均衡对称构造：机器的本体、床身和底盘重要特征

机器本体、床身不管与底盘、基座是相连还是固定，都必须做到四平八稳的效果，这个目标本身就是均衡机械的目标。机构的本体设计有很多种类，有箱体结构、支柱与大梁结构、桁架结构等。如机床的本体构造多有箱体薄壁构造，导轨的分布与床身结合，大立柱（摇臂钻）、大跨度（龙门铣、立车）及与箱体的混合系统构造也很常见。图1.3.9所示为高刚度精密机加工中心的大跨度床身导轨，其均衡的内容多种多样，主要目标在于机构应力的平均分布，消除应力集中和变形集中，综合考虑内外应力和热变形的系统影响和对应措施，特别考虑机构在地球引力场中所受重力影响。

图1.3.9 高刚度精密机加工中心的大跨度床身导轨

图1.3.10 各种不同的工况和环境下的底盘设计

a）摇臂钻 b）车床底盘 c）导轨基座 d）卡车底盘 e）飞机机体及起落架

机器的底盘、基座的均衡对称特征非常明显，机床的重心由于沉重的底盘设计，降到很低的位置，许多时候在机器的底盘下装上轮子以便移动。各种不同工况和环境下的底盘设计如图1.3.10所示。典型的是交通与建设机械，沉重的重心极低的底盘装上轮子，适合于各种不同的工况和环境，运行时良好的惯量平衡保证了机器的无冲击与低振动的均衡效果。货车底盘（大梁）桁接轮子与车厢，轮子与底盘之间有弹簧减振构造，前后车轮的分布分散了车厢的承载，保持整车的低重心与足够宽阔的承载面积，货车高速行驶时不易倾倒，其运动学上的均衡设计比较周密。飞机的结构均衡和运动均衡，弹性变形的均衡都做到了极致的水平。飞机在起飞与降落时，机体承受很大的静载与动载，机翼受到空气动力学的影响有较大的弹性变形，坐在机舱的乘客从舷窗注视机翼的最远尖端，可以看到机翼受上浮力量而反弓翘起的形状，左右机翼的长度对称和弹性变形的对称，才能保持飞行的平衡飞行。(www.xing528.com)

机器的均衡对称不仅是外形上的对称，更重要的是内在的均衡。内部应力变形和热变形的影响和材料有直接的关系。材料进化的不同阶段，带来不同水平的内在力学均衡构造。图1.3.11和图1.3.12分别表示波音777和波音787的机体构造材料，图例中的金属材料、钛合金和复合材料的种类甚多，由这些不同材料通过螺栓固定、铆接和焊接而成的部件的均衡力学计算和力学试验，是均衡目标实现的基础。上海LNG天然气输送大型船舶的建造，是超低温（-164℃）下液态天然气体积缩小为原来体积的1/600保存运输的均衡构造极致化的例子，厚度仅为0.7mm的殷瓦钢安装精度在0.06mm的范围内，在超低温下实现了对称与内外应力的平均平衡。

图1.3.11 波音777和波音787的机体构造材料

图1.3.12 波音787的机体构造材料