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1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第十八章第十八章 直直 線線 導(dǎo)導(dǎo) 軌軌 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌 第三節(jié)第三節(jié) 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌 返回章目錄返回章目錄第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 直線導(dǎo)軌的作用直線導(dǎo)軌的作用是支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定是支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定的方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)作相對運(yùn)動(dòng)的部件的方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)作相對運(yùn)動(dòng)的部件形成一對形成一對導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副。 設(shè)在支承部件設(shè)在支承部件2上的上的配合面稱為配合面稱為靜導(dǎo)軌靜導(dǎo)軌；設(shè)在運(yùn)動(dòng)部件設(shè)在運(yùn)動(dòng)部件1上的配上的配合面稱為合面稱為動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)導(dǎo)軌。 具有動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件常稱為工作臺(tái)、滑臺(tái)、具有動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件常稱為工作臺(tái)、滑

2、臺(tái)、滑板、導(dǎo)靴、頭架等?；?、導(dǎo)靴、頭架等。按摩擦性質(zhì)分按摩擦性質(zhì)分一、導(dǎo)軌的分類一、導(dǎo)軌的分類滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)執(zhí)靜壓導(dǎo)執(zhí)動(dòng)壓導(dǎo)軌動(dòng)壓導(dǎo)軌普通滑動(dòng)導(dǎo)軌普通滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌兩導(dǎo)軌面間的摩擦兩導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)是滑動(dòng)摩擦性質(zhì)是滑動(dòng)摩擦兩導(dǎo)軌面間的摩擦兩導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)是滾動(dòng)摩擦性質(zhì)是滾動(dòng)摩擦按受力情況分按受力情況分必須借助于外力才能保證必須借助于外力才能保證動(dòng)、靜導(dǎo)軌面間的接觸動(dòng)、靜導(dǎo)軌面間的接觸開式導(dǎo)軌開式導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌依靠導(dǎo)軌本身的幾何形狀保依靠導(dǎo)軌本身的幾何形狀保證動(dòng)、靜導(dǎo)軌面間的接觸證動(dòng)、靜導(dǎo)軌面

3、間的接觸導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度 指運(yùn)動(dòng)部件按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確指運(yùn)動(dòng)部件按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。程度。精度保持性精度保持性 指導(dǎo)軌在工作過程中保持原有幾何精度指導(dǎo)軌在工作過程中保持原有幾何精度的能力。的能力。運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度 包括低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無爬行、定位準(zhǔn)確。包括低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無爬行、定位準(zhǔn)確。足夠的剛度足夠的剛度 在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過允許值。允許值。結(jié)構(gòu)工藝性好結(jié)構(gòu)工藝性好 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。具有良好的潤滑和防護(hù)裝置具有良好的潤滑和防護(hù)裝

4、置 二、導(dǎo)軌的基本要求二、導(dǎo)軌的基本要求根據(jù)機(jī)器的工作條件、性能特點(diǎn)、精度要求，選擇根據(jù)機(jī)器的工作條件、性能特點(diǎn)、精度要求，選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌截面形狀。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌截面形狀。進(jìn)行導(dǎo)軌的力學(xué)計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)尺寸。進(jìn)行導(dǎo)軌的力學(xué)計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)尺寸。確定導(dǎo)軌副的間隙、公差和加工精度。確定導(dǎo)軌副的間隙、公差和加工精度。選擇導(dǎo)軌材料、摩擦面硬度匹配、表面精加工和熱選擇導(dǎo)軌材料、摩擦面硬度匹配、表面精加工和熱處理方法。處理方法。選擇導(dǎo)軌的預(yù)緊載荷，設(shè)計(jì)預(yù)緊載荷的加載方式與選擇導(dǎo)軌的預(yù)緊載荷，設(shè)計(jì)預(yù)緊載荷的加載方式與裝置。裝置。選擇導(dǎo)軌面磨損后的補(bǔ)償方式和調(diào)整裝置。選擇導(dǎo)軌面磨損后的補(bǔ)償方式和調(diào)

5、整裝置。選擇導(dǎo)軌的潤滑方式，設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)和防護(hù)裝置。選擇導(dǎo)軌的潤滑方式，設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)和防護(hù)裝置。三、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)程序及內(nèi)容三、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)程序及內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌 滑動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)、靜導(dǎo)軌面直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)滑動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)、靜導(dǎo)軌面直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快、低簡單、接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快、低速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。1 1、導(dǎo)軌截面的基本形式導(dǎo)軌截面的基本形式 一、一、滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用V形導(dǎo)軌形導(dǎo)軌 導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向?qū)к壞p后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向精度較高。它的截面

