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第九章 直线运动导轨详解

发布日期:2021-05-22 12:31   来源:未知   阅读:

  第九章 直线运动导轨 参考文献 张策主编,《机械原理与机械设计》(下 册),机械工业出版社,2004 ? 蒋秀珍主编,《机械学基础》,科学出版 社,2004 ? 陈立德主编,《机械制造装备设计》,高 等教育出版社,2006 ? 其他有关导轨的相关书籍 ? 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 静导轨 - 导轨副设在支承构件上的,其导轨 面为承导面,比较长。 动导轨 -导轨副设在运动件上的,导轨面一般 较短。 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 z y 棱柱面 x 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 – 借助外力保证运动件和承导件导轨面 间的接触。 自封式 – 依靠导轨本身的几何形状保证运动件 和承导件导轨面间的接触。可以承受倾覆力矩。 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 - 精度保持性 对温度变化的不敏感性 足够的刚度 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 凸形导轨 – 不易存屑、脏物、润滑油,低速使 用。 凹形导轨 – 与上相反,高速导轨,需保护装置。 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 三角形导轨 – 导向精度高,无间隙,可自动补偿 磨损。 矩形导轨 – 制造简单,承载能力大,需调整间隙, 不能补偿磨损,导向精度低。 燕尾形导轨 – 制造较复杂,磨损不能补偿,尺寸 紧凑,调整(间隙)方便。 组合导轨 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 采用斜镶条调整 图示 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。 温度影响验算 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 ? ? ? ? ? ? 材料要求 耐磨性、减摩性、尺寸稳定性、良好的工艺性 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 两导轨之间的距离a-工作稳定前提下尽可能减小 运动件长度L=(1.2~1.8)a or L?2a 承导件长度-取决于运动件长度及工作行程 导轨宽度B=F/( [p]L) 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 氮化钢 铸铁 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 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 平面、凸起、凹槽、辅助导向面 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。