精密机械设计 第14章 导轨和基座
精密机械设计 第1章 精密机械零件的受力分析与
N A
OBຫໍສະໝຸດ AWNBNA
3.光滑圆柱铰链约束
分固定铰链支座、活动铰链支座和中间铰链。
固定铰链约束
约束反力通过铰链中心，方向和大小由主动力决定。 （两个未知数）
活动铰链
约束反力通过铰链中心，垂直于支承面； 不能承受水平方向的力。
中间铰链
在工程结构中，两端用光滑铰链与其他物体连接起 来的刚体杆，如果不计杆的自重且杆上无其他力作用， 若杆处于平衡状态，则该刚体杆是一个二力杆。刚体 杆两端所受到的两个约束反力为一对平衡力,这两个约 束反力大小相等，方向相反，作用线相同。
杆的受力与变形
3.力的平行四边形法则
二力合成
FR F1 F2
B R
F2
O
F1
C A
三角形法则 C
R
F2
O
F1
A
合力大小
R F12 F22 2F1F2 cos
4.三力平衡交汇定理（三力汇交是平衡的必要条件） 当刚体受不平行的三个力作用（其中两个力的作用线相 交于一点）而平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点。
三.受力图
求解静力平衡的问题时，必须首先进行受力分析: 1.将研究对象从周围的约束中分离出来，即解除约束; 2.画出其所受全部力的简图(画出主动力,用约束反力代替 约束);
§3 精密机械零件的受力平衡
一.共线力的平衡
物体受力的平衡条件必须满足：
1.力系中各力沿任一方向的分力的代数和为零。 2.力系中各力对任意点（轴）的力矩的代数和为零。
空间力系的平衡 必须具有六个平衡条件，
各力在x,y,z三轴方向投影的代数和等于零，
绕Ox,Oy,Oz三轴的力矩和等于零:
Fx 0
Fy 0 Fz 0
《精密机械基础》知识点汇总知识分享
精密机械设计考试重点整理第二章工程材料和热处理低碳钢：含碳≤0.25% 中碳钢：含碳0.25%~0.60% 高碳钢：含碳＞0.60%第四节钢的热处理（P23）普通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、化学热处理第四章平面机构的结构分析机构是按一定方式联接的构件组合体。
使两构件直接接触，而又能产生一定相对运动的联接（可动联接）称为运动副。
点接触或线接触的运动副成为高副；面接触的运动副称为低副。
机构运动简图的画法（P67例题4-1）第四节平面机构的自由度构件所具有的独立运动数目称为自由度，做平面运动的自由构件具有三个自由度。
机构自由度计算公式F=3n-2P L-P H自由度等于1的机构，在具有一个原动件时运动是确定的。
机构自由度、原动件数目与机构运动之间的关系：①当F≤0时，构件间不可能具有相对运动；②当F＞0时，原动件数大于机构自由度，机构会遭到损坏；原动件数小于机构自由度，机构运动不确定；③只有当原动件数等于机构自由度时，机构才具有确定的运动。
计算机构自由度时应注意的事项：（P69）①复合铰链：在同一轴线上有两个以上的构件用转动副联接时，则形成复合铰链。
若有m个构件用复合铰链联接时，则应含有（m-1）个转动副。
②局部自由度：在有些机构中，某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动，把这些构件所产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。
③虚约束：在机构中，有些运动副的约束可能与其他运动副的约束重复，因而这些约束对机构的运动实际上并无约束作用，这类约束称为虚约束。
第五节平面机构的组成原理和结构分析高副低代（P71）（什么是高副低代？怎么样代？特殊情况？）不能再拆的最简单的自由度为零的构件称为组成机构的基本杆组。
由二个构件三个低副组成，称之为Ⅱ级杆组，是应用最广的杆组。
平面机构的结构分析（P74）第五章平面连杆机构平面连杆机构是由若干刚性构件用低副（回转副、移动副）联接而成的一种机构，主要作用是用来传递运动、放大位移或改变位移的性质。
2023大学_精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案
