《直线运动导轨》

应用示例
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 滚动导轨的预紧
➢ 预紧增大刚度、减小磨损，结构复杂，成 本增加
➢ 采用过盈装配形成预加负载
示例
➢ 用移动导轨板的方法实现预紧 示例
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 导轨主要参数的确定
➢ 运动件的长度 ➢ 隔离架限动槽长度b和平椭圆长度B ➢ 滚动体的大小和数量
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第三节 滚动摩擦导轨
➢ 卸载导轨 • 静压卸载导轨
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减小导轨面压强
➢ 卸载导轨 • 水银卸载导轨
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减小导轨面压强
➢ 卸载导轨 • 机械卸载导轨
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滚珠导轨
➢ 典型结构型式 • 力封式
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滚珠导轨
➢ 典型结构型式 • 自封式
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滚珠导轨
➢ 改善措施 • 预先磨出一窄条圆弧面的浅槽 • 采用双圆弧滚珠导轨
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滚珠导轨
➢ 其它结构型式－
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 运动件与承导件直线 接触。
❖ 优点：结构简单、接 触刚度大。
❖ 缺点：摩擦阻力大、 磨损快、低速运动时 易产生爬行现象。
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 滑动摩擦导轨截面的常用形式
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 圆柱面导轨
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 圆柱面导轨 ➢ 优点：加工和检验比较简单，易于达到较
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滚珠导轨
➢ 其它结构型式－滚珠循环导轨
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滚柱导轨
➢ 交叉滚柱V－平导轨 a） ➢ V－平滚柱导轨 b）
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滚动轴承导轨
万能工具显微镜纵 向导轨
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过盈预紧
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移动预紧
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液体静压导轨
➢ 开式静压导轨 结构简单，但
承受倾覆力矩的 能力较差。
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液体静压导轨
➢ 闭式静压导轨
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气体静压导轨
垫负 的压 工吸 作浮 原式 理气
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气体静压导轨
两坐标负压吸浮式气垫导轨
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over
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斜镶条调整
调整容易、受力均匀，但制造较难
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合理选择导轨的材料及热处理
➢ 常用材料 • 铸铁 HT200、HT300 、高磷铸铁等 • 钢 碳素钢(40、T8A)、合金钢(20Cr、40Cr) • 有色金属 黄铜、锡青铜、超硬铝、铸铝 • 塑料 聚四氟乙烯 ➢ 不同材料匹配使用
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减小导轨面压强
❖ 液体静压导轨 ➢ 分类：开式静压导轨 闭式静压导轨 ➢ 优点：摩擦系数小、无磨损、承载能力大、
导轨温升小、抗振性好。 ❖ 气体静压导轨 ➢ 开式、闭式、负压吸浮式气垫导轨
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End
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导向精度
❖ 导轨在垂直平面和水平面内的直线度
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导向精度
❖ 导轨间的平行度
.Байду номын сангаас
有防转结构的圆柱面导轨
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双三角形导轨
第十二章 直线运动导轨
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主要内容
❖ 第一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节
概述 滑动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 其它类型的导轨简介
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第一节 概述
❖ 作用：支承和引导运动部件按给定方向 作往复直线运动。
❖ 基本组成 ➢ 运动件 ➢ 承导件
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第一节 概述
