机电装备设计第四章(4学时之二)

1、1 2 3 4 开式导轨：开式导轨： 必须借助于运动件的必须借助于运动件的 自重或外载荷，保证在一自重或外载荷，保证在一 定的空间位置和受力状态定的空间位置和受力状态 下，运动导轨和支承导轨下，运动导轨和支承导轨 的工作面保持可靠的接触，的工作面保持可靠的接触， 从而保证运动导轨的规定从而保证运动导轨的规定 运动。运动。 结构简单，但不能承受结构简单，但不能承受 较大颠覆力矩的作用。较大颠覆力矩的作用。 5 闭式导轨：闭式导轨： 借助导轨副本身的封借助导轨副本身的封 闭式结构，保证在变闭式结构，保证在变 化的空间位置和受力化的空间位置和受力 状态下，运动导轨和状态下，运动导轨和 支承导轨的工作

2、面都支承导轨的工作面都 能始终保持可靠的接能始终保持可靠的接 触，从而保证运动导触，从而保证运动导 轨的规定运动。轨的规定运动。 6 定义：定义： 7 8 导软材料匹配及其相对寿命导软材料匹配及其相对寿命 导轨材料及热处理导轨材料及热处理相对相对 寿命寿命 导轨材料及热处理导轨材料及热处理相对相对 寿命寿命 铸铁铸铁/铸铁铸铁 铸铁铸铁/淬火铸铁淬火铸铁 铸铁铸铁/淬火钢淬火钢 1 23 2 淬火铸铁淬火铸铁/淬火铸铁淬火铸铁 铸铁铸铁/镀鉻或喷涂钼铸铁镀鉻或喷涂钼铸铁 塑料塑料/铸铁铸铁 45 34 8 注：导轨材料前边为动导轨，后面为定导轨注：导轨材料前边为动导轨，后面为定导轨 9 铸铁（

3、灰铸铁、孕育铸铁、耐磨铸铁）铸铁（灰铸铁、孕育铸铁、耐磨铸铁） 铸铁是一种成本低、有良好的减振性和耐磨性、易于铸造和切削铸铁是一种成本低、有良好的减振性和耐磨性、易于铸造和切削 加加 工的金属材料。工的金属材料。 灰铸铁：灰铸铁： 应用最多的灰铸铁是应用最多的灰铸铁是HT200，铸铁，铸铁铸铁的导轨摩擦副适铸铁的导轨摩擦副适 用于需要手工刮研的导轨；对加工精度保持性要求不高的中等精度用于需要手工刮研的导轨；对加工精度保持性要求不高的中等精度 和运动速度低的导轨。和运动速度低的导轨。 孕育铸铁：孕育铸铁： 在铁水中加入少量在铁水中加入少量孕育剂硅和铝孕育剂硅和铝而构成的孕育铸铁，可而构成的孕育铸

4、铁，可 使铸件获得到均匀的强度和硬度。使铸件获得到均匀的强度和硬度。 成本较高。目前多用于精密机床。成本较高。目前多用于精密机床。 10 11 RtIQ 2 24. 0 12 13 14 15 a)凸矩形凸矩形 b)凹矩形凹矩形 矩形导轨：矩形导轨：刚度高，加工、检验和维修都较方便的优点。刚度高，加工、检验和维修都较方便的优点。 但矩形导轨存在侧向间隙，导向性差。但矩形导轨存在侧向间隙，导向性差。 矩形导轨适用于载荷较大而导向性要求略低的机床。矩形矩形导轨适用于载荷较大而导向性要求略低的机床。矩形 导轨的导轨的承载面承载面(顶面顶面) 和和导向面导向面(侧面侧面)分开，精度保持性较分开，精度保

5、持性较 好。导向面磨损量直接影响导向精度。凹矩形导轨易存润好。导向面磨损量直接影响导向精度。凹矩形导轨易存润 滑油，但也易积灰尘污物，必须进行防护。滑油，但也易积灰尘污物，必须进行防护。 16 a)凸三角形凸三角形 b)凹三角形凹三角形 三角形导轨：三角形导轨：承载面与导向面重合，磨损量能自动补偿，导向精度承载面与导向面重合，磨损量能自动补偿，导向精度 较高。较高。顶角在顶角在60120度内变化，度内变化，顶角越小，导向精度越高，但摩顶角越小，导向精度越高，但摩 擦力也越大。擦力也越大。 小顶角用于轻载精密机械，大顶角用于大型机械；小顶角用于轻载精密机械，大顶角用于大型机械； 凸三角形支承导轨

6、，不易积存切屑，不易存留润滑油，适用于不凸三角形支承导轨，不易积存切屑，不易存留润滑油，适用于不 易防护、速度较低的进给运动导轨；易防护、速度较低的进给运动导轨； 凹三角形支承导轨，能得到较充足的润滑，除用于精密与大型机凹三角形支承导轨，能得到较充足的润滑，除用于精密与大型机 床的进给导轨外，还可用于主运动导轨，但是必须很好地防护，以床的进给导轨外，还可用于主运动导轨，但是必须很好地防护，以 免落入切屑和灰尘。免落入切屑和灰尘。 17 12 11 245,cos2 FPF PFPF 时，当 18 a)凸燕尾形凸燕尾形 b)凹燕尾形凹燕尾形 燕尾形导轨：燕尾形导轨：在承受颠覆力矩的条件下高度较小

