机械制造中的传热与热变形基础.pdf

目录第一章工艺系统的传热与热变形生4建立二维平面稳定系统单元问题概述7内部温度：的近似的数1041-1引宫74-5单元e的泛函及对整个平面令1一2工艺系统的热学特性2求解区间的泛函求极值1061-3工艺系统的传热与热变形对4-6第-一种边界条件无内热源平机械加工错度的影响4面稳定温度场的求解112S1-4机床热变形的控制与防止6S4-7解题具休步骤】131-5机床热变形的具体解决方法8第五章热变形与热应力122I一6本课程的任务9第二章传热的基本知识105-2一维热变形（变形位移）与热2-1传热的基木方式n10应力11262-2导热的基本概念10行3筒单梁的变温挠度1302-3对流、对流放热的些本公854桁架的力与变形等问题的有限式一牛顿公式44*415单元法41342-4热辐射、热箱射的基本定律、55弹性力学中平面热变形问题的热辐射换热及换热系数25有限单元法7522-5固体表面的放（换）热335一6平面刚架的有限单元法176多2-6传热过程36附表1932-7热传导的基木原理44行附表1793第三章一维稳定系统导热7附表2*793列3-1平壁稳定导热与传热47附表317943-2圆筒壁的稳定导热和传热*57附表419533等截面细长杆（轴）周界放附表5195热的一维导热66附表61963-4端面放热的径向导热76附表73-5不等战面细长轴的一维导热82附表8n44+*1983-6相对运动的机械部件之间的附表941440199导执4，489附表1041444*200第四章有限单元法在求解导热微附表11分方程中的应用100附表12444t4+44201-1平面稳定温度场的有限单元附表13202格式4100附录2044-？有限单元法的基木原理及进附录一死降代数基础知识*204行步骤101附录二贝塞尔函数219苓4-3各类不问温度场泛函的构成*102附求三变分原理简介2292为了研究热变形及恒温问题，不得不研究传热学中的一些基本知识。1-2工艺系统的热学特性工艺系统热变形的产生原因与加工过程中的发热与传热有关，也与周围环境温度的变化有关。一、工艺系统的热源引起工艺系统热变形的热源，不外乎下列三大类：(一)切削或磨削热在金属切削过程中，由机械能变为被切削材料的变形能，从而产生大量的热量，产生热量的多少将随被切削材料的性质及切削用量的大小而不同。车削时的发热量Q可由下式确定：Q=PT焦(1-1)式中P一一切削过程中的切削力的垂直分力（牛）。它与被切材料的性质、切削深度、走刀量s及刀具儿何参数有关：一切削速度（米/秒）t一切削时间（秒）。若Q以下卡计算，P.以公斤力计算，则上式改成0=2(1-2)切削所产生的热量主要通过传热分配到工件、刀具和切屑，其分配的百分此与切削速度有关。对于不同加工种类，其切削热的计算与分配各不相同。在车削过程中，大量的热为切屑所带走（速度越高，百分比越大），传给工件的热量次之，般在30%以下，而传给刀具的热量又次之，一般不大于5%，高速切削时甚至在1%以下。对于铣削及刨削加工，传给工件的热量一般在30%以下。对于钻孔和卧式镗孔，因有大量切屑留在孔内，故其传给工件的热量就比车削等为高，在钻孔加工中（特别是垂直钻孔中）传给工件的热量往往在50%以上。对于铸件加工，一般不用切削液，大量切屑落在机床床身和工作台上，它对床身和工作台热变形的影响也是显而易见的。但大量切屑只有粗加工时才有，而机床热变形对粗加工精度的影响则一般可以忽视。至于精刨、精铣、精堂这类加工，由于走刀量和切削深度均比较小，切屑所携带的热量也比较小，故由切屑所引起的床身、工作台的热变形，是否需要考虑，要看具体情况而定。但在加工中心机床上，零件的粗、精加工往往在同一机床上进行，工作台的热变形的影响，就应予以注意。有的采用冷冻机强制冷却切削区以减少工件与刀具的热变形，从而也部分地解决床身、工作台的热变形问题。至于磨削，因其传给磨屑的热量较少，大部分热量是传给工件的。据试验分析，传给工件的热量通常在总热量的84%左右，传给磨屑的热耻仅占4%，传给砂轮的热量约占12%左右。有时工件磨削区域的温度可达8001000以.上，它将使部分工件表面出现烧伤缺陷并使工件产生较大的热变形，从而影响工件的加工精度