机械一体化第二章.ppt

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1、一常用的机械传动部件及其功能要求一常用的机械传动部件及其功能要求二、丝杠螺母机构基本传动形式二、丝杠螺母机构基本传动形式三、三、滚珠丝杠传动部件滚珠丝杠传动部件四、齿轮传动部件四、齿轮传动部件1、齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择2、各级传动比的最佳分配原则、各级传动比的最佳分配原则3、谐波齿轮传动谐波齿轮传动（自学）（自学）4、齿轮传动间隙的调整方法、齿轮传动间隙的调整方法五、挠性传动部件五、挠性传动部件六、六、间歇传动部件间歇传动部件2-2 机械传动部件的设计与选择机械传动部件的设计与选择4齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法（1）圆柱齿轮传动

2、圆柱齿轮传动 偏心套调整法偏心套调整法特点是结构简单，特点是结构简单，但其烟隙不能自动补偿但其烟隙不能自动补偿。4齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法（1 1）圆柱齿轮传动）圆柱齿轮传动 轴向垫片调整法轴向垫片调整法分度圆弧齿厚沿轴线方向分度圆弧齿厚沿轴线方向略有锥度，特点同上。略有锥度，特点同上。4齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法（1 1）圆柱齿轮传动）圆柱齿轮传动 双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法该该方方法法受受到到周周向向圆圆弧弧槽槽及及弹弹簧簧尺尺寸寸限限制制，故故仅仅适适用用于于读读数数装装置置而而不不适适用于驱动装置用于驱动装置4齿轮传动间隙的调整方法齿

3、轮传动间隙的调整方法（2 2）斜齿轮传动）斜齿轮传动 垫片错齿调整法垫片错齿调整法 轴向压簧错齿调整法轴向压簧错齿调整法待点是齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构欠紧凑。待点是齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构欠紧凑。五挠性传动部件五挠性传动部件1同步带传动同步带传动优点：优点：H传动比准确传动比准确H传动效率高（可达传动效率高（可达0.98）H能吸振能吸振H噪音低噪音低H传动平稳传动平稳H能高速传动能高速传动H维护保养方便维护保养方便缺点：缺点：H但安装精度要求高但安装精度要求高H中心距要求严格中心距要求严格H具有一定的蠕变性具有一定的蠕变性同步带应用实例同步带应用实例同步带与带轮

4、同步带与带轮采采用用了了承承载载后后无无弹弹性性变变形形的的高高强强力力材材料料以以保保证证带带的的节距不变。节距不变。五挠性传动部件五挠性传动部件2 2、钢带传动、钢带传动钢带传动的特点：钢带传动的特点：H钢带与带轮间接触面积大钢带与带轮间接触面积大,无间隙无间隙,摩擦阻力大无滑动摩擦阻力大无滑动.H结构简单紧凑、运行可靠、噪音低、驱动力大、寿命长结构简单紧凑、运行可靠、噪音低、驱动力大、寿命长.H钢带钢带无蠕变无蠕变。3 3、绳轮传动、绳轮传动绳轮传动特点：绳轮传动特点：H结构简单结构简单H传动刚度大传动刚度大H结构柔软结构柔软H成本较低、噪音低成本较低、噪音低H但带轮较大、安装面积大、加

5、速度不易太高、但带轮较大、安装面积大、加速度不易太高、有蠕变有蠕变。钢带传动与绳轮传动实例挠性传动方式比较挠性传动方式比较六间歇传动部件六间歇传动部件常用的间歇传动部件有：常用的间歇传动部件有：H棘轮传动棘轮传动H槽轮传动槽轮传动H蜗形凸轮传动等蜗形凸轮传动等基本要求：基本要求：H移位迅速移位迅速H移位过程中运动无冲击移位过程中运动无冲击H停位准确可靠停位准确可靠六间歇传动部件六间歇传动部件1 1、棘轮传动机构、棘轮传动机构H特点：结构简单、制造容易。但传动有噪声、易磨损特点：结构简单、制造容易。但传动有噪声、易磨损H棘爪每往复棘爪每往复次推过的棘轮齿数次推过的棘轮齿数 与棘轮转角的关系如下：