2023精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论第一章精密机械设计的基础知识第一节概述第二节零件的工作能力及其计算第三节零件与机构的误差估算和精度第四节工艺性第五节标准化、系列化、通用化第六节零件的设计方法及其发展思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨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弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。
精密机械设计
精密机械设计第一章精密机械设计的基础知识1、什么是机械？答：一般认为它是“机器”和“机构”的总称2、机器的基本组成要素是什么？答：机械零件3、机器的基本组成部件是什么？答：各种机构4、什么叫部件？答：几个零件的组合体称为部件5、设计精密机械时应满足那些基本要求？答：1、功能要求设计精密机械时首先应满足它的功能要求。
2、可靠性要求要使精密机械在一定的时间内和一定的使用条件下有效的实现预期的功能，则要求其工作安全可靠，操作维修方便。
为此，零件应该具有一定的强度、刚度和振动稳定性等工作能力。
3、精度要求精度是精密机械的一项重要技术指标，设计时必须保证机密机械正常工作时所要求的精度。
4、经济性要求组成精密机械的零、部件能最经济的被制造出来，要求零件结构简单、节省材料、工艺性好，尽量采用标准尺寸和标准件。
5、外观要求设计精密机械时应使其造型美观大方、色泽柔和。
6、强度的概念是什么？答：强度是零件抵抗外载荷作用的能力。
7、什么叫静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷答：静载荷和静应力不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力随时间作周期性变化的载荷和应力名义载荷在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷计算载荷考虑影响零件强度的各种因素时，将名义载荷乘以某些系数，作为计算时采用的载荷，此载荷称为计算载荷8、什么叫静应力、变应力、应力循环，应力循环的三种形式答：静载荷和静应力不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力随时间作周期性变化的载荷和应力应力循环应力作周期性变化时，一个周期所对应的应力变化称为应力循环三种形式①当r=-1时，称为对称循环；②当r≠-1时，称为非对称循环；③特例r=0时称为脉动循环9、什么是疲劳极限？何为有限寿命疲劳极限阶段和无限寿命疲劳阶段？答：当循环特性r 一定时，应力循环N 次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为疲劳极限，用表示，0N 称为循环基数，0N N ≥区为无限寿命区，0N N ≤区为有限寿命区。
精密机械设计基础-第十二章直线运动导轨
式中 D1max ——包容件在制造温度时的最小直径或最小
直线尺寸; 线尺寸D；2mi—n —被包容件在制造温度时的最大直径或最大直
1 2 ——被包容件与包容件材料的线膨胀系数；
t
t
0
——导轨制造时的温度； ——导轨工作时的最高或最低温度
导轨中的最大间隙应小于或等于允许间隙 ：
max [ max ]
第四节
弹性摩擦导轨
1、弹性摩擦导轨的优点（图12-28，12-29） ①摩擦力极小； ②没有磨损，不需润滑； ③运动灵便性高； ④可以达到极高的分辨率。
2、缺点： 运动件只能作很小的移动， 大大限制了其使用范围
第五节
静压导轨简介
一、液体静压导轨 1、分类： （一）开式静压导轨 （图12-30） （二）闭式静压导轨 （图12-31）
2、导轨中的最大间隙可用下式计算 ：
max D2 max [1 2 (t t0 )] D1min [1 1 (t t0 )]
式中D2min ——包容件在制造温度时的最大直径 或最大直线尺寸; D1max ——被包容件在制造温度时的最小直 径或最小直线尺寸。
五、导轨的刚度计算 导轨主要受静载荷作用，故导轨的刚度主 要是指静刚度 。 其接触变形：（单位为um)
（图12－24a） 2．用移动导轨板的方法实现预紧 （图12－24b）
三、导轨主要参数的确定
（一）运动件的长度
在满足导轨最大位移的前提下，应尽可能 减小运动件的长度（图12－25）
