机械系统导向支承部件的选择与设计.ppt

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1、导向支承部件的选择与设计一.导轨副的组成、种类及其应满足的要求导轨支承部件的作用：支承和限制运动部件按给定运动规律要求和规定运动方向作直线或回转运动。导轨副的组成1.导轨副的种类按运动方式可分为：直线运动导轨、回转运动导轨。按接触表面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等。2、导轨应满足的要求（1）导向精度导向精度指导轨副中运动件实际运动方向与给定运动方向之间的准确程度。包括直线度、平行度及角度公差等。（2）接触精度以导轨表面的实际接触面积占理论接触面积的百分比或25mm×25mm面积上接触点的数目和分布状况来表示。一般由精刨、磨削、刮研等加

2、工方法按标准决定。（3）精度保持性指导轨在长期使用后，对导向精度的保持能力，主要由导轨的耐磨性决定。影响因素：摩擦磨损性质、受力状况、导轨材料及工艺方法等，其中主要是磨损性质。（4）运动的灵活性和低速运动稳定性具体指导轨要有良好的灵活性和平稳性，工作时要速度均匀，低速时不应产生爬行现象。产生爬行现象的原因：一是传动系统刚度不足，二是摩擦系数随相对运动速度的变化而变化（主要原因）。起始：V很低，f很高；运动过程中V增大，f降低；V至临界点，f升高。避免措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、塑料导轨；普通导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；提高传动系统的刚度；提高

3、液压系统的刚度。3.导轨副应满足的基本要求（1）导向精度指动导轨沿给定方向作直线运动时应保证的准确程度。设计或选用导轨副时，影响导向精度的主要因素导轨结构类型。导向精度（直线度）和接触精度（平面度和接触面积）。导轨运动配合精度（间隙）。油膜厚度和油膜刚度。导轨和机架的结构刚度和接触刚度。导轨和机架的热变形（热敏感性）。装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。（2）刚度导轨的刚度：导轨抵抗外载荷的能力，从而不影响导向部件的导向精度（运动精度）。通常分为：静刚度——抵抗恒定载荷的能力。动刚度——抵抗交变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度(自身变形

4、，由导轨面上零部件重量引起)、接触刚度（接触变形，由接触处的微观不平度引起）、局部刚度（局部变形，发生在载荷集中的地方）。在一般情况下，为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸、添加辅助导轨、增加接触面积的方法提高刚度。精度保持性要求：指导轨副表面的耐磨性（耐磨能力）应达到导轨面的使用寿命要求。主要取决于导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等。提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保护。（3）精度的保持性（4）导轨运动灵活性和低速运动平稳性灵活性——指对系统控制指令的反映能力。低速运动平稳性——指低速运动时运动部件的运动波

5、动误差（低速“爬行现象”）。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、贴塑料层导轨等；在普通滑动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）温度敏感性和结构工艺性要求温度敏感性——指导轨在环境温度和导轨运动摩擦发热的影响下，导轨运动灵活性、平稳性、导向精度产生变化的反映程度。结构工艺性要求——结构简单、制造容易、装配调整、维修维护、检测方便，生产成本低动导轨静导轨动导轨静导轨二、导轨的材料导轨的材料选择在满足以上要求的同时还应具备较高的强度、良好的工

6、艺性、成本低、环境温度改变时的尺寸稳定性等，常见材料如下：1）铸铁：灰铸铁（HT20-40），孕育铸铁(HT30-54)，合金铸铁铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火（借助与工件接触的电极(高导电材料的滚轮)通电后，因接触电阻而加热工件表面随之快速冷却的淬火工艺）和中高频感应淬火（使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法）。接触电阻淬火，淬硬层为0.15～0.2mm。硬度可达HRC55。中高频感应淬火，淬硬层为2～3mm，硬度可达HRC48～55，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，同时淬火需要相应的

7、设备。2）钢：镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为52-58HRC；20Cr、20CrMnTi、15等渗碳淬火，渗碳淬硬至56-62HRC；38CrMoAlA等采用氮化处理。3）有色金属：常用的有色金属有黄铜HPb59-l；锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜ZQAl9-2和锌合金ZZn-Al10-5，超硬铝LC4、铸铝ZL106等。其中以铝青铜较好。4）塑料：镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200~+26

8、0℃)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低