6、与棘轮转角的关系如下：=360=360 k kZ Z 式中式中 棘轮回转角棘轮回转角(根据工作要求而定根据工作要求而定)k k 棘爪每往复一次推过的棘轮齿数棘爪每往复一次推过的棘轮齿数 Z Z 棘轮齿数棘轮齿数棘轮传动机构形式棘轮传动机构形式内齿式、外齿式、端齿式内齿式、外齿式、端齿式六间歇传动部件六间歇传动部件2 2、槽轮传动机构、槽轮传动机构六间歇传动部件六间歇传动部件2 2、槽轮传动机构、槽轮传动机构优点：优点：H结构简单结构简单H转位迅速转位迅速H从动件在较短时间内能转过较大的角度从动件在较短时间内能转过较大的角度H传动效率高传动效率高H转位时间和静止时间之比为定值。转位时间和静止时间

7、之比为定值。缺点：缺点：H 有冲击有冲击H定位精度不高，要定位精度高必须另加定位装置定位精度不高，要定位精度高必须另加定位装置H制造装配精度要求高制造装配精度要求高六间歇传动部件六间歇传动部件3 3、蜗形凸轮传动机构、蜗形凸轮传动机构六间歇传动部件六间歇传动部件3 3、蜗形凸轮传动机构、蜗形凸轮传动机构 特点：特点：4能够得到在实际中所能遇到的任意的转位时间与静止时间能够得到在实际中所能遇到的任意的转位时间与静止时间之比，其工作时间系数之比，其工作时间系数 K K工作工作比槽轮机构的要小；比槽轮机构的要小；4能够实现转盘所要求的各种运动规律；能够实现转盘所要求的各种运动规律；4与槽轮机构比较，

8、能够用于工位数较多的设备上，而不需与槽轮机构比较，能够用于工位数较多的设备上，而不需加入其它的传动机构；加入其它的传动机构；4在一般情况下凸轮棱边的定位精度已能满足要求，而不在一般情况下凸轮棱边的定位精度已能满足要求，而不需其它定位装置；需其它定位装置；4有足够高的刚度；有足够高的刚度；4装配方便；装配方便；4不足之处是它的加工工作量特别大，因而成本较高。不足之处是它的加工工作量特别大，因而成本较高。2-3 2-3 导向支承部件的设计与选择导向支承部件的设计与选择一、一、导轨副导轨副的组成、种类及其应满足的要求的组成、种类及其应满足的要求1 1、组成、组成 导轨副主要由导轨副主要由承导件承导件

9、1 1和和运动件运动件2 2两大部分组成两大部分组成一、一、导轨副导轨副的组成、种类的组成、种类 及其应满足的要求及其应满足的要求2 2、导轨副的种类、导轨副的种类H按按运运动动方方向向分分：直线运动导轨和回转运动导轨：直线运动导轨和回转运动导轨H按接触面摩擦性质分按接触面摩擦性质分：滑动导轨、滚动导轨、流体介：滑动导轨、滚动导轨、流体介 质质 摩摩擦导轨、弹性摩擦导轨等擦导轨、弹性摩擦导轨等H按按结结构构形形式式分分：开式导轨和闭式导轨：开式导轨和闭式导轨常用导轨副的结构常用导轨副的结构注：导轨性能主要体现在注：导轨性能主要体现在结构工艺性、方向精度、摩擦力、对温度结构工艺性、方向精度、摩擦

10、力、对温度 变化的敏感性、承载能力、耐磨性及成本上变化的敏感性、承载能力、耐磨性及成本上（见表（见表2-9）3 3、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求n机电一体化系统对导轨的基本要求机电一体化系统对导轨的基本要求H导向精度高导向精度高H刚性好刚性好H运动轻便平稳运动轻便平稳H耐磨性好耐磨性好H温度变化影响小温度变化影响小H结构工艺性好等。结构工艺性好等。n对精度要求高的直线运动导轨，还要求：对精度要求高的直线运动导轨，还要求：H导轨的承载面与导向面严格分开；导轨的承载面与导向面严格分开；H当运动件较重时必须设有卸荷装置；当运动件较重时必须设有卸荷装置；H运动件的支承，必须符合三点定

11、位原理。运动件的支承，必须符合三点定位原理。3 3、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求（1）导向精度）导向精度H 导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。H导向精度的高低主要取决于：导向精度的高低主要取决于：4导轨的结构类型；导轨的结构类型；4导轨的几何精度相接触精度；导轨的几何精度相接触精度；4导轨的配合间隙，油膜厚度和油膜刚度；导轨的配合间隙，油膜厚度和油膜刚度；4导轨和基础件的刚度和热变形等。导轨和基础件的刚度和热变形等。H直线运动导轨的几何精度，一般有下列几项规定：直线运动导轨的几何精度，一般有下列几项规定：4导轨