L e l ab ab a 'b' a 'c ' e Smax
2 L 2e l Smax
2
式中 L——运动件的最短长度;
—e—保险量,一般取=5~10mm
精密机械设计课程设计
i1
i1
极值
(jt)m ma inx j t3 j t
第五章
查表：
Ea m 双啮中E 心 a 的距 平偏 (均 m )差 偏差
根据齿轮的尺寸和精度等级 查小模数齿轮精度GB2363-90 计算平均偏差=（上偏差+下偏差）/2
bm滚动轴承的平均隙 径(向 m)游
根据滚动轴承的尺寸和游隙类型 查指导书第67页附录三 计算平均游隙=（最小游隙+最大游隙）/2
Ea 双啮中心 Ea 的 距公 (偏 m)差 差
根据齿轮的尺寸和精度等级 查小模数齿轮精度GB2363-90 计算公差=上偏差-下偏差
第五章
Ebi滚动轴承内环跳 外动 环（ 径 u） 同 向 根据滚动轴承的精度等级 查指导书后附录第69页表10-10
山米与白鹤
贝特西.贝尔斯
精密机械设计课程设计
第一章 概述 第二章 传动装置的总体设计 第三章 传动零件的设计计算 第四章 轴的结构的初步设计 第五章 传动装置的精度计算 第六章 传动装置装配草图设计 第七章 装配图的完成 第八章 零件工作图设计 第九章 编写设计计算说明书
第一章 概述
一、课程设计的目的
第一章
3）结构要求
要求输出轴平行布置，从传动装置两侧伸出， 便于安装和测试，结构尽量简单可行
总中心距范围： a17m0m
总传动比范围： 10i 20
(i i12i34)
总中心距 联轴器
齿轮模数：尽量 小用 模 m1m 数m
3、设计任务
1）装配图1张 1#图纸 2）零件工作图2张
中间轴，及其上的大齿轮 3＃图纸 3）设计任务书一份 20页左右
计算功率：
Pw
Tn (K 9550
精密机械直线导轨结构及其他导轨
2）刚度
导轨承载时维持正常运行抵抗变形的能力。
静刚度：导轨承受恒定载荷时的相对变形
动刚度：导轨承受交变载荷时的相对变形
导轨副的刚度取决于两个条件：
●导轨副相关结构件刚度 ●静、动导轨之间具备一定的接触精度
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3）运动的灵活性与平稳性
静、动导轨相对运动时摩擦力稳定，驱动轻 便省力，承载时速度均匀。
目的：改善材料微观结构，消除内应力，增加
金属导轨表面硬度，提高导轨的耐磨性。
常用表面热处理：表面高频淬火、表面化学处
理（如渗碳、渗氮、磷化等）。
注意的问题：变形、裂纹、硬度检测 后续工艺：人工时效处理、表面磨削、研磨
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4. 提高滑动导轨耐磨性的措施
影响导轨使用寿命的主要因素：
●结构设计 ●材料选择 ●制造质量、 ●热处理方法 ●使用与维护
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其他材料：
●各类钢：优质碳素结构钢15、25（渗碳） 合金结构钢40Cr、20CrMnTi 碳素工具钢T8A、T10A 特殊性能钢GCr15、GCr15SiMn
●有色金属：铜合金（黄铜、锡青铜、铝青铜） 锌合金ZZn-Al10-5 铝合金超硬铝LC4、铸铝ZL6
●非金属：塑料（酚醛夹布、聚四氟乙烯、锦纶、 环氧树脂）
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2）矩形和矩形组合 注意事项：承载面、导向分离
滚轮
滚动调隙机构
合理选择：顶面承载、侧面导向
矩形截面导轨制造简单、调整方便。如图 为常用导向侧面间隙调节结构，接触刚度低。
动导轨
定导轨 动导轨
定导轨
限位 压条
调节 螺栓
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活动 镶条
限位 压条
3）三角形和矩形组合
精密机械机架设计及典型结构解析
（4）机架构造及工艺 设备重量轻、整体尺寸小、工作荷载轻时，
机座可制成机架形式。由各类型材、薄钢板焊 接、铆等工艺连接而成。
重载焊接机架
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铝合金机架： 工作荷载较小的室内办公设备、小型工作
机等，常采用美观轻便的铝合金机架。 连接工艺：铆接、焊接、螺栓连接
