机电一体化系统设计课件——第2章(4)机械系统的部件选.ppt

第三节 导向支承部件的设计与选择 导向支承部件的作用是： 一、导轨副的组成、种类及其应满足的条件 1、导轨副的组成 承导件 运动件 导轨副 2、导轨副的分类 （1）按运动轨迹分 直线运动导轨副 回转运动导轨副 直线运动导轨副 回转运动导轨副 （2）按接触面的摩擦性质分 （3）按导轨副的截面形状分 三角形 矩形 燕尾形 圆形 对称三角形 燕尾形 矩形 圆形 （4）按结构特点分为 开式导轨 闭式导轨 开式导轨 借助重力或弹簧力保证运动件与承导面之间的接触。 闭式导轨： 只靠导轨本身的结构形式保证运动件与承导面之间的接触。 3、导轨副应满足的基本要求 影响导向精度的因素： 导轨的结构 导轨的几何精度和接触精度 导轨的配合间隙 油膜厚度和油膜刚度（静压导轨） 导轨和基础件的刚度 热变形 （2）刚性好 （3）精度的保持性 （4）运动的灵活性和低速运动的平稳性 减小摩擦可以提高系统运动的灵活性和低速运动的平稳性； 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、贴塑导轨等； 在普通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。 （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； 结构工艺性是指系统在正常工作条件下，应力求结构简单，制造容易，装拆、调整、维修及检测方便，从而最大限度的降低成本。 4、导轨副的设计内容 2）选择导轨的截面形状，以保证导向精度 常用导轨性能比较 3）选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，满足系统的要求。 4）选择导轨的补偿及调整装置 二、滚动导轨副的结构及其选择 1、直线运动滚动导轨副的特点与要求 优点 摩擦系数小（0.003~0.005）运动灵活； 不易出现爬行； 可以预紧，刚度高； 寿命长 精度高； 润滑方便 由专业厂生产，可以外购选用 缺点： 抗振性差，接触应力大； 对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高 结构复杂，制造困难，成本高； 对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。 对滚动导轨的基本要求是： 导向精度 耐磨性 刚度 工艺性 2、分类 （1）滚动体不循环 行程不能太长，结构简单，制造容易，成本较低，但施加预紧力较难，刚度较低，抗振性差，不能承受冲击载荷 1）滚珠导轨 特点： 摩擦小，但承载能力差，刚度低，不能承受大的颠覆力矩和水平力。 适用于载荷不超过200N的小型部件 2）滚柱导轨 特点： 承载能力和刚度比滚珠导轨副要高，导向性能也高； 对安装精度的要求较高 3）滚针导轨 三角-平面滚珠导轨 双三角滚珠导轨 双三角交叉滚柱导轨、滚动导轨副 （2）滚动体循环 行程无限，一般制造成标准件； 用于重载条件下，结构复杂，装卸调整不方便。 滚动导轨副 滚动导轨块 滚动导轨副 滚动轴承及其偏心轴机构 滚动导套副 闭式液体静压导轨副工作原理 卸荷导轨工作原理图 3、滚动导轨的预紧 1）采用过盈配合 2）采用调整元件 运动件 滚珠 承导件 运动件 滚柱 承导件 特点： 承载力比滚柱导轨大，但安装精度要求更高，适用于结构尺寸受限制的机床 1-定导轨 ； 2-机身； 3-运动件； 4-动导轨；  5-调整螺钉 ； 6-塞块； 7-偏心调整销轴 滚珠轴承导轨 1-承导件 ； 2-偏心轴 ； 3-滚珠轴承 ； 4-轴承支架；5-摆杆 ； 6-轴承 ；7-小轴 ；8-左轴承；9-工作台； 10-弹簧； 11-螺钉；12-丝杠； A、B-导轨面；01-摆杆转动中心；02-轴承回转中心 1、3、6-主导轨；2、4、5-辅助导轨；7-活塞销； 8-弹簧；9-滚动轴承；10-调节螺钉；11-手柄 目的：提高刚度 预紧的方法： 采用过盈配合 采用调整元件 * * 1）支承 2）限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。 运动件 承导件 滚珠导轨 滚柱导轨 滚动轴承导轨 液体静压导轨 每种又分为凸形和凹形 45o 900~1200 凸形 凹形 550 550 凸形 凹形 凸形 凹形 凸形 凹形 开式圆柱面导轨 开式“V”形导轨 闭式圆柱面导轨 闭式直