6、角度由載荷大精度較高。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為小及導(dǎo)向要求而定，一般為90。矩形導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗(yàn)和修理較易。矩形結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗(yàn)和修理較易。矩形導(dǎo)軌可以做得較寬，因而承載能力和剛度較導(dǎo)軌可以做得較寬，因而承載能力和剛度較大，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償大，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，用鑲條調(diào)整時(shí)，會(huì)降低導(dǎo)向精度。間隙，用鑲條調(diào)整時(shí)，會(huì)降低導(dǎo)向精度。燕尾形導(dǎo)軌燕尾形導(dǎo)軌 主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。缺主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。缺點(diǎn)是幾何形狀比較復(fù)雜，難于達(dá)到很高的配點(diǎn)是幾何形狀比較復(fù)雜，難于達(dá)到很高的配合精度，并且導(dǎo)軌中的

7、摩擦力較大，運(yùn)動(dòng)靈合精度，并且導(dǎo)軌中的摩擦力較大，運(yùn)動(dòng)靈活性較差，因此，通常用在結(jié)構(gòu)尺寸較小及活性較差，因此，通常用在結(jié)構(gòu)尺寸較小及導(dǎo)向精度與運(yùn)動(dòng)靈活性要求不高的場合。導(dǎo)向精度與運(yùn)動(dòng)靈活性要求不高的場合。圓形導(dǎo)軌圓形導(dǎo)軌 圓形導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)軌面的加工和檢驗(yàn)圓形導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)軌面的加工和檢驗(yàn)比較簡單，易于獲得較高的精度；缺點(diǎn)是比較簡單，易于獲得較高的精度；缺點(diǎn)是導(dǎo)軌間隙不能調(diào)整，特別是磨損后間隙不導(dǎo)軌間隙不能調(diào)整，特別是磨損后間隙不能調(diào)整和補(bǔ)償，閉式圓形導(dǎo)軌對溫度變化能調(diào)整和補(bǔ)償，閉式圓形導(dǎo)軌對溫度變化比較敏感。比較敏感。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開槽或加工出平面為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開槽或加工

8、出平面 開槽開槽 制出平面制出平面 雙雙V形組合形組合 兩條導(dǎo)軌同時(shí)起著支承和導(dǎo)向兩條導(dǎo)軌同時(shí)起著支承和導(dǎo)向作用，故導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，作用，故導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，精度保持性好。但這種導(dǎo)軌的制造、磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，精度保持性好。但這種導(dǎo)軌的制造、檢驗(yàn)和維修都比較困難，因?yàn)樗笏膫€(gè)導(dǎo)軌面都均勻接觸，檢驗(yàn)和維修都比較困難，因?yàn)樗笏膫€(gè)導(dǎo)軌面都均勻接觸，刮研勞動(dòng)量較大。此外，這種導(dǎo)軌對溫度變化比較敏感。刮研勞動(dòng)量較大。此外，這種導(dǎo)軌對溫度變化比較敏感。2 2、常用導(dǎo)軌的組合形式、常用導(dǎo)軌的組合形式 一條導(dǎo)軌往往不能

9、承受力矩載荷，故通常都采用一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進(jìn)行導(dǎo)向。常用滑動(dòng)導(dǎo)軌的兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進(jìn)行導(dǎo)向。常用滑動(dòng)導(dǎo)軌的組合形式有：組合形式有：V形和平面形組合形和平面形組合 這種組合保持了雙這種組合保持了雙V形組合導(dǎo)向精度形組合導(dǎo)向精度高、承載能力大的特點(diǎn)，避免了由于熱高、承載能力大的特點(diǎn)，避免了由于熱變形所引起的配合狀況的變化，且工藝變形所引起的配合狀況的變化，且工藝性比雙性比雙V形組合導(dǎo)軌大為改觀，因而應(yīng)形組合導(dǎo)軌大為改觀，因而應(yīng)用很廣。缺點(diǎn)是兩條導(dǎo)軌磨損不均勻，用很廣。缺點(diǎn)是兩條導(dǎo)軌磨損不均勻，磨損后不能自動(dòng)調(diào)整間隙。磨損后不能自動(dòng)調(diào)整間隙。矩形和平