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3.机座筋板的合理布置 为加强机架空心截面构件刚度，应根据需
支承设备整体的基础部件，也是设备中各个 部件、总成的安装基础。
●承受设备自重和各类工作荷载 ●为运动部件提供导向、基准 ●保证各部件之间的相对位置 ●吸收或减轻设备运行中的振动、冲击
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机座与机架结构、工艺差异：
基座：用于重型、高精密、承受大荷载或 冲击荷载等设备，具有承载、运动导向等综合 功能。采取整体成形工艺或部分成形组装固化 工艺，常用铸铁、铸钢制作。
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常用六种斜筋板的布置分析： ●(d)、(e)是三角形和菱形筋，刚度较好，
铸造工艺相对简单； ●(f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚
度较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂， 但铸造泥芯多，工艺复杂。
●(g)、(h)形筋铸造工艺也较 复杂，但构件整体刚度很好。
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4.人造花岗岩机座 加工机床、重型冲击荷载设备需要稳定的基
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③抗振性要求 承受受迫振动的能力。 设备内部和外界都存在不同强度的振源，将
引发整体或局部摆动、弯曲、扭转等形式的振动。
措施：高静刚度、高阻尼、减重量、隔振措施
④其他要求
●抵抗热变形：热变形、相对热变形 ●结构稳定性：构件内应力 ●工艺性：便于制造、维护、储运等 ●经济性：性能价格比
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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。
以上这张图就是一个底座的直线导轨装配图，紫色的部分就是导轨的装配状态，在设计的过程中，需要注意的是导轨的跨度的选取，即两条导轨之间的距离，这在某种程度上决定了机床加工的刚性和稳定性，也决定了机床精度的稳定性，同时我们还需要考虑一个关键点，那就是润滑油的聚集与回收，因为这种类型的机床，直线导轨和丝杆都是采用润滑站进行定时定点润滑的，所以润滑后的废油如何收集是一个需要考虑的关键点，如果不作这方面的考虑，那机床在正常使用时，润滑油会四处横流，弄脏一地，这也是体现设计能力和工业水准的地方。
《精密机械设计基础》课程教学大纲(本科)
精密机械设计基础(Fundamentals of Precision Machinery Design)课程编号：03410034学分：3.5学时：56 (其中：讲课学时：50实验学时：6上机学时：0)先修课程：工程图学、工程力学适用专业：测控技术与仪器，光信息科学与工程等专业教材：《精密机械设计》，庞振基，机械工业出版社，2004年3月第1版一、课程性质与课程目标(-)课程性质《精密机械设计基础》主要讲授精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等。
具体内容包括精密机械设计的基础知识，工程材料和热处理，零件的几何精度，平面机构的结构分析，平面连杆机构，凸轮机构、摩擦轮和带轮传动，齿轮传动，轴、联轴器、离合器，支承。
本课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力。
止匕外，由于本课程是一门理论与实践密切结合的设计性课程，在教学过程中，除进行理论讲课外，还安排有习题课、实验课及课程设计等实践性教学环节。
为培养复合型人才奠定了工程基础。
