第1章 绪论 1
1.1 热变形误差研究的重要意义 1
1.2 热变形误差研究进展及主要问题 4
1.3 热变形误差的影响因素分析 7
1.4 精确材料热膨胀系数研究 8
1.5 热变形理论研究 9
1.6 热变形理论应用技术研究 12
1.7 环境温度控制技术 13
第2章 机械热变形的基础理论 17
2.1 热传导理论基础及分析 17
2.1.1 热传导的概念 18
2.1.2 温度场的边值条件 22
2.1.3 温度场的求解 24
2.2 热弹性理论及其解法 35
2.2.1 各向同性体热弹性问题的基本方程 36
2.2.2 热应力问题解法 41
第3章 材料热膨胀系数 54
3.1 概述 54
3.2 材料热膨胀系数的定义 56
3.3 材料热膨胀机理与理论计算 59
3.3.1 弗兰克尔双原子模型 59
3.3.2 准谐振近似理论 61
3.3.3 热膨胀现象的定性说明 64
3.3.4 热膨胀现象的定量描述 65
3.4 材料热膨胀系数的影响因素分析 70
3.4.1 温度的影响 70
3.4.2 材料成分变化的影响 71
3.4.3 材料金相组织的影响 71
3.4.4 试样加工方法不同造成的材料热膨胀系数值的差别 72
3.4.5 测量方法所带来的误差分析 73
3.4.6 试样形状尺寸的影响 74
3.4.7 材料热膨胀系数定义的标准造成的误差 75
3.4.8 其他因素对测量值的影响 76
3.5 材料热膨胀系数定义不同引起的误差分析计算 76
3.5.1 平均热膨胀系数产生的误差 77
3.5.2 微分热膨胀系数产生的误差 77
3.5.3 现行两种定义的材料微分热膨胀系数定义不同产生的误差 81
3.6 材料热膨胀系数对热变形计算精度的影响分析 83
3.6.1 线膨胀系数的近似性 84
3.6.2 热变形误差模型的非线性 85
3.6.3 物体形状的复杂性 86
3.6.4 物体温度的不均匀性 87
3.6.5 热变形误差公式的可靠性 88
3.7 形体热变形系数的概念 89
3.7.1 热变形系数的定义 89
3.7.2 热变形系数与热膨胀系数的关系 90
3.7.3 热变形系数与边界条件的关系 91
3.8 材料精确热膨胀系数 92
3.8.1 传统定义的热膨胀系数的局限性 92
3.8.2 材料精确热膨胀系数 94
第4章 零件形体热变形机理 96
4.1 残余应力对零件热变形影响分析 96
4.1.1 概述 96
4.1.2 热处理对残余应力形成及分布的影响 98
4.1.3 切削加工对表层残余内应力形成及分布的影响 105
4.1.4 残余应力影响金属零件热变形机理 108
4.2 零件形体热变形分析计算 112
4.2.1 概述 112
4.2.2 回转体零件径向尺寸热变形的影响计算 113
4.2.3 残余应力对现行热膨胀系数测量的影响计算 124
4.2.4 残余应力对热配合的影响计算［43,48］ 127
第5章 常见机械零件形体热变形计算 130
5.1 典型形体温度场的理论分析 131
5.1.1 实心主轴一维温度场计算［10］ 131
5.1.2 圆盘一维温度场计算［10］ 132
5.1.3 球体的温度场计算［3］ 133
5.2 主轴三维热传导问题的级数解 138
5.2.1 Bessel方程 138
5.2.2 主轴的热传导特点和数学描述［49］ 140
5.3 圆盘类零件热变形计算 148
5.4 圆环直径热变形分析［50］ 150
5.4.1 圆环内径尺寸对内径热变形影响 150
5.4.2 圆环外径对内径热变形影响 151
5.4.3 试验结果分析 152
5.5 方体类零件热变形计算 153
5.6 渐开线圆柱齿轮的热变形计算［51］ 157
5.6.1 渐开线齿轮的变形分析 157
5.6.2 齿轮轮齿的几何热变形计算 158
5.6.3 渐开线齿轮非渐开线误差测量结果 170
第6章 最佳热配合理论及应用研究 172
6.1 最佳热配合研究 172
6.1.1 热变形对间隙配合影响的理论分析与计算 173
6.1.2 热变形对过盈配合影响的理论分析与计算 183
6.2 最佳热配合原理及应用研究 186
6.2.1 最佳热配合基本原理 187
6.2.2 最佳热配合补偿值计算 192
6.3 应用举例 204
第7章 多维高精度热变形试验装置 206
7.1 概述 206
7.2 多维高精度热变形试验装置原理及组成系统［57,58］ 207
7.2.1 试验装置功能原理 207
7.2.2 试验装置组成 208
7.2.3 专用夹具的研制 213
7.2.4 热变形测量的精度分析 215
7.3 典型形体热变形测量方法 218
7.3.1 长度的测量 218
7.3.2 圆环直径的测量 219
参考文献 221