12、在垂直平面内的直线度导轨在垂直平面内的直线度（见图）（见图）；4导轨在水平平面内的直线度；导轨在水平平面内的直线度；4两导轨面间的平行度；两导轨面间的平行度；直线运动导轨的几何精度直线运动导轨的几何精度2 2、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求（2 2）刚度）刚度q导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷纳能力称为导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷纳能力称为静刚度静刚度；抵；抵抗交变载荷的能力称为抗交变载荷的能力称为动刚度动刚度。q导轨变形导轨变形4自身变形自身变形 由作用在导轨面上的由作用在导轨面上的零、部件重量零、部件重量(包括自重包括自重)而引起，而引起，它主要由导

13、轨的类型、尺寸以及材料等有关。因此，它主要由导轨的类型、尺寸以及材料等有关。因此，为了加强导轨自身刚度，常用为了加强导轨自身刚度，常用增大尺寸和合理布置筋增大尺寸和合理布置筋 和筋板和筋板等办法解决。等办法解决。4局部变形局部变形 发生在载荷集中的地方发生在载荷集中的地方，必须，必须加强导轨的局部刚度加强导轨的局部刚度。4接触刚度接触刚度 在两个平面接触处，由加工造成的在两个平面接触处，由加工造成的微观不平度微观不平度造成，造成，产生接触变形。对于活动接触面，产生接触变形。对于活动接触面，需施加预载荷需施加预载荷。一般根据精刨、磨削、刮研一般根据精刨、磨削、刮研 等加工方法按标准规定。等加工方

14、法按标准规定。2 2、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求（3）精度的保持性精度的保持性H它主要由导轨的它主要由导轨的耐磨性耐磨性决定决定。H导轨的耐磨性是指导轨在长期使用后，应能保持一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。定的导向精度。H导轨的耐磨性，主要取决于导轨的耐磨性，主要取决于导轨的结构、材料、摩导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等。情况等。H提高导轨的精度保持性，必须进行提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保正确的润滑与保护护。采用独立的润滑系统采用独立的润滑系统自动润

15、滑自动润滑已被普遍采用。已被普遍采用。防护方法很多，目前多采用防护方法很多，目前多采用多层金属薄板伸缩式防多层金属薄板伸缩式防护罩护罩进行防护进行防护。2 2、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求(4)运动的灵活性和低速运动的平稳性运动的灵活性和低速运动的平稳性H 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，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，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；高速运动时应无振度均匀，低速运动或微量位移时

16、不出现爬行现象；高速运动时应无振动动。H为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：采用采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；等；在普通滑动导轨上在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油使用含有极性添加剂的导轨油；用用减减小小结结合合面面、增增大大结结构构尺尺寸寸、缩缩短短传传动动链链、减减少少传传动动副副等等方方法法来来提高传动系统的刚度提高传动系统的刚度。2 2、导轨副应满足的基本要求、导轨副应满足的基本要求(5)对温度的敏感性和结构工艺性。对温度的敏感性和结构工艺性。n导轨在环境温度变

17、化的情况下，应能正常工作，既不导轨在环境温度变化的情况下，应能正常工作，既不“卡死卡死”，亦不影响系统的运动精度。，亦不影响系统的运动精度。导轨对温度变化的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敏感性，主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择。n结构工艺性是指系统在正常工作的条件下，结构工艺性是指系统在正常工作的条件下，应力结构简应力结构简单，制造容易，装拆、调整维修及检测方便单，制造容易，装拆、调整维修及检测方便，从而最大，从而最大限度的降低成本。限度的降低成本。3导轨副的设计内容导轨副的设计内容n根据工作条件，根据工作条件，选择合适的导轨类型选择合适的导轨类型；n选择

18、导轨的截面形状选择导轨的截面形状，以保证导向精度；，以保证导向精度；n选择适当的导轨结构及尺寸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，使其在给定的载荷及工作温度范围内有良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性。内有良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性。n选择导轨的补偿及调整装置选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后通过调整能够保持所，经长期使用后通过调整能够保持所需要的导向精度；需要的导向精度；n选择合理的耐磨涂料、润滑方法及防护装置选择合理的耐磨涂料、润滑方法及防护装置，使导轨有良好的导，使导轨有良好的导向精度；向精度；n制订保证导轨所必需的技术条件制订保证导轨所必需的技术条件

19、，如选择适当的材料，以及热处，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。理、精加工和测量方法等。二、滑动导轨副的结构及其类型选择1、导轨副的截面形状及其特点导轨副的截面形状及其特点 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、导轨副的截面形状及其特点导轨副的截面形状及其特点n三角形三角形(分对称、不对称两类分对称、不对称两类)H该导轨在垂直载荷的作用下，该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿磨损后能自动补偿不会产生间不会产生间隙，故隙，故导向精度较高导向精度较