(-)课程目标.能正确描述机械和精密机械的基本概念，及零件的设计方法；1.根据材料的分类，能正确划分常用工程材料；根据各种热处理方法的不同，在实际应用中能正确选用合适的热处理手段；2.能正确计算孔和轴配合的各种尺寸；能在图纸上正确标注形位公差和粗糙度等；.能正确绘制出给定实际机构的运动简图；能对给定的高副机构进行低代处理；能利用机构的组成原理正确进行结构分析；3.根据钱链四杆机构中曲柄存在的条件，由已知条件能求出未知杆长范围；能运用常见钱链四杆机构的设计方法，进行合理设计；.根据凸轮机构从动件常用运动规律，由给定的条件能用图解法设计常见的凸轮机构;4.能正确进行带传动中带的受力分析，能根据给定的工作条件正确选择合适的带传动;.能合理地设计直齿圆柱齿轮传动，并能正确进行校核；能利用适当的方法，正确计算各种轮系的传动比。
《精密机械设计基础(第二版)》裘祖荣习题参考答案
第一章 结构设计中的静力学平衡1-1 解：力和力偶不能合成；力偶也不可以用力来平衡。
1-2 解：平面汇交力系可以列出两个方程，解出两个未知数。
取坐标系如图，如图知 ()100q x x = 1-3 解：则载荷q(x) 对A 点的矩为1()()(2)66.7()A M q q x x dx KN m =⋅-≈⋅⎰1-4 解：1）AB 杆是二力杆，其受力方向如图，且 F A ’＝F B ’2）OA 杆在A 点受力F A ，和F A ’是一对作用力和反作用力。
显然OA 杆在O 点受力F O ，F O 和F A 构成一力偶与m 1平衡，所以有 1sin300A F OA m ⋅⋅︒-=代入OA = 400mm ，m 1 = 1N ⋅m ，得 F A =5N 所以F A ’＝F A ＝5N ， F B ’＝ F A ’＝5N ，即 杆AB 所受的力S ＝F A ’＝5N3）同理，O 1B 杆在B 点受力F B ，和F B ’是一对作用力和反作用力，F B ＝F B ’＝5N ；且在O 1点受力F O1，F O1和F B 构成一力偶与m 2平衡，所以有 210B m F O B -⋅= 代入O 1B =600mm ，得 m 2=3N.m 。
1-5 解：1）首先取球为受力分析对象，受重力P ，墙 壁对球的正压力N 2和杆AB 对球的正压力N 1，处于平衡。
有：1sin N P α⋅= 则 1/s i n N P α=2）取杆AB 进行受力分析，受力如图所示， 杆AB 平衡，则对A 点的合力矩为0： 1()cos 0A M F T l N AD α=⋅⋅-⋅=3）根据几何关系有(1cos )sin tan sin a a a AD αααα+=+=最后解得：2211/cos 1sin cos cos Pa Pa T l l αααα+=⋅=⋅- 当2cos cosαα-最大，即α＝60°时，有T min ＝4Pa/l 。
机械设计手册 导轨
机械设计手册导轨机械设计手册是机械工程师必备的重要参考书，其中涉及到导轨的设计原理、选型、安装等方面。
导轨是机械部件中的关键零部件，直接影响到机器设备的精度和使用寿命。
因此，在选择导轨时，需要考虑多方面因素才能满足设计要求。
一、导轨的种类和结构根据不同材料和结构，导轨可以分为线性导轨、圆柱导轨、滚动导轨和滑动导轨。
其中，线性导轨最为常见，结构简单，适用于直线运动。
圆柱导轨适用于含有旋转运动的机器设备，滚动导轨依靠滚子与导轨移动，具有较高的精度和承载能力，滑动导轨常用于低速低负荷的场合。
二、导轨的选型导轨的选型主要考虑以下因素：1.承载能力：根据机器设备的负荷情况来选择承载能力相应的导轨。
2.精度要求：机器设备的高精度要求需要选择精度较高的导轨。
3.运动方式：根据机器设备的运动需求来选择不同类型的导轨。
4.使用寿命：根据机器设备的使用寿命来选择导轨的材料和加工工艺。
5.环境要求：根据机器设备使用的环境来选择耐腐蚀、耐磨等特殊性能的导轨。
三、导轨的安装方式导轨的安装应根据不同类型的导轨采用不同的安装方式。
线性导轨通常采用螺丝垫片固定，圆柱导轨可以采用法兰固定，滚动导轨则需要采用精细的调整和定位。
在安装过程中，需要注意以下几点：1.检查导轨的安装面和机器底座是否平整。
2.精确定位固定螺栓。
3.注意导轨和安装面的紧密贴合度。
4.避免直接用手触摸导轨表面。
四、导轨的维护保养为了保证导轨的正常使用寿命，需要对导轨进行定期的维护保养。
具体方法有以下几点：1.检查导轨表面磨损情况，必要时更换。
2.定期清洁导轨表面，避免灰尘等杂物的积累。
3.注意质量保证，避免机器设备的振动和冲击。
4.根据导轨材料的特性，适时涂抹润滑油脂。
综上所述，导轨的设计和选择对机器设备的性能和寿命有着至关重要的影响。
