第2章(4)：机械系统的部件选择与设计(导轨)

1、导向支承部件的设计与选择导向支承部件的设计与选择1）支承）支承2）限制运动部件按给定的运动要求）限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。和规定的运动方向运动。1、导轨副的组成、导轨副的组成 承导件承导件 运动件运动件运动件运动件承导件承导件（1）按运动轨迹分）按运动轨迹分l 直线运动导轨副直线运动导轨副l 回转运动导轨副回转运动导轨副 弹弹性性摩摩擦擦导导轨轨流流体体介介质质摩摩擦擦导导轨轨滚滚动动轴轴承承型型滚滚动动导导轨轨块块型型滚滚柱柱（针针）型型滚滚珠珠型型滚滚动动导导轨轨组组合合型型棱棱柱柱型型圆圆柱柱型型滑滑动动导导轨轨滚珠导轨滚珠导轨滚柱导轨滚柱导轨滚动轴承导轨滚动轴承

2、导轨液体静压导轨液体静压导轨l三角形三角形l矩形矩形l燕尾形燕尾形l圆形圆形每种又分为凸形和凹形每种又分为凸形和凹形45o9001200凸形凸形 凹形凹形550 550凸形凸形 凹形凹形凸形凸形 凹形凹形凸形凸形 凹形凹形l开式导轨开式导轨l闭式导轨闭式导轨 借助重力或弹簧力保证运动借助重力或弹簧力保证运动件与承导面之间的接触。件与承导面之间的接触。开式圆柱面导轨开式圆柱面导轨开式开式“V”形导轨形导轨 只靠导轨本身的结构形式保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。证运动件与承导面之间的接触。闭式圆柱面导轨闭式圆柱面导轨闭式直角导轨闭式直角导轨 指动导轨按给定方向作直线运指动导轨

3、按给定方向作直线运动的准确程度。动的准确程度。导向精度：导向精度：（1）导向精度高）导向精度高l导轨的结构导轨的结构l导轨的几何精度和接触精度导轨的几何精度和接触精度 l导轨的配合间隙导轨的配合间隙 l油膜厚度和油膜刚度（静压导轨）油膜厚度和油膜刚度（静压导轨） l导轨和基础件的刚度导轨和基础件的刚度l热变形热变形导轨的刚度即抵抗载荷的能力。导轨的刚度即抵抗载荷的能力。 主要由导轨的耐磨性决定主要由导轨的耐磨性决定。 提高导轨的精度保持性，必须进行提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保护；正确的润滑与保护； 对于滑动导轨，为了减小摩擦系数，对于滑动导轨，为了减小摩擦系数，采用贴塑导轨；采

4、用贴塑导轨； 减小摩擦可以提高系统运动的减小摩擦可以提高系统运动的灵活性和低速运动的平稳性；灵活性和低速运动的平稳性；l采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑导轨等；贴塑导轨等；l在普通导轨上使用含有极性添加剂的导在普通导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；轨油；l用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传用减小结合面、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动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。统的刚度。 导轨对温度变化的敏感性，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主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择；间隙的选择； 结构工艺性是指系

5、统在正常工作条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，从而最大拆、调整、维修及检测方便，从而最大限度的降低成本。限度的降低成本。当运动件较重时，必须设有卸荷装置；当运动件较重时，必须设有卸荷装置；运动件的支承，必须符合三点定位原理。运动件的支承，必须符合三点定位原理。1）根据工作条件，选择合适的导轨类型）根据工作条件，选择合适的导轨类型低低高高成本成本好好大大大大静压导轨静压导轨差差小小小小滚动导轨滚动导轨较好较好较大较大大大小小大大滑动导轨滑动导轨抗振性抗振性承载力承载力摩擦力摩擦力刚度刚度导轨类型导轨类型导

6、轨类型导轨类型结构结构工艺工艺性性方向方向精度精度摩擦摩擦力力对温度对温度变化的变化的敏感性敏感性承载承载能力能力耐耐磨磨性性成成本本闭式圆柱闭式圆柱面导轨面导轨好好较高较高 较大较大 不敏感不敏感小小较较差差低低燕尾导轨燕尾导轨较差较差高高大大敏感敏感大大好好较较高高开式开式V V型导型导轨轨较差较差 较高较高 较大较大 不敏感不敏感大大好好较较高高闭式滚珠闭式滚珠导轨导轨差差较高较高 较小较小 不敏感不敏感 较小较小较较好好高高开式滚柱开式滚柱导轨导轨较差较差 较高较高小小不敏感不敏感 较大较大较较好好较较高高3）选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给）选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载

7、荷及工作温度范围内，满足系统定的载荷及工作温度范围内，满足系统的要求。的要求。5）选择合理的耐磨涂料、润滑方）选择合理的耐磨涂料、润滑方法和防护装置法和防护装置6）指定保证导轨所必须的技术条件）指定保证导轨所必须的技术条件 1、直线运动滚动导轨副的特点与要求、直线运动滚动导轨副的特点与要求l摩擦系数小（摩擦系数小（0.0030.005）运动灵活；）运动灵活；l不易出现爬行；不易出现爬行；l可以预紧，刚度高；可以预紧，刚度高；l寿命长寿命长l精度高；精度高；l润滑方便润滑方便l由专业厂生产，可以外购选用由专业厂生产，可以外购选用l抗振性差，接触应力大；抗振性差，接触应力大；l对导轨的表面硬度、表

8、面形状精度对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高和滚动体的尺寸精度要求高l结构复杂，制造困难，成本高；结构复杂，制造困难，成本高；l对脏物比较敏感，必须有良好的防对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。护装置。l导向精度导向精度l耐磨性耐磨性l刚度刚度l工艺性工艺性 滚滚珠珠导导轨轨块块承承直直线线运运动动球球轴轴承承及及其其支支滚滚动动花花键键副副筏筏子子导导轨轨块块直直线线滚滚动动导导轨轨副副滚滚动动体体循循环环圆圆柱柱滚滚子子导导轨轨副副滚滚针针导导轨轨副副滚滚珠珠导导轨轨副副滚滚动动体体不不循循环环 行程不能太长，结构简单，制行程不能太长，结构简单，制造容易，成本较低，但

9、施加预紧力造容易，成本较低，但施加预紧力较难，刚度较低，抗振性差，不能较难，刚度较低，抗振性差，不能承受冲击载荷承受冲击载荷运动件运动件滚珠滚珠承导件承导件l摩擦小，但承载能力差，刚度低，不能摩擦小，但承载能力差，刚度低，不能承受大的颠覆力矩和水平力。承受大的颠覆力矩和水平力。l适用于载荷不超过适用于载荷不超过200N的小型部件的小型部件运动件运动件滚柱滚柱承导件承导件l承载能力和刚度比滚珠导轨副要承载能力和刚度比滚珠导轨副要高，导向性能也高；高，导向性能也高；l 对安装精度的要求较高对安装精度的要求较高特点：特点： 承载力比滚柱导轨大，但安装精度要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求更高，适用