨的卸荷装置

5.2.1.5 滑动导轨压强的计算

5.2.1.6 导轨材料与热处理

5.2.1.7 导轨的技术要求

5.2.2 塑料（贴塑式）导轨

5.2.2.1 塑料导轨的特点

5.2.2.2 塑料导轨的材料

5.2.2.3 填充氟塑软带导轨典型制造工艺

5.2.2.4 软带导轨技术条件（JB/T7899-1999）

5.2.2.5 环氧涂层材料技术通则（JB/T3578-2007）

5.2.2.6 环氧涂层导轨通用技术条件（JB/T3579-2007）

5.2.2.7 通用塑料导轨材料的粘接

5.2.2.8 耐磨涂层的配方

5.3 流体静压导轨

5.3.1 液体静压导轨

5.3.1.1 液体静压导轨的类型和特点

5.3.1.2 液体静压导轨的基本结构形式

5.3.1.3 静压导轨的油腔结构

5.3.1.4 导轨的技术要求和材料

5.3.1.5 液体静压导轨的节流器、润滑油及供油装置

5.3.1.6 静压导轨的加工和调整

5.3.1.7 液体静压导轨的计算

5.3.1.8 毛细管节流开式静压导轨的计算

5.3.2 气体静压导轨

5.3.2.1 气体静压导轨的类型与特点

5.3.2.2 气体静压导轨的结构设计

5.3.2.3 气体静压导轨的设计计算

5.4 滚动导轨

5.4.1 滚动导轨的类型、特点及应用

5.4.2 滚动导轨的计算、结构与尺寸系列

5.4.2.1 滚动直线导轨的计算

5.4.2.2 滚动直线导轨副

5.4.2.3 滚柱交叉导轨副

5.4.2.4 滚柱（滚针）导轨块

5.4.2.5 滚动直线导轨套副

5.4.2.6 滚动花键导轨副

5.4.2.7 滚动轴承导轨

5.5 导轨设计实例

5.5.1 压力机导轨的形式和特点

5.5.2 导轨的尺寸和验算

5.5.2.1 导轨长度

5.5.2.2 导轨工作面宽度及其验算

5.5.3 导轨材料的选择

5.5.4 导轨间隙的调整

5.6 导轨的防护

5.6.1 导轨防护装置的类型及特点

5.6.2 导轨刮屑板

5.6.3 刚性伸缩式导轨防护置

5.6.4 柔性伸缩式导轨防护罩

参考文献

《现代机械设计手册·单行本：机架、导轨及机械振动设计》主要介绍了机架结构设计基础、机架的设计与计算、齿轮传动箱体的设计与计算、机架与箱体的现代设计方法、导轨；机械振动基础、机械振动的一般资料、非线性振动与随机振动、机械振动控制、典型设备振动设计实例、轴系的临界转速、机械振动的利用、机械振动测量、机械振动信号处理与故障诊断、机械噪声基础机械噪声测量、机械噪声控制等。
　　《现代机械设计手册·单行本：机架、导轨及机械振动设计》可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考。