數(shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)

《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書(shū)》序

前言

第1章 緒論 1

1.1 車床概述 1

1.2 數(shù)控車床概述 2

1.3 數(shù)控車床分類 3

1.4 數(shù)控刀架概述 5

1.5 數(shù)控刀架分類 6

1.6 動(dòng)力刀架 8

1.6.1 動(dòng)力刀架的類別 9

1.6.2 動(dòng)力刀架的用途 11

1.6.3 動(dòng)力刀架的結(jié)構(gòu) 12

1.7 數(shù)控刀架的發(fā)展 15

第2章 數(shù)控刀架原理 17

2.1 數(shù)控刀架通用設(shè)計(jì)原理 17

2.2 數(shù)控刀架核心零件 18

2.2.1 端齒盤(pán) 18

2.2.2 端齒盤(pán)的精度指標(biāo) 20

2.2.3 端齒盤(pán)材料選用與熱處理要求 20

2.2.4 端面齒受力計(jì)算 21

2.3 數(shù)控刀架精度檢測(cè) 25

2.3.1 刀架幾何精度檢測(cè) 25

2.3.2 刀架剛性檢測(cè) 27

第3章 數(shù)控刀架的應(yīng)用 31

3.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架的應(yīng)用 31

3.2 普及型數(shù)控刀架的應(yīng)用 32

3.3 高檔數(shù)控刀架的應(yīng)用 35

第4章 數(shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu) 38

4.1 高速動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 38

4.2 經(jīng)濟(jì)型動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 42

4.3 氣壓鎖緊旋轉(zhuǎn)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 43

4.4 內(nèi)置電機(jī)式動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 46

4.5 雙伺服動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 53

4.6 單電機(jī)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 59

4.7 雙向選刀動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 67

4.8 氣壓鎖緊動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 80

4.9 單伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 83

4.10 徑向出刀雙伺服刀架結(jié)構(gòu) 88

4.11 直驅(qū)式伺服刀架結(jié)構(gòu) 91

4.12 含Y軸動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 94

4.13 回轉(zhuǎn)式刀座 100

4.14 具有旋轉(zhuǎn)鎖緊結(jié)構(gòu)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 105