10、面形組合矩形和平面形組合 承載能力高，制造簡單。間隙受溫度承載能力高，制造簡單。間隙受溫度影響小，導(dǎo)向精度高。容易獲得較高的影響小，導(dǎo)向精度高。容易獲得較高的平行度。側(cè)導(dǎo)向面間隙用鑲條調(diào)整，側(cè)平行度。側(cè)導(dǎo)向面間隙用鑲條調(diào)整，側(cè)向接觸剛度較低。向接觸剛度較低。雙矩形組合雙矩形組合 特點(diǎn)與矩形和平面形組合相同，特點(diǎn)與矩形和平面形組合相同，但導(dǎo)向面之間的距離較大，側(cè)向但導(dǎo)向面之間的距離較大，側(cè)向間隙受溫度影響大，導(dǎo)向精度較間隙受溫度影響大，導(dǎo)向精度較矩形和平面形組合差。矩形和平面形組合差。燕尾形和矩形組合燕尾形和矩形組合 能承受傾覆力矩，用矩形導(dǎo)軌能承受傾覆力矩，用矩形導(dǎo)軌承受大部分壓力，用燕尾形導(dǎo)

11、軌承受大部分壓力，用燕尾形導(dǎo)軌作側(cè)導(dǎo)向面，可減少壓板的接觸作側(cè)導(dǎo)向面，可減少壓板的接觸面。調(diào)整間隙簡便。面。調(diào)整間隙簡便。V形和燕尾形組合形和燕尾形組合 組合成閉式導(dǎo)軌的接觸面較組合成閉式導(dǎo)軌的接觸面較少，便于調(diào)整間隙。少，便于調(diào)整間隙。V形導(dǎo)軌起形導(dǎo)軌起導(dǎo)向作用，導(dǎo)向精度高。加工和導(dǎo)向作用，導(dǎo)向精度高。加工和測量都比較復(fù)雜。測量都比較復(fù)雜。雙圓形組合雙圓形組合 結(jié)構(gòu)簡單，圓柱面既是導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡單，圓柱面既是導(dǎo)向面又是支承面。對兩導(dǎo)軌的平向面又是支承面。對兩導(dǎo)軌的平行度要求嚴(yán)。導(dǎo)軌剛度較差，磨行度要求嚴(yán)。導(dǎo)軌剛度較差，磨損后不易補(bǔ)償。損后不易補(bǔ)償。圓形和矩形組合圓形和矩形組合 矩形導(dǎo)軌可用鑲條調(diào)整

12、，對圓矩形導(dǎo)軌可用鑲條調(diào)整，對圓形導(dǎo)軌的位置精度要求較雙圓形組形導(dǎo)軌的位置精度要求較雙圓形組合要求低。合要求低。二、導(dǎo)軌間隙的調(diào)整二、導(dǎo)軌間隙的調(diào)整 為了保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)為了保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過小會(huì)增大摩擦力，間隙過保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過小會(huì)增大摩擦力，間隙過大又會(huì)降低導(dǎo)向精度。為此常采用大又會(huì)降低導(dǎo)向精度。為此常采用鑲條鑲條和和壓板壓板來調(diào)來調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。整導(dǎo)軌的間隙。平鑲條平鑲條1 1、鑲條、鑲條 楔形鑲條楔形鑲條2 2、壓板、壓板 （a）用磨或刮壓板的結(jié)合面來調(diào)整；）用磨或刮壓板的結(jié)合面來調(diào)整；（b）用改變墊片的厚度來調(diào)整）用改

13、變墊片的厚度來調(diào)整三、滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算三、滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算1 1、壓強(qiáng)驗(yàn)算、壓強(qiáng)驗(yàn)算 導(dǎo)軌的失效形式主要是磨損，而導(dǎo)軌的磨損又導(dǎo)軌的失效形式主要是磨損，而導(dǎo)軌的磨損又與導(dǎo)軌表面的壓強(qiáng)密切相關(guān)。與導(dǎo)軌表面的壓強(qiáng)密切相關(guān)。 （1）導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)）導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng) 假設(shè)：假設(shè)：導(dǎo)軌本身剛度大于接觸剛度，只考慮接導(dǎo)軌本身剛度大于接觸剛度，只考慮接觸變形對壓強(qiáng)的影響；觸變形對壓強(qiáng)的影響；接觸變形和壓強(qiáng)沿導(dǎo)軌接觸變形和壓強(qiáng)沿導(dǎo)軌長度方向線性分布，沿導(dǎo)軌寬度方向均勻分布。長度方向線性分布，沿導(dǎo)軌寬度方向均勻分布。 當(dāng)導(dǎo)軌面上作用有法向力當(dāng)導(dǎo)軌面上作用有法向力F和傾覆力矩和傾覆力矩M時(shí)時(shí)2max6bLMbL

