《机电装备设计》PPT课件(I)

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1、第四章机电装备支承件和导轨设计BearingPartAndGuidewayDesignforElectro-mechanicalEquipment4.6导轨的类型及基本要求4.7滑动导轨设计4.8卸荷导轨设计4.9滚动导轨设计4.10润滑与防护、提高耐磨性的措施本节主要内容4.6导轨的类型及基本要求4.61功用和分类功用：使运动部件沿一定的轨迹(直线或圆周)运动，并承受运动部件上的载荷即起导向和承载作用。在导轨副中，运动的一方称作运动导轨，不动的一方称作支承导轨。支承导轨用以支承和约束运动导轨，使之按功能要求作正确运动。按运

2、动导轨的轨迹分：直线运动导轨副：一个直线运动自由度圆周运动导轨副：一个旋转自由度按导轨面间的摩擦特性分：滑动摩擦导轨副：是基础滚动摩擦导轨副：导向精度高液体摩擦导轨副：吸振性好，摩擦系数小导轨面间有一层油膜，实现液体摩擦，导轨间不相互接触，摩擦因数为0.0005～0.0010，不会磨损，有利于保持导轨的导向精度，在低速下不宜产生爬行，在机床上得到广泛应用。分类按结构形式分：开式导轨和闭式导轨开式导轨：●必须借助于运动件的自重或外载荷，保证在一定的空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而保证运动导轨

3、的规定运动。●结构简单，但不能承受较大颠覆力矩的作用。闭式导轨：借助导轨副本身的封闭式结构，保证在变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面都能始终保持可靠的接触，从而保证运动导轨的规定运动。4.6.2导轨副应满足的要求1、导向精度定义：运动导轨的实际运动方向与给定运动方向之间的偏差。影响导向精度的主要因素：导轨的几何精度、导轨的结构形式、装配质量、导轨及其支承件的刚度和热变形等。2、接触精度定义：导轨副摩擦表面的实际接触面积占理论接触面积的百分比。3、精度保持性主要由导轨的耐磨件决定。影响因素有磨损性质、载荷状

4、况、导轨材料、工艺方法和润滑防护条件等。4、低速运动平稳性低速运动速度可达0.05mm/min。5、刚度6、结构简单、工艺性好等。(刮研)4.7滑动导轨4.7.1材料与热处理1.对导轨材料的要求和匹配●材料应具有良好的耐磨件、摩擦因数小和动静摩擦因数差小；●加工和使用时产生的内应力小，工艺性和尺寸稳定性好及成本低等性能；●导轨副应尽量由不同材料组成，如果选用相同材料，应采用不同的热处理或不同的硬度；●通常动导轨用较软、耐磨性低的材料，固定导轨用较硬和耐磨材料制造。导轨材料匹配及其相对寿命导轨材料及热处理相对寿命导轨材料及热处

5、理相对寿命铸铁/铸铁铸铁/淬火铸铁铸铁/淬火钢12~3＞2淬火铸铁/淬火铸铁铸铁/镀鉻或喷涂钼铸铁塑料/铸铁4~53~48注：导轨材料前边为动导轨，后面为定导轨2.导轨材料与热处理铸铁（灰铸铁、孕育铸铁、耐磨铸铁）铸铁是一种成本低、有良好的减振性和耐磨性、易于铸造和切削加工的金属材料。灰铸铁：应用最多的灰铸铁是HT200，铸铁—铸铁的导轨摩擦副适用于需要手工刮研的导轨；对加工精度保持性要求不高的中等精度和运动速度低的导轨。孕育铸铁：在铁水中加入少量孕育剂硅和铝而构成的孕育铸铁，可使铸件获得到均匀的强度和硬度。耐磨铸铁：高磷铸

6、铁、磷铜钛铸铁和钒钛铸铁。高磷铸铁是指磷的质量分数高于0.3％的铸铁、耐磨性比孕育铸铁提高1倍多。磷铜钛铸铁和钒钛铸铁是提高机床导轨耐磨性的好材料。具有力学性能好、耐磨性比孕育铸铁高1.5～2.0倍、铸铁质量容易控制等优点，但成本较高。目前多用于精密机床。铸铁导轨的淬火○接触电阻淬火淬硬深度很浅，对导轨耐磨性提高的幅度不大。○感应淬火有高频与中频感应加热淬火两种，硬度可达45～55HRC，耐磨性可提高近两倍。中频加热淬硬层较深，可达2～3mm。高频与中频淬火后的导轨面要进行磨削加工。火焰表面淬火的导轨因淬硬层深而使导轨耐磨性

7、有较大的提高，但淬火后的变形较大，增加了磨削加工量。钢：采用淬火钢和氮化钢的镶钢导轨，可大幅度地提高导轨的耐磨性。镶钢导轨材料有几类：①合金工具钢或轴承钢，牌号为9Mn2V、GrWMn、GGrl5等。整体淬硬，硬度≥60HRC；②高碳工具钢，牌号为T8A、T10A等，整体淬硬，硬度≥58HRC；③中碳钢。牌号为45或40Cr，整体淬硬，硬≥48HRC；④低碳钢，牌号为20Cr，渗碳淬硬，硬度≥61HRC；⑤氮化钢，牌号为38CrMoAlA以，氮化处理，表面硬度≥850HV。有色金属用于镶装导轨的有色金属板的材料，主要有：锡青

8、铜ZCuSn6Pb6Zn3、铝青铜ZCuAL9Mn2和锌合金ZZnAl-10-5等。多用于重型机床的动导轨上，与铸铁的支撑导轨相配偶，用于防止撕伤、保证运动的平稳性和提高移动精度。从摩擦状态和耐磨性来看:铝青铜ZCuAl9Mn2≈锡青铜ZCuSn6Pb6Zn3>ZZnAl-10-5高，但锌