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文档简介

1、第十二章 直 线 运 动 导 轨,精密机械设计基础,主要内容,第一节 概述 第二节 滑动摩擦导轨 第三节 滚动摩擦导轨 第四节 其它类型的导轨简介,第一节 概述,作用:支承和引导运动部件按给定方向 作往复直线运动。 基本组成 运动件 承导件,第一节 概述,导轨的导向原理(保留一个移动自由度) 导轨的导向面,棱柱面,圆柱面,第一节 概述,导轨的分类 按摩擦性质分 滑动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 弹性摩擦导轨 流体摩擦导轨 按结构特点分 力封式 自封式(承受倾覆力矩),第一节 概述,导轨的基本要求 导向精度 直线度 平行度 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象 耐磨性好 对稳定变化的不敏感性 足够的刚度

2、结构工艺好,第二节 滑动摩擦导轨,运动件与承导件直线接触。 优点:结构简单、接触刚度大。 缺点:摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。,第二节 滑动摩擦导轨,滑动摩擦导轨截面的常用形式,第二节 滑动摩擦导轨,圆柱面导轨,第二节 滑动摩擦导轨,圆柱面导轨 优点:加工和检验比较简单,易于达到较高精度。 缺点:对温度变化比较敏感,间隙不能调整。 防转结构 示例 导轨的配合 导轨的表面粗糙度,第二节 滑动摩擦导轨,棱柱面导轨(三角形、矩形、燕尾形) 双三角形导轨 三角形平面导轨 矩形导轨 燕尾导轨,第二节 滑动摩擦导轨,导轨间隙的调整 采用磨、刮相应的结合面或加垫片的方法 采用平镶条调整 图示

3、 采用斜镶条调整 图示,第二节 滑动摩擦导轨,驱动力方向和作用点对导轨工作的影响 减小倾覆力矩,使运动件不被卡住,第二节 滑动摩擦导轨,驱动力方向和作用点对导轨工作的影响 不同截面形状的组合导轨,摩擦力合力位置决定驱动元件的位置,第二节 滑动摩擦导轨,温度变化对导轨间隙的影响 承导件和运动件最好用膨胀系数相同或相近的材料。 保证导轨在工作时不卡住 min=0。 保证导轨的工作精度 max=max 。,第二节 滑动摩擦导轨,导轨的刚度(静刚度)计算 设机座为绝对刚体,则导轨的刚度主要取决于在载荷作用下,运动件和承导件的弯曲变形和它们工作面接触变形的大小。 计算弯曲变形将运动件及连成一体的工作台简

4、化成梁。 计算接触变形经验公式估算。,第二节 滑动摩擦导轨,提高导轨耐磨性的措施 合理选择导轨的材料及热处理 常用材料 减小导轨面压强 卸载导轨 保证导轨良好润滑油膜 提高导轨精度直线度、相对位置精度、粗糙度,第二节 滑动摩擦导轨,导轨主要尺寸的确定 运动件长度L(1.21.8)a or L2a 承导件长度取决于运动件长度及工作行程 导轨宽度BF/( pL) 两导轨之间的距离a工作稳定前提下尽可能减小 三角形导轨的顶角(90),第三节 滚动摩擦导轨,型式运动件和承导件之间放置滚动体(滚珠、滚柱、滚动轴承等) 特点 摩擦系数小、运动灵便,不易出现爬行现象; 定位精度高; 磨损较小,寿命长,润滑方

5、便; 结构较为复杂,加工较困难,成本较高; 对脏物及导轨面的误差比较敏感。,第三节 滚动摩擦导轨,滚动导轨的类型及结构特点 滚珠导轨 典型结构型式 其它结构型式 滚柱导轨 常见结构型式 滚动轴承导轨 应用示例,第三节 滚动摩擦导轨,滚动导轨的预紧 预紧增大刚度、减小磨损,结构复杂,成本增加 采用过盈装配形成预加负载 示例 用移动导轨板的方法实现预紧 示例,第三节 滚动摩擦导轨,导轨主要参数的确定 运动件的长度 隔离架限动槽长度b和平椭圆长度B 滚动体的大小和数量,第三节 滚动摩擦导轨,滚动导轨的材料和热处理 滚动体材料:滚动轴承钢(GCr15) 导轨材料: 低碳合金钢 合金结构钢 合金工具钢

6、氮化钢 铸铁,第三节 滚动摩擦导轨,镶装式导轨结构 导轨材料钢 机座材料铸铁 导轨截面形状 a 无凸台 b 有凸台 c 带V形槽,第三节 滚动摩擦导轨,镶装式导轨结构,导轨全长与机座接触 导轨变形示意图,第四节 其它类型导轨简介,弹性摩擦导轨 静压导轨,弹性摩擦导轨,弹性摩擦导轨,弹性摩擦导轨,优点 摩擦力极小; 没有磨损,不需润滑; 运动灵便性高; 当运动件位移足够小时,精度很高,可达极高分辨率。 缺点:只能作很小的移动。,静压导轨简介,导轨面间通入压力油或压缩空气,使运动件浮起,保证液体或气体摩擦。 液体静压导轨 分类:开式静压导轨 闭式静压导轨 优点:摩擦系数小、无磨损、承载能力大、导轨

7、温升小、抗振性好。 气体静压导轨 开式、闭式、负压吸浮式气垫导轨,End,导向精度,导轨在垂直平面和水平面内的直线度,导向精度,导轨间的平行度,有防转结构的圆柱面导轨,双三角形导轨,导向精度高、承载能力大、精度保持性好;对温度变化较敏感。,三角形平面导轨,导向精度高,承载能力大,对温度变化的不敏感性,工艺性好;磨损后不能自动调整间隙。,矩形导轨,承载能力和刚度较大,结构简单。,燕尾导轨,结构紧凑、调整间隙方便。形状复杂、摩擦力大,运动灵活性差。,平镶条调整,制造容易、但易变形,用于受力较小导轨,斜镶条调整,调整容易、受力均匀,但制造较难,合理选择导轨的材料及热处理,常用材料 铸铁 HT200、HT300 、高磷铸铁等 钢 碳素钢(40、T8A)、合金钢(20Cr、40Cr) 有色金属 黄铜、锡青铜、超硬铝、铸铝 塑料 聚四氟乙烯 不同材料匹配使用,减小导轨面压强,卸载导轨 静压卸载导轨,减小导轨面压强,卸载导轨 水银卸载导轨,减小导轨面压强,卸载导轨 机械卸载导轨,滚珠导轨,典型结构型式 力封式,滚珠导轨,典型结构型式 自封式,滚珠导轨,改善措施 预先磨出一窄条圆弧面的浅槽 采用双圆弧滚珠导轨,滚珠导轨,其它结构型式,滚珠导轨,其它结构型式滚珠循环导轨,滚柱导轨,交叉滚柱V平导轨 a) V平滚柱导轨

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