机电装备支承件和导轨设计机电装备设计

第四章机电装备支承件和导轨设计

BearingPartAndGuidewayDesignforElectro-mechanicalEquipment4.6导轨的类型及基本要求4.7滑动导轨设计4.8卸荷导轨设计4.9滚动导轨设计4.10润滑与防护、提高耐磨性的措施本节主要内容14.6导轨的类型及基本要求4.61功用和分类

功用：使运动部件沿一定的轨迹(直线或圆周)运动，并承受运动部件上的载荷即起导向和承载作用。在导轨副中，运动的一方称作运动导轨，不动的一方称作支承导轨。支承导轨用以支承和约束运动导轨，使之按功能要求作正确运动。2按运动导轨的轨迹分：直线运动导轨副：一个直线运动自由度圆周运动导轨副：一个旋转自由度按导轨面间的摩擦特性分：滑动摩擦导轨副：是基础滚动摩擦导轨副：导向精度高液体摩擦导轨副：吸振性好，摩擦系数小 导轨面间有一层油膜，实现液体摩擦，导轨间不相互接触，摩擦因数为0.0005～0.0010，不会磨损，有利于保持导轨的导向精度，在低速下不宜产生爬行，在机床上得到广泛应用。

分类3按结构形式分：开式导轨和闭式导轨开式导轨：●必须借助于运动件的自重或外载荷，保证在一定的空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而保证运动导轨的规定运动。●结构简单，但不能承受较大颠覆力矩的作用。4闭式导轨：借助导轨副本身的封闭式结构，保证在变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面都能始终保持可靠的接触，从而保证运动导轨的规定运动。

54.6.2导轨副应满足的要求1、导向精度

定义：运动导轨的实际运动方向与给定运动方向之间的偏差。影响导向精度的主要因素：导轨的几何精度、导轨的结构形式、装配质量、导轨及其支承件的刚度和热变形等。2、接触精度定义：导轨副摩擦表面的实际接触面积占理论接触面积的百分比。3、精度保持性主要由导轨的耐磨件决定。影响因素有磨损性质、载荷状况、导轨材料、工艺方法和润滑防护条件等。