20、高。H压板面压板面仍需有间隙调整装置仍需有间隙调整装置。它的截面角度由载荷大小及导向。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为要求而定，一般为90。H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，以不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。H导轨导轨水平与垂直方向误差相互影响水平与垂直方向误差相互影响，给制造、检验和修理带来，给制造、检验和修理带来困难困难。1、导轨副的截面形状及其特点导轨副的截面形状及其特点n燕尾形燕尾形H此类导轨磨损后此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调

21、整间隙不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置装置。H两燕尾面起压板面作用，用两燕尾面起压板面作用，用一根攘条就可调节水平一根攘条就可调节水平与垂直方向的间隙，与垂直方向的间隙，H高度小，结构紧凑，可以承受颠精力矩高度小，结构紧凑，可以承受颠精力矩。H但但刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便方便。H用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的场合。的场合。1、导轨副的截面形状及其特点导轨副的截面形状及其特点n矩形矩形H矩形导轨的特点是矩形导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方结构简单，制造、检验和修理

22、方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛泛。H矩形导轨的导向矩形导轨的导向精度没有三角形导轨高，磨损后不精度没有三角形导轨高，磨损后不能自动补偿，须有调整间隙装置能自动补偿，须有调整间隙装置，H水平和垂直方向上的位置各不相关水平和垂直方向上的位置各不相关，安装调整均较，安装调整均较方便。方便。H在导轨的材料、裁荷、宽度相同情况下，在导轨的材料、裁荷、宽度相同情况下，矩形导轨矩形导轨的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨小的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨小。1、导轨副的截面形状及其特点导轨副的截面形状及其特点n圆形导轨圆形导轨H制造方便，可达到精

23、密配合制造方便，可达到精密配合，H但但磨损后很难调整和补偿间隙磨损后很难调整和补偿间隙。H圆柱形导轨有两个自由度，圆柱形导轨有两个自由度，适用于同时作直线运动适用于同时作直线运动相转动的地方相转动的地方。若要限制转动。可在圆柱表面开键。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，亦可采用槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用双圆柱导轨。回转导轨用于承受轴向载荷的场合双圆柱导轨。回转导轨用于承受轴向载荷的场合。2 导轨副的组合形式导轨副的组合形式(1)(1)双三角形导轨双三角形导轨H由于结构对称，驱动元件可对称地放在两导轨中间，并且两条由于结构对称，驱动元件可对称地放

24、在两导轨中间，并且两条导轨磨损均匀，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直和水平导轨磨损均匀，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直和水平方向的磨损，故方向的磨损，故导向性和精度保持性都高，接触刚度好导向性和精度保持性都高，接触刚度好。H工艺性差工艺性差，对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如，对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如果床身和运动部件热变形不同也很难保证四个面同时接触。因果床身和运动部件热变形不同也很难保证四个面同时接触。因此此多用于精度要求较高的机床设备多用于精度要求较高的机床设备。2 导轨副的组合形式导轨副的组合形式(2)(2)矩形和矩形组合矩形和矩形组合H承载面承载面1

25、和导向面和导向面2分开。因而制造与调整简单。分开。因而制造与调整简单。H用镶条调节，接触刚度低。用镶条调节，接触刚度低。H闭式结构有辅助导轨面闭式结构有辅助导轨面3，其间隙用压板调节。，其间隙用压板调节。精度低，承载大 加工测量方便，导向精度高 热变形大 热变形小，精度高2 导轨副的组合形式导轨副的组合形式(3)(3)三角形和矩形组合三角形和矩形组合H兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造方便、刚性好等优点兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造方便、刚性好等优点，并，并避免了由于热变形所引起的配合变化。避免了由于热变形所引起的配合变化。H但但导轨磨损不均匀导轨磨损不均匀，一般是三角形导轨比

26、矩形导轨磨损快，磨损后又不，一般是三角形导轨比矩形导轨磨损快，磨损后又不能通过调节来补偿故对位置精度有影响。能通过调节来补偿故对位置精度有影响。H闭合导轨有压板面，闭合导轨有压板面，能承受颠覆力矩能承受颠覆力矩。H 这种组合有这种组合有v矩、棱矩、棱矩两种形式。矩两种形式。v矩组合导轨易储存润滑油，矩组合导轨易储存润滑油，低、高速都能采用；棱低、高速都能采用；棱矩组合不能储存润滑油，只用于低速移动。矩组合不能储存润滑油，只用于低速移动。2 导轨副的组合形式导轨副的组合形式(4)(4)三角形和平面导轨组合三角形和平面导轨组合H它具有三角形和矩形组合导轨的基本特点，它具有三角形和矩形组合导轨的基本