❖ 导轨的导向原理（保留一个移动自由度） ➢ 导轨的导向面
力位置决定驱动元件的位置
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 温度变化对导轨间隙的影响 ➢ 承导件和运动件最好用膨胀系数相同或
相近的材料。 ➢ 保证导轨在工作时不卡住
min>=0。 ➢ 保证导轨的工作精度
max<=[max] 。
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 导轨的刚度（－静刚度）计算 ➢ 设机座为绝对刚体，则导轨的刚度主要取
❖ 滚动导轨的材料和热处理
➢ 滚动体材料：滚动轴承钢（GCr15）
➢ 导轨材料:
低碳合金钢 合金结构钢 合金工具钢
氮化钢
铸铁
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 镶装式导轨结构 ➢ 导轨材料－钢
机座材料－铸铁 ➢ 导轨截面形状
a 无凸台 b 有凸台 c 带V形槽
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 镶装式导轨结构
导轨全长与机座接触
决于在载荷作用下，运动件和承导件的弯 曲变形和它们工作面接触变形的大小。 ➢ 计算弯曲变形－将运动件及连成一体的工 作台简化成梁。 ➢ 计算接触变形－经验公式估算。
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 提高导轨耐磨性的措施 ➢ 合理选择导轨的材料及热处理 常用材料 ➢ 减小导轨面压强 卸载导轨 ➢ 保证导轨良好润滑－油膜 ➢ 提高导轨精度－直线度、相对位置精度、粗
糙度
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 导轨主要尺寸的确定 ➢ 运动件长度L＝(1.2～1.8)a or L2a ➢ 承导件长度－取决于运动件长度及工作行程 ➢ 导轨宽度B＝F/( [p]L) ➢ 两导轨之间的距离a－工作稳定前提下尽可能
减小 ➢ 三角形导轨的顶角（90）
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 型式－运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、 滚柱、滚动轴承等）
导向精度高、承载能力大、精度保持性好； 对温度变化较敏感。
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三角形－平面导轨
导向精度高，承载能力大，对温度变化的不敏感 性，工艺性好；磨损后不能自动调整间隙。
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矩形导轨
承载能力和刚度较大，结构简单。
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燕尾导轨
结构紧凑、调整间隙方便。形状复杂、摩擦 力大，运动灵活性差。
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平镶条调整
制造容易、但易变形，用于受力较小导轨
高精度。 ➢ 缺点：对温度变化比较敏感，间隙不能调
整。 ➢ 防转结构 示例 ➢ 导轨的配合 ➢ 导轨的表面粗糙度
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 棱柱面导轨（三角形、矩形、燕尾形） ➢ 双三角形导轨 ➢ 三角形－平面导轨 ➢ 矩形导轨 ➢ 燕尾导轨
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 导轨间隙的调整 ➢ 采用磨、刮相应的结
. 导轨变形示意图
第四节 其它类型导轨简介
❖ 弹性摩擦导轨 ❖ 静压导轨
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弹性摩擦导轨
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弹性摩擦导轨
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弹性摩擦导轨
❖ 优点 ➢ 摩擦力极小； ➢ 没有磨损，不需润滑； ➢ 运动灵便性高； ➢ 当运动件位移足够小时，精度很高，可达极
高分辨率。 ❖ 缺点：只能作很小的移动。
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静压导轨简介
❖ 导轨面间通入压力油或压缩空气，使运动件 浮起，保证液体或气体摩擦。
❖ 特点 ➢ 摩擦系数小、运动灵便，不易出现爬行现象； ➢ 定位精度高； ➢ 磨损较小，寿命长，润滑方便； ➢ 结构较为复杂，加工较困难，成本较高； ➢ 对脏物及导轨面的误差比较敏感。
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第三节 滚动摩擦导轨
❖ 滚动导轨的类型及结构特点
➢ 滚珠导轨
典型结构型式
其它结构型式
➢ 滚柱导轨
常见结构型式
➢ 滚动轴承导轨
合面或加垫片的方法 ➢ 采用平镶条调整
图示 ➢ 采用斜镶条调整
图示
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第二节 滑动摩擦导轨
❖ 驱动力方向和作用点对导轨工作的影响 －减小倾覆力矩，使运动件不被卡住
c o s( 1 fV2 L h ) fV s i . n( 1 2 L b fV L d ) 0
第二节 滑动摩擦导轨
❖ 驱动力方向和作用点对导轨工作的影响 －不同截面形状的组合导轨，摩擦力合
棱柱面
圆柱面
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第一节 概述
❖ 导轨的分类 ➢ 按摩擦性质分
滑动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 弹性摩擦导轨 流体摩擦导轨 ➢ 按结构特点分 力封式 自封式（承受倾覆力矩）
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第一节 概述
❖ 导轨的基本要求 ➢ 导向精度 直线度 平行度 ➢ 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象 ➢ 耐磨性好 ➢ 对稳定变化的不敏感性 ➢ 足够的刚度 ➢ 结构工艺好