4、低速运动平稳性

低速运动速度可达0.05mm/min

。5、刚度

6、结构简单、工艺性好等。64.7滑动导轨4.7.1材料与热处理

对导轨材料的要求和匹配●材料应具有良好的耐磨件、摩擦因数小和动静摩擦因数差小；●加工和使用时产生的内应力小，工艺性和尺寸稳定性好及成本低等性能；●导轨副应尽量由不同材料组成，如果选用相同材料，应采用不同的热处理或不同的硬度；●通常动导轨用较软、耐磨性低的材料，固定导轨用较硬和耐磨材料制造。7导软悦材料厅匹配讲及其香相对狸寿命导轨材料及热处理相对寿命导轨材料及热处理相对寿命铸铁/铸铁铸铁/淬火铸铁铸铁/淬火钢12~3＞2淬火铸铁/淬火铸铁铸铁/镀鉻或喷涂钼铸铁塑料/铸铁4~53~48注：客导轨药材料尖前边韵为动鸦导轨登，后械面为痛定导羽轨8导轨迹材料西与热盘处理铸铁梳（灰丢铸铁慕、孕兽育铸着铁、记耐磨且铸铁耳）铸铁供是一事种成您本低世、有隆良好繁的减清振性亩和耐求磨性斗、易塘于铸揉造和舟切削泄加工的引金属多材料满。灰铸摔铁：应用歪最多桐的灰汪铸铁灯是HT借20搬0，铸助铁—铸铁铲的导抹轨摩猾擦副当适用于攀需要勉手工晶刮研贩的导星轨；卖对加撕工精胞度保暗持性奥要求赔不高醒的中鼻等精产度和运滑动速步度低蹄的导置轨。孕育次铸铁舟：在铁蝴水中照加入评少量孕育妥剂硅日和铝而构押成的锅孕育罢铸铁镰，可使铸则件获绢得到狸均匀居的强萝度和收硬度娱。耐磨倘铸铁拦：高磷洋铸铁、磷铜锅钛铸掘铁和钒钛灰铸铁。高践磷铸美铁是丑指磷坑的质量标分数押高于0.你3％的瓜铸铁勺、耐向磨性袄比孕炉育铸后铁提佩高1倍多辟。磷慢铜钛铸铁走和钒浑钛铸宋铁是嫩提高输机床秀导轨男耐磨框性的肃好材颂料。换具有裂力学源性能好、让耐磨困性比妖孕育姜铸铁伟高1.温5～2.伐0倍、厨铸铁插质量滋容易吐控制前等优缘瑞点，添但成本浪较高称。目斗前多适用于你精密焦机床常。9铸铁显导轨咏的淬咬火○么接触远电阻灵淬火淬硬厌深度计很浅筋，对穷导轨爸耐磨肌性提挨高的幅度肌不大拘。○感宁应淬漫火有住高频她与中晒频感锋应加脂热淬再火两种拳，硬潮度可进达45～55残HR太C，耐柱磨性慰可提计高近利两倍贵。中燃频加茧热淬巾硬层较深涨，可蜓达2～3m罪m。高婆频与璃中频吓淬火镰后的饰导轨积面要俱进行磨解削加克工。火焰诉表面棕淬火跨的导帽轨因俯淬硬串层深姻而使压导轨筝耐磨值性有较大汉的提呆高，酸但淬颂火后搅的变折形较炼大，垂增加找了磨寒削加酬工量。10电极受间的吼短路门电流沸控制妖在40汪0～60量0A，工锁作时富滚轮客在20训N的压晃力下黄与HT导轨断保持僵接触巾。导订轨与划滚轮附接触择产生逆电热效洋应,自行刃冷却谈。淬造硬深杜度0.单15村mm左右哭，硬度希达55飘HR汗C。11钢：采用肠淬火宰钢和扭氮化凡钢的泥镶钢甲导轨就，可桐大幅惑度地沟提高砌导轨津的耐问磨性斩。镶钢必导轨蛙材料稳有几门类：①合金滨工具跨钢或筒轴承拒钢，浩牌号揪为9M我n2爬V、Gr敢WM伍n、GG斗r泪l5等。什整体偷淬硬众，硬趟度≥60浴H抬RC；②高碳桶工具骄钢，忆牌号败为T8逮A、T1珠0A等，魂整体圾淬硬答，硬干度≥58么HR依C；③中碳付钢。棍牌号贸为45或40磁C膏r，整牺体淬尸硬，中硬≥48傅HR技C；④低碳嫌钢，瞎牌号帅为20盈C患r，渗垒碳淬看硬，减硬度匠≥61何HR霞C；⑤氮化把钢，嫩牌号材为38荣Cr为Mo飘AL滥A以，扛氮化星处理敏，表恩面硬搭度≥85态0H仍V（相当捡于64～65对HR笨C)。12有色尽金属用于盛镶装括导轨读的有址色金饭属板盈的材遇料，债主要百有：镇锡青鸭铜ZC低uS欺n6辫Pb榨6Z旁n3、铝担青铜ZC跳uA盯l9哨Mn价2和锌述合金ZZ盆uA送l-馆10境-5等。多用园于重陵型机景床的菊动导搞轨上小，与舟铸铁在的支艇撑导虏轨相脉配偶职，用于暴防止今撕伤还、保脉证运丙动的价平稳袭性和志提高伐移动尼精度诵。从摩忙擦状按态和申耐磨震性来树看，吐铝青湖铜ZC穷nA背l9劲Mn纽奉2与锡滨青铜ZC炮uS冠n6垒Pb恢6Z态n3相仿属，抗吧磨料师磨损尚的耐步磨性扛比锌避合金ZZ植nA帐l-10悔-5高，郊但锌祖合金嚷的抗旨撕伤索能力筒比较婚强。蹲从成蒙本来笑看，蹄铝青铜ZC乱nA爬l9叼Mn遍2比锡杠青铜ZC粉uS萍n6鸽Pb探6Z堪n3低，模但比便锌合疲金ZZ秀nA对l-她10响-5高。13高分越子材组料镶装傍高分裤子材艳料导唉轨具黄有摩借擦因箱数低耽、耐仓磨性蔽好、抗损束伤能君力强肯、低掉速时汪不易醋出现固爬行涝、加文工性讨和化根学稳定外性好咽、工嫁艺简筐单和倚成本删低等拨优点缩慧，在星各类弊机床盒的动导刷轨上阿都有牲应用看，在袖精密刷、数辟控和煎重型病机床吴动导穗轨上的拿应用智在逐薯渐增际多。陡塑料住导轨幼可与传不淬错硬的滨铸铁艺导轨组杂成对短偶摩下擦副岩，也准可与币镶钢考导轨叠组成饱对偶并摩擦副。144.才7.哨2结构共形式

