导轨设计.pptx
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– 要求结构紧凑、高度小、调整方便的机床用燕 尾型导轨
2.圆周运动导轨
• 主要用于圆形工作台、转盘或者转塔头架等旋转 部件
• 常用的圆周运动导轨
– 平面圆环导轨
• 容易制造，热变形后仍能接触，适用于大直径的转台 • 但它只能承受轴向力，不能承受径向力，需要与带径向轴承的
主轴配合，来承受径向力 • 摩擦损失小，精度高，应用广泛，如滚齿机、立车等
• 凸形（支承导轨）---不易存屑，也不易存油，多低速； • 凹形----与上述相反，需防护
1. 直线运动导轨的截面形状
① 矩形导轨
• 靠两个彼此垂直的导轨面导向。 • 刚度高、承载能力大，容易加工制造，便于维修。但侧
导轨面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置
② V型导轨
• 靠两个相交的导轨面导向。 • 导轨磨损后，能自动下沉补偿磨损量 ，消除间隙，因此导向精度高。 • 顶角的大小：取决于承载要求和 导向精度等工作要求。一般：90~120º • 当导轨面承受的水平力和垂直力相差 较大时，可采用不对称结构，以使导轨面 的受力均匀。
• 分类
– 按是否固定
• 动导轨 • 支承导轨
– 按运动轨迹
• 直线运动导轨 • 圆运动导轨
– 按工作性质
• 主运动导轨 • 进给运动导轨 • 调整导轨
– 按接触面的性质 – 滑动导轨 – 滚动导轨
– 按结构形式 – 闭式导轨 – 开式导轨
• 导轨面靠自 重或外载荷 贴合，不能 承受倾覆力 矩
• 导轨面借助压 板，能承受倾 覆力矩
力情况以及润滑和防护条件等。
• 刚度
– 指外载荷的作用下抵抗变形的能力
– 主要影响因素：导轨的结构形式、尺寸、与支承件 的连接方式以及受力情况等。
• 低速运动平稳性
– 指抵抗摩擦自激振动的能力，即导轨在低速运动或 微量进给时，消除爬行现象的能力。
– 主要影响因素：静动摩擦系数的差值、运动部件的 质量大小、导轨的结构形式以及润滑等。
• 此外：还应具有良好的工艺性、结构简单、便 于调整和维护保养等。
四、滑动导轨的结构
– 接触面为滑动摩擦副的导轨称为滑动导轨；
• 特点：
– 结构简单、工艺性好，使用维护方便； – 摩擦系数大，磨损快，寿命短，容易产生爬行
• 应用最为广泛。 • 结构形式
– 矩形、V型（山型）、燕尾型、圆柱形 – 每种导轨都有凸凹之分
三、对导轨的基本要求
• 导向精度
– 指动导轨运动轨迹的准确度 – 影响因素：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、
导轨和支承件的刚度和热变形、装配质量等。
• 耐磨性
– 指抵抗磨损，精度长期保持的能力。 – 常见的磨损形式：磨料磨损、咬合磨损、接触疲劳
磨损等 – 主要影响素：导轨的摩擦性质、材料、热处理、受
• 双三角形组合
– 同时起支承和导向作用；
– 磨损后能自动补偿水平和垂直方向的磨损量，保持位 置不变，导向精度高
– 要求四个表面刮削或磨削后同时接触，工艺性差；床 身与运动部件热变形不一致时，很难保证四个表面同 时接触。
– 常用于精度要求较高的机床，如坐标镗床、丝杠车床 等。
• 双矩形组合
– 主要承受与主支承面垂直的作用力，承载能力 大，但导向性差；
– 制造简单，调整方便。闭合导轨面有压板，用 压板调整间隙；导向面用镶条调整间隙。
– 适用于普通机床或重型机床
• 三角形—平导轨组合
– 导向性好，刚度大，制造方便，广泛应用，如 磨床、精密镗床、龙门刨床。（切削时力向下， 或者加工时切削力很小，工作台没有抬起的可 能性）
• 三角形—矩形组合
– 三角形作为主要导向面，具有双三角形的优点， 但又比它制造方便，导向性比双矩形好。
2.7 导轨设计
一、导轨的功用与导向原理
• 功用
– 导向、承载
• 导向原理
两相对运动部件的配合面组成一对 导轨副，其中，不动的配合面称 为固定导轨，运动的配合面称为 运动导轨，
在运动部件（如工作台）源自文库固定部 件（如床身）之间只允许有一个 自由度，为此，导轨副必须限制 运动部件的其它五个自由度
