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1、导向支承部件的选择与设计导向支承部件的选择与设计一一.导轨副的组成、种类及其应满足的要求导轨副的组成、种类及其应满足的要求导轨支承部件的作用：支承和限制运动部件按给定运动规律要求和规定运动方向作直线或回转运动。导轨副的组成导轨副的组成1.1.导轨副的种类导轨副的种类n 按按运动方式运动方式可分为：直可分为：直线运动导轨、回转运动导线运动导轨、回转运动导轨。轨。n 按按接触表面的摩擦性质接触表面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动可分为：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨导轨、流体介质摩擦导轨等。等。2、导轨应满足的要求（1）导向精度 导向精度指导轨副中运动件实际运动方向与给定运动方向之间的准确程
2、度。导向精度指导轨副中运动件实际运动方向与给定运动方向之间的准确程度。包括直线度、平行度及角度公差等。包括直线度、平行度及角度公差等。（2）接触精度 以以导导轨轨表表面面的的实实际际接接触触面面积积占占理理论论接接触触面面积积的的百百分分比比或或25mm25mm25mm25mm面面积积上上接接触点的数目和分布状况来表示。触点的数目和分布状况来表示。一般由精刨、磨削、刮研等加工方法按标准决定。一般由精刨、磨削、刮研等加工方法按标准决定。（3）精度保持性 指导轨在长期使用后，对导向精度的保持能力，主要由导轨的耐磨性决定。指导轨在长期使用后，对导向精度的保持能力，主要由导轨的耐磨性决定。影响因素：摩
3、擦磨损性质、受力状况、导轨材料及工艺方法等，其中主要是影响因素：摩擦磨损性质、受力状况、导轨材料及工艺方法等，其中主要是磨损性质。磨损性质。（4）运动的灵活性和低速运动稳定性具具体体指指导导轨轨要要有有良良好好的的灵灵活活性性和和平平稳稳性性，工工作作时时要要速速度度均均匀匀，低低速速时时不不应应产产生生爬行现象。爬行现象。产产生生爬爬行行现现象象的的原原因因：一一是是传传动动系系统统刚刚度度不不足足，二二是是摩摩擦擦系系数数随随相相对对运运动动速速度度的变化而变化（主要原因）。的变化而变化（主要原因）。起始：起始：V V很低，很低，f f很高；运动过程中很高；运动过程中V V增大，增大，f
4、f降低；降低；V V至临界点，至临界点，f f 升高。升高。避避免免措措施施：采采用用滚滚动动导导轨轨、静静压压导导轨轨、卸卸荷荷导导轨轨、塑塑料料导导轨轨；普普通通导导轨轨上上使使用用含有极性添加剂的导轨油；提高传动系统的刚度；提高液压系统的刚度。含有极性添加剂的导轨油；提高传动系统的刚度；提高液压系统的刚度。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 指动导轨沿给定方向作直线运动时应保证的准确程度。设计或选用导轨副时，影响导向精度的主要因素设计或选用导轨副时，影响导向精度的主要因素 导轨结构类型。导向精度（直线度）和接触精度（平面度和接触面积）。导轨运动配合精度（间
5、隙）。油膜厚度和油膜刚度。导轨和机架的结构刚度和接触刚度。导轨和机架的热变形（热敏感性）。装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。（2）刚度导轨的刚度：导轨抵抗外载荷的能力，从而不影响导向部件的导向精度（运动精度）。通常分为：静刚度 抵抗恒定载荷的能力。动刚度 抵抗交变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度(自身变形，由导轨面上零部件重量引起)、接触刚度（接触变形，由接触处的微观不平度引起）、局部刚度（局部变形，发生在载荷集中的地方）。在一般情况下，为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸、添加辅助导轨、增加接触面积的方法提高刚度。精度保持性要求：指导轨副表面的耐磨性（耐磨能力