14、Fp2min6bLMbLFpbLFpm最大壓強(qiáng)最大壓強(qiáng)最小壓強(qiáng)最小壓強(qiáng)平均壓強(qiáng)平均壓強(qiáng)（2）導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng)）導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng))(mmmaxKKpp 當(dāng)當(dāng)M/(FL)1/6時(shí)，主導(dǎo)軌面上的最小壓強(qiáng)為負(fù)，時(shí)，主導(dǎo)軌面上的最小壓強(qiáng)為負(fù)，應(yīng)采用輔助導(dǎo)軌面和壓板。此種情況下，主導(dǎo)軌面應(yīng)采用輔助導(dǎo)軌面和壓板。此種情況下，主導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算上的最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算 2max6bLMbLFp 當(dāng)導(dǎo)軌上只有傾覆力矩作用時(shí)當(dāng)導(dǎo)軌上只有傾覆力矩作用時(shí)（F=0），），考慮間考慮間隙、剛度的影響，取隙、剛度的影響，取)(mMmaxKKpp式中，式中，Km為考慮壓板和輔助導(dǎo)軌面的影響系數(shù)，見為考慮壓板

15、和輔助導(dǎo)軌面的影響系數(shù)，見圖圖1810；為間隙影響系數(shù)，見圖；為間隙影響系數(shù)，見圖1811（a）。）。 系數(shù)系數(shù)Km根據(jù)參數(shù)根據(jù)參數(shù)m按表按表182選取，選取， K 系數(shù)根據(jù)系數(shù)根據(jù)參數(shù)參數(shù)m和按圖和按圖1811（b）選?。┻x取。 2M6bLMp為由傾覆力矩引起的最大壓為由傾覆力矩引起的最大壓強(qiáng)（強(qiáng)（MPa）；）； 式中式中（3）輔助導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)）輔助導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)maxmaxpKp當(dāng)導(dǎo)軌面上作用有法向力當(dāng)導(dǎo)軌面上作用有法向力F和傾覆力矩和傾覆力矩M時(shí)，輔助導(dǎo)時(shí)，輔助導(dǎo)軌面最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算軌面最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算 式中，式中，pmax是主導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng)；是主導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng)；K是系

16、數(shù)，其是系數(shù)，其值見圖值見圖1812。 當(dāng)導(dǎo)軌面上只作用有傾覆力矩當(dāng)導(dǎo)軌面上只作用有傾覆力矩M時(shí)，輔助導(dǎo)軌面上的時(shí)，輔助導(dǎo)軌面上的最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算最大壓強(qiáng)可按下式計(jì)算maxmaxpKp 式中系數(shù)式中系數(shù)K查表查表182。（4）許用壓強(qiáng)）許用壓強(qiáng) maxmaxmaxmaxmmpppppp 為了保證導(dǎo)軌有足夠的耐磨性，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，為了保證導(dǎo)軌有足夠的耐磨性，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)軌面上的平均壓強(qiáng)不超過許用平均壓強(qiáng)，應(yīng)使導(dǎo)軌面上的平均壓強(qiáng)不超過許用平均壓強(qiáng)，最大壓強(qiáng)不超過許用最大壓強(qiáng)，即最大壓強(qiáng)不超過許用最大壓強(qiáng)，即 不同工作條件下導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)值不同。鑄鐵不同工作條件下導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)值不同。鑄鐵導(dǎo)

17、軌的許用平均壓強(qiáng)和許用最大壓強(qiáng)見表導(dǎo)軌的許用平均壓強(qiáng)和許用最大壓強(qiáng)見表183，鋼導(dǎo)軌可將表中數(shù)值提高鋼導(dǎo)軌可將表中數(shù)值提高2030。2 2、運(yùn)動(dòng)部件不被卡住的條件、運(yùn)動(dòng)部件不被卡住的條件保證運(yùn)動(dòng)部件不被卡住的條件是保證運(yùn)動(dòng)部件不被卡住的條件是 021sin21cosV1VVLdfLLfLHf當(dāng)當(dāng)dL很小時(shí)，上式很小時(shí)，上式fVd/L項(xiàng)可略去，則有項(xiàng)可略去，則有 )2(2tan1VVLLfHfL 當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力F的作用點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)部件的軸線的作用點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)部件的軸線上，可得運(yùn)動(dòng)部件正常運(yùn)動(dòng)的條件為上，可得運(yùn)動(dòng)部件正常運(yùn)動(dòng)的條件為 tan1tan2VV1ffLL為了保證運(yùn)動(dòng)靈活，建議