合理的选型、安装和维护保养将会为机器设备的正常运行和高效生产提供有力的保障。
导轨设备基础设计
导轨设备基础设计[摘要]导轨设备基础由于其适用广泛，越来越多的被生产、试验车间所选用。
但关于此方面的现行规范、规程还比较空缺。
本文就导轨设备基础设计时原始资料的收集、设备几何尺寸的确定、基础的配筋形式、采取合理的减振措施、导轨的设计及选用、地脚螺栓的选取及埋置方式六方面结合工程设计经验作了简要的小结，希望能给相关设计人员提供参考。
[关键词]导轨；设备基础；配筋；减振；地脚螺栓0引言随着科技发展，越来越多的现代化工业设备被生产、试验车间所选用。
而设备的运转离不开安全稳固、满足工艺要求的设备基础。
设备的种类日新月异，对设备基础的要求也各不相同，导轨式设备基础则由其广泛的适用性，被越来越多的选用。
由于现行的规范、规程涉及这方面的内容较少，笔者就该类型的设备基础的设计思路，注意事项进行简要的小结，希望能给相关设计人员提供参考。
1主要设计内容设备基础的设计首先就是要满足工艺的需求，为设备提供可靠地支承，同时要考虑减少对周边基础及地坪的影响。
故设计时要注意以下几个问题：1.原始资料的收集；2.设备几何尺寸的确定；3.基础的配筋形式；4.采取合理的减振措施；5.导轨的设计及选用；6.地脚螺栓的选取及埋置方式。
1.1 原始资料的收集基础设计前需完成原始资料的收集及设计准备工作，包括设备区域的地质勘探报告；车间的工艺布置图，与本此设计基础相邻的建筑物基础资料及周边其余设备基础资料；设备所需的导轨矩阵尺寸；设备的荷载大小、分布情况；基础及导轨顶面标高。
每项资料的收集对基础的设计都至关重要，不可忽视。
1.2 设备几何尺寸的确定基础的平面尺寸由满足工艺要求的导轨矩阵尺寸、导油沟、电缆沟、排水沟等因素综合考虑确定。
导轨边至混凝土基础外壁尺寸不小于100mm。
导轨间需设置联通沟，便于设备机油从导轨槽内排出及清理，最终汇入导油沟内。
联通沟的宽度及深度根据导轨槽的尺寸确定。
导油沟一般宽100mm，深度同二次浇捣高度。
排水沟、电缆沟是否设置则由工艺要求确定。
精密机械机架设计及典型结构解析
现代机床向超高精、高速方向发展，对基础 件性能提出了更高的要求。
新型材料：花岗岩复合材料
花岗岩安装平台
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组合机座
花岗岩
用于机座材料的突出优势： 机座
●缓冲、消能性能良好 ●无内应力，温度敏感度低，稳定性好； ●具有绝缘特性，抗电磁干扰能力强； ●工艺成熟，具有良好加工工艺性； ●耐酸、碱、盐、氧化等腐蚀，易保养； ●价格便宜，性价比高； ●绿色制造，低碳环保。
在导轨之间放置滚珠、滚柱等滚动体， 使导轨运动转变为滚动摩擦。
物场分析原理：增加或改变中介（场），因此获 得设备新功能或性能提升。
滚 珠
增加场：滚动体、高压液、高压气
类
滚 柱 类
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滚动导轨优点：
●摩擦系数小，动与静摩擦系数接近； ●运动灵敏轻便，移动、定位精度高； ●低速、重载时不易出现“爬行”现象； ●钢制淬硬导轨耐磨性好，精度保持性好； ●对温度变化的敏感性较低； ●高速运动时无动压效应; ●润滑简单，维修方便。
支承设备整体的基础部件，也是设备中各个 部件、总成的安装基础。
●承受设备自重和各类工作荷载 ●为运动部件提供导向、基准 ●保证各部件之间的相对位置 ●吸收或减轻设备运行中的振动、冲击
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机座与机架结构、工艺差异：
基座：用于重型、高精密、承受大荷载或 冲击荷载等设备，具有承载、运动导向等综合 功能。采取整体成形工艺或部分成形组装固化 工艺，常用铸铁、铸钢制作。
结构相对紧凑，制造容易，成本较低。
由于导轨面和滚珠接触面积小，故运动轻 便灵活，但刚度低，承载能力差；经常工作部 分容易压出沟槽。
滚珠导轨用于载荷不大，重心在两条导轨 之间，行程较小，灵敏度要求较高的场合。
精密机械设计基础-第十四章 联接
（四）铸合 1、定义： 是把尺寸较小但具有一定性能要求的零件 （嵌件）铸入另一零件（称为基本零件）的 一种联接方法 。（图14-25）
（2）螺钉其他用途 调节零件的位置（图14-2a） 作转动零件 心轴（图14-2b） 组成导轨（图14-2c）
