机电一体化系统设计课件——第2章(4)：机械系统的部件选择与设计(导轨).ppt

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1、第三节导向支承部件的设计与选择导向支承部件的作用是：1）支承2）限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。一、导轨副的组成、种类及其应满足的条件1、导轨副的组成承导件运动件导轨副运动件承导件2、导轨副的分类（1）按运动轨迹分直线运动导轨副回转运动导轨副直线运动导轨副回转运动导轨副（2）按接触面的摩擦性质分滚珠导轨滚柱导轨滚动轴承导轨液体静压导轨（3）按导轨副的截面形状分三角形矩形燕尾形圆形每种又分为凸形和凹形对称三角形45o900~1200凸形凹形燕尾形550550凸形凹形矩形凸形凹形圆形凸形凹形（4）按结构特点分为开式导轨闭式导轨开式导轨借助重力

2、或弹簧力保证运动件与承导面之间的接触。开式圆柱面导轨开式“V”形导轨闭式导轨：只靠导轨本身的结构形式保证运动件与承导面之间的接触。闭式圆柱面导轨闭式直角导轨3、导轨副应满足的基本要求指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导向精度：（1）导向精度高影响导向精度的因素：导轨的结构导轨的几何精度和接触精度导轨的配合间隙油膜厚度和油膜刚度（静压导轨）导轨和基础件的刚度热变形（2）刚性好导轨的刚度即抵抗载荷的能力。（3）精度的保持性提高导轨的精度保持性方法：正确的润滑与保护；对于滑动导轨，采用贴塑导轨；（4）运动的灵活性和低速运动的平稳性减小摩擦可以提高系统运动的

3、灵活性和低速运动的平稳性；为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑导轨等；在普通导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。（5）对温度的敏感性和结构工艺性导轨对温度变化的敏感性，主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择；结构工艺性是指系统在正常工作条件下，应力求结构简单，制造容易，装拆、调整、维修及检测方便，从而最大限度的降低成本。4、导轨副的设计内容1）根据工作条件，选择合适的导轨类型导轨性能的比较低高成本好大大静压导轨差小小滚动导轨较好较大大

4、小大滑动导轨抗振性承载力摩擦力刚度导轨类型2）选择导轨的截面形状，以保证导向精度常用导轨性能比较导轨类型结构工艺性方向精度摩擦力对温度变化的敏感性承载能力耐磨性成本闭式圆柱面导轨好较高较大不敏感小较差低燕尾导轨较差高大敏感大好较高开式V型导轨较差较高较大不敏感大好较高闭式滚珠导轨差较高较小不敏感较小较好高开式滚柱导轨较差较高小不敏感较大较好较高3）选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，满足系统的要求。4）选择导轨的补偿及调整装置5）选择合理的耐磨涂料、润滑方法和防护装置6）制定保证导轨所必须的技术条件二、滚动导轨副的结构及其选择1、直

5、线运动滚动导轨副的特点与要求优点摩擦系数小（0.003~0.005）运动灵活；不易出现爬行；可以预紧，刚度高；寿命长精度高；润滑方便由专业厂生产，可以外购选用缺点：抗振性差，接触应力大；对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高结构复杂，制造困难，成本高；对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。对滚动导轨的基本要求是：导向精度耐磨性刚度工艺性2、分类（1）滚动体不循环行程不能太长，结构简单，制造容易，成本较低，但施加预紧力较难，刚度较低，抗振性差，不能承受冲击载荷1）滚珠导轨运动件滚珠承导件特点：摩擦小，但承载能力差，刚度低，不能承受大的颠覆力矩

6、和水平力。适用于载荷不超过200N的小型部件2）滚柱导轨运动件滚柱承导件特点：承载能力和刚度比滚珠导轨副要高，导向性能也高；对安装精度的要求较高3）滚针导轨特点：承载力比滚柱导轨大，但安装精度要求更高，适用于结构尺寸受限制的机床三角-平面滚珠导轨双三角滚珠导轨双三角交叉滚柱导轨、滚动导轨副（2）滚动体循环行程无限，一般制造成标准件；用于重载条件下，结构复杂，装卸调整不方便。滚动导轨副滚动导轨块滚动导轨副1-定导轨；2-机身；3-运动件；4-动导轨；5-调整螺钉；6-塞块；7-偏心调整销轴滚珠轴承导轨1-承导件；2-偏心轴；3-滚珠轴承；4-轴承支架；5-摆

7、杆；6-轴承；7-小轴；8-左轴承；9-工作台；10-弹簧；11-螺钉；12-丝杠；A、B-导轨面；01-摆杆转动中心；02-轴承回转中心滚动轴承及其偏心轴机构滚动导套副闭式液体静压导轨副工作原理卸荷导轨工作原理图1、3、6-主导轨；2、4、5-辅助导轨；7-活塞销；8-弹簧；9-滚动轴承；10-调节螺钉；11-手柄3、滚动导轨的预紧目的：提高刚度预紧的方法：采用过盈配合采用调整元件1）采用过盈配合2）采用调整元件