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论工业母机(2)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－五、更好的理论及方法在车床加工jīng度进步中的决定xìng
太祖有一句名言“没有文化的军队,是愚昧的军队”，那么理论和方法在车床xìng能进步中起到了什么作用呢？很多人会说，机床的零部件jīng度越高，机床的加工jīng度越高。好吧，不得不承认，这话是有道理的。可是，这话也是仅有点道理而已。如果我当年这么回答老师，肯定要不及格了，用当年同学的话来说就是“被老师用竹竿捅下来”。对于我们学机床的而言，这种回答是一个想当然的回答。
我们在前面已经大致说了车床各个部分和它们对机床的加工jīng度的影响，但是请注意，各个部分对加工jīng度的贡献是不一样的，因此要提高加工jīng度，必须能够正确的分析出各部分对加工jīng度的影响。然后对应的去提高jīng度或改变结构或原理，这样才能达到效果。比如，导轨的jīng度一般情况下就不要打什么主意了，即使能提高jīng度，对大部分车床加工jīng度的提高也是忽略不计的。
那么，如何去进行相关的计算呢？从一开始的完全靠摸索，到各种各样的简化模型，再到现在的jīng密模型，机床的设计一直在围绕着这些理论和模型转。这些理论和模型中间用上理论力学、材料力学、弹xìng力学、塑xìng力学、流体力学等等当时最前沿的知识，历史上有无数让后人仰慕的牛人为它奋斗了终身。但在以前，计算方法都是简化计算或经验公式，因此对机床的jīng度的全面细致分析一直没有，人们虽然能造出高jīng密的机床，但靠的是理论的大致指导和各个方面的不停摸索出的经验，因此对于整个工业来说，高jīng密的机床的生产还是手工作坊式，谁也不能完全保证这是个可复制的生产过程。
直到70年代，有限元法的横空出世，模型才能jīng确分析，开始比较有说服力了。正如**到处是JQ，可光补风捉影的猜测是不行的，那只会让人民群众真正关心的JQ溜掉，因此要有证据，要从心里学、社会学出发，构建出双方详细的心里变化和活动，才能真正的发现JQ。顺便提一下，有哪位好人能给我几张猪头卡，我要用它们来对在**军版公然发展JQ的童鞋表示广大群众的热切关心。
当然了，提出理论模型无论对错都是要付代价的，大家都是吃这碗饭的，谁会自认自己不行呢？因此吵吵嚷嚷是常态，动用学霸作风打击对方也是很常见的，各国都如此。我的某位工科老师留学前苏联，前苏联的博士（副？）答辩委员会成员是国家指定成员来自的单位，该单位将人选上报国家后基本要这人退休后才能换人。毕业答辩时他的一位同学选了一个高难度的课题，在学术界一直是有争论的，放国内那就是应该好好表扬的事，可答辩委员会成员听完论文后，他们之间却分成几派吵了起来，那个倒霉的同学在上面不知所措的站着，纯洁的像个小白兔一样，最后只能第二年再答辩了。当然了，一旦模型和理论被证明正确，那就抖起来了，那就是新一代的学霸。
顺便说一下，对于我等学机械的来说，有限元法就是圣殿呀，干机械设计的不会有限元分析，出门都不好意思和人打招呼。当然了，由于机械发展的实在是太久了，中间出了很多的经验公式和实验数据，一般的设计，不用有限元法照样可以完成。记得本FC在课程设计时，计算校核就是经验公式、查表、查各种xìng能曲线。到军工厂后惊讶的发现，搞机械设计的竟然没人懂有限元，但同时绝望的发现，他们的设计也没任何问题。他们的经验丰富到什么程度呢？设计室的主任能够简单用笔算一下就能知道你这个设计（雷达）的重心在哪，而且误差还很小（为什么要说重心，因为雷达是旋转的，要配平，这很重要）。当然了，不管再牛B的经验，理论和方法上一旦能jīng确分析，终究会变成新时代的屠龙刀法。
a、对于机床的动力来源，我在前面的介绍中已指出，直道20世纪初，很多机床仍然不是用电机来获得动力的，而是动力车间通过锅炉产生动力，传递到车间的大梁上，再通过皮带传递到机床上。那么，机床的转速和速度的不均匀xìng就可想而知了，更何况，一个车间的机床的皮带都是连在一根大梁上。在历史上，人们为降低来自动力对加工jīng度的影响可是动足了脑筋，在理论的支持下各种方法都用过，如工作过程中机床都开着，而不是一会有一台启动，一会有一台关机，这样可以保持动力的总输出是稳定的，从而提高加工jīng度。
动力换成电机后，自然机床的加工jīng度就立马提高了。现在么，有的机床开始不用普通电机而用各种先进的伺服电机了。
b、车床床身的震动和弹xìng变形对加工jīng度的影响，解决的方法就不是加工jīng度更高，而是修改设计。如中间增加横梁（比如，平行四边形受力很容易变形，而变成田字形就好了）、修改尺寸形状等（不同的尺寸和外形，对震动的响应是不一样的）。一般设计师们不会采用换材料的方法，因为床身很重的，换材料成本太高了。在这中间，对床身的jīng度要求没变，但车床的加工jīng度已经变好了。
有限元在这方面是个利器，但机床的模型正确与否直接决定了最终效果。
c、说实话，齿轮箱的变化到不大（其中的轴承放在下面谈），但是，这也仅仅是看起来。它是一个对理论设计和jīng密度要求都很高的东东。比如说，斜齿轮和人字齿轮就比直齿轮运动平稳、噪音小，凸面直齿也比普通直齿效果好。但是，应用最广的直齿轮最主要的变化是提高了加工jīng度，其它的更多的是靠摸索，有理论指导下的摸索，也有瞎猫碰死耗子的摸索。这简直就快成特列了。
但是，在这漫长的过程中，齿轮箱的设计可是理论翻新很多，要达到效果就千万不要把希望完全寄托在齿轮的加工jīng度上，别忘了这中间还有很多受力变形的问题，这些问题的解决比完全指望齿轮的jīng度要有意义。当然了，经验在其中也起着重要作用。
d、在车床中，主轴系统是个极其关键的部分，当然，车床头上装轴承的孔jīng度越高越好，但轴承的jīng度却是其中的关键，对于轴承的jīng度，滚珠是其中的关键，但这不是指滚珠的jīng度！在主轴受力后，力传递到轴承的内圈套上，简单的说有轴向力和径向力，这些力有传递到滚珠上，而滚珠之间是有间隙的，在这种情况下，有的滚珠之间很挤，有的很松，轴承的内圈在此情况下变形，轴的旋转自然也就不是同心的了，而是一个锥形。因此，不同受力指标的轴承，滚珠的大小、数量、滚珠和滚道在轴向的间隙等都要靠理论分析来决定，这个因素比滚珠的jīng度要重要的多,可以说是对轴承jīng度影响最大的因素。当然，轴承的内、外圈的jīng度、滚珠及滚道的硬度等等也是因素。
我曾见到过回转jīng度极高的密珠轴承，简单说它就是靠里面密集的小滚珠实现了高j
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