《表2 静力学分析：WC-Re复合搅拌头设计及其制造工艺研究》

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《WC-Re复合搅拌头设计及其制造工艺研究》

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机用刀柄的夹紧机构与本设计类似，其圆锥角大约为16°，此锥度已经不能提供有效的摩擦力来抗衡刀柄的重力，故而刀柄尾部加入拉钉的设计。应用式（2）进行静力学分析，根据机床参数已知最大下压力为25 k N。假设F3达到下压力25 kN，圆锥角从0到16°均匀取8个点，另外取110°作为参考。轴肩对搅拌针的正压力为（F2+F1）。取摩擦系数0.78，取受力点到旋转轴的平均距离2.1 mm。其计算结果如表格2。从数据分析可以得知只要锥度小于110°，由正压力产生的摩擦力所带来的扭矩大于搅拌摩擦焊接经验扭矩50 N·m。根据本设计的边界条件，当锥度为110°时如图3c所示，搅拌针的质心已经低于轴肩平面，该结构失稳，加工过程中搅拌针很容易脱落。当锥度为10°时如图3b所示，搅拌针正好贯穿轴肩。当锥度小于10°为6°时如图3a所示，搅拌针在轴肩底面的截面直径大于零。综合考虑摩擦力与几何限制，取锥度小于10°。