浅谈机电设备的机架设计

机架是机电设备中很重要的组成部分，它相当于舞台，只有搭建得好，其他如电气控制系统，电机，减速机，油缸，气缸等动力系统，链轮链条，丝杆螺母等传动系统，光电开关等信号反馈系统，工作台，刀架等执行对象才能稳定，可靠的完成控制系统预设的各种指令动作程序，从而完成工作任务。

车床的机架是床身，床腿，对于机器人，它的机架就是基座；对于输送机，它的机架就是安装皮带滚筒的护板，支腿等（头架，尾架等），机架就是能将一台设备所需的所有零部件整合到一起的公共载体。

大家平常看到的各行各业的机电设备差异很大，机架也五花八门，各有各的调性，特色。懂的人，对其外形布局、结构，材质，外观一看，就知道它是哪个行业的，并对此初步做出一些综合评价。

既然它是舞台，对它的设计要求有哪些呢？

首先是对它的结构要求。结构布局首先要满足生产工艺要求，如果生产工艺是线性的流程，那它的结构就按线性布局，如果是回转型的，那它的结构布局就是圆形的，如果是高低型的，那它的结构布局大部分是高低台式的，如果是环形的，机构布局也随之为环形的。

其次是对它的机械性能要求。机械性能通常指材料的刚度，强度，挠度等。如果这台设备主要用于金属切削，如车床，主要对其床身的静刚度和动刚度要重点设计，所以其床身往往为铸造件，是为了让其固有频率提高，抵抗在高速车削时，发生振动从而破坏机床精度的保持性，而在低速车削时防止机床爬行。所以对精度要求较高的机床设备，通常将机架设计为铸造件，而不是钢板焊接结构；另外如重型液压压力机的床身、机器人的基座，往往也为铸件，如果压力小的话，钢板焊接结构未尝不可。

关于机架强度设计，主要针对钢板焊接结构和型材焊接结构。这些设备往往属于轻载低速设备，用型材焊接，完全可以满足其使用，如桁架龙门移栽机中行走机构的导轨安装梁，行车中行走机构的纵梁，采用钢板焊接或型材焊接，但对其抗拉，抗压，抗剪、抗扭强度要进行设计计算，必要时要做有限元分析。

在这里要强调的是，为了保证可靠的强度，需要从结构工艺及焊接工艺上下功夫。结构工艺上主要是在转角处尽可能的增加筋板，在受力位置增强局部厚度和接触面积，设备的重心和几何中心尽可能的重合，已增强其稳定性，在焊接工艺上尽可能的采用双面焊，连续焊等工艺措施；对于焊接件，尽可能地在焊接后做人工时效和去应力回火处理，消除焊接产生的内应力，然后在对轴承座，电机座，气缸，油缸，导轨等其他装置的安装面进行铣加工，以保证装配精度和设备使用精度的保持性。（这些安装面往往设计为局部凸台，以减少机械加工面积，降低成本）。另外对于轻载设备，其机架尽可能避免焊接，采用螺栓活连接。

在非标自动化行业，很多机架为型材焊接结构或铝型材连接结构，且其结构布局形式往往为拉、压杆、悬臂梁或框架梁（简支梁），对它们的受力分析显得尤为重要。为满足足够的刚度、强度等机械性能，对其梁的截面形状，根部结构和支腿都要进行结构设计和受力分析计算，重点校核其受力后的变形量不大于直线导轨和滑块之间的配合间隙，导轨的平行度，行走机构的行走精度等。

需要强调的是：对于材料的受力分析，主要要分析本机架的受力类型，抓住主要的受力类型对其进行重点分析，从载荷的角度分析，它主要受的是集中载荷还是均布载荷，是拉应力还是压应力，剪切力或者是扭转力，以此确定机架的设计重点。

总结：

1.机架的设计重点首先是其布局结构形式，材料的材质，截面形状和规格的选择；

2.机架设计的重点其次为受力分析:刚度和强度分析，在保证足够的抗拉，抗压，抗弯、抗剪和抗扭强度下，重点分析受力后的刚度，即挠度/变形量，是否满足设备的精度要求；

3.对机架的运输，安装，加工，维修充分考虑，并符合实际的运输条件，安装条件，机械加工工艺条件和后期维修操作条件。

最后希望广大网友们对机架设计提出更多宝贵意见，并将你们所设计的，遇见的更多丰富的机架图片，资料分享出来，互相学习，借鉴。

注明：本文章来源于互联网，如侵权请联系客服删除！