18、設(shè)計(jì)時(shí)取為了保證運(yùn)動(dòng)靈活，建議設(shè)計(jì)時(shí)取 5 . 02VLHf 當(dāng)當(dāng)H及及a 均為零時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力均為零時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力F通過運(yùn)動(dòng)件軸線，通過運(yùn)動(dòng)件軸線，可得可得F=Fa，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力不會(huì)產(chǎn)生附加的摩擦力，導(dǎo)軌，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力不會(huì)產(chǎn)生附加的摩擦力，導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)靈活性最好，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求符合這種情況。的運(yùn)動(dòng)靈活性最好，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求符合這種情況。 當(dāng)當(dāng) a=0 時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力時(shí)，即驅(qū)動(dòng)力F平行于運(yùn)動(dòng)部件軸線，平行于運(yùn)動(dòng)部件軸線，可得可得 12VLHf3 3、導(dǎo)軌主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定、導(dǎo)軌主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定增大動(dòng)導(dǎo)軌長度增大動(dòng)導(dǎo)軌長度L，有利于提高導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和，有利于提高導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和運(yùn)動(dòng)靈活性，但卻使運(yùn)動(dòng)部件的尺

19、寸和重量加大。運(yùn)動(dòng)靈活性，但卻使運(yùn)動(dòng)部件的尺寸和重量加大。因此，設(shè)計(jì)時(shí)一般取因此，設(shè)計(jì)時(shí)一般取L=(1.21.8)a，其中，其中a為兩導(dǎo)軌為兩導(dǎo)軌之間的距離。如結(jié)構(gòu)允許，則可取之間的距離。如結(jié)構(gòu)允許，則可取La。靜導(dǎo)軌的長度則主要取決于動(dòng)導(dǎo)軌的長度及工作靜導(dǎo)軌的長度則主要取決于動(dòng)導(dǎo)軌的長度及工作行程。行程。 導(dǎo)軌的主要尺寸有動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌的主要尺寸有動(dòng)導(dǎo)軌L和靜導(dǎo)軌的長度、和靜導(dǎo)軌的長度、導(dǎo)軌寬度導(dǎo)軌寬度b 、兩導(dǎo)軌之間的距離、兩導(dǎo)軌之間的距離a等。等。 導(dǎo)軌寬度導(dǎo)軌寬度b可根據(jù)導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)不超過許用可根據(jù)導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)不超過許用壓強(qiáng)的條件求出。壓強(qiáng)的條件求出。 兩導(dǎo)軌之間的距離兩導(dǎo)軌之間的距離

20、a減小，則導(dǎo)軌尺寸減小，減小，則導(dǎo)軌尺寸減小，但導(dǎo)軌穩(wěn)定性變差。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證導(dǎo)軌工作但導(dǎo)軌穩(wěn)定性變差。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證導(dǎo)軌工作穩(wěn)定的前提下，減小兩導(dǎo)軌之間的距離。穩(wěn)定的前提下，減小兩導(dǎo)軌之間的距離。 四、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施四、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 合理選擇導(dǎo)軌的材料及熱處理合理選擇導(dǎo)軌的材料及熱處理減小導(dǎo)軌面壓強(qiáng)減小導(dǎo)軌面壓強(qiáng)保證導(dǎo)軌良好的潤滑和防護(hù)保證導(dǎo)軌良好的潤滑和防護(hù)提高導(dǎo)軌的精度提高導(dǎo)軌的精度第三節(jié)第三節(jié) 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌是在運(yùn)動(dòng)部件和支承部件之間放置滾動(dòng)體滾動(dòng)導(dǎo)軌是在運(yùn)動(dòng)部件和支承部件之間放置滾動(dòng)體(滾珠、滾柱、滾動(dòng)軸承等滾珠、滾柱、滾動(dòng)軸承等)，使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)處于滾動(dòng)，使