27、特点，H但由于没有闭合导轨装置，因此只能用于受力向下的场合。但由于没有闭合导轨装置，因此只能用于受力向下的场合。2 导轨副的组合形式导轨副的组合形式(5)(5)燕尾形导轨及其组合燕尾形导轨及其组合H其特点是制造、调试方便；其特点是制造、调试方便；H燕尾与矩形组合，兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多燕尾与矩形组合，兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多用于横梁、立校和摇臂等导轨。用于横梁、立校和摇臂等导轨。3导轨副间隙的调整导轨副间隙的调整n常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。n对燕尾形导轨可采用镶条对燕尾形导轨可采用镶条(垫片垫片)方法同时调整垂直和

28、水方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。平两个方向的间隙。n对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整。整螺钉的方法进行间隙的调整。斜镶条的调整斜镶条的调整采用斜镶条调整的优点是：采用斜镶条调整的优点是：n镶条两侧面与导轨面全部接触，故刚性好，n斜镶条必须加工成斜形，因此制造困难，n使用可靠，调整方便，故应用较广。4导轨副材料的选择导轨副材料的选择 导轨常用材料有导轨常用材料有铸铁、钢、有色金屑和塑料等。常使用铸铁、钢、有色金屑和塑料等。常使用铸铁铸铁铸铁、铸铁铸铁、铸铁钢的导轨钢的导轨(1)铸铁铸铁H铸铁具有铸铁

29、具有耐磨性和减振性好，热稳定性高，易于铸造和切削加耐磨性和减振性好，热稳定性高，易于铸造和切削加工，成本低工，成本低等特点，因此在滑动导轨中被广泛采用。等特点，因此在滑动导轨中被广泛采用。H常用的铸铁有：常用的铸铁有：灰铸铁灰铸铁，常用的是，常用的是HT2040(一级铸铁一级铸铁)，硬，硬度以度以HB180-200较为合适。较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可提高导轨的耐磨性减少含硅量，可提高导轨的耐磨性。H若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁耐磨铸铁。常用的耐。常用的耐磨铸铁有：高磷铸铁、低合金铸铁、

30、孕育铸铁。磨铸铁有：高磷铸铁、低合金铸铁、孕育铸铁。4导轨副材料的选择导轨副材料的选择(2)(2)钢钢H为了为了提高导轨的耐磨性提高导轨的耐磨性，可以来用淬硬的钢导轨。，可以来用淬硬的钢导轨。H淬火的钢导轨都是淬火的钢导轨都是镶装或焊接镶装或焊接上去的。上去的。H淬硬钢导轨的耐磨性比不淬硬铸铁导轨高淬硬钢导轨的耐磨性比不淬硬铸铁导轨高5一一l0倍。倍。H一般要求的导轨，一般要求的导轨，常用的钢有常用的钢有45号、号、40Cr、T8A、T10A、GCr15SiMn等等。H要求高的导轨，常采用的钢有要求高的导轨，常采用的钢有20Cr、20CrMnTi、15号号等等。4导轨副材料的选择导轨副材料的选

31、择(3)(3)有色金属有色金属H常用的有色金属有黄铜常用的有色金属有黄铜HPb59-1，锡青铜锡青铜ZQSn663，铝铝青铜青铜ZQAl92，锌合金锌合金ZZn一一Al10一一5，超硬铝，超硬铝Lc4、铸铝铸铝Zl16等，其中等，其中以铝青铜较好以铝青铜较好。4导轨副材料的选择导轨副材料的选择(4)(4)塑料塑料H镶装塑料导轨具有镶装塑料导轨具有耐磨性好耐磨性好(但略低于铝青铜但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温，抗振性能好，工作温度适应范围广度适应范围广(-200(-200+260)+260)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度

32、，加工性和化学稳定件好，工艺差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点简单，成本低等优点。H塑料导轨塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配多与不淬火的铸铁导轨搭配。H用作用作导轨的塑料有锦纶和酚醛夹布塑料；环氧树脂耐磨涂料；以聚四导轨的塑料有锦纶和酚醛夹布塑料；环氧树脂耐磨涂料；以聚四氟乙烯为基体的塑料氟乙烯为基体的塑料。H 聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)PTFE)是现有材料中干摩擦系数是现有材料中干摩擦系数(P P0 004)04)最小的一种最小的一种。但是，纯聚四氟乙烯机械强度低，刚性差，极不耐磨。因此需加入填但是，纯聚四氟乙烯机械强度低，刚性差，极不耐磨。