6、）应达到导轨面的使用寿命要求。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。（3）精度的保持性（4）导轨运动灵活性和低速运动平稳性灵活性 指对系统控制指令的反映能力。低速运动平稳性 指低速运动时运动部件的运动波动误差（低速“爬行现象”）。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。（5）温度敏感性和结构工艺性要求温度敏感性 指导轨在环境温度
7、和导轨运动摩擦发热的影响下，导轨运动灵活性、平稳性、导向精度产生变化的反映程度。结构工艺性要求 结构简单、制造容易、装配调整、维修维护、检测方便，生产成本低动导轨动导轨静导轨静导轨动导轨动导轨静导轨静导轨二、导轨的材料 导轨的材料选择在满足以上要求的同时还应具备较高的强导轨的材料选择在满足以上要求的同时还应具备较高的强度、良好的工艺性、成本低、环境温度改变时的尺寸稳定性度、良好的工艺性、成本低、环境温度改变时的尺寸稳定性等，常见材料如下：等，常见材料如下：1 1）铸铁：灰铸铁（）铸铁：灰铸铁（HT20-40HT20-40），孕育铸），孕育铸铁铁(HT30-54)(HT30-54)，合金铸铁，合
8、金铸铁 铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火（借助与铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火（借助与工件接触的电极工件接触的电极(高导电材料的滚轮高导电材料的滚轮)通电后，因接触电阻而通电后，因接触电阻而加热工件表面随之快速冷却的淬火工艺）和中高频感应淬火加热工件表面随之快速冷却的淬火工艺）和中高频感应淬火（使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然（使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法）。接触电阻淬火，淬硬后迅速淬火的一种金属热处理方法）。接触电阻淬火，淬硬层为层为0.150.150.2mm0.2mm。硬度可达。硬度可达HRC55HRC
9、55。中高频感应淬火，淬硬。中高频感应淬火，淬硬层为层为2 23mm3mm，硬度可达，硬度可达HRC48HRC485555，耐磨性可提高二倍，但，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，同时淬火需要相应的设在导轨全长上依次淬火易产生变形，同时淬火需要相应的设备备。2 2）钢钢：镶镶钢钢导导轨轨的的耐耐磨磨性性较较铸铸铁铁可可提提高高五五倍倍以以上上。常常用用的的钢钢有有：9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn、GCr15GCr15、T8AT8A、4545、40Cr40Cr等等采采用用表表面面淬淬火火或或整整体体淬淬硬硬处处理理，硬硬度度为为52-58HRC52-58HRC；20
10、Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、1515等等渗渗碳碳淬淬火火，渗渗碳淬硬至碳淬硬至56-62HRC56-62HRC；38CrMoAlA38CrMoAlA等采用氮化处理。等采用氮化处理。3）有有色色金金属属：常常用用的的有有色色金金属属有有黄黄铜铜HPb59-l；锡锡青青铜铜ZCuSn6Pb3Zn6，铝铝青青铜铜ZQAl9-2和和锌锌合合金金ZZn-Al10-5，超超硬硬铝铝LC4、铸铸铝铝ZL106等等。其其中中以以铝铝青铜较好。青铜较好。4）塑塑料料：镶镶装装塑塑料料导导轨轨具具有有耐耐磨磨性性好好(但但略略低低于于铝铝青青铜铜)，抗抗振振性性能能好好，工工作作温温度度适适应应范范围围广广(-200+260)，抗抗撕撕伤伤能能力力强强，动动、静静摩摩擦擦系系数数低低、差差别别小小，可可降降低低低低速速运运动动的的临临界界速速度度，加加工工性性和和化化学学稳稳定定性性好好，工工艺艺简简单单，成成本本低低等等优优点点。缺缺点点是是压压缩缩变变形形较较大大，易易蠕蠕变变。塑塑料料导导轨轨多多与与不不淬淬火的铸铁导轨搭配。火的铸铁导轨搭配。