第2章 机械系统设计(4导向支承部件概述)PPT课件

2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
二、 滑动导轨副结构及选择
导轨副截面形状及特点 导轨副组合形式 导轨副间隙的调整 导轨副材料的选择 提高导轨副耐磨性的措施 导轨副设计
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
1、导轨副的截面形状及其特点
滑动导轨两大类——凸形和凹形 凸形导轨不易积存切屑，但难以保存润滑油，只适合
准确程度。 导向精度的高低，主要取决于: 导轨的结构类型； 导轨的几何精度和接触精度； 装配质量 导轨的配合间隙，以及液体动压和静压导 轨油膜厚度和油膜刚度； 导轨和基础件的刚度和热变形等。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
直线运动导轨的几何精度 : ①导轨在垂直平面内和水平平面内的直线度; ②两导轨面间的平行度，也叫扭曲度。
导轨副应满足的基本要求
导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、 温度变化影响小以及结构工艺性好等。
对精度要求高的直线运动导轨，还要求导轨的承载 面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷 装置，运动件的支承，必须符合三点定位原理。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
(1)导向精度 导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的
通常分为：静刚度 —— 抵抗恒定载荷的能力。 动刚度 —— 抵抗交变载荷的能力。
每一类刚度都包括：结构刚度、接触刚度、局部刚度。 在一般情况下，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。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
(3)精度的保持性
它主要由导轨的耐磨性决定。耐磨性是指导轨在长期使用过程中 能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以 应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。导轨的耐磨 性，主要取决于导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬 度、表面润滑及受力情况等。可采用润滑和保护。
（3）燕尾形导轨
优点：结构紧凑、高度尺寸较小，可承受颠覆力矩。
(4)运动的灵活性和低速运动的平稳性
低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行 现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、 静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。
为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措 施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层 导轨等；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导 轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、 减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
一、导轨副的组成、种类及应满足要求
定义
支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方 向运动，这样的部件通常被称为导轨副，简称导轨。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
Biblioteka Baidu导轨副的组成
组成：主要由定导轨、动导轨、辅助导轨、间隙调整元 件以及工作介质/元件等组成。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
（2）刚度 导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。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。 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。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
导轨的刚度（要求）：导轨抵抗外载荷的能力，从而不 影响导向部件的导向精度（运动精度）。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
(5)对温度的敏感性和结构工艺性
导轨对温度变化的敏感性，主要取决于导轨材料和 导轨配合间隙的选择。
设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，力 求结构简单，工艺性及经济性好。
结构工艺性是指系统在正常工作的条件下，应力求结 构简单，制造容易，装拆、调整、维修及检测方便，从 面最大限度的降低成本。
于低速运动 凹形导轨润滑性能良好，适合于高速运动，为防止落
入切屑等，必须配备良好的防护装置
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
（1）三角形导轨
支承导轨为凸形时——山形导轨 支承导轨为凹形时——V形寻轨 支承导轨为山形时，不易积存较大的切屑，也不易存留润 滑油。适用于不易防护、速度较低的进给运动导轨 支承导轨为V形时，由于能得到较充足的润滑，除用于精密 和大型机床的进给导轨外，还可用于主运动导轨，如龙门刨 床床身导轨，必须很好地防护，以防落入切屑和灰尘。
由度，仅保留绕给定轴线的旋转运动自由度。 即只有一个自由度（直线或回转运动）
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
2) 按导轨副导轨面间的摩擦性质分类
按滚动体
按两导轨面间 的摩擦状态
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
常用导轨副结构示意图
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动轨 迹，并影响执行件的运动特性。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的运动。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
导轨副的种类
1) 按导轨副运动导轨的轨迹分类 （a）直线运动导轨副 支承导轨约束了运动导轨的五个自
由度，仅保留沿给定方向的直线移动自由度。 （b）旋转运动导轨副 支承导轨约束了运动导轨的五个自
精度保持性要求：指导轨副表面的耐磨性（耐磨能力）应达到导轨面的使用寿 命要求。
主要包括：初期耐磨性和耐磨精度保持性两部分，以及耐磨精度失效特性。 初期耐磨性——摩擦副初期磨损阶段特性。 耐磨精度保持性——摩擦副正常磨损阶段特性。 耐磨精度失效特性——摩擦副剧烈磨损阶段特性。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副
（2）矩形导轨
优点：制造简单、刚度高、承载能力大，具有水平和垂直两 个方向的导轨面，而且两个导轨面的误差不会相互影响， 便于安装调整。
缺点：侧面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置，因 此导向性较差。
适用于载荷较大而导向性要求不高的机床。
2 机械系统设计－－导向支承部件 概述 滑动导轨副