机电系统设计 赵先仲第三章.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 滚动导轨副 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 * 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 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 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好等。 对精度要求高的直线运动导轨，还要求导轨的承载面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷装置，运动件的支承，必须符合三点定位原理。 导轨副应满足的 基本要求 * 直线运动导轨的几何精度 * 导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导向精度的高低，主要取决于导轨的结构类型；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；导轨和基础件的刚度和热变形等。 导 向 精 度 * 刚 度 导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷的能力称为静刚度；抵抗交变载荷的能力称为动刚度。 在恒定载荷作用下，物体变形的大小，表示静刚度的好坏。导轨变形一般有自身、局部和接触三种变形。 导轨局部变形发生在载荷集中的地方，因此，必须加强导轨的局部刚度。 * 精度的保持性 精度的保持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。导轨的耐磨性，主要取决于导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等；提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保护。采用独立的润滑系统自动润滑已被普遍采用。防护方法很多，目前多采用多层金属薄板伸缩式防护罩进行防护。 * 机电一体化系统和计算机外围设备等的精度和运动速度都比较高，因此，其导轨应具有较好的灵活性和平稳性，工作时应轻便省力，速度均匀，低速运动或微量位移时不出现爬行现象；高速运动时应无振动。在低速运行时(如0.05mm／min)，往往不是作连续的匀速运动而是时走时停(即爬行)。其主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统刚性不足。 运动的灵活性和低速运动的平稳性 * 导轨的爬行现象机理（弹簧-阻尼系统） 传动系统 2 带动运动件3在静导轨4上运动时，作用在导轨副内的摩擦力是变化的。导轨副相对静止时，静摩擦系数较大。运动开始的低速阶段，动摩探系数随导轨副相对滑动速度的增大而降低，直到相对速度增大到某一临界值，动摩擦系数才随相对速度的减小而增加。由此来分析下图所示的运动系统是：匀速运动的主动件1，通过压缩弹簧推动静止的运动件3，当运动件3受到的逐渐增大的弹簧力小于静摩擦力F时，3不动。直到弹簧力刚刚大于静摩擦力F时，3才开始运动，动摩擦力随着动摩擦系数的降低而变小，3的速度相应增大，同时弹簧相应伸长，作用在3上的弹簧力逐渐减小，3产生负加速度，速度降低，动摩擦力相应增大，速度逐渐下降，直到3停止运动，主动件 l 这时再重新压缩弹簧，爬行现象进入下一个周期。 弹簧-阻尼系统图 1-主动件；2-弹簧-阻尼；3-运动件；4-静导轨 * 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、贴塑料层导轨等；在普通滑动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。 防止爬行现象采取以下几项措施 * 对温度的敏感性和结构工艺性 导轨在环境温度变化的情况下，应能正常工作，既不“卡死”，亦不影响系统的运动精度。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的条件下，应力求结构简单，制