3．螺钉联接的结构设计: （1）螺钉的类型 圆柱头螺钉（图14－3） 球面圆柱头螺钉（图14－7） 沉头螺钉（图14－8d）
（2）确定螺钉直径、长度、数量及排列形式 1）直径 一般取决于结构，受力大时经过计算 2）长度（图14-3） 零件1的最小厚度hmin应稍大于螺钉的螺尾 或退刀槽的长度 螺尾或退刀槽长度约等于1.5－2个螺距
第十四章
联接
第一节
概述
一、分类 1、根据被联接零件的性质： 机械零件与机械零件的联接 光学零件与机械零件的联接 2、根据结构的特点分： 可拆联接 永久联接（不可拆联接）
二、基本要求 1、保证足够的联接强度 2、保证足够的联接精度 3、保证联接结构的可靠性 4、联接方便，工艺性好 5、满足其他一些特殊要求
（二）销钉联接 1、销钉的类型 （1）圆柱销 1）优点： 定位精度较高 2）缺点： 不宜多次拆卸
（2）圆锥销 1）优点 ： 能多次拆装 2）缺点 ： 销钉孔加工需用锥形铰刀铰制
2、销钉的主要用途有 （1）作定位零件 （图14－5） （2）作联接零件 （图14－12）
3、销钉联接的结构设计 （1）选定销钉类型（表14－1） （2）计算或验算 （3）销钉联接的防松（图14-12）
2．钎焊 钎焊是利用钎料把零件联接在一起，钎焊时， 使熔化了的钎料充满焊件焊接 处的间隙中， 当焊料凝固后形成焊缝
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在将导轨的形体用符号来表示：球—S、平面—P、圆柱—C、 V形—VG、山形—VM的情况下，导轨副的基本单元可组合成 如下六种实用类型如下。
（1）球与平面 （2）圆柱与平面 （3）平面与平面 （4）球与V形 （5）山形与V形 （6）圆柱与V形 二 按误差平均原理计算
§
滑动摩擦导轨
2）棱柱面导轨
圆
二 、基座与支承件的结构设计 1 、正确的选择截面
当构件承受弯曲载荷，其弯曲变形量为
K1 y Iw
扭曲变形量则为
式中
K2 In
K1，K2——抗弯、抗扭系数，与材料弹性模数和尺寸有关；
I n I w ——截面抗弯、抗扭惯性矩，与构件的截面形状有关。
结论：
① 空心的截面惯性矩比实心的大，即空心截面构件的刚度比实心 的高。因此在相同截面面积的情况下，采用加大横截面轮廓尺寸而 减小壁厚的办法可提高支承件的刚度。 ② 采用圆形空心截面能提高抗弯和抗扭刚度。采用长方开空心截 面对提高长边方向的抗弯刚度效果显著。
① 铸铁 180～200HBS，采用 表面淬火工艺，表面硬度可达 55HRC，耐磨性可提高1-3倍。 ② 钢 碳素钢和合金钢 ③ 有色金属材料 ④ 塑料
2、减小导轨面压强 3、保证导轨良好的润滑 4、提高导轨的精度
导轨主要尺寸的确定
宽度B
F B pL
F L 【p】 载荷 长度 压强
运动的导轨长度: L=(1.2-1.8)LA 间距LA 两导轨之间的距离
② 导轨间的平行度和垂直度
导轨在垂直平面内的直线度误 差对工作平面加工精度的影响
两导轨面的平行度
二 刚度 导轨的刚度是指外力作用下导轨本身抵抗变形 的能力
1—刀具；2—横梁；3—主轴箱
1—立柱；2—纵梁；3—横梁；4—滚动轴承； 5—小车；6—滚轮；7—校正板；8—螺杆
三 耐磨性 减少磨损的措施
弹性导轨的主要缺点：
运动件只能作很小的移动， 大大限制了其使用范围。
静压导轨
1、液体静压导轨
开式静压导轨
液体静压导轨的优点：
①摩擦系数很小（起动摩擦系数可 小至0.0005），可使驱动功率大大 降低，运动轻便灵活，低速时无爬 行现象； ②导轨工作表面不直接接触，基本 没有磨损，能长期保持原始精度， 寿命长；③承载能力大，刚度好； ④摩擦发热小，导轨温升小； ⑤油液具有吸振作用，抗振性好；
好。
一般筋条采用直筋或人字形筋
筋条的形状
三 基座与支承件的材料选择 铸铁 材料 钢板 花岗岩
花岗岩的优点：稳定性好 、加工简便 、保养简便 、温度 稳定性好 、吸振性好 、不导电，抗电磁、价格便宜 。
弹性摩擦导轨
弹性摩擦导轨的优点：
1、摩擦力极小； 2、没有磨损，不需润滑； 3、运动灵便性高； 4、当运动件的位移足够小时，精 度很高，可以达到极高的分辨率。
§1
导轨的组成
第14章 导轨和基座 导轨的作用、特点和分类
运动件 承导件
直线运动导轨的作用是支承和引导运动部件作直线运动.
