机械结合面
机床乃至各类机械,为了满足各种功能、性能和加工要求以及运输上的方便,一般都不是一个连续的整体,而是由各种零件按照一定的具体要求组合起来的。称零件、组件、部件之间相互接触的表面为“机械结合面”,简称“结合面”,或称“接触面”。
基本信息
- 中文名
机械结合面
- 外文名
mechanical joints
- 学科
机械
- 分类
定、半固定、运动结合面
- 影响因素研究
列表形式和近似公式表达的方法
- 简称
结合面、接触面
分类
根据运动分
从运动来看,结合面可分为三类,即固定结合面、半固定结合面和运动结合面。
(1)固定结合面是最为普遍的一种结合面,它主要起固定联接和支承的作用。机床结构中的箱体与床身的联接面,机架与机座的联接面;圆柱形的固定联接面,圆柱销的联接面,铆钉的联接面;锥面联接面,包括楔形联接面和圆锥形联接面等,都属于固定结合面。重要的固定结合面还有螺纹联接面,包括螺栓与机件的联接以及螺杆与螺母的联接这样两种联接面。焊接的联接面也是一种固定结合面。
(2)运动结合面是指相互联接的两个零部件之间在工作状态时存在宏观相对运动的结合面。运动结合面中最普遍的是滑动导轨和滚动导轨的联接面、轴承的联接面、丝杠与螺母或其他产生直线位移与角位移的运动机构的联接面,齿轮轮齿的啮合面等等也都属于运动结合面。
(3)半固定结合面则是指有时固定有时又会出现相对运动的结合面,如摩擦离合器的联接与接触等。
根据结合面的结构形状分
按照结合面的结构形状,结合面又分为平面结合面和曲面结合面。
影响因素
分类
结合面特性的研究非常复杂,主要原因是影响结合面特性的因素很多,且多为非线性因素,而工况及使用条件的多样化,相互交错的影响,更使问题复杂化。为了便于研究,根据众多影响因素的不同特征,可以将它们分为三大类:
(1)第一类是与结构有关的因素,如结合面的功能(固定、运动)、结构、类型、尺寸等;
(2)第二类是与工况有关的因素,如结合面的初始面压(指法向面压)、结合状态、振动频率、相对振动位移(幅值与相位)、润滑情况等因素。
(3)第三类是与结合面固有特性有关的因素,如结合面的材质、材料的热处理情况、加工方法、表面粗糙度和形状误差。
在这些影响因素中,有些因素的影响是相互的。其中有些影响因素是与结构有关,有些是与工况有关而有些因素两方面都必须考虑。其中,第一类影响因素可在设计阶段解析时进行考虑,而后两类因素则放在基础特性参数中考虑,可以通过对结合面微观机理的研究获得或通过实验获得。
研究方法
如何依据实验获取的各种结合条件下的有限多个结合面基础特性参数,建立起结合面单位面积上的特性参数与各影响因素之间的对应关系,并对各种结合条件下的结合面基础特性参数进行正确预测,以供设计解析使用,主要有列表形式和近似公式表达的方法。
列表形式的方法是以表格或类似表格的形式给出各种不同结合条件下的结合面基础特性参数。此种数据库的特点是简单、直观,但众多的结合条件使其建立和查取不便,且只能是有限个,对于中间值的获取也不方便,因而使其正确预测成为困难。
近似公式表达的方法也是建立在大量实验的基础上,通过对影响结合面基础特性参数的各种因素的影响性质、影响程度及影响规律的详细研究,将这些因素分为连续变化的因素和非连续变化的因素两类。连续变化因素如:结合面初始面压,结合面粗糙度、激振频率,结合面上激振力的大小,结合面间的相对位移等;非连续变化的因素如:结合面材料、加工方法、润滑介质等。其中有些因素影响校大,有些影响则较小;有些因素影响的非线性程度较强,有些则较弱。采用数表与公式相结合的方式,将连续变化的因素用参变量表达,而将其它因素分区间用系数(指数)表示。但由于基本影响因素有很多,且是非线性的,因而难以用一个合适的公式来描述其复杂非线性关系,这种方法是建立在统计分析的基础上,因此工作量校大,往往为了寻求出一个合适的拟合近似公式需要反复多次,从而也较费时。再者,针对各种不同的结合条件,需要用多个公式来表达。