导轨的结构设计演示教学
导轨设计 (2)
导轨设计
简介
导轨是一种常用的机械元件，用于支撑和引导物体的运动。在机械系统中，导轨广泛应用于各种设备中，例如自动化机械设备、数控机床、工业机器人等。导轨的设计直接影响设备的稳定性、精度和寿命，因此，合理的导轨设计是非常重要的。
本文将介绍导轨的设计原理、常见的导轨类型以及如何选
择合适的导轨。同时，还将讨论一些常见的导轨设计问题及其解决方案。
设计原理
导轨的设计原理基于运动学和力学的基本原理。通过合理
的力学计算和材料选择，可以确保导轨在运动过程中具有足够的刚性和精度。导轨设计的基本原理包括以下几个方面：
1.刚性设计：导轨需要具备足够的刚性，以承受外力
和运动过程中产生的振动。刚性设计需要考虑导轨材料的
选择、导轨结构的设计以及与其他机械部件的连接方式。
2.精度设计：导轨的精度设计包括平行度、垂直度、
直线度等方面。高精度的导轨能够确保设备的运动轨迹准
确无误，减小误差。
3.润滑设计：导轨在运动过程中需要有良好的润滑条
件，以减少摩擦和磨损。润滑设计考虑导轨表面的润滑方
式以及润滑剂的选择。
常见的导轨类型
根据导轨的结构和原理，常见的导轨类型可以分为以下几种：
1.滑动导轨：滑动导轨主要依靠滑动摩擦来实现运动。
滑动导轨结构简单、成本较低，适用于低速、低负载的运
动。常见的滑动导轨类型有滑块导轨和滑道导轨。
2.滚动导轨：滚动导轨主要依靠滚动摩擦来实现运动。
滚动导轨具有较高的刚性和精度，适用于高速、高负载的
运动。常见的滚动导轨类型有滚珠导轨和滚柱导轨。
3.气浮导轨：气浮导轨通过气体压力来实现运动。气
浮导轨具有低摩擦、无磨损和高刚性的特点，适用于高速、
金属切削机床_第11章_导轨设计
3.按摩擦性质分 1）滑动导轨，即两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦。 滑动导轨，即两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦。 2）滚动导轨，在两导轨面间装有滚珠、滚柱和滚针等滚动元件，具有滚 滚动导轨，在两导轨面间装有滚珠、滚柱和滚针等滚动元件， 动摩擦的性质，在进给运动导轨中有广泛的应用。 动摩擦的性质，在进给运动导轨中有广泛的应用。 4. 按受力情况分 开式导轨和闭式导轨， 所示， 开式导轨和闭式导轨，在部件自重和外载的条件下如图a所示，导轨面a和 在导轨全长上可始终贴合的叫做开式导轨。当部件上所受的颠覆力矩Ｍ b在导轨全长上可始终贴合的叫做开式导轨。当部件上所受的颠覆力矩Ｍ较大 必须增加压板1 所示， 时，必须增加压板1以形成辅助导轨面e如图b所示，才能使主导轨面c和d良好 接触。这种靠增加压板将导轨2用主、辅导轨面封闭起来的叫做闭式导轨。 接触。这种靠增加压板将导轨2用主、辅导轨面封闭起来的叫做闭式导轨。
二、导轨基本要求 1.对导轨的一般要求 1）导向精度 是指动导轨运动轨迹的准确度，它是保证导轨工作质量的前提。 是指动导轨运动轨迹的准确度，它是保证导轨工作质量的前提。 影响因素：导轨的结构类型；导轨的几何精度和接触精度； 影响因素：导轨的结构类型；导轨的几何精度和接触精度；导轨和基础件 的刚度；导轨的油膜厚度和油膜刚度；导轨和基础件的热变形等。 的刚度；导轨的油膜厚度和油膜刚度；导轨和基础件的热变形等。 2）精度保持性 是指长期保持原始精度的能力， 是指长期保持原始精度的能力， 影响因素：主要是磨损，此外还有导轨材料，受力情况等。 影响因素：主要是磨损，此外还有导轨材料，受力情况等。 3）低速运动平稳性 保证导轨在作低速运动或微量位移时不出现爬行现象。 保证导轨在作低速运动或微量位移时不出现爬行现象。 影响因素：导轨的结构和润滑， 影响因素：导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及传动导轨运 静摩擦系数的差值， 动的传动系统的刚度等。 动的传动系统的刚度等。 4）结构简单、工艺性好 制造、维修方便，刮研劳动量要少，镶装导轨更换方便。 制造、维修方便，刮研劳动量要少，镶装导轨更换方便。
机床导轨设计课件
中、小型车床床身采用 山形、矩形导轨组合。
要求导向精度高的，采 用双三角形导轨组合。
要求结构紧凑，高度小，调整方便的采用燕尾导轨。
