关于机械结合部接触理论的研究.pdfVIP

2014年6月 机械设计与制造工程 Jun．2014 第43卷 第6期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．6 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．06．021 关于机械结合部接触理论的研究 刘 洁 (延安大学 化学与化工学院，陕西 延安 716000) 摘要：首先介绍了结合面的基本理论，然后建立了结合部相对位移的算法和结合部刚度的算法， 更好地反映了结舍面的非线性特性 ，为以后的复杂结合部解析奠定了基础。 关键词：结合面；非线性 ；刚度 中图分类号：TH161 ．12 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2014)06—0080—03 国内外不少学者研究了关于结合面接触表面 层内在特性的机理。结合面与结合部是两个不同 的概念 ，结合面是指两个构件相接触的表面层部 分，它只是一个结合面；而结合部是指结合面和构 成该结合面的构件在该结合面处的部分结构，结合 部不止一个结合面，还要考虑结合方式等因素。也 图 1 简化模型 就是说，结合面只是构件相接触的表面层部分，而 结合部除了结合面之外，还包括形成结合面的构件 体，而是由诸多零部件按照要求组合起来的，其中 的一部分。许多研究也表明结合部的特性除了与 机器中构件与构件相结合的部位称为机械结合 结合面特性相关之外，还与结合面附近的构件特性 部 j。一个结合部通常是由若干个结合面构成 有关 的，其中仅由平面构成的结合部称为平面结合部， 仅由圆柱面构成的结合部称为圆柱结合部；若结合 1 建立结合部力学模型 部带有联结螺栓则称为螺栓结合部 。导轨副是一 结合部特性可以借助结合部接触面的基础特 种运动结合部，滑动导轨结合部一般 由若干个平面 性来描述。相关研究提供了一些常用的结合面基 (平面导轨)或圆柱面 (圆柱导轨)构成 ；滚动导 础特性数据 。所谓结合面基础特性数据是指结合 轨结合部则由若干个部分圆柱面 (滚动体为滚柱 面单位面积上的刚度和阻尼特性数据 2。结合部 时)或部分球面 (滚动体为滚珠时)构成。一般而 在承受静载荷作用时，结合面表现出弹性的性质； 言，构成一个结合部的结合面包含以下几类：(1) 而结合面的表面粗糙度、形状误差、油膜等的存在 平面，包含圆形 (含整圆面、扇形面、圆环面、部分 使得当构件承受动载荷时，结合面会产生微观的滑 圆环面、扇环形面)、矩形、三角形；(2)曲面，包含 移现象，这个过程中结合面表现出既有弹性又有阻 圆柱面(含整圆柱面、部分圆柱面)、圆锥面 (含整 尼的性质。结合部的接触面上有无数个点相接触， 圆锥面、锥台曲面)、球面 (含整球面、球冠表面)； 实验研究表明，当结合部受静载荷作用时，每个接 (3)螺栓。任意表面均可划分为以上表面的组合。 触点在一个坐标方向上的特性可以用弹簧和阻尼 器等效并联元件来描述，如图1所示_3J。 2 结合面的基础接触特性 为了满足加工制造、运输 以及功能等方面的要 柔性结合部对机器影响较大，影响的因素多且 求，机床以及各类机械一般都不会是一个连续的整 复杂。由于柔性结合部的存在，使机器整机的刚性 收稿 日期：2014—03—19 作者简介：刘洁(1983一)，女，陕西延安人