a)凸矩形b)凹矩形

矩形据导轨缺：刚度部高，衔加工报、检甩验和亡维修叙都较田方便沉的优觉点。虽但矩叼形导仙轨存忌在侧朵向间摄隙，稼导向炊性差很。矩形隔导轨胀适用垮于载池荷较怜大而托导向拉性要谱求略蛋低的帝机床趣。矩集形导偏轨的承载失面(顶面)和导向庸面(侧面)分开劈燕，精箭度保逐持性亡较好虎。导欺向面溉磨损泻量直稳接影罪响导清向精粉度。站凹矩招形导爪轨易娱存润思滑油扬，但皮也易求积灰瓜尘污幅物，且必须鸣进行婚防护梳。直线愈运动涌导轨倦：15a)凸三角形b)凹三角形

三角拼形导兰轨：承载格面与有导向降面重森合，赶磨损柳量能达自动领补偿证，导肚向精反度较羽高。顶角集在60～12洪0度内兽变化礼，顶角勿越小昨，导甚向精配度越削高，损但摩听擦力饶也越闯大。◆小顶愁角用鼠于轻届载精亡密机薯械，翁大顶瞒角用踢于大迫型机咏械；◆凸三睁角形与支承泰导轨春，不程易积孩存切透屑，堵不易吩存留桑润滑红油，爷适用灰于不弦易防轨护、对速度凭较低丈的进晚给运铃动导延轨；◆凹三妙角形富支承咽导轨羞，能秆得到劣较充刊足的冠润滑堵，除掩用于吵精密供与大泊型机究床的骄进给峰导轨谅外，沸还可与用于占主运懂动导安轨，芳但是扒必须侮很好仰地防权护，店以免泡落入症切屑晕和灰约尘。1617

a)凸燕尾形b)凹燕尾形

燕尾盟形导客轨：在承穴受颠循覆力附矩的傅条件迫下高患度较尤小，危用于相多坐针标多谜层工戏作台糟，使缩慧总高害度减漂小。◆加工稠、维紧修较刊困难狭，磨宜损后束不能菌自动渠补偿分；◆可用酒镶条疏来调贺整间慌隙，救结构格紧凑沃。上三停种导渗轨形权状均枣由直饱线组竹成，湖称为棱柱阿面导样轨。18a)凸圆形b)凹圆形

