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双立板带加强筋安装支座结构设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2022-07-14 ID:677435
  • 双立板带加强筋安装支座结构设计
  • 双立板带加强筋安装支座结构设计

  这类双立板带加强筋的安装支座,在工业现场的支撑定位场景中应用十分广泛,小到自动化产线的传感器支架安装,大到小型动力组件的机架固定,都能见到这类结构的身影。从实际使用场景来看,这类支座主要承担垂直方向的载荷承载,同时兼顾立板上铰接孔的转动副定位需求,很多小型连杆机构、气动元件的摆动端固定,都会选用这类一体成型的支座结构,相比分体拼接的支撑件,一体铸造或铣削成型的支座整体刚性更强,长期受交变载荷也不容易出现拼接位松动的问题。

  从结构功能上拆解来看,底部的方形安装底板是整个零件的安装基准面,底板上预留的两个安装孔,用于穿设螺栓将整个支座固定在设备机架或者安装平台上,设计时孔位的同轴度、底板平面的平面度都有明确公差要求,避免安装后出现支座倾斜,导致上部立板的铰接孔轴线偏移,影响配套转动件的运转顺畅度。两个平行设置的立板是核心功能部位,立板上部的同轴通孔用于穿设铰接轴,支撑摆动类零件完成回转动作,两个立板的间距需要和配套铰接件的宽度匹配,间隙控制在合理范围,既不能过窄导致铰接件卡滞,也不能过宽造成铰接轴受额外的弯矩,加速轴的磨损。

  立板和底板连接位置的三角加强筋,是整个结构的刚性强化关键,很多新手做这类支座设计时容易忽略加强筋的尺寸匹配,要么筋板厚度过薄,受侧向载荷时筋板根部出现应力集中开裂,要么筋板过高顶到立板的铰接位,干涉铰接件的摆动行程。实际设计时,筋板的厚度通常取立板厚度的0.7-0.9倍,筋板的高度不超过立板高度的三分之二,同时筋板和立板、底板的连接位置都要做圆角过渡,避免直角位置的应力集中,尤其是采用铸造工艺生产这类支座时,圆角过渡还能改善金属液的流动性,减少铸造缺陷。

  从安装边界的尺寸控制来看,这类支座的整体高度需要匹配配套机构的安装高度差,底板的外形尺寸要满足安装空间的限制,不能超出安装平台的可用范围,立板上铰接孔的中心高是核心尺寸,直接决定了铰接点的位置精度,设计时需要严格控制这个尺寸的公差,通常控制在±0.1mm以内,才能满足一般工业设备的装配精度要求。两个立板上铰接孔的同轴度公差也要严格控制,否则穿轴后会出现卡滞,转动时阻力过大,甚至会造成铰接轴的早期磨损。

  设计这类支座时,首先要明确实际承载的载荷大小,如果是用于支撑较重的动力组件,底板厚度、立板厚度、筋板厚度都要相应增加,安装孔的直径也要适配更大规格的安装螺栓,保证连接强度。如果是用于轻载的传感器安装场景,在保证刚性的前提下可以适当减小壁厚,降低零件重量和材料成本。同时还要考虑使用场景的环境因素,如果是在腐蚀环境下使用,还要选择对应的耐腐蚀材料,或者做表面防腐处理;如果是在有振动的设备上使用,安装时还要配合防松垫圈,避免长期振动造成螺栓松动。

  从建模逻辑来看,做这类零件的三维建模时,优先从底板的草图开始绘制,拉伸生成底板实体后,再绘制立板的草图拉伸生成两个立板,之后添加加强筋特征,最后处理安装孔、铰接孔以及各个位置的圆角倒角,建模过程中要注意各个特征的参数关联,比如修改立板高度时,加强筋的高度、铰接孔的中心高要能随之联动,方便后续根据实际需求调整参数。很多初学者做这类练习时,容易忽略特征之间的父子关系,导致修改参数时出现特征报错,这也是基础建模练习中需要重点掌握的技能,通过这类简单结构件的反复练习,能快速掌握拉伸、筋、孔、圆角这些基础特征的使用技巧,理解零件结构中各个部位的功能逻辑,为后续复杂零件的设计打下基础。

  在实际选型应用时,不能只看外形是否匹配,还要核算支座的承载能力,根据载荷的大小、方向选择对应规格的支座,比如如果存在侧向载荷,就要适当加大立板和筋板的厚度,或者增加筋板的数量,避免受力后出现变形。安装时要保证底板和安装面完全贴合,不能有翘曲,否则螺栓拧紧后会造成支座内部产生内应力,长期受力容易出现开裂。铰接轴和孔的配合要根据使用场景选择合适的配合公差,需要频繁转动的场景可以选用间隙配合,配合铜套或者轴承减少磨损,如果是固定定位的场景,可以选用过渡配合,保证连接的稳定性。

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