4.15 含冷卻裝置動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 107

4.16 皇冠式轉(zhuǎn)塔動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 110

4.17 內(nèi)置力矩電機(jī)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu) 112

4.18 精密三聯(lián)齒盤(pán)刀架結(jié)構(gòu) 120

4.19 精確分度定位刀架結(jié)構(gòu) 121

第5章 數(shù)控刀架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì) 125

5.1 結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)理論 126

5.1.1 可靠性設(shè)計(jì)的攝動(dòng)法 126

5.1.2 任意分布參數(shù)可靠性的設(shè)計(jì) 128

5.1.3 可靠性靈敏度的設(shè)計(jì)方法 129

5.1.4 可靠性靈敏度無(wú)量綱化 130

5.2 齒輪系統(tǒng)可靠性求解算例 131

5.2.1 確定隨機(jī)參數(shù) 131

5.2.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可靠度求解 131

5.2.3 一次二階矩法求解可靠度 136

5.2.4 蒙特卡羅法求解可靠度 136

5.2.5 齒輪的可靠性靈敏度分析 138

第6章 數(shù)控刀架可靠性試驗(yàn) 140

6.1 數(shù)控刀架性能試驗(yàn) 140

6.1.1 刀架性能試驗(yàn) 140

6.1.2 刀具位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩檢測(cè)試驗(yàn) 141

6.1.3 定位精度檢測(cè)試驗(yàn) 143

6.2 動(dòng)力刀架動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn) 145

6.3 伺服電機(jī)性能檢測(cè) 149

6.3.1 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)測(cè)試 149

6.3.2 轉(zhuǎn)速波動(dòng)系數(shù)測(cè)試 150

6.3.3 負(fù)載變化轉(zhuǎn)速調(diào)整率 150

6.3.4 系統(tǒng)效率測(cè)試 151

6.3.5 正反轉(zhuǎn)速差率 151

6.4 轉(zhuǎn)位電機(jī)在線性能檢測(cè) 151

6.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法 152

6.5.1 數(shù)據(jù)分析的直方圖法 153

6.5.2 極大似然估計(jì) 154

6.5.3 皮爾遜檢驗(yàn) 155

參考文獻(xiàn) 1572100433B

《數(shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)》系統(tǒng)地闡述了數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)的理論與方法。內(nèi)容包括:數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)，動(dòng)力刀架的基本理論，數(shù)控刀架核心零件和數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析及其在機(jī)床上的應(yīng)用，數(shù)控刀架的精度檢測(cè)技術(shù)，數(shù)控刀架部件的可靠性設(shè)計(jì)方法，數(shù)控刀架的可靠性試驗(yàn)方法，數(shù)控刀架伺服電機(jī)的性能試驗(yàn)方法，數(shù)控刀架轉(zhuǎn)位電機(jī)的可靠性試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的基本方法等?！稊?shù)控刀架的典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)》內(nèi)容豐富，概念清晰，闡述詳盡，系統(tǒng)性強(qiáng)，為讀者展現(xiàn)了多種數(shù)控刀架典型結(jié)構(gòu)及可靠性設(shè)計(jì)方法，有助于開(kāi)闊讀者的視野。

《土木工程研究生系列教材·工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)原理》是土木工程研究生系列教材之一。《土木工程研究生系列教材·工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)原理》共八章及兩個(gè)附錄。主要內(nèi)容為緒論，結(jié)構(gòu)可靠性的基本概念和原理，結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算方法，結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)，結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力，結(jié)構(gòu)可靠度校準(zhǔn)及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性與抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)及既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估。附錄A 給出了有關(guān)結(jié)構(gòu)可靠性的一些中英文名詞對(duì)照，附錄B簡(jiǎn)要回顧了概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本概念。

譯 者 序　現(xiàn)在奉獻(xiàn)給讀者的《結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)》一書(shū)是根據(jù)《Reliability-based Structural Design》（2010年版）翻譯的。原書(shū)作者是美國(guó)佐治亞理工大學(xué)喬治·W.伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院副教授崔勝謙等人，這是他們?cè)鰟h多次后最新的一部力作。

這是一本關(guān)于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的專業(yè)書(shū)籍。本書(shū)系統(tǒng)、深入地論述了結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，并提出了針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)問(wèn)題的高效計(jì)算方法。全書(shū)特別注重理論與實(shí)際的緊密結(jié)合，書(shū)中介紹了多樣化的工程計(jì)算實(shí)例，并給出了詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程，便于讀者更加深刻地理解理論方法。因此，本書(shū)非常適合本科生和研究生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)可靠性分析與設(shè)計(jì)、可靠性優(yōu)化等理論知識(shí)。同樣，本書(shū)對(duì)于工程師、研究人員以及技術(shù)管理人員學(xué)習(xí)可靠性分析與優(yōu)化理論基礎(chǔ)、計(jì)算實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用概率分析和設(shè)計(jì)解決工程實(shí)際問(wèn)題，也具有重要的參考價(jià)值。

譯者在從事車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及疲勞壽命可靠性分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的研究工作中發(fā)現(xiàn)，一種準(zhǔn)確高效的可靠性分析方法對(duì)于解決復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題具有非常重要的意義。本書(shū)提出了基于隨機(jī)擴(kuò)展技術(shù)的可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)計(jì)算實(shí)例驗(yàn)證了這些方法的準(zhǔn)確程度及計(jì)算效率，從而能夠有效解決復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性計(jì)算問(wèn)題。希望本書(shū)的出版能夠給予從事相關(guān)研究的人員以啟迪。

