精密機(jī)械設(shè)計(jì)-第14章 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌課件

第14章導(dǎo)軌和基座直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌限制了其他五個(gè)自由度，只剩下單向的移動(dòng).導(dǎo)軌的導(dǎo)向面1）棱柱面2）圓柱面§1導(dǎo)軌的作用、特點(diǎn)和分類直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件作直線運(yùn)動(dòng).導(dǎo)軌的組成運(yùn)動(dòng)件承導(dǎo)件導(dǎo)軌的分類滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌彈性摩擦導(dǎo)軌流體摩擦導(dǎo)軌導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)向精度高運(yùn)動(dòng)輕便、平穩(wěn)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象耐磨性好對(duì)溫度變化不敏感足夠的剛度結(jié)構(gòu)工藝性好§2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的基本要求1、導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是運(yùn)動(dòng)副的主要技術(shù)指標(biāo)，它是指導(dǎo)軌副中運(yùn)動(dòng)件沿給定方向做直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的精確程度直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌幾何精度的幾項(xiàng)指標(biāo)①導(dǎo)軌在水平平面和垂直平面的直線度圖（a)圖（b）為V型導(dǎo)軌在水平平面和垂直平面的直線度，其誤差為△。

1—刀具；2—橫梁；3—主軸箱

1—立柱；2—縱梁；3—橫梁；4—滾動(dòng)軸承；5—小車；6—滾輪；7—校正板；8—螺桿三耐磨性減少磨損的措施1．降低導(dǎo)軌面比壓導(dǎo)軌面比壓是指導(dǎo)軌單位面積上承受載荷的能力，即

式中p——導(dǎo)軌面比壓；

W——作用于導(dǎo)軌面上的集中載荷；

A——承載面積；a為導(dǎo)軌寬度；

L——為動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度。2．良好的防護(hù)與潤(rùn)滑3．正確選擇導(dǎo)軌副的材料和熱處理§3導(dǎo)軌導(dǎo)向設(shè)計(jì)一、按運(yùn)動(dòng)學(xué)原理設(shè)計(jì)一個(gè)剛體在空間中有6個(gè)自由度，如圖（a）所示沿x，y，z軸的移動(dòng)和繞這三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際中往往受到約束，如圖（b）所示。在將導(dǎo)軌的形體用符號(hào)來(lái)表示：球—S、平面—P、圓柱—C、V形—VG、山形—VM的情況下，導(dǎo)軌副的基本單元可組合成如下六種實(shí)用類型如下。（1）球與平面

（3）平面與平面

（4）球與V形

（5）山形與V形

（6）圓柱與V形

（2）圓柱與平面

二按誤差平均原理計(jì)算1、圓柱面導(dǎo)軌

特點(diǎn)：防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

2、棱柱面導(dǎo)軌A、雙三角形導(dǎo)軌C、矩形導(dǎo)軌D、燕尾導(dǎo)軌B、三角形－平面導(dǎo)軌提高導(dǎo)軌耐磨性的措施3、保證導(dǎo)軌良好的潤(rùn)滑導(dǎo)軌材料的要求：耐磨性好，摩擦系數(shù)小良好的加工和熱處理性質(zhì)2、減小導(dǎo)軌面壓強(qiáng)①鑄鐵180～200HBS，采用表面淬火工藝，表面硬度可達(dá)55HRC，耐磨性可提高1-3倍。②鋼碳素鋼和合金鋼③有色金屬材料④塑料1、合理選擇導(dǎo)軌的材料及熱處理4、提高導(dǎo)軌的精度§4滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌與滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌比較，滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：1、摩擦系數(shù)小，并且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差很小，故運(yùn)動(dòng)靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象;2、定位精度高，滾動(dòng)導(dǎo)軌的重復(fù)定位誤差約為0.1－0.2μm，而滑動(dòng)導(dǎo)軌的定位誤差一般為10－20μm。因此，當(dāng)要求運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生精確微量的移動(dòng)時(shí)，通常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌；3、磨損較小，壽命長(zhǎng)，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單；4、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高；5、對(duì)臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感；在動(dòng)、靜兩導(dǎo)軌面間放入滾珠、滾柱或滾針等滾動(dòng)體，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)處于滾動(dòng)摩擦狀態(tài)，這種導(dǎo)軌稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌。1、滾珠導(dǎo)軌2．滾柱（針）導(dǎo)軌滾柱（針）導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)形式

3．滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌4．組合導(dǎo)軌滾珠與滾柱組合的導(dǎo)軌

滾柱與長(zhǎng)圓柱軸組合的導(dǎo)軌副

材料滾動(dòng)體：滾動(dòng)軸承鋼（GCr15）導(dǎo)軌材料：低碳合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼氮化鋼鑄鐵§5基座一基座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)要求

精密數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)圖

1—基座；2—工作臺(tái)；3—傳動(dòng)系統(tǒng)；4—電機(jī)；5—立柱；6—控制系統(tǒng)基座與支承件的特點(diǎn)①尺寸較大②結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜基座設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題①剛性②熱變形③抗振性④穩(wěn)定性扭曲變形量則為

式中K1，K2——抗彎、抗扭系數(shù)，與材料彈性模數(shù)和尺寸有關(guān)；——截面抗彎、抗扭慣性矩，與構(gòu)件的截面形狀有關(guān)。

結(jié)論：①空心的截面慣性矩比實(shí)心的大，即空心截面構(gòu)件的剛度比實(shí)心的高。因此在相同截面面積的情況下，采用加大橫截面輪廓尺寸而減小壁厚的辦法可提高支承件的剛度。②采用圓形空心截面能提高抗彎和抗扭剛度。采用長(zhǎng)方開(kāi)空心截面對(duì)提高長(zhǎng)邊方向的抗彎剛度效果顯著。③截面為不封閉形式，抗扭剛度極差。因此，在相同的截面面積的情況下，支承件的截面最好做成四邊封閉的箱形。2合理布置筋板和加強(qiáng)筋按布置形式筋板分

縱向筋板

橫向筋板

斜置筋板

筋板的布置形式

各種筋板的布置形式如圖所示(a)，(b)和(c)都是方格式縱橫筋，其中(c)比(b)的鑄造性能好，因?yàn)?c)中筋條受力狀況好，交叉處金屬聚集較少，分布均勻，內(nèi)應(yīng)力小。(d)、(e)是三角形和菱形筋，，不僅剛度較好，工藝也較簡(jiǎn)單。

(f)是六角（蜂窩）形筋，抗彎、抗扭剛度較好，鑄件均勻收縮，內(nèi)應(yīng)力小，不易斷裂，但其鑄造泥芯很多。(f)是六角（蜂窩）形筋，抗彎、抗扭剛度較好，鑄件均勻收縮，內(nèi)應(yīng)力小，不易斷裂，但其鑄造泥芯很多。(g)、(h)形筋鑄造工藝也較復(fù)雜，但剛度很好。

彈性摩擦導(dǎo)軌彈性摩擦導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)：1、摩擦力極??；2、沒(méi)有磨損，不需潤(rùn)滑；3、運(yùn)動(dòng)靈便性高；4、當(dāng)運(yùn)動(dòng)件的位移足夠小時(shí)，精度很高，可以達(dá)到極高的分辨率。彈性導(dǎo)軌的主要缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)件只能作很小的移動(dòng)，大大限制了其使用范圍。靜壓導(dǎo)軌1、液體靜壓導(dǎo)軌開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)：①摩擦系數(shù)很?。ㄆ饎?dòng)摩擦系數(shù)可小至0.0005），可使驅(qū)動(dòng)功率大大降低，