非标设备的结构刚性设计与振动控制

结构刚性设计要点：

1. 合理的结构布局：力流路径应短而直接，避免悬臂结构和力臂过长。支撑点应布置在受力集中或变形敏感部位附近。对于龙门结构，需保证横梁有足够抗弯截面和与立柱的连接刚度。

2. 材料选择与截面设计：在满足功能前提下，选用弹性模量较高的材料（如钢材优于铝材）。通过合理的截面形状（如“工”字梁、箱型结构）来提高抗弯和抗扭惯性矩，这比单纯增加壁厚更有效。对于焊接框架，需注意焊缝布置与焊接工艺以减少内应力变形。

3. 加强筋的应用：在平板或壳体上合理布置加强筋是提高局部刚度的有效且经济的方法。筋条应沿主应力方向布置，并注意交汇处的平滑过渡。

4. 连接部位的刚度：部件间的连接刚度往往是刚性链中的薄弱环节。应优先采用刚性连接（如法兰、止口配合、多螺栓均布预紧），避免仅靠销钉或单螺丝连接。对于直线导轨、滚珠丝杠的安装基面，其平面度和硬度有严格要求。

振动控制策略：

1. 源头抑制：选择动平衡好的电机、减速机；对高速旋转件进行动平衡校正；优化运动曲线（如采用S型加减速），避免加速度突变引起的冲击。

2. 路径隔断：在振动源与精密部件之间采取隔振措施。例如，将振动较大的气动元件、泵站与主体框架分开安装，中间使用橡胶减振垫；高精度测量模块可采用独立支架。

3. 被动阻尼：对于不可避免的结构振动，可考虑附加阻尼材料或调谐质量阻尼器（TMD）来消耗振动能量。

4. 主动控制：对于极高要求的场合，可通过传感器监测振动，并通过作动器施加反向力进行实时抵消（主动振动控制），但成本较高。

总而言之，在非标设计初期就应将刚性作为重要指标进行评估和计算，通过CAE仿真软件进行模态分析和静力学分析已成为优化设计的重要手段。一个刚性良好的设备，是其精度、速度与长期稳定运行的物理保障。