从制造工艺性来看，矩形、圆形导轨好，三角形、燕尾形差。
二、导轨的间隙调整 矩形、燕尾形导轨必须具有间隙调整装置。 常用结构： 1.压板
2.镶条
➢ 燕尾形导轨：高度尺寸小，结构紧凑，能承受颠 复力矩；但燕尾形导轨磨擦阻力大，制造工艺复 杂。
➢ 圆柱形导轨：导向性好，刚性高；但其制造精度 要求较高，磨损后，导轨间隙调整较困难。
2、组合
➢ 直线运动导轨一般由两条导轨组合。工作台面宽度 ＞3米时，可采用3条或3条以上导轨的组合方式。
二、导轨的防护
不管是直线还是圆环导轨，还可分为凸形导轨副与凹形导轨 副（按固定导轨的凹凸情况）。
凸形导轨副～不易积存切屑，但也不易存油，故常用于低速 移动的场合。
凹形导轨副～能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合， 但必须有充分的防护措施。
（二）导轨的组合
除圆柱导轨有时能单根 使用外，导轨需两根（或 两根以上）组合使用。
双矩形导 轨有宽式和窄 式组合，如图。
二、回转运动滑动导轨 回转运动导轨的截面形状有平面、锥面和V形面三种，如图。
平面环形导轨如图a具有承载能力大、工作精度高、结构简单、制造方便的
机械设计之导轨的结构布局设计
机械设计之导轨的结构布局设计
我采用的说明图纸，是我以前做过的产品的设计图纸，在设计结构上肯定是比较个人风格一些的，可能和很多这一行的设计工程师有不一样的地方，或者你们有更好的实现的结构和布局，比我的现在采用的结构更优化，更具推广和实用意义，所以对一些带有个人化特点的介绍，只供大家做一个设计方面的参考，我并没有规定说，以后这个类型的直线导轨一定要采用我的这种结构布局，在这里我只是给大家理顺一个思路，并把我以前在设计过程中，制造过程中，装配过程中，调试过程中，售后过程中所遇到的一些经验和教训呈现给大家，希望大家以后在你的职业生涯中尽量少走弯路，少交点学费，少碰点钉子。
这是一台立式加工中心的光机图纸，其中紫色线条部分就该加工中心的X、Y、Z 三相直线导轨的布置位置，他们的功能就是实现该加工中心X、Y、Z三个方向的传动。其中X、Y两个方向是水平放置的，而Z向是垂直放置的，这个在直线导轨选型的时候，是需要和导轨供应商确认好放置方式的，你必须告诉供应商你的导轨是用于什么样的状态，是水平，还是垂直，或者是悬空等，供应商在给你做定型推荐的时候，他们也会根据你的使用情况来推荐给你最时候的直线导轨。
再上一张图纸，我们从侧面来看一下，这X、Y、Z三个方面的导轨布局是一个什么样的情况。
如果你是一个有相当经验的机械行业从业者，其实你是应该可以根据上面这两个图纸画出这个立式加工中心的大件图纸了，因为无论是改设备的结构，还是外形，这
两张图纸都作了很好的呈现，尤其是一些细节也有了相对详细的描述。以上给你参考的是一个光机装配图，在一些细节上的表述我会在接下来的图纸里给大家介绍。我们今天抽取这个立式加工中心的底座来给大家介绍，下面还是要上图说话。
导轨设计
应用 机电设备。
的场合
小的多层移动组合 动和转动的场
部件。
合。
二、基本要求
导向 精度
耐磨性
基
本
刚度
要
求
低速运动
平稳性
其他 方面
垂直面内的直线度
运动部件沿导轨运动 时的准确度。
在长期使用中保持其 导向精度的能力。
水平面内的直线度 两导轨之间平行度
导轨在外载荷作用下抵抗变形的 能力。
导轨低速运动或微量位移时不出 现爬行现象。
机床受到振动 及冲击力作用 且要求高刚性 高精度的安装
无侧向固 定螺钉的 安装
导轨无侧 向定位面 的安装
防尘 系统
双刮油片 金属刮板 底面防尘片 滑轨螺栓盖
类型
齿 条 一 体 化 直 线 运 动 导 轨
圆 弧 运 动 导 轨
宽 式 直 线 运 动 导 轨
圆柱形直线滚动导轨
滚珠直线导轨的其他形式
1-负载滚珠 2-返回滚珠 3-保持器 4-外套筒 5-挡圈 6-导轨轴
滚珠直线导轨的其他形式
安装： 在使用两个以上导轨条时，其中只能有一个作为基 准，其他则作为从动导轨。
镶条 作用：调整矩形和燕尾形导轨的导向面间隙。
种类
平镶条 斜镶条
平镶条
外形：长度方向上厚度相等，横截面为矩形、平行四边形或 直角梯形。
导轨的结构设计
直线导轨的结构设计（含转动导轨）
1 导轨的作用和设计要求
当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下：
