直线导轨选型培训教程

1、机械设计，第18章，直线导轨，第1节总结了第2节滑动导轨，第3节滚动导轨，返回到第1章目录，第1节总结了直线导轨的功能是支撑和引导运动部件在给定方向上作往复直线运动。相对运动的两个部分形成一对导轨对。设置在支撑部件2上的配合表面被称为静态导轨。设置在移动部件1上的配合表面被称为移动导轨。带有移动导轨的移动部件通常称为工作台、滑台、滑板、导靴、头架等。导轨的分类，滑动导轨，静压导向动压导轨，普通滑动导轨，滚动导轨，滚珠导轨，滚柱导轨，滚动轴承导轨，两个导轨面之间的摩擦是滑动摩擦，两个导轨面之间的摩擦是滚动摩擦。根据受力情况，必须用外力来保证导轨的动、静表面。根据导轨本身的几何形状，确保了动态和静

2、态导轨表面之间的接触。导向精度是指运动部件在给定方向上线性运动的精度。精度保持性指导轨道在运行期间保持其原始几何精度的能力。运动精度包括低速平稳运动、无爬行和精确定位。足够的刚度在载荷作用下，导轨的变形不应超过允许值。结构工艺性好的导轨结构应简单，易于制造、检查和调整，以降低成本。有良好的润滑和保护装置。2.导轨的基本要求。根据机床的工作条件、性能特点和精度要求，选择导轨的结构类型和截面形状。对导轨进行力学计算，确定结构尺寸。确定导轨副的间隙、公差和加工精度。导轨材料的选择、摩擦表面硬度的匹配、表面光洁度和热处理方法。选择导轨预紧载荷，设计预紧载荷的加载方式和加载装置。钢轨表面磨损后，选择补偿

3、方法和调整装置。选择导轨的润滑方式，设计润滑系统和保护装置。3。导轨的设计程序和内容，第2节滑动导轨，滑动导轨的动、静导轨面之间的直接接触。其优点是结构简单，接触刚度高。缺点是摩擦阻力大，磨损快，低速行驶时容易爬行。1.导轨第1节的基本形式。滑动导轨的类型、特点及应用。v型导轨磨损后可自动补偿，导向精度高。其横截面角度由载荷大小和导向要求决定，通常为90。矩形导轨，结构简单，易于制造、检查和维修。矩形导轨可以做得更宽，因此它们具有更大的承载能力和刚度，并被广泛使用。缺点是间隙在磨损后不能自动补偿，并且当用刀片调整时，导向精度会降低。燕尾导轨的主要优点是结构紧凑，间隙调整方便。缺点是几何形状复杂

4、，难以达到较高的匹配精度，导轨摩擦力大，运动灵活性差。因此，它通常用于结构尺寸小且对导向精度和运动灵活性要求不高的情况。圆形导轨的优点是导轨表面的加工和检验相对简单，容易获得较高的精度；缺点是导轨的间隙不能调节，尤其是磨损后，并且封闭的圆形导轨对温度变化敏感。为了防止旋转，圆柱形表面可以开槽或加工成平面，该平面可以制成双V形组合。两条导轨同时起支撑和导向作用，导向精度高，承载能力大。两条导轨磨损均匀，磨损后间隙可自动补偿，精度保持良好。然而，很难制造、检查和维护这种滑动导轨常用的组合形式有：V形和平面组合。该组合保持了双V型组合导向精度高、承载能力大的特点，避免了热变形引起的匹配条件的变化，与

5、双V型组合导轨相比，工艺性大大提高，应用广泛。缺点是两条导轨磨损不均匀，磨损后不能自动调整间隙。矩形和平面组合，承载能力高，制造简单。间隙受温度影响小，导向精度高。很容易获得更高的并行度。侧引导表面的间隙由插入件调节，并且横向接触刚度低。双矩形组合的特点与矩形和平面组合相同，但导向面间距较大，侧向间隙受温度影响较大，导向精度比矩形和平面组合差。燕尾和矩形组合，可以承受倾覆力矩，用矩形导轨承受大部分压力，用燕尾导轨作为侧导轨面，这样可以减少压板的接触面。易于调整间隙。V形和燕尾形组合接触面少，便于调整间隙。V型导轨起导向作用，导向精度高。处理和测量是复杂的。双圆组合，结构简单，圆柱面既是导向面又

6、是支撑面。两条导轨之间的平行度非常严格。导轨刚性差，磨损后难以补偿。在圆与矩形的组合中，矩形导轨可以通过设置条来调整，圆形导轨的位置精度低于双圆组合。第二，导轨间隙的调整，为了保证导轨的正常运行，导轨的滑动面之间应保持适当的间隙。如果间隙太小，摩擦力会增加，如果间隙太大，导向精度会降低。因此，经常使用板条和压板来调整导轨的间隙。平镶块、1、镶块、楔形镶块、2、压板，(a)通过研磨或刮擦压板的接合面进行调整；通过改变垫片的厚度进行调整；(3)滑动导轨的设计计算；(1)压力校核计算，导轨的失效形式主要是磨损，导轨的磨损与导轨表面的压力密切相关。(1)导轨表面上的压力，假设导轨本身的刚度大于接触刚度