二、导轨的分类
③ 燕尾型导轨（是V形的变型，两个导轨面夹角为55º）
• 高度小，结构紧凑，可承受倾覆力矩，间隙调整方便。但 摩擦阻力较大，承受倾覆力矩时，工作面为斜面，此时刚 度差，且制造、检验和维护不便。
• 一般用于高度要求小的多层移动部件。
④ 圆柱形导轨
• 制造简单，容易达到较高的配合精度，但磨损后调整间隙 困难，为了防止转动，可在轴向开槽或者加工出平面，但 不能承受大的扭矩。
– 锥形圆环导轨
• 既能承受轴向力，也能承受较大的径向力，热变形 后也不影响导轨接触，导向性比平面的好
• 但要保证锥面和主轴同心比较困难 • 母线斜度一般为30度； • 常用于径向力较大的机床
– V形圆环导轨
• 这种导轨能承受较大的轴向力、径向力、颠覆力矩， 能保持很好的润滑，但制造复杂，需保证两个V形 锥面与主轴同心
– 三角形 磨损后不能调整，对位置精度有影响。
– 下图：普车上的两组导轨：内一组—共尾架使 用；外侧一组：供溜板使用。
• 平—平—三角形组合
– 对于工作台宽度过大（如龙门刨>5m，龙门铣 >3m），为了不使工作台中间挠度过大，可用3 根导轨组合。下图：龙门刨—三角形起导向作 用，平导轨主要起支撑作用，不需要镶条调整 间隙。
• 从上述分析可知：各种导轨的特点各有不 同，因此选择时应注意一下几点：
– 要求导轨有较大的刚度和承载能力时，用矩形 导轨。中小型车床床身是山-矩形导轨的组合； 而重型车床上则用双矩形导轨来增加承载能力。
– 要求精度高的机床用V型导轨。三角形导轨面 能同时导向和承载，能自动补偿间隙，导向性 好。
– 矩形导轨和圆形导轨工艺性好，制造、检验都 较方便。而三角形和燕尾型导轨则工艺性较差。
• 主要用于受轴向载荷的场合，如拉床、珩磨机、机械手等。
2.直线运动导轨的组合
• 就相对运动部件而言，如果导轨面窄，则不能 限制沿移动方向的转动自由度，所以，一般在 机床上，都采用2条导轨来承受载荷和导向。 在重型机床上，根据载荷情况，可以用到3条 ~4条导轨。
• 常见组合形式
– 双三角形组合 – 双矩形组合 – 三角形—平导轨组合 – 三角形—矩形组合 – 平—平—三角形组合
2.圆周运动导轨
• 主要用于圆形工作台、转盘或者转塔头架等旋转 部件
• 常用的圆周运动导轨
– 平面圆环导轨
• 容易制造，热变形后仍能接触，适用于大直径的转台 • 但它只能承受轴向力，不能承受径向力，需要与带径向轴承的
主轴配合，来承受径向力 • 摩擦损失小，精度高，应用广泛，如滚齿机、立车等
• 凸形（支承导轨）---不易存屑，也不易存油，多低速； • 凹形----与上述相反，需防护
1. 直线运动导轨的截面形状
① 矩形导轨
• 靠两个彼此垂直的导轨面导向。 • 刚度高、承载能力大，容易加工制造，便于维修。但侧
导轨面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置
② V型导轨
• 靠两个相交的导轨面导向。 • 导轨磨损后，能自动下沉补偿磨损量 ，消除间隙，因此导向精度高。 • 顶角的大小：取决于承载要求和 导向精度等工作要求。一般：90~120º • 当导轨面承受的水平力和垂直力相差 较大时，可采用不对称结构，以使导轨面 的受力均匀。
• 分类
– 按是否固定
• 动导轨 • 支承导轨
– 按运动轨迹
• 直线运动导轨 • 圆运动导轨
– 按工作性质
• 主运动导轨 • 进给运动导轨 • 调整导轨
– 按接触面的性质 – 滑动导轨 – 滚动导轨
– 按结构形式 – 闭式导轨 – 开式导轨
• 导轨面靠自 重或外载荷 贴合，不能 承受倾覆力 矩
• 导轨面借助压 板，能承受倾 覆力矩
力情况以及润滑和防护条件等。
• 刚度
– 指外载荷的作用下抵抗变形的能力
– 主要影响因素：导轨的结构形式、尺寸、与支承件 的连接方式以及受力情况等。
• 低速运动平稳性
– 指抵抗摩擦自激振动的能力，即导轨在低速运动或 微量进给时，消除爬行现象的能力。
– 主要影响因素：静动摩擦系数的差值、运动部件的 质量大小、导轨的结构形式以及润滑等。
• 此外：还应具有良好的工艺性、结构简单、便 于调整和维护保养等。