1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。
2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要相互影响的。
2 导轨设计的主要容
设计导轨应包括下列几方面容：
1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度围，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
第四章 导轨设计2010
第 4 章 导 轨 设 计
4.2滑动导轨
4.2.1导轨的材料
4.2.2导轨的结构
4.2.3导轨的验算
第 4 章 导 轨 设 计
4.2.1导轨的材料
1．对导轨材料的要求 2. 常用导轨的材料 3．导轨副材料的选用
第 4 章 导 轨 设 计
导轨材料的搭配有如下几种：
铸铁—铸铁 铸铁—淬火铸铁
前者为动导
铸铁—淬火钢
非铁金属—铸铁 塑料—铸铁 淬火钢—淬火钢等
轨，后者为支 承导轨。除铸 铁导轨外，其 他导轨均为镶 装的。
第 4 章 导 轨 设 计
4.2.2导轨的结构
1．直线运动导轨 2. 回转运动导轨 3．镶装导轨 4. 导轨间隙的调整
第 4 章 导 轨 设 计
1．预紧力选择原则
如图4.12所示，在装配前，滚动体母线之 间距离为A，压板与溜板间所形成的包容 尺寸为A-δ ，装配后，δ 是过盈量，上 下滚动体的弹性变形分别为δ /2 ,预紧力 为FQ。当载荷F作用于溜板时，上滚子受 力加大为FQ＋F,下滚子减小为FQ-F。当F ＝FQ时，下滚子弹性变形为零，而上面 的变形为δ ，因此预紧力应大于载荷。预 紧力与载荷之和不得超过受力侧滚动体的 许用承载力。设计时，使分摊在每个滚子 上的预紧力小于滚动体许用承载力的一半， 又大于每个滚动体载荷。
第六章 导轨
{
磨削 精刨 刮研
接触精度影响导轨副的刚度和抗振性。
机电一体化系统设计
第六章 导轨 （3）刚度 即导轨抵抗载荷的能力。
刚度
{
抵抗恒定载荷的能力称为静刚度； 抵抗交变载荷的能力称为动刚度。
机电一体化系统设计
第六章 导轨 导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部 件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的 刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大 导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。
机电一体化系统设计
第六章 导轨 （6）运动的灵活性和低速运动的平稳性 灵活性 —— 指对系统控制指令的反映能力。 低速运动平稳性 —— 指平稳匀速运动时运动部件 的波动误差（低速“爬行现象”）。
机电一体化系统设计
第六章 导轨
产生爬行的原因和过程
动摩擦系数的变化。 动摩擦系数的变化。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计
第六章 导轨 （5）导轨副的设计内容： 导轨副的设计内容：
1）依据 导轨副使 用的工作 条件，选 择合理的 结构形式。
机电一体化系统设计
第六章 导轨 2）选择导轨副的截面形状，保证导轨的导向精度。
机电一体化系统设计
第六章 导轨 3）依据导轨的载荷和工作温度范围，选择导轨 的具体结构及尺寸参数，保证具有足够的刚度、 良好的耐磨性、运动灵活性、平稳性。 4）具有合理的误差自动补偿或调整装置，在导 轨长期使用后（超过导轨规定的平均无故障工作 时间——MTBF可靠性指标），通过调整进一步 的保持导轨的导向精度。
机床课件__导轨(4)
2、组合
➢ 直线运动导轨一般由两条导轨组合。工作台面宽度 ＞3米时，可采用3条或3条以上导轨的组合方式。
二、导轨间隙的调整
➢导轨接合面之间都存在间隙。 • 间隙过小，增加运动阻力，加速导轨磨损 • 间隙过大，降低导向精度，容易产生振动 ➢调整方法：采用镶条和压板。
1、镶条
➢镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧 隙，以保证导轨面的正常接触。