圆形俱导轨木：制造构方便诞，工啄艺性稿好，拒但磨界损后滴难于勒调整奥间隙闹。多计用于似只承窑受轴袄向力垄的部工件，听如立逝式导尾轨。天津怕海特皆直线魄轴承19直线今运动肚导轨抄的组饶合形舰式：双矩渡形组活合：两条勉矩形叫导轨济的组音合突蛮出了葵矩形冻导轨浙承载存能力谋较大衬的特飘点，递但导饱向性讨稍差渴。功多用市于普百通精偶度的竖机床非和重祖型机斜床。○由一樱条导吼轨的禽两侧滩导向凶时，叠为窄式董组合；○分别贝由两床条导刷轨的不外侧礼导向迈时，喇为宽式侨组合。○导轨酒受热定膨胀泊时宽呼式组狭合的却矩形贴导轨庙比窄辩式变泪形量坏大，蹈调整纱时应凉留较昼大的装侧向屿间隙抓，因哲而导愚向性完较差待。双矩模形导许轨窄湖式组龟合比宽兵式用叠得更绩多一计些。20双三熟角组都合：两条泄三角烈形导伪轨的得组合宿突出厌了三渴角形傻导轨筐的优现缺点嗽。○导向躬性和既精度过保持稿性；○由于久超定盏位，棚加工划、检私验和聋维修插都比您较困蜻难。○多用搭于精胸度要恨求较骆高的冲机床炼，如帅丝杠刮车床欲、单吴柱坐购标镗煌床和项齿轮奸加工敬机床矿等。21矩--三角呀组合绢：兼有怕导向异性好应、制删造方数便和滑刚度馋高的轻优点街，承美载能拖力优维于双途三角拘组合鉴，导服向性惜优于瓜双矩声形组棋合，阿工艺养性介访于二获者之减间，秧应用撑广泛愤。双圆拉柱导掘轨：常用茄于只依受轴蹲向力原的场影合，变如拉壶床、授攻螺换纹机旋和机抽械手搅等。22旋转猫运动郑的导薯轨：平面袖环形新导轨刻只能记承受搞轴向复载荷闭，因畏而必段须与胀主轴妖联合衰使用趟，由匪主轴爆来承毕受径局向载惨荷。偷这种找导轨堡适用昂于由税主轴葡定心监的各凑种回犯转运旁动导税轨的症机床钟，例拒如立默式车千床。2．锥鼠面导鬼轨母线么倾角佛在15度～45度范耕围内讽变化禁，常狂取30度。脚除轴梦向载捞荷外撑还能赏承受辛一定声的径简向载孩荷。1．平窝面环寒形导嗽轨承载怀能力首大、情结构掩简单旋、工徐艺性颈较好中、制窗造方径便的爆优点枯。23双锥叮面(V形)导轨除轴尖向载军荷和竭径向乌载荷静外，延能承福受一象定颠放覆力旁矩。让其缺聋点是狡工艺汉性差擦，在净与主更轴联胶合使鹿用时礼既要直保证养导轨笛面的斥接触锋，又氏要保罗证导黄轨面牲与主矿轴的卧同心丈是相殖当困粮难的游，因留此有淡被平面窜环形终导轨取代革的趋投势。20度～70度24导轨坟压强光计算◆分析湾导轨斥面上孕的受力疼和比笔压；◆舰探讨距合适朝的导版轨结楼构，孙减小狭导轨讨的比湾压；◆力求巷磨损家均匀熔，使驱导轨溜结构理上保借证磨弱损后仰对加工记精度送影响维尽可模能的盘小；◆磨损残后能即调整恐间隙纹。25比压内计算柿：许用衔压强酷的计陷算方播法，棚见表5-公2（导事轨的筝许用予压强挥）264.潮7.猜4静压塘导轨工作等原理养与静朝压轴养承相嫂同。难在导乏轨的风油腔携中通炭入一俱定压稠强的伴润滑油挤，使撞动导泊轨微庙微抬诞起，膀在导贵轨面绢间充匆满润歼滑油寸所形旧成的负油膜翅，使导尸轨处婆于纯治液体快摩擦颠状态帝。优点恰：①移静压块油膜美使导踏轨面亲分开遮，导讽轨即肢使在买起动纱和停漏止阶父段也巧没有贷磨损，容精度甚保持升性好化。②化静压轰导轨妙的油勿膜较果厚，应有均绢化误蜻差的念作用镜，可坑以提中高精究度。③愁摩擦护因数喇很小纲，大创大降呢低传丝式动功博率，郊减少耍摩擦泰发热锈。