33、因此需加入填充剂以增加其耐磨性。由于填充剂不同，就可得到不同性能的导轨材充剂以增加其耐磨性。由于填充剂不同，就可得到不同性能的导轨材料。料。H在以聚四氟乙烯为基体的各种塑料中，以在以聚四氟乙烯为基体的各种塑料中，以DD导轨板件能较好，它是导轨板件能较好，它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材。与滚一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材。与滚动导轨相比，具有寿命长，结构简单，使用方便，吸振性好，刚性好，动导轨相比，具有寿命长，结构简单，使用方便，吸振性好，刚性好，成本低等优点。成本低等优点。4导轨副材料的选择导轨副材料的选择(5)(5)导轨材料的搭配导轨材料的

34、搭配5提高导轨副耐磨性的措施提高导轨副耐磨性的措施(1)采用镶装导轨采用镶装导轨H镶钢导轨镶钢导轨H镶装塑料导轨镶装塑料导轨H喷涂塑料导轨喷涂塑料导轨H镶装有色金属导执镶装有色金属导执5提高导轨副耐磨性的措施提高导轨副耐磨性的措施(2)提高导轨的精度与改善表面粗糙度提高导轨的精度与改善表面粗糙度 其目的是减少导轨的摩擦和磨损，从而提高耐磨性。其目的是减少导轨的摩擦和磨损，从而提高耐磨性。(3)减小导轨单位面积上的压力减小导轨单位面积上的压力(即比压即比压)H减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。H减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动

35、部减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时，中心距件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时，中心距太小，将导致运动不稳定。太小，将导致运动不稳定。H降低导轨比压的另降低导轨比压的另办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力。相反方向，增加弹簧或液压作用力。三、静压导轨副工作原理n静压导轨是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与静压导轨是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支承件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜之上，与导向支导向支承件之间，运动件浮在

36、压力油或气体薄膜之上，与导向支承件脱离接触，至使摩擦阻力承件脱离接触，至使摩擦阻力(力矩力矩)大大降低。大大降低。n运动件受外载荷作用后，介质压力会反馈升高，以支承外载荷。运动件受外载荷作用后，介质压力会反馈升高，以支承外载荷。三、静压导轨副工作原理n要提高静压导轨的刚度，可提高供油要提高静压导轨的刚度，可提高供油(或气或气)的系统压力的系统压力P，加大油加大油(气腔气腔)受力面积，减小导轨间隙。受力面积，减小导轨间隙。n一般情况下，气体静压导轨比液体静压导轨的刚度低。一般情况下，气体静压导轨比液体静压导轨的刚度低。n要提高静压导轨的导向精度，必须提高导轨表面加工的几要提高静压导轨的导向精度，

37、必须提高导轨表面加工的几何精度相接触精度，进入节流器的精滤过的油液中的杂质何精度相接触精度，进入节流器的精滤过的油液中的杂质微粒的最大尺寸应小于导轨间隙。微粒的最大尺寸应小于导轨间隙。三、静压导轨副工作原理n卸荷导轨工作原理卸荷导轨工作原理四、滚动导轨副的类型与选择四、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直线运动滚动导轨副的特点及要求 特点：特点：（1 1）摩擦系数小）摩擦系数小(0.0030.005)(0.0030.005)，运动灵活。，运动灵活。（2 2）动动、静静摩摩擦擦系系数数基基本本相相同同，因因而而启启动动阻阻力力小小，而而不不易易产产生生爬爬行。行。（3 3）可

38、以预紧，刚度高。）可以预紧，刚度高。（4 4）寿命长。）寿命长。（5 5）精度高。）精度高。（6 6）润滑方便，可以采用脂润滑。一次装填，长期使用。）润滑方便，可以采用脂润滑。一次装填，长期使用。（7 7）由专业厂生产，可以外购选用。）由专业厂生产，可以外购选用。四、滚动导轨副的类型与选择四、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直线运动滚动导轨副的特点及要求 缺点：缺点：（1）导导轨轨面面与与滚滚动动体体是是点点接接触触或或线线接接触触，所所以以抗抗振振性性差差，接接触应力大；触应力大；（2）对对导导轨轨的的表表面面硬硬度度、表表面面形形状状精精度度和和滚滚动动体体的的尺尺寸