➢常用的有平镶条和楔形镶条。 ➢放在导轨受力较小的一侧 。 （1）平镶条
（2）楔形镶条
➢ 楔形镶条的两个面分别与 动导轨和支承导轨均匀接 触，所以比平镶条刚度高。
➢ 楔形镶条的斜度为 1∶100～1∶40，镶条越 长斜度应越小，以免两端 厚度相差太大。
的不均匀程度（沿导轨全长的均匀和不均匀磨损 都会影响其精度），并使磨损后能自动补偿或调 整。 ➢ 影响因素：导轨的材料、热处理、加工的工艺方 法、磨擦性质及受力情况（即导轨的比压、润滑 和防护）等有关。
3、低速运动平稳性
➢当动导轨作低速运动或微量位移时，应保证 导轨运动的平稳性，即不出现爬行现象。
导轨面。
（3）装手动润滑泵，定时拉动几下供油。 （4）采用压力油强制润滑：装润滑电磁泵 、安装
集ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ润滑站。
4、为使润滑油 在导轨面上较 均匀地分布， 保证润滑效果， 需在导轨面上 开出油沟。
机床导轨设计
机床导轨设计
了解导轨的功用和应满意的基本要求，导轨的主要结构类型、工作原理及应用场合；理解合理选择导轨截面外形、材料及热处理的基本方法；把握调整导轨间隙的基本方法，以及提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施。
一、导轨的功用和应满意的基本要求
导轨的主要功用是承受载荷和导向。
导轨应满意的基本要求：1）导向精度高；2）承载力量大、刚度好；3）精度保持性好；4）低速运动平稳性好；5）结构简洁，工艺性好。
二、导轨的截面外形选择和导轨间隙的调整
直线运动导轨的截面外形主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和圆柱形。
不同截面外形的导轨可以相互组合，各种导轨副之中还有凸凹之分。凸型导轨易清除掉切屑，但不易存留润滑油；凹型导轨则相反。
1）矩形导轨：具有承载力量大、刚度高、制造简便、检验和修理便利等优点；但缺点是存在侧向间隙，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。
2）三角形导轨：三角形导轨面磨损时，动导轨会下沉，自动补偿磨损量，不会产生间隙。其顶角α越小，导向性越好，但摩擦力越大；α越大，承载力量增加，但导向性变差。小α角的三角形导轨用
于轻载精密机械，大α角用于大、重型机床。
3）燕尾形导轨：可以承受较大的颠覆力矩，导轨的高度较小，结构紧凑，间隙调整便利。但是刚度较差，加工、检验和修理都不大便利。适用于受力小、层次多、要求间隙调整便利的部件。
4）圆柱形导轨：制造便利、工艺性好，但磨损后较难调整和补偿间隙。主要用于承受轴向负荷的导轨，应用较少。
常见不同截面外形导轨的组合形式：1）双三角形导轨：不需要调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好，但工艺性差，加工、检验和修理都不便利。多用于精度要求较高的机床中。2）双矩形导轨：承载力量大，制造简洁。多用于一般精度机床和重型机床中。3）矩形和三角形导轨的组合：这类组合的导向性好，刚度高，制造便利，应用最广。4）矩形和燕尾形导轨的组合：能承受较大力矩,调整便利，多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。
导轨设计
类型 特点
矩形 制造简单，刚度和承 载能力大； 水平方向和垂直方向 上的位移互不影响，安 装、调整方便； 导向面磨损后不能自 动补偿间隙。
三角形 在垂直载荷作用 下，导轨磨损后能 自动补偿，导向性 好； 压板面需有间隙 调整装置； 顶角增大，承载 力增加，但导向精 度差。
燕尾形
圆形
磨损Baidu Nhomakorabea不能自动补偿 制造简单，内
普通滑动导轨
第4章 导轨设计 滚动导轨
滚珠导轨 滚柱导轨 滚针导轨 滚动轴承导轨
两导轨面间 的摩擦性质 是滚动摩擦
在两导轨面间装有球、滚子或滚针等滚动元件，具 有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动导轨和 旋转主运动导轨。
第4章 导轨设计
2、按受力情况分 开式导轨
必须借助于外力才 能保证动、静导轨 面间的接触