④帽低速所移动虾准确耕、均雀匀，盲运动检平稳努性好恶。⑤与单滚动澡导轨龙相比质，静苹压的阀油膜估具有胁吸振腿作用陈。缺点裙：①垮结构勇比较姨复杂晨，增码加了尘液压透设备薯。②南调整武比较袖麻烦碗。多用兆于精精密级觉和高法精度竖级机育床的众进给逐运动庄和低档速运除动导剑轨。27284.狸8卸荷星导轨升设计机械效卸荷性导轨导轨遍上的职一部耻分载江荷由勺支承惩在辅切助导期轨面4上的消滚动稠轴承3承受详。卸乏荷力涛的大嘱小通块过螺焰钉1和碟逆形弹覆簧2调节语。卸伶荷点臭的数轧目取啄决于杏动导初轨的倡载荷查和卸贝荷系洽数的血大小柴。为乞了减宁小滚努动轴文承的激支承租轴的卵中心疫线与悄支承锋导轨白面不诵平行膛的影掠响，初可阵以采豪用自无动调角心的在球面嫁轴承穴。29卸荷验导轨确的特狗点和缘瑞应用哪：○采用卸煎荷导畅轨可曲以减秃轻支承载导轨的负夸荷和黑降低达导轨谊的静摩絮擦因钱数；○提高乎导轨坊的耐昨磨性纸和低何速运燃动的搞平稳苏性，死减少帅或防夏止爬行等；○手动峰操作辈的部注件采组用卸林荷导泄轨后胃，可柱使操巷作轻单便；○卸荷忍导轨雹由于庙导轨育面仍拘然是注直接泼接触腾的，怖刚度逃较高风。○卸荷屯导轨嫌多用务于要秆求精魂度高连和接雨触刚逗度高蜓的机决床。○导轨南的卸毯荷方偶式有幅液压愁卸荷稳、机独械卸民荷和逮气压欠卸荷笨，其中遗液压床和机膊械卸吸荷方付式应仍用较麦多。304.窝9滚动习导轨撕设计滚动弃导轨产是在听静、扛动导始轨面踢之间签放置己滚动材体如法滚珠检、滚冬柱、孙滚针摇或滚连动导震轨块结而构珍成的窃。滚动求导轨鄙与滑宾动导暖轨相赌比具卖有以疏下特现点。(1浓)摩擦疯因数青小(0拐.0吹03～0.际00君5)，运当动灵期活；(2阻)动、锯静摩屋擦因剖数很隙接近眼，因软而起衡动阻企力小狐，低矩速运刷动平算稳性蹄好，狗不易再发生切爬行妄。(3致)可以肆预紧秀，刚日度高强。31(4臭)寿命形长。(5斩)精度漏高。暖定位疾精度译可达0.吴1~闹0.后2μ绘m，重傲复精训度可达0.盗2μ蜡m。(6歼)润滑撕方便避，可涝以采克用润赏滑脂这，一闯次装陪填，惜长期使用妈。(7爹)由专素业厂耕生产环，可马外购明选用迟。(8罗)结构梨比较糟复杂捷、制慢造比赔较困务难、斩成本邀比较赖高。(9约)抗振椒和抗杀冲击拖能力捷差，弹对灰例尘屑潜末较冻敏感丽，必须有吐良好翁的防患护装车置。3233滚动兼导轨叛设计插举例促：34353637PC是当栋量载勿荷求导蒸轨的仇额定赚寿命爹：38计算篇额定她动载修荷，池根据时算出也的额狡定动脾载荷昼，查岂产品腹的手甚册，兽选出粘最终摸的导毫轨型引号，主本例益中为习：HJ崖G-登DA吼20笨A型的乖滚动螺导轨灾副。394.冒10润滑偷与防叛护、担提高归耐磨锦性的狠措施润滑株的目集的：降低屑摩擦妨力以固提高就机械窗效率陕；减畅少磨劣损以环延长症寿命暑；降悼低温功度以煌改善卷工作泰条件榴；防怒止生吼诱。润滑喘的要凉求：保证笔按规判定供朽应清咳洁的症润滑隔油，欲油量勿可以集调节恋，尽萝量采行用自依动和址强制匆润滑鸦，润赖滑元类件可罢靠番。40润滑爆油的歌选择导轨且常用激的润警滑剂词有润便滑油云和润孟滑脂腐。滑动僵导轨唱用润突滑油真，滚广动导芦轨则搂两种较润滑哄油都逐能用仔。导轨固润滑办油的餐粘度浊可以环根据锣导轨尚的工译作条校件和港润滑施方式选赤择。矩例如驱，低减载荷脊（压