39、寸精精度度要要求求高高，若若滚滚动动体体的的直直径径不不一一致致，导导轨轨表表面面有有高高低低，会会使使运运动部件倾斜，产生振动，影响运动精度；动部件倾斜，产生振动，影响运动精度；（3）结构复杂，制造因难，成本较高；）结构复杂，制造因难，成本较高；（4）对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。四、滚动导轨副的类型与选择四、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直线运动滚动导轨副的特点及要求 基本要求：基本要求：（1）导向精度。是导轨副最基本的性能指标。导向精度。是导轨副最基本的性能指标。（2）耐磨性。是衡量滚动导轨副性能的主要指标之一。耐磨性

40、。是衡量滚动导轨副性能的主要指标之一。（3）刚度。选用最合适的导轨类型，尺寸及其组合。刚度。选用最合适的导轨类型，尺寸及其组合。（4）工工艺艺性性。导导轨轨副副要要便便于于装装配配、调调整整、测测量量、防防尘尘、润润滑滑和维护保养。和维护保养。四、滚动导轨副的类型与选择四、滚动导轨副的类型与选择2滚动导轨副的分类滚动导轨副的分类 四、滚动导轨副的类型与选择四、滚动导轨副的类型与选择2滚动导轨副的分类滚动导轨副的分类（1 1）滚动体不循环的滚动导轨副）滚动体不循环的滚动导轨副 滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。共同特点是：共同特点是：H滚动体不循环，因而行程不能

41、太长；滚动体不循环，因而行程不能太长；H导轨结构简单，制造容易，成本较低；导轨结构简单，制造容易，成本较低；H但有时难以施加预紧力，刚度较低，抗振性能差；但有时难以施加预紧力，刚度较低，抗振性能差；H不能承受冲击载荷。不能承受冲击载荷。滚动体不循环的滚动导轨副滚动体不循环的滚动导轨副 滚动体不循环的滚动导轨副比较滚动体不循环的滚动导轨副比较滚珠导轨副滚珠导轨副滚针和滚柱导轨副滚针和滚柱导轨副 n摩擦阻力小，但承载能力差。摩擦阻力小，但承载能力差。n刚度低；刚度低；n不能承受大的颠覆力矩和水平力；不能承受大的颠覆力矩和水平力；n滚珠接触部位，容易压出凹坑，使滚珠接触部位，容易压出凹坑，使导轨副丧

42、失精度。导轨副丧失精度。n适用于载荷不超过适用于载荷不超过200N小型部件。小型部件。n设计时尽量使驱动力和外加载荷作设计时尽量使驱动力和外加载荷作用点位于两条导轨副的中间。用点位于两条导轨副的中间。n承荷能力比滚珠导轨副高近承荷能力比滚珠导轨副高近1010倍；倍；n刚度也比滚珠导轨副高；刚度也比滚珠导轨副高；n交叉滚柱导轨副交叉滚柱导轨副(图图e)e)四个方向均四个方向均能受载，导向性能也高。能受载，导向性能也高。n滚针和滚柱对导轨面的平行度误差滚针和滚柱对导轨面的平行度误差比较敏感，比较敏感，n容易侧向偏移和滑动，引起磨损加容易侧向偏移和滑动，引起磨损加剧。剧。四、滚动导轨副的类型与选择四

43、、滚动导轨副的类型与选择2滚动导轨副的分类滚动导轨副的分类（2 2）滚动体循环的滚动导轨副）滚动体循环的滚动导轨副 滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。共同特点是：共同特点是：H滚动体循环，因而行程无限制；滚动体循环，因而行程无限制；H导轨结构复杂，装卸调整不方便；导轨结构复杂，装卸调整不方便；H有标准化的滚动导轨块。有标准化的滚动导轨块。标准化滚动导轨副不同予紧方式标准化滚动导轨副不同予紧方式精度、刚度低精度、刚度低 精度、刚度低精度、刚度低精度、刚度高精度、刚度高四、滚动导轨副的类型与选择四、滚动导轨副的类型与选择2滚动导轨副的分类滚动导轨副的分类（3 3）

44、滚动轴承导轨）滚动轴承导轨 n滚滚动动轴轴承承导导轨轨与与滚滚珠珠、滚滚柱柱导导轨轨的的主主要要区区别别是是：它它不不仅仅起起着着滚滚动体的作用，而且还代替了导轨。动体的作用，而且还代替了导轨。n主要特点是：主要特点是：H摩擦力矩小，运动平稳、灵活，摩擦力矩小，运动平稳、灵活，H承载能力大承载能力大H调节方便调节方便H导轨面积小，加工工艺性好，能长久地保持较高的精度导轨面积小，加工工艺性好，能长久地保持较高的精度H精度直接受到轴承精度的影响精度直接受到轴承精度的影响滚动轴承导轨滚动轴承导轨2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择 一旋转支承的种类及基本要求一旋转支承的种类及基本要求 n