硫化钼和石墨等，对润滑油的供油量要求不高，无润 滑油也能工作。 ④化学稳定性好
塑料导轨耐低温，耐强酸、强碱、强氧化剂及各 种有机溶剂，具有很好的化学稳定性。
第4章 导轨设计
• ⑤工艺性好 可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质
量的要求，且塑料易于加工，能获得优良的导轨 表面质量。 • 由于聚四氟乙烯导轨软带具有这些优点，所以 被广泛应用于中、小型数控机床的运动导轨上。
(2) 接触精度
磨削和刮研的导轨表面，接触精度按 JB2278的规定，采用着色法进行检查。用 接触面所占的百分比或25×25mm2面积内 的接触点数衡量。
38 导轨设计
3、双锥面导轨 图3－103c
双锥面导轨能承受较大的径向 力、轴向力、一定的颠覆力矩，但 制造研磨较困难。
（三）导轨的组合形式 直线运动导轨通常由两条导轨
组合而成，其形式有： 1、双三角形导轨 图3－104a
双三角形导轨不需要镶条调整
间隙，接触刚度好，导向性和精度 保持性好，但工艺性差，加工、检 验、维修不便，用于精度高的机床， 如丝杠车床，导轨磨床，齿轮磨床。
2、双矩形导轨 图3－104b 承载能力大，制造简单，多用 在普通精度机床wenku.baidu.com重型机床中，如 重型车床，组合车床，升降台铣床。
宽式组合：由两条导轨的外侧 导向，侧向间隙较大，用镶条调整
为保证导轨具有合理间隙，磨 损后又能方便地调整。
1、压板 压板用来调整辅助导轨面的间隙， 承受颠覆力矩，用配刮垫片来调整间隙
2、镶条
镶条用来调整矩形导轨和燕尾 形导轨的侧向间隙，镶条应放在导 轨受力较小的一侧。
常用的镶条有平镶条和斜镶条二 种：①平镶条截面为矩形或平行四 边形，厚度均匀相等，由螺钉调整 间隙 易变形、刚度低，目前少用。 图3－106
1、导向精度 指动导轨运动轨 迹的准确度
主要影响因素：导轨的几何精 度和接触精度，结构形式、装配质 量、导轨与支承件刚度和热变形、 油膜刚度。
铁路轨道构造与施工 轨道尺寸教案
铁路轨道构造与施工轨道尺寸教案
一、教学目标：
1.了解铁路轨道的构造与功能。
2.掌握铁路轨道的常见尺寸要求。
3.熟悉铁路轨道的施工过程。
4.培养学生工程施工的实际操作能力。
二、教学内容：
1.铁路轨道的构造与功能。
2.铁路轨道的常见尺寸要求。
3.铁路轨道的施工过程。
三、教学过程：
1.铁路轨道的构造与功能（15分钟）：
通过图片展示和简单的解释，让学生了解铁路轨道的构造和功能，包括轨枕、轨道板、扣件以及轨道的主要功能等。可以使用幻灯片或
者投影仪来帮助学生更直观地理解。
2.铁路轨道的常见尺寸要求（25分钟）：
介绍铁路轨道的常见尺寸要求，包括轨距、轨道高度、轨枕间距等。通过实际案例或者图片，让学生了解各项尺寸的重要性和对轨道
运行的影响。可以引导学生思考为什么要有这些尺寸要求。
3.铁路轨道的施工过程（40分钟）：
分为以下几个步骤进行教学：
(1)地表准备：清除工地上的杂草、泥土等，确保施工地面平整。
(2)轨距测量：根据设计要求，用测量工具对轨距进行测量，并在
地面上做好标记。
(3)敲定轨枕：根据轨距标记，设置轨道的轨枕，保证轨道的稳定
性和均匀的间距。
(4)铺轨：将轨道板安装在轨枕上，并使用扣件将轨道板固定在轨
枕上。
(5)确定轨距：根据测量的轨距进行调整，确保轨距符合要求和标准。
(6)施工验收：对铺轨后的轨道进行检查，确保轨道的质量达到要求。
四、巩固练习与拓展（20分钟）：
1.设计一份铁路轨道施工的实践操作任务，让学生进行模拟施工
操作。
2.要求学生收集整理一份铁路轨道施工过程的详细图文资料，包
括每个步骤的图片和文字解释。
第4章_导轨设计
第4章 导轨设计
（2）回转运动导轨
回转运动导轨的截面 形状有平面、锥面和V形面 三种。
平面环行导轨 特点：
只能承受轴向载荷
承载力大、结构简单、制造方便
适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的设备
第4章 导轨设计
锥面环形导轨 母线倾角通常取300的夹角
结构简单、工艺性好 良好的低速运动平稳性
第4章 导轨设计
二、滑动导轨
1、导轨的材料： 导轨的材料有铸铁、钢、非铁金
属和塑料等。主要要求是：耐磨性和工艺性好、成本 低。
导轨材料选择的注意点：
