导轨副

目录导轨副........................................................................................................................................................11.导轨副的组成、种类及其应满足的要求............................................................................................1（1）导轨副的种类及组成.............................................................................................................1（2）常用导轨结构形式.................................................................................................................1（4）导轨副应满足的基本要求...................................................................................................2（5）导轨副的设计内容...............................................................................................................42.滑动导轨副的结构及其选择................................................................................................................4（1）导轨副的截面形状及其特点.................................................................................................4（2）导轨副的组合形式.................................................................................................................5（3）导轨副间隙的调整.................................................................................................................6（4）滑动导轨常用材料的搭配.....................................................................................................6（5）提高导轨副耐磨性的措施.....................................................................................................73.滚动导轨副的类型与选择....................................................................................................................7（1）直线运动滚动导轨副的特点及要求.....................................................................................7（2）系统对滚动导轨副的基本要求...........................................................................................7（3）滚动导轨副的分类.................................................................................................................7i导轨副1.导轨副的组成、种类及其应满足的要求导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常称为导轨副，简称导轨。（1）导轨副的种类及组成（2）常用导轨结构形式（3）常用导轨性能比较（4）导轨副应满足的基本要求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。1）直线运动导轨的几何精度：2）导向精度：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。3）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。4）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。5）运动的灵活性和低速运动的平稳性：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(如0.05mm／min)运行时，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。a.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。在运动开始的低速阶段，动摩擦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。1-主动件；2-弹簧-阻尼；3-运动件；4-静导轨b.防止爬行现象采取以下几项措施：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；用减小接合面、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。6)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，制造容易，装拆、调整、维修及检测方便，从而最大限度地降低成本。（5）导轨副的设计内容2.滑动导轨副的结构及其选择（1）导轨副的截面形状及其特点常见的导轨截面形状，有三角形(分对称、不对称两类)、矩形、燕尾形及圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类。凸形导轨不易积存切屑等脏物，也不易储存润滑油，宜在低速下工作；凹形导轨则相反，可用于高速，但必须有良好的防护装置，以防切屑等脏物落入导轨。1）三角形导轨导轨尖顶朝上的称三角形导轨，尖顶朝下的称为V形导轨。该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度较高。但压板面仍需有间隙调整装置。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，应采用较大的顶角(110°~l20°)；为提高导向性，可采用较小的顶角(60°)。如果导轨上所受的力在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。此外，导轨水平与垂直方向误差相互影响，给制造、检验和修理带来困难。导轨的截面形状2）矩形导轨此类导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛。矩形导轨的导向精度没有三角形导轨的高，磨损后不能自动补偿，须有调整间隙装置，但水平和垂直方向上的位置各不相关，即一方向上的调整不会影响另一方向的位移，因此安装调整均较方便。在导轨的材料、载荷、宽度相同的情况下，矩形导轨的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨的小。3）燕尾形导轨此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置。两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就可调节水平与垂直方向的间隙，且高度小，结构紧凑，可以承受颠覆力矩。但刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便。用于运动速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的场合。4）圆柱形导轨此类导轨制造方便，外圆采用磨削，内孔经过珩磨，可达到精密配合，但磨损后很难调整和补偿间隙。圆柱形导轨有两个自由度，适用于同时作直线运动和转动的地方。若要限制转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用双圆柱形导轨。圆柱形导轨用于承受轴向载荷的场合。（2）导轨副的组合形式1）双三角形导轨组合1-三角形导轨；2-V形导轨；3-压板2）矩形导轨和矩形导轨组合1-承载面；2-导向面；3-辅助导轨面3）三角形导轨和矩形导轨组合4）三角形和平面导轨组合5）燕尾形导轨及其组合（3）导轨副间隙的调整燕尾形导轨及其组合的间隙调整1-斜镶条；2-压板；3-直镶条矩形导轨垂直方向间隙的调整1-压板；2-接合面；3-调整螺钉；4-调整垫片矩形导轨和燕尾导轨水平间隙的调整（4）滑动导轨常用材料的搭配（5）提高导轨副耐磨性的措施1）镶装导轨；2）提高导轨的精度与改善表面粗糙度；3）减小导轨单位面积上的压力(即比压)。3.滚动导轨副的类型与选择（1）直线运动滚动导轨副的特点及要求滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有许多特点：1）摩擦系数小(0.003~0.005)，运动灵活；2）动、静摩擦系数基本相同，因而启动阻力小，而不易产生爬行；3）可以预紧，刚度高；4）寿命长；5）精度高；6）润滑方便，可以采用脂润滑，一次装填，长期使用；7）由专业厂生产，可以外购选用。因此，滚动导轨副广泛地被应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器等。滚动导轨的缺点是：导轨面与滚动体是点接触或线接触，所以抗振性差，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，若滚动体的直径不一致，导轨表面有高低，会使运动部件倾斜，产生振动，影响运动精度；结构复杂，制造困难，成本较高；对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。（2）系统对滚动导轨副的基本要求1）导向精度。导向精度是导轨副最基本的性能指标。移动件在沿导轨运动时，不论有无载荷，都应保证移动