21、導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)處于滾動(dòng)摩擦狀態(tài)。摩擦狀態(tài)。與滑動(dòng)導(dǎo)軌比較，滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是：與滑動(dòng)導(dǎo)軌比較，滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，并且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差很小，故運(yùn)摩擦系數(shù)小，并且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差很小，故運(yùn)動(dòng)靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；動(dòng)靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；導(dǎo)向和定位精度高，且精度保持性好；導(dǎo)向和定位精度高，且精度保持性好；磨損較小，壽命長，潤滑簡便；磨損較小，壽命長，潤滑簡便；結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高；結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高；對臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感。對臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感。滾珠導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌 一、滾動(dòng)導(dǎo)軌的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、滾動(dòng)導(dǎo)軌的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 滾柱導(dǎo)軌滾柱導(dǎo)軌

22、（e）滾針導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌 十字交叉滾柱導(dǎo)軌十字交叉滾柱導(dǎo)軌 滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌按導(dǎo)軌承受載荷種類的能力，滾動(dòng)導(dǎo)軌分為開式按導(dǎo)軌承受載荷種類的能力，滾動(dòng)導(dǎo)軌分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。按滾動(dòng)體是否循環(huán)，滾動(dòng)導(dǎo)軌分為循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)按滾動(dòng)體是否循環(huán)，滾動(dòng)導(dǎo)軌分為循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌和非循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌。非循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌通常軌和非循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌。非循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌通常稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌，而把循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌稱為直線運(yùn)稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌，而把循環(huán)式滾動(dòng)導(dǎo)軌稱為直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承。動(dòng)滾動(dòng)支承。二、滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊二、滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊 采用過盈裝配形成預(yù)加載荷采用過盈裝配形成預(yù)加載荷 用移動(dòng)導(dǎo)軌板的用移動(dòng)導(dǎo)軌板的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)

23、緊方法實(shí)現(xiàn)預(yù)緊 三、導(dǎo)軌主要參數(shù)的確定三、導(dǎo)軌主要參數(shù)的確定 1 1、導(dǎo)軌的長度、導(dǎo)軌的長度22maxSleLmaxjSLL動(dòng)導(dǎo)軌的長度動(dòng)導(dǎo)軌的長度靜導(dǎo)軌的長度靜導(dǎo)軌的長度2 2、滾動(dòng)體的尺寸和數(shù)量、滾動(dòng)體的尺寸和數(shù)量 增大滾動(dòng)體直徑，可以減小摩擦系數(shù)和接觸應(yīng)增大滾動(dòng)體直徑，可以減小摩擦系數(shù)和接觸應(yīng)力，不易產(chǎn)生滑動(dòng)。若采用滾柱，推薦其直徑力，不易產(chǎn)生滑動(dòng)。若采用滾柱，推薦其直徑d68mm，滾柱的長徑比，滾柱的長徑比bd1.52.0。 滾動(dòng)體的數(shù)量取決于導(dǎo)軌的長度和剛度條件，滾動(dòng)體的數(shù)量取決于導(dǎo)軌的長度和剛度條件，每一條導(dǎo)軌上一般不少于每一條導(dǎo)軌上一般不少于1216個(gè)。若數(shù)量過個(gè)。若數(shù)量過多，會(huì)

24、因制造誤差引起載荷分布不均勻。推薦多，會(huì)因制造誤差引起載荷分布不均勻。推薦取取 dFZ5 . 9bbFZ4r 滾珠數(shù)量滾珠數(shù)量滾柱數(shù)量滾柱數(shù)量上兩式中，上兩式中，F(xiàn)為每條導(dǎo)軌所承受的載荷（為每條導(dǎo)軌所承受的載荷（N）；）；d為滾珠直徑（為滾珠直徑（mm）；）；b為滾柱長度（為滾柱長度（mm）。）。3 3、導(dǎo)軌強(qiáng)度計(jì)算、導(dǎo)軌強(qiáng)度計(jì)算滾動(dòng)導(dǎo)軌受力圖滾動(dòng)導(dǎo)軌受力圖按接觸區(qū)不產(chǎn)生塑性變形計(jì)算導(dǎo)軌面的靜強(qiáng)度，按接觸區(qū)不產(chǎn)生塑性變形計(jì)算導(dǎo)軌面的靜強(qiáng)度，強(qiáng)度條件為強(qiáng)度條件為maxFF作用于一個(gè)滾動(dòng)體上的許用載荷作用于一個(gè)滾動(dòng)體上的許用載荷F由下式求得由下式求得對滾珠導(dǎo)軌對滾珠導(dǎo)軌 2321dKKKF bdK