（1）动导轨和支承导轨应尽量采用不同材料或材料 相同则采用不同的热处理方法；
（2）动导轨比支承导轨的硬度低15~45HBS为宜；
制造方便，不易积存较大的切屑， 但磨损后很难调整和补偿间歇。
导轨的组合：
双三角形：导向性和精度保持性好
特点：过定位使加工、检验和维修比较困难。 适用：多用于精度要第求4章较高导轨的设设计备
双巨型导轨：承载能力较大，导向性 稍差，多用于普通精度的设备
窄式组合：由一条导 轨的两侧导向
宽式组合：分别由两 条导轨的外侧导向
特点： 除能承受轴向载荷外，还可承受一定的径向载荷，
但不能承受较大的颠覆力矩。 导向性比平面环行导轨好，但制造较难。
(完整版)导轨
2、滑动导轨副中，常用材料匹配
（1）动导轨采用镶装氟塑料导轨软带，支承导轨 采用淬火钢或淬火铸铁；
（2）动导轨采用不淬火铸铁，支承导轨采用淬火 钢或淬火铸铁。
（3）高精度机床，因需采用刮研进行导轨的精加 工，可采用不淬火的耐磨铸铁导轨副。
（4）只有移置导轨或不重要的导轨，才采用不淬 火的普通灰铸铁导轨副。
第十二章 导轨
内容： 机床导轨的功用、分类和应满足的要求 及设计步骤； 滑动导轨、滚动导轨的设计特点。 要求： 对机床导轨具有结构分析及初步的设计 能力。
导轨副： 机床上两相对运动部件的配合面组成一
对导轨副。
动导轨：在导轨副中，运动的一方。 支承导轨：在导轨副中，不动的一方。
动导轨相对于支承导轨只有一个自由度。
消除爬行现象的主要措施： （1）减少动、静摩擦系数的之差和改变动摩
擦系数随速度变化的特性。
1）用滚动摩擦代替滑动摩擦； 2）采用卸荷导轨和静压导轨； 3）采用减摩材料； 4）采用导轨油。 （2）提高传动机构的刚度。
4．结构简单、工艺性好
在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单， 便于制造和维护。
对于刮研导轨，应尽量减少刮研量。 对于镶装导轨，应做到更换容易。
• 适用于中、小型精密机床和数控机床 • 用于竖直导轨更显它的优点
五、导轨副材料的选用
1、选用原则：
（1）为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承 导轨应分别采用不同的材料。 如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理使 双方具有不同的硬度。
直线导轨的结构设计(含滚动导轨)
直线导轨的结构设计（含滚动导轨）
来源：作者: 江苏泰州市德基数控机床技术部发表于:2007-5-18 已阅读1121次
1 导轨的作用和设计要求
当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下：
1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。
2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容
设计导轨应包括下列几方面内容：
1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
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导轨的结构设计
直线导轨的结构设计（含转动导轨）
1 导轨的作用和设计要求
当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下：
1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。
2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。
3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。
4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。
5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。
6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。