7、，用于多在承受颠覆力矩的条件下高度较小，用于多 坐标多层工作台，使总高度减小。坐标多层工作台，使总高度减小。 加工、维修较困难，磨损后不能自动补偿；加工、维修较困难，磨损后不能自动补偿； 可用镶条来调整间隙，结构紧凑。可用镶条来调整间隙，结构紧凑。 上三种导轨形状均由直线组成，称为上三种导轨形状均由直线组成，称为棱柱面导轨棱柱面导轨。 19 a)凸圆形凸圆形 b)凹圆形凹圆形 圆形导轨：圆形导轨：制造方便，工艺性好，但磨损后难于调整间隙。制造方便，工艺性好，但磨损后难于调整间隙。 多用于只承受轴向力的部件，如立式导轨。多用于只承受轴向力的部件，如立式导轨。 天津海特直线轴承天津海特直线轴承 2

8、0 双矩形组合：双矩形组合：两条矩形导轨的两条矩形导轨的 组合突出了矩形导轨承载能力组合突出了矩形导轨承载能力 较大的特点，但导向性稍差。较大的特点，但导向性稍差。 多用于普通精度的机床和重型多用于普通精度的机床和重型 机床。机床。 由一条导轨的两侧导向时，由一条导轨的两侧导向时， 为为窄式组合窄式组合； 分别由两条导轨的外侧导向分别由两条导轨的外侧导向 时，为时，为宽式组合宽式组合。 导轨受热膨胀时宽式组合的导轨受热膨胀时宽式组合的 矩形导轨比窄式变形量大，调矩形导轨比窄式变形量大，调 整时应留较大的侧向间隙，因整时应留较大的侧向间隙，因 而导向性较差。而导向性较差。双矩形导轨窄双矩形导轨窄

9、 式组合式组合比宽式用得更多一些。比宽式用得更多一些。 21 双三角组合：双三角组合： 两条三角形导轨两条三角形导轨 的组合突出了三角形导轨的优的组合突出了三角形导轨的优 缺点。缺点。 导向性和精度保持性；导向性和精度保持性； 由于超定位，加工、检验和由于超定位，加工、检验和 维修都比较困难。维修都比较困难。 多用于精度要求较高的机床，多用于精度要求较高的机床， 如丝杠车床、单柱坐标镗床和如丝杠车床、单柱坐标镗床和 齿轮加工机床等。齿轮加工机床等。 22 矩矩-三角组合：三角组合：兼有导向性好、制兼有导向性好、制 造方便和刚度高的优点，承载能力造方便和刚度高的优点，承载能力 优于双三角组合，导

10、向性优于双矩优于双三角组合，导向性优于双矩 形组合，工艺性介于二者之间，应形组合，工艺性介于二者之间，应 用广泛。用广泛。 双圆柱导轨：双圆柱导轨：常用于只受轴向力常用于只受轴向力 的场合，如拉床、攻螺纹机和机的场合，如拉床、攻螺纹机和机 械手等。械手等。 23 平面环形导轨只能承受轴向载荷，因而必须与主轴联合平面环形导轨只能承受轴向载荷，因而必须与主轴联合 使用，由主轴来承受径向载荷。这种导轨适用于由主轴使用，由主轴来承受径向载荷。这种导轨适用于由主轴 定心的各种回转运动导轨的机床，例如立式车床。定心的各种回转运动导轨的机床，例如立式车床。 2锥面导轨锥面导轨 母线倾角在母线倾角在15度度4

11、5度范围内变化，常取度范围内变化，常取30度。除轴度。除轴 向载荷外还能承受一定的径向载荷。向载荷外还能承受一定的径向载荷。 1平面环形导轨平面环形导轨 承载能力大、结构简承载能力大、结构简 单、工艺性较好、制造方单、工艺性较好、制造方 便的优点。便的优点。 24 双锥面双锥面( (V形形) )导轨导轨 除轴向载荷和径向载荷外，能承受一定颠覆力矩。其缺除轴向载荷和径向载荷外，能承受一定颠覆力矩。其缺 点是工艺性差，在与主轴联合使用时既要保证导轨面的点是工艺性差，在与主轴联合使用时既要保证导轨面的 接触，又要保证导轨面与主轴的同心是相当困难的，因接触，又要保证导轨面与主轴的同心是相当困难的，因

12、此有被此有被平面环形导轨平面环形导轨取代的趋势。取代的趋势。 20度70度 25 26 ) 6 ( 1 max L M F aL p ) 6 ( 1 min L M F aL p p aL F P av 比压计算：比压计算： 许用压强的计算方法，见表许用压强的计算方法，见表5-2（导轨的许用压强）（导轨的许用压强） 27 28 29 机械卸荷导轨机械卸荷导轨 导轨上的一部分载荷由支承导轨上的一部分载荷由支承 在辅助导轨面在辅助导轨面4上的滚动轴上的滚动轴 承承3承受。卸荷力的大小通承受。卸荷力的大小通 过螺钉过螺钉1和碟形弹簧和碟形弹簧2调节。调节。 卸荷点的数目取决于动导轨卸荷点的数目取决于动导轨 的载荷和卸荷系数的大小。的载荷和卸荷系数的大小。 为了减小滚动轴承的支承轴为了减小滚动轴承的支承轴 的中心线与支承导轨面不平的中心线与支承导轨面不平 行的影响，可行的影响，可 以采用自动调以采用自动调 心的球面轴承。心的球面轴