支承件设计的要求

支承件应满足的基本要求如下。

（1）足够的静刚度和较高的固有频率。支承件的静刚度包括整体刚度、局部刚度和接触刚度。如卧式车床床身，载荷如图6-1所示，通过支承导轨面施加到床身上，会使床身产生整体弯曲和扭转变形。

支承件的整体刚度又称为自身刚度，与支承件的材料以及截面形状、尺寸、筋板布置等参数有关。局部刚度是指支承件载荷集中的局部结构处抵抗变形的能力，如床身导轨的刚度（如图6-2a所示），主轴箱在主轴轴承孔处附近部件的刚度（如图6-2b所示），摇臂钻床的摇臂在靠近立柱处的刚度以及底座安装立柱部位的刚度（如图6-2c所示）等。接触刚度是指支承

图6-1 卧式车床床身静力分析简图

件的结合面在外载作用下抵抗接触变形的能力，接触刚度Kj用结合面的平均压强P与变形量δ之比表示：

图6-2 机床支撑件局部变形图

接触刚度Kj不是一个固定值，如图6-3所示，P与δ的关系是非线性的。Kj与接触面之间的压强有关：当压强很小时，两个面之间只有少数高点接触，接触刚度较低；压强较大时，这些高点产生了变形，实际接触面积扩大了，接触刚度也提高了。考虑到非线性，接触刚度应更准确地定义为：

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由此可知，接触面的表面粗糙度、微观不平度、材料硬度、预压压强等因素对接触刚度的影响都很大。

图6-3 接触刚度

支承件的固有频率是刚度K与质量比值m的平方根：

当激振力（如断续切削力、旋转零件的离心力等）的频率ω接近固有频率时，支承件将产生共振。设计时应使固有频率高于激振频率的30%，即ω0＞1.3ω。由于激振力多为低频，故支承件应有较高的固有频率。在满足刚度的前提下，应尽量减小支承件的质量。另外，支承件的质量往往占机床总质量的80%以上，固有频率在很大程度上反映了支承件的设计合理性。

（2）良好的动态特性。为了提高机械结构的动态性能，可提高结构的位移阻抗（动刚度）和阻尼，以抑制振动幅度；与主传动系统、进给传动系统等部件相配合，使整机的各阶固有频率远离激振频率，在切削过程中不产生共振；结构的薄壁面积应小于400 mm×400 mm，避免薄壁结构振动产生噪声等。

（3）热稳定性好。热变形小，热变形后对机床加工精度影响较小。

（4）结构性好。排屑畅通；工艺性好，易于制造，成本低；吊运、安装方便。