45、按其相互摩擦的性质可分为按其相互摩擦的性质可分为:滑动支撑滑动支撑 滚动支撑滚动支撑 弹性支撑弹性支撑 气体气体(或液体或液体)摩擦支承摩擦支承。n滑动摩擦支承按其结构特点可分为：滑动摩擦支承按其结构特点可分为：圆柱支撑圆柱支撑 圆锥支撑圆锥支撑 球面支撑球面支撑 顶针支承顶针支承n滚动摩擦支承按其结构特点可分为：滚动摩擦支承按其结构特点可分为：填入式滚珠支承填入式滚珠支承 刀口支承刀口支承各种支承的结构简图各种支承的结构简图2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择一旋转支承的种类及基本要求一旋转支承的种类及基本要求 对支承的要求应包括：对支承的要求应包括：（1）方向和置中精度；）方向

46、和置中精度；（2）摩擦阻力矩的大小；）摩擦阻力矩的大小；（3）许用载荷；）许用载荷；（4）对温度变化的敏感性；）对温度变化的敏感性；（5）耐磨性以及磨损后补偿的可能性；）耐磨性以及磨损后补偿的可能性；（6）抗振性；）抗振性；（7）成本。）成本。2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n特点：特点：（1）具有较大的接触表面，承受载荷较大。方向和置中精度；）具有较大的接触表面，承受载荷较大。方向和置中精度；（2）方向精度和置中精度较差；）方向精度和置中精度较差；（3）摩擦阻力矩较大；）摩擦阻力矩较大；（4）圆柱支承是滑动摩擦支承中应用最广泛的一种）圆柱支承是滑动摩擦支

47、承中应用最广泛的一种2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n当当需需要要准准确确的的轴轴向向定定位位时时，常常在在运运动动件件的的中中心心孔孔和和止止推推面面之之间间放放一滚珠作轴向定位。一滚珠作轴向定位。2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n对对置置中中精精度度和和方方向向精精度度要要求求很很高高时时，应应采采用用运运动动学学式式圆圆柱柱支支承承。这这种种支支承承是是用用五五个个适适当当的的支支点点，限限制制其其运运动动件件的的五五个个自自由由度度,使使运动件只保留一个绕其轴线转动的自由度。运动件只保留一个绕其轴线转动的自由度

48、。2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n圆柱支撑摩擦阻力矩的确定圆柱支撑摩擦阻力矩的确定式中式中 P P径向载荷径向载荷(N)N)；d d轴颈直径轴颈直径(cm)cm)；f f诱导摩擦系数。诱导摩擦系数。新的未经研配的轴颈新的未经研配的轴颈:f f1.57f1.57f；对于研配的轴颈：对于研配的轴颈：f f1.27f1.27f；轴颈和轴承均用较硬材料轴颈和轴承均用较硬材料 f ff f 2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n圆柱支撑摩擦阻力矩的确定圆柱支撑摩擦阻力矩的确定式中式中:Q Q 轴向载荷轴向载荷(N)N)；d d1

49、1轴肩直径轴肩直径(cm)cm)：d d2 2 轴颈直径轴颈直径(cm)cm)2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n圆柱支撑摩擦阻力矩的确定圆柱支撑摩擦阻力矩的确定式中式中 a a轴端球面与止推面的接触轴端球面与止推面的接触 半径，其值按赫兹公式确定：半径，其值按赫兹公式确定：2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n圆柱支撑摩擦阻力矩的确定圆柱支撑摩擦阻力矩的确定 当当支支承承同同时时承承受受径径向向载载荷荷P P和和轴轴向向裁裁荷荷Q Q时时，其其支支承承中中的的摩摩擦擦力力矩矩等于两种作用载荷所产生的摩擦阻力矩之和等于两种作

50、用载荷所产生的摩擦阻力矩之和 2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n置中精度和方向精度置中精度和方向精度 用最大定中心误差和轴的最大偏角来衡量用最大定中心误差和轴的最大偏角来衡量 孔的形状偏差（孔的形状偏差（mmmm）轴的形状偏差（轴的形状偏差（mmmm）孔的最大极限尺寸孔的最大极限尺寸(mm)mm)轴的最小极限尺寸轴的最小极限尺寸(mm)mm)L L支承的长度支承的长度(mm)mm)2-4 旋转支承的类型与选择旋转支承的类型与选择二圆柱支承二圆柱支承 n温度的变化对支承间隙的影响温度的变化对支承间隙的影响 H轴承和轴颈材料相同时，温度对支承间隙影响较小。轴承