固定结合面法向静态特性模型研究.pdf

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1、主题：科技重大专项及栩关技术lIODIC$：MalOrbcleftceandleCrOIo口Vt'ro~'am’固定结合面法向静态特性模型研究张慧锋关立文李金峰(清华大学精密仪器与机械学系，北京100084)摘要：分析了以往学者们对载荷一变形规律所作的处理，提出了一种新的拟合模型。设计了结合面静态特性实验台，通过实验，研究了结合面法向刚度随载荷的变化规律。应用指数曲线对变形一载荷曲线进行了拟合，分析了拟合误差，并结合理论和实验结果，对拟合函数进行了改进，提出了新的拟合模型，减小了拟合误差，能够为工程

2、应用提供较高精度的数据。关键词：固定结合面静态特性法向变形模型中图分类号：TH161文献标识码：AResearchonmodelofstaticpropertyoffixedjointsurfaceZHANGHuifeng，GUANLiwen，LIJinfeng(DepartmentofPricisionInstrumentandMechanology，TsinghHaUniversity，Beijing100084，CHN)Abstract：Afteranalyzingtheapproachonl

3、oad—deformationoftheformerscholars，thispaperproposesanewfit—tingmode1．Experimentisdesignedandthevariationofnormalstiffnesswithloadisstudied．Thede—formation-loadcurveisfittedwithexponentialCHIVeandthefittingerrorisanalyzed．Thefittingfunc—tionisimproveda

4、ndanewfittingmodelisproposedwiththehelpoftheoryandexperimentalresults．ThefittingelTorisreducedanddatawithhighaccuracycanbeobtainedandusedinengineering．Keywords：FixedJointSurface；StaticProperty；NormalDeformation；Model这种函数关系基本符合指数函数关系(如图1所示)，1问题的提出并认为这种结

5、合面变形是结合面上粗糙微凸峰的变在机床中，固定结合面主要是指用螺栓连接的结形。合面，比如床身与立柱的连接，立柱与导轨的连接。研Thornley提出的载荷P与结合面变形d的模究表明，机床固定结合面刚度的数量级与材料本身的型如下：刚度相差1～2个数量级，所以固定结合面是机床刚度d：Cllnp+C2(1)的一个薄弱环节；和机械零件本身的阻尼相比，结合面Levina提出了一种相似的模型：接触阻尼占有绝对优势，固定结合面接触阻尼是一个d=C3P(2)重要来源；结合面的非线性是机床结构非线性的主要如果C。、C、

6、C、C值选取合适的话，式(1)和式来源，固定结合面的特性都呈非线性。研究固定结(2)表示的关系是类似的。此后有学者应用式(2)合面对机床乃至各类机械都具有重要意义。中所示的关系，用指数关系模型拟合实验结果，能够满结合面的研究首先是从结合面的静态特性开始足工程需要。的，机床刚度是机床性能的重要指标，所以结合面的刚以上两种对结合面变形与法向载荷的关系是在面度是结合面静态特性的主要研究内容。结合面在受到压较小的情况下提出的，当结合面面压较大时，结合面载荷时发生变形，在这方面，很多学者都进行了研究，变形与载

7、荷曲线的曲率将变得很小，接近直线，如图1如Levina、Ostrovskii4J、Dolbey和Bell先后对相中的AB段。这样的拟合方法简单易行，操作方便，可对较小的金属结合面进行了实验研究，结果表明，结合以对实验结果进行较好的处理，为工程分析提供数据。面的变形是结合面上法向压力的函数，具有非线性，且Thomley通过实验研究发现，在加载过程中，结合国家重大专项资助课题(2012ZX04010—011)篓表1一组试件(钢一钢，铣一铣，50minx50nUll，粗糙度3．2，无介质)实验数据力／N6

8、025043071O111O1200位移平均值／txmO12344．5力／N15602OlO2220298036404080位移平均值／m55．5677．58力／N515O54006450819O85309940位移平均值／m8．599．51O．51111．5力／Nl1730139601415O15400169401844O位移平均Jt~／F．Lml2．51313．51414．515力／N20280216502371O257702913030480位移平均值／txm1