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臥式加工中心螺釘連接結(jié)合部剛度等效方法研究*
閱讀：112 發(fā)布時(shí)間：2020-8-100 引 言
螺栓連接是機(jī)械結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用的一種連接形式，當(dāng)機(jī)械結(jié)合部收到外加復(fù)雜動(dòng)載荷作用時(shí)，表現(xiàn)出復(fù)雜的動(dòng)力特性，嚴(yán)重影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)態(tài)性能。本文針對為汽車制造行業(yè)專門設(shè)計(jì)的某新構(gòu)型臥式加工中心，其立柱與床身連接結(jié)合處采用12組高強(qiáng)度螺釘連接，而栓接結(jié)合面剛度具有明顯的非線性特性，動(dòng)態(tài)特性較為復(fù)雜，常常是機(jī)械結(jié)構(gòu)整體剛度的重要組成部分，有時(shí)甚至是整體剛度的薄弱環(huán)節(jié)，影響整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，從而嚴(yán)重影響該新構(gòu)型加工中心的加工精度。因此，建立合適的結(jié)合部剛度模型進(jìn)行分析論證顯得尤為重要。
在被連接件剛度計(jì)算方面，ZHU［1］用空心圓柱體、圓錐體與球體等形狀等效被連接件的壓應(yīng)力分布區(qū)域，為被連接件剛度的計(jì)算提供了途徑，WILF-MANJ等［2］假設(shè)垂直軸截面方向的壓應(yīng)力均勻分布，其大小隨軸向位置變化而變化。以上文獻(xiàn)只是針對被連接件剛度進(jìn)行計(jì)算，并未考慮結(jié)合面接觸剛度。
通過有限元法提取彈性應(yīng)變能來計(jì)算螺栓連接結(jié)合部剛度的新方法。建立了螺栓連接的T形件的整體剛度模型，并分析其在循環(huán)載荷作用下的力學(xué)特性。Naruse等［6］應(yīng)用有限元法分析了彎矩作用下單個(gè)螺栓連接的非線性彎曲剛度，并考慮了結(jié)合面接觸條件的影響。上述文獻(xiàn)考慮了結(jié)合面的剛度影響，并給予相關(guān)計(jì)算，但未對結(jié)合面剛度給予相應(yīng)的等效處理。