25、KKF321對滾柱導(dǎo)軌對滾柱導(dǎo)軌 式中，式中，d為滾珠或滾柱直徑（為滾珠或滾柱直徑（mm）；）；b為滾柱長度為滾柱長度（mm）；）；K1為材料系數(shù)（為材料系數(shù)（MPa），按表），按表184選??；選??；K2為硬度系數(shù)，按表為硬度系數(shù)，按表185選?。贿x??；K3為精度系數(shù)，按為精度系數(shù)，按表表186選取。選取。4 4、接觸變形、接觸變形對滾珠導(dǎo)軌對滾珠導(dǎo)軌 對滾柱導(dǎo)軌對滾柱導(dǎo)軌 kF /11/kF上兩式中，上兩式中，F(xiàn)為一個(gè)滾珠上的載荷（為一個(gè)滾珠上的載荷（N）；）；F1為一為一個(gè)滾柱單位長度上的載荷（個(gè)滾柱單位長度上的載荷（N/mm）；）；k為滾珠導(dǎo)為滾珠導(dǎo)軌的接觸剛度系數(shù)（軌的接觸剛度系數(shù)（N

26、/m mm），按圖），按圖1821（a）選??；選??；k1為滾珠導(dǎo)軌的接觸剛度系數(shù)為滾珠導(dǎo)軌的接觸剛度系數(shù)（N/(mm m mm)） ，按圖按圖1821（b）選取。）選取。5 5、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選用計(jì)算的選用計(jì)算（1）額定壽命計(jì)算）額定壽命計(jì)算 KPCfffffLdwacth 式中，式中，L為額定壽命（為額定壽命（km）；）；C為基本額定動(dòng)載荷（為基本額定動(dòng)載荷（kN），），從樣本中查??；從樣本中查??；Pd當(dāng)量動(dòng)載荷（當(dāng)量動(dòng)載荷（kN）；）；為壽命指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)為壽命指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為球時(shí)，體為球時(shí)，3；當(dāng)滾動(dòng)體為滾子時(shí)，；當(dāng)滾動(dòng)體為滾子時(shí)，10/3；K為額定壽命為額定壽命單位，當(dāng)

27、滾動(dòng)體為球時(shí)，單位，當(dāng)滾動(dòng)體為球時(shí)，K50km；當(dāng)滾動(dòng)體為滾子時(shí)，；當(dāng)滾動(dòng)體為滾子時(shí)，K100km；fh為硬度系數(shù)，按圖為硬度系數(shù)，按圖1823選取，通常滾道硬度不低選取，通常滾道硬度不低于于58HRC，故可取，故可取fh1；ft為溫度系數(shù)，按表為溫度系數(shù)，按表187選取；選??；fc為為接觸系數(shù)，按表接觸系數(shù)，按表188選??；選??；fa為精度系數(shù)，按表為精度系數(shù)，按表189選??；選??；fw為載荷系數(shù)，按表為載荷系數(shù)，按表1810選取。選取。（2）額定靜載荷）額定靜載荷 s00fPC式中，式中，C0為額定靜載荷（為額定靜載荷（kN），從樣本中查??；），從樣本中查?。籔0為靜載荷或沖擊載荷（為靜載荷或沖擊載荷（kN）；）；fs為靜態(tài)安全系為靜態(tài)安全系數(shù)，按表數(shù)，按表1811選取。選取。四、滾動(dòng)導(dǎo)軌的材料和熱處理四、滾動(dòng)導(dǎo)軌的材料和熱處理 對滾動(dòng)導(dǎo)軌材料的主要要求是硬度高、性能穩(wěn)對滾動(dòng)導(dǎo)軌材料的主要要求是硬度高、性能穩(wěn)定以及良好的加工性能。定以及良好的加工性能。 滾動(dòng)體的材料一般采用滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)體的材料一般采用滾動(dòng)軸承鋼(GCrl5)，淬，淬火后硬度可達(dá)到火后硬度可達(dá)到6066HRC。常用的導(dǎo)軌材料常用的導(dǎo)軌材料低碳合金鋼低碳合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼氮化鋼氮化鋼鑄鐵鑄鐵本章結(jié)束本章結(jié)束