章详细设计讲支承详解.ppt

先进设计系统机械系统设计 第 8 章 生产线 第 9 章 概念设计 第 10章 总体设计 第 11章 详细设计 第 12章 设计评价 第 13章 创新设计 第 14章 虚拟设计 第 15章 智能设计 第 11章 详细设计 11.1 详细设计的基本内容 11.2 结构设计的原则 11.3 结构设计的原理 11.4 工业设计 11.5 面向材料的设计（自学） 11.6 导轨、机架与机器基础 11.6 导轨、机架与机器基础的设计 11.6.1 导轨 11.6.2 机架 11.6.3 机器基础 11.6.1 导轨的结构设计 11.6.1.1 导轨的功能、分类和要求 11.6.1.2 滑动导轨的结构设计 11.6.1.3 滚动导轨 11.6.1.4 塑料导轨 11.6.1.5 提高构件耐磨性的途径 11.6.1.1 导轨的功能、分类和要求 1. 导轨的功能 在机床、仪器、锻压设备等机械中使用的导轨， 其功能是导向和承载，即 保证运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。 在导轨副中，运动的一方称为动导轨， 不动的一方称为支承导轨。 11.6.1.1 导轨的功能、分类和要求 2. 导轨的分类 ⑴按运动形式分。直线运动导轨和回转运动导轨。 ⑵按摩擦性质分。滑动导轨(如圆柱形、棱柱形等) 滚动导轨(如滚珠式、滚柱式和滚针式等) 流体介质摩擦导轨(如动压式、静压式等) 弹性摩擦导轨(如片簧式、膜片式、柔性铰链式)。 ⑶按受力结构分。开式导轨和闭式导轨。 开式借助重力或弹力来保持两导轨面的接触， 闭式只靠导轨本身的结构来保证两导轨面的接触。 11.6.1.1 导轨的功能、分类和要求 3. 导轨应满足的基本要求 5 ⑴导向精度：是指动导轨沿支承导轨运动时的直线度和圆度，以及导轨同其他运动件之间相互位置的准确性。导向精度主要取决于导轨的结构类型。 ⑵导轨刚度：是指导轨抵抗恒定载荷和交变载荷变形的能力。它取决于导轨的自身刚度、局部刚度和接触刚度。 11.6.1.1 导轨的功能、分类和要求 3. 导轨应满足的基本要求 ⑶精度保特性：主要由导轨的耐磨性决定。导轨的耐磨性是指导轨在长期使用后，应能保持一定的导向精度。它与导轨材料、摩擦性质、受力状况及运动速度有关。 ⑷低速运动平稳性：导轨运动的平稳性是指动导轨在作低速运动或微量位移时不出现速度不均匀、时走时停、或快或慢的“爬行现象”。 ⑸热敏感性和结构工艺性：导轨在温度变化的情况下，应能正常工作，并具有良好的结构工艺性。 11.6.1.2 滑动导轨的结构设计 1. 导轨材料 ⑴ 材料类型 ①铸铁。铸铁的铸造性能和加工性能好，并具有良好的减振性和耐磨性。 ②钢。淬硬钢制造的导轨，其耐磨性比灰铸铁提高5~10倍。钢料多用于镶装导轨，多用于数控机床的滚动导轨上。 ③有色全属。多用于镶装导轨，与铸铁的支承导轨搭配，可防止咬合磨损，常用于重型机床的动导轨上。 ④塑料。用于镶装导轨，与铸铁支承导轨搭配，具有摩擦系数低、良好的耐磨性能和防爬性能、工艺简单、成本低廉等优点。缺点是刚度低。 11.6.1.2 滑动导轨的结构设计 ⑵材料搭配 实验证明，不同材料组成的导轨副，其磨损情况各不相同。为了提高耐磨性和防止咬焊，应合理地搭配导轨副的材料。 一般原则是动导轨和支承导轨应采用不同的材料。 若选材相同，也一定要采取不同的热处理方式以使其具有不同的硬度。其差值可取20~40 HBS。 11.6.1.2 滑动导轨的结构设计 ⑵ 组合形式 6 11.6.1.2 滑动导轨的结构设计 ⑶间隙调整 导轨接合面间都存在间隙， 若间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨的磨损。 若间隙过大，又会使导向精度降低。还容易产生振动。 因此，除在装配过程中应仔细调整导轨的间隙外，在使用一段时间后，因磨损还需重调。常用镶条和压板来调整导轨的间隙。 11.6.1.3 滚动导轨 1. 滚动直线导轨的结构形式 滚动导轨：在导轨工作面之间安排滚动体，使导轨而之间为滚动摩擦。滚动导轨的滚动体有：滚珠、滚柱和滚针。 滚珠导轨的承载能力小，刚度低，适用于运动部件重量不大，切削力和颠覆力矩都较小的设备。 滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的设备。 滚针导轨的滚针尺寸小，结构紧凑，适用于导轨尺寸受限的设备。 滚动导轨也分为开式和闭式两种。 开式用于加工过程中载荷变化较小，颠覆力矩较小的场合。 当颠覆力矩较大，载荷变化较大对可用闭式导轨。 11.6.1.3 滚动导轨 滚动直线导轨已做成独立的标准部件，其标准块简