不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。
2 导轨设计的主要内容
设计导轨应包括下列几方面内容：
1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。
2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。
3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。
4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。
6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。
3 导轨的结构设计
1. 滑动导轨
(1) 基本形式（见图21-10）
三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角
（110°～120°）；为进步导向性，采用较小的顶角（60°）。假如导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。
矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。
燕尾形导轨：燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。
圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受轴向载荷的场合。
(2)常用导轨组合形式
三角形和矩形组合：这种组合形式以三角导轨为导向面，导向精度较高，而平导轨的工艺性好，因此应用最广。
这种组合有V-平组合、棱-平组合两种形式。V-平组合导轨易储存润滑油，低、高速都能采用；棱-平组合导轨不能储存润滑油，只用于低速移动。见图21-11。
图21-11
为使导轨移动轻便省力和两导轨磨损均匀，驱动元件应设在三角形导轨之下，或偏向三角形导轨。
矩形和矩形组合：承载面和导向面分开，因而制造和调整简单。导向面的间隙用镶条调整，接触刚度低。见图
双三角形导轨：由于采用对称结构，两条导轨磨损均匀，磨损后对称位置位置不变，故加工精度影响小。接触刚度好，导向精度高，但工艺性差，四个表面刮削或磨削也难以完全接触，假如运动部件热变形不同，也不能保证四个面同时接触，故不宜用在温度变化大的场合。
(3）间隙调整
为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。
矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。在垂直方向上，一般采用下压板调整它的低面间隙，其方法有：a）刮研或配磨下压板的结合面；b）用螺钉调整镶条位置；c）改变垫片的片数或厚度；见图21-13。
在水平方向上，常用平镶条或斜镶条调整它的侧面间隙。见图21-14。
圆形导轨的间隙不能调整。
图21-13
图21-14
(4）夹紧装置
有些导轨（如非水平放置的导轨）在移动之后要求将它的位置固定，因而要用专用的锁（夹）紧装置。常用的锁紧方式有机械锁紧和液压锁紧。见图21-15。
(5）进步耐磨性措施
导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法，以及使用与维护。进步导轨的耐磨性，使其在较长的时间内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。进步导轨耐磨性的措施有：
1)选择公道的比压单位面积上的压力成为比压，即
p=P/S（公斤/厘米2）
式中 P-作用在导轨上的力（公斤）
S-导轨的支承面积（厘米2）
由上式可知，要减小导轨的比压，应减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时中心距太小，将导致运动不稳定。
降低导轨比压的另一办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力，以抵消导轨所承受的部分载荷。
2)选择合适材料目前常采用的导轨材料有以下几种：