四、滑动导轨的结构
– 接触面为滑动摩擦副的导轨称为滑动导轨；
• 特点：
– 结构简单、工艺性好，使用维护方便； – 摩擦系数大，磨损快，寿命短，容易产生爬行
• 应用最为广泛。 • 结构形式
– 矩形、V型（山型）、燕尾型、圆柱形 – 每种导轨都有凸凹之分
三、对导轨的基本要求
• 导向精度
– 指动导轨运动轨迹的准确度 – 影响因素：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、
导轨和支承件的刚度和热变形、装配质量等。
• 耐磨性
– 指抵抗磨损，精度长期保持的能力。 – 常见的磨损形式：磨料磨损、咬合磨损、接触疲劳
磨损等 – 主要影响素：导轨的摩擦性质、材料、热处理、受
• 双三角形组合
– 同时起支承和导向作用；
– 磨损后能自动补偿水平和垂直方向的磨损量，保持位 置不变，导向精度高
– 要求四个表面刮削或磨削后同时接触，工艺性差；床 身与运动部件热变形不一致时，很难保证四个表面同 时接触。
– 常用于精度要求较高的机床，如坐标镗床、丝杠车床 等。
• 双矩形组合
– 主要承受与主支承面垂直的作用力，承载能力 大，但导向性差；
– 制造简单，调整方便。闭合导轨面有压板，用 压板调整间隙；导向面用镶条调整间隙。
– 适用于普通机床或重型机床
• 三角形—平导轨组合
– 导向性好，刚度大，制造方便，广泛应用，如 磨床、精密镗床、龙门刨床。（切削时力向下， 或者加工时切削力很小，工作台没有抬起的可 能性）
• 三角形—矩形组合
– 三角形作为主要导向面，具有双三角形的优点， 但又比它制造方便，导向性比双矩形好。
2.7 导轨设计
一、导轨的功用与导向原理
• 功用
– 导向、承载
• 导向原理
两相对运动部件的配合面组成一对 导轨副，其中，不动的配合面称 为固定导轨，运动的配合面称为 运动导轨，
在运动部件（如工作台）源自文库固定部 件（如床身）之间只允许有一个 自由度，为此，导轨副必须限制 运动部件的其它五个自由度
二、导轨的分类
③ 燕尾型导轨（是V形的变型，两个导轨面夹角为55º）
• 高度小，结构紧凑，可承受倾覆力矩，间隙调整方便。但 摩擦阻力较大，承受倾覆力矩时，工作面为斜面，此时刚 度差，且制造、检验和维护不便。
• 一般用于高度要求小的多层移动部件。
④ 圆柱形导轨
• 制造简单，容易达到较高的配合精度，但磨损后调整间隙 困难，为了防止转动，可在轴向开槽或者加工出平面，但 不能承受大的扭矩。
– 锥形圆环导轨
• 既能承受轴向力，也能承受较大的径向力，热变形 后也不影响导轨接触，导向性比平面的好
• 但要保证锥面和主轴同心比较困难 • 母线斜度一般为30度； • 常用于径向力较大的机床
– V形圆环导轨
• 这种导轨能承受较大的轴向力、径向力、颠覆力矩， 能保持很好的润滑，但制造复杂，需保证两个V形 锥面与主轴同心
– 三角形 磨损后不能调整，对位置精度有影响。
– 下图：普车上的两组导轨：内一组—共尾架使 用；外侧一组：供溜板使用。
• 平—平—三角形组合
– 对于工作台宽度过大（如龙门刨>5m，龙门铣 >3m），为了不使工作台中间挠度过大，可用3 根导轨组合。下图：龙门刨—三角形起导向作 用，平导轨主要起支撑作用，不需要镶条调整 间隙。
• 从上述分析可知：各种导轨的特点各有不 同，因此选择时应注意一下几点：
– 要求导轨有较大的刚度和承载能力时，用矩形 导轨。中小型车床床身是山-矩形导轨的组合； 而重型车床上则用双矩形导轨来增加承载能力。
– 要求精度高的机床用V型导轨。三角形导轨面 能同时导向和承载，能自动补偿间隙，导向性 好。
– 矩形导轨和圆形导轨工艺性好，制造、检验都 较方便。而三角形和燕尾型导轨则工艺性较差。
• 主要用于受轴向载荷的场合，如拉床、珩磨机、机械手等。
2.直线运动导轨的组合
• 就相对运动部件而言，如果导轨面窄，则不能 限制沿移动方向的转动自由度，所以，一般在 机床上，都采用2条导轨来承受载荷和导向。 在重型机床上，根据载荷情况，可以用到3条 ~4条导轨。
• 常见组合形式
– 双三角形组合 – 双矩形组合 – 三角形—平导轨组合 – 三角形—矩形组合 – 平—平—三角形组合