本書(shū)的完成首先要感謝裝備科技譯著出版基金的資助，如果沒(méi)有基金的資助，作者無(wú)法開(kāi)展著作的翻譯工作。本書(shū)翻譯過(guò)程中，得到了北京理工大學(xué)苑士華教授和清華大學(xué)李克強(qiáng)教授的鼓勵(lì)與指導(dǎo)，譯者深表感謝?！糐P 1〗　裝甲兵工程學(xué)院機(jī)械工程系洪煌杰、李建陽(yáng)、王欽龍、韓立軍、栗浩展、李同飛等研究生參與了本書(shū)的翻譯工作。裝甲兵工程學(xué)院王紅巖教授、高連華教授認(rèn)真審閱了全文譯稿，提〖JP 2〗出了不少改進(jìn)意見(jiàn)。裝甲兵工程學(xué)院王良曦教授對(duì)本書(shū)譯稿提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)和建議，他們對(duì)本書(shū)傾注的熱情和支持令人感動(dòng)。同時(shí)，譯者對(duì)裝甲兵工程學(xué)院郝娜老師以及國(guó)防工業(yè)出版社馮晨編輯在裝備科技譯著出版基金申請(qǐng)及本書(shū)出版過(guò)程中給予的支持與幫助表示由衷的感謝?！糐P〗　譯者對(duì)原著印刷方面的錯(cuò)誤，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便予以糾正而不加說(shuō)明。譯文不妥之處在所難免，誠(chéng)請(qǐng)讀者指正。

本手冊(cè)共22章。第1章緒論闡述了關(guān)于結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的重要概念、適用范圍、裝備結(jié)構(gòu)可靠性與耐久性主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)主要工作項(xiàng)目；第2章闡述了結(jié)構(gòu)主要失效模式；第3章介紹了提高結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計(jì)要求與措施，重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的抗疲勞設(shè)計(jì)與防腐蝕（燒蝕）設(shè)計(jì)；第4章～第6章詳細(xì)敘述了載荷/環(huán)境及載荷譜，包括了載荷的統(tǒng)計(jì)分析與提高載荷譜統(tǒng)計(jì)真實(shí)性與可靠性的技術(shù)；第7章介紹了與結(jié)構(gòu)可靠性分析相關(guān)的材料力學(xué)性能（強(qiáng)度、疲勞與斷裂性能）的可靠性分析方法；第8章～第9章分別介紹了零構(gòu)件與結(jié)構(gòu)體系的靜強(qiáng)度可靠性分析技術(shù)；第10章～第12章分別闡述了結(jié)構(gòu)的疲勞、損傷容限和耐久性分析技術(shù)；在第13章介紹了結(jié)構(gòu)的破壞危險(xiǎn)性（疲勞斷裂可靠性）分析技術(shù)以及疲勞分散系數(shù)；第14章介紹了腐蝕環(huán)境下結(jié)構(gòu)的使用壽命評(píng)定技術(shù)；第15章介紹了為保證結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度可靠性的振動(dòng)、噪聲和顫振控制與分析技術(shù)，第16章則闡述了各類裝備結(jié)構(gòu)的可靠性試驗(yàn)技術(shù)。第17章～第22章中介紹了典型裝備結(jié)構(gòu)可靠性試驗(yàn)、分析與使用壽命評(píng)定的一些應(yīng)用范例。

本手冊(cè)內(nèi)容全面、系統(tǒng)、具備實(shí)用性與先進(jìn)性，在強(qiáng)調(diào)可供設(shè)計(jì)人員應(yīng)用的前提下，講清道理，明確方法，闡明適用范圍，為各類裝備的設(shè)計(jì)人員貫徹結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)思想與要求提供了重要的設(shè)計(jì)工具，可供從事裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析與試驗(yàn)的技術(shù)人員使用，對(duì)于高等院校相關(guān)專業(yè)的師生和從事結(jié)構(gòu)可靠性研究的科研工作者也有重要的參考價(jià)值。