直线运动导轨限制了其他五个自由度，只剩下单向的移动. 导轨的导向面 1）棱柱面 2）圆柱面
导轨的分类
滑动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 弹性摩擦导轨 流体摩擦导轨
பைடு நூலகம்§2
导轨的基本要求
导轨设计的基本要求
③ 截面为不封闭形式，抗扭刚度极差。因此，在相同的截面面积 的情况下，支承件的截面最好做成四边封闭的箱形。
2合理布置筋板和加强筋
纵向筋板
按布置形式筋板分 横向筋板 斜置筋板
筋板的布置形式
各种筋板的布置形式如图所示
(a)，(b)和(c)都是方格式纵横筋，其中(c) 比(b)的铸造性能好，因为(c)中筋条受力状 况好，交叉处金属聚集较少，分布均匀， 内应力小 。
滚珠与滚柱组合的导轨
滚柱与长圆柱轴组合的导轨副
材料
滚动体： 导轨材料：
滚动轴承钢 （GCr15） 低碳合金钢 合金结构钢 合金工具钢
氮化钢
铸铁
§ 5 基座 一 基座的结构特点及主要技术要求 基座与支承件的特点 ①尺寸较大 ②结构比较复杂 基座设计时应注意的问题 ①刚性 ②热变形 ③抗振性 ④稳定性
精密数控铣床的结构图 1—基座；2—工作台；3—传动系统； 4—电机；5—立柱；6—控制系统
提高抗振性的方法
① 提高静刚度 ② 减小内部振源的振动影响。 ③ 减轻重量。 ④ 有时采取隔振措施以减小外界振源对仪器正常工作的 影响。
为提高稳定性对基座和支承件要进行时效处理的方法 ① 自然时效处理。 ② 人工时效处理。
3、磨损较小，寿命长，润滑简单；
4、结构较为复杂，加工比较困难，成本较高； 5、对脏物及导轨面的误差比较敏感；
1、滚珠导轨
2、滚柱导轨与滚动轴承导轨
交叉滚柱V－平导轨
滚 动 轴 承 导 轨
V－平滚柱导轨
d d1 cos
2
2．滚柱（针）导轨
滚柱（针）导轨副结构形式
3．滚动轴承导轨 4．组合导轨
燕尾形
滑动摩擦导轨的类型及结构特点
滑动导轨的截面形状：1）圆柱面导轨
棱 柱 形
形
对称三角形 不对称三角形 矩 凸 形
形
凹 形
1、圆柱面导轨
特点：防转机构
2、棱柱面导轨
A、双三角形导轨
B、三角形－平面导轨
C、矩形导轨
D、燕尾导轨
提高导轨耐磨性的措施 1、合理选择导轨的材料及热处理
导轨材料的要求： 耐磨性好， 摩擦系数小 良好的加工和热处理性质
导向精度高 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象 耐磨性好 对温度变化不敏感 足够的刚度 结构工艺性好
1、 导向精度 导向精度是运动副的主要技术指标，它是指导轨副 中运动件沿给定方向做直线或旋转运动的精确程度 直线运动导轨几何精度的几项指标 ① 导轨在水平平面和垂直平面的直线度
图（a) 图（b）为V型导轨在水平平面和垂直平面 的直线度，其误差为△。
(d)、(e)是三角形和菱形筋，，不仅刚度较 好，工艺也较简单。 (f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度 较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断 裂，但其铸造泥芯很多。 (f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚度 较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断 裂，但其铸造泥芯很多。 (g)、(h)形筋铸造工艺也较复杂，但刚度很
V形导轨角度θ θ =90º 制造方便
§4
滚动摩擦导轨
在动、静两导轨面间放入滚珠、滚柱或滚针等滚动体， 导轨运动处于滚动摩擦状态，这种导轨称为滚动导轨。
与滑动摩擦导轨比较，滚动导轨的特点：
1、摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便， 不易出现爬行现象; 2、定位精度高，滚动导轨的重复定位误差约为0.1－0.2 μ m ， 而滑动导轨的定位误差一般为10－20 μ m 。因此，当要求运动 件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；
1．降低导轨面比压 导轨面比压是指导轨单位面积上承受载荷的能力，即
W W p A aL
式中 p——导轨面比压； W——作用于导轨面上的集中载荷； A——承载面积；a为导轨宽度； L——为动导轨长度。
2．良好的防护与润滑 3．正确选择导轨副的材料和热处理
§ 3 导轨导向设计 一、 按运动学原理设计 一个刚体在空间中有6个自由度，如图（a）所示 沿x，y，z轴的移动和绕这三个轴的转动 , , 实际中往往受到约束，如图（b）所示。
静压导轨的缺点；
结构复杂，需要一套供油设备，油 膜厚度不易掌握，调整较困难。
2、气体静压导轨
气体静压导轨是由外界设备 供给一定压力的气体将运动 件与承导件分开，运动件运 动时只存在很小的气体之间 的摩擦，摩擦系数极小，适 用于精密、轻载、高速场合。