7、，只考虑接触变形对压力的影响；接触变形和压力沿导轨长度方向线性分布，沿导轨宽度方向均匀分布。法向力F和倾覆力矩M作用于导轨表面时的最大压力、最小压力和平均压力。当M/(FL)1/6时，主导轨表面上的最小压力为正，因此可以使用开放式导轨。此时，主导轨面上的最大压力由前面的公式计算，即当m/(fl)为1/6时，主导轨面上的最小压力为负，因此应采用辅助导轨面和压板。在这种情况下，主导轨面上的最大压力可根据以下公式计算：当只有倾覆力矩作用在导轨上时(F=0)，考虑间隙和刚度的影响，取，其中Km是考虑压板和辅助导轨面的影响系数，如图1810所示；是间隙影响系数，如图1811(a)所示。根据表182中的参

8、数m选择系数Km，根据参数m和图1811(b)选择KD系数。(3)当法向力F和倾覆力矩M作用在导轨面上时，辅助导轨面的最大压力可按下式计算，其中pmax为主导轨面上的最大压力；k是一个系数，其值如图1812所示。当只有倾覆力矩m作用在导轨面上时，辅助导轨面上的最大压力可由下式计算，其中系数k在运动部件不被卡住的条件是，当dL很小时，上述公式中的fVd/L项可以省略，那么当H=0，即驱动力F的作用点在运动部件的轴上时，运动部件正常运动的条件可以得到如下。当a=0，即驱动力f平行于运动部件的轴线时，可以获得导轨的主要结构尺寸的确定。增加移动导轨的长度l有利于提高导轨的导向精度和柔性，但是增加了移动

9、部件的尺寸和重量。因此，设计中通常使用L=(1.21.8)a，其中a是两条导轨之间的距离。如果结构允许，最好是镧。固定导轨的长度主要取决于移动导轨的长度和工作行程。导轨的主要尺寸包括移动导轨l和静止导轨的长度、导轨b的宽度、两个导轨之间的距离a等。导轨的宽度b可以根据导轨表面上的压力不超过允许压力的条件来计算。当两个导轨之间的距离a减小时，导轨的尺寸减小，但是导轨的稳定性变差。设计时，应在保证导轨稳定运行的前提下，减小两条导轨之间的距离。提高导轨耐磨性的措施，合理选择导轨材料和热处理，降低导轨表面压力，保证导轨良好润滑和保护，提高导轨精度。与滑动导轨相比，滚动导轨的特点是摩擦系数小，动静摩擦系

10、数差异小，所以运动灵活，不易爬行；导向定位精度高，精度保持性好；磨损小，使用寿命长，润滑简单；结构复杂，加工困难，成本高。它对灰尘和导轨表面的误差很敏感。1.滚动导轨、滚柱导轨、滚针导轨、十字滚柱导轨、滚动轴承导轨的类型和结构特点，滚动导轨根据其承载能力分为开式导轨和闭式导轨。根据滚动体是否循环，滚动导轨分为循环滚动导轨和非循环滚动导轨。非循环滚动导轨通常称为滚动导轨，而循环滚动导轨称为直线运动滚动支撑。滚动导轨预紧、过盈装配预紧、移动导轨板预紧、导轨主要参数确定、移动导轨长度、静止导轨长度、滚动体尺寸和数量、滚动体直径增加。如果使用滚轮，建议其直径为68毫米，长径比为bd1.52.0。滚动体

11、的数量取决于导轨的长度和刚度，每个导轨上一般不少于1216个滚动体。如果数量太大，由于制造误差，负载分布将不均匀。建议采用、球的数量和滚轮的数量，其中f是每个导轨承受的载荷(n)；d是球的直径(毫米)；b是滚轴长度(mm)。导轨强度计算、滚动导轨受力图、导轨表面静强度按接触区无塑性变形计算，强度条件为作用在滚动体上的许用载荷f按下式计算，其中d为滚珠或滚柱的直径(mm)；b是滚筒长度(mm)；K1为材料系数(兆帕)，根据表184选择；K2为硬度系数，根据表185选择；K3是精度系数，根据表186选择。接触变形，对于滚珠导轨，对于滚柱导轨，在上述两个公式中，f是滚珠上的载荷(n)；F1是辊子每单

12、位长度的载荷(n/mm)；k为滚珠导轨的接触刚度系数(N/mm)，根据图1821(a)选择；K1是滚珠导轨的接触刚度系数(mmmm)，根据图1821(b)选择。线性滚动导轨副的选择和计算(1)额定寿命的计算，其中l为额定寿命(km)；c是从样本中找到的基本额定动荷载(kN)；Pd等效动荷载(kn)；当滚动体是球时，是寿命指数，3；当滚动体为滚轮时，10/3；k为额定寿命单位，当滚动体为球时，K50km；当滚动体是滚轮时，k 100公里；Fh是硬度系数，根据图1823选择。一般来说，滚道硬度不低于58HRC，所以fh1更好。Ft是温度系数，根据表187选择；Fc为接触系数，根据表188选择；Fa为精度系数，根据表189选择；Fw是负载系