导轨设计 1.1导轨的功用、分类和基本要求 1.1.1导轨的功用和分类 导轨的功用是支承并引导运动部件，使之沿着一定的轨迹准确运动。在导轨副中，运动的一方叫做动导轨，固定不动的叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。 导轨可按下列性质进行分类： （1）运动性质 1）主运动导轨动导轨作主运动，与支承导轨间相对运动的速度较高。 2）进给运动导轨动导轨作进给运动，与支承导轨间的相对运动速度较低。机床中大多数导轨属于进给运动导轨。 3)移置导轨这种导轨只用于调整部件之间的相对位置，在加工时没有相对运动。 (2)摩擦性质 1）滑动导轨两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦，按其摩擦状态又可分为： 液体静压导轨两导轨面间具有一层静压油膜，相当于静压滑动轴承，摩擦性质属于纯液体摩擦，主运动和进给运动导轨都能应用，但用于进给运动导轨较多。 液体动压导轨当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体动压效应使导轨油囊处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液
体摩擦，相当于动压滑动轴承，这种导轨只能用于高速场合，故仅用作主运动导轨。 混合摩擦导轨在导轨面间虽有一定的动压效应或静压效应，但由于速度还不够高，油楔所形成的压力油还不足以隔开导轨面，导轨面仍处于直接接触状态，大多数导轨属于这一类。 边界摩擦导轨在滑动速度很低时，导轨面间不足以产生动压效应。 2)滚动导轨在两导轨副接触面间装有球、滚子和滚针等滚动元件，具有滚动摩擦性能，广泛地应用于进给运动和旋转运动的导轨。 (3)受力情况 1）开式导轨若导轨所承受的颠覆力矩不大，在部件自重和外载作用下，导轨面a和b在导轨全长上可以始终贴合的称为开式导轨，如图4. la所示。 2)闭式导轨部件上所受的颠覆力矩M较大时，就必须增加压板以形成辅助导轨面e，才能使主导轨面c和d都良好地接触，称为闭式导轨，如图4.1b所示。 1.1.2导轨的基本要求 1．较高的导向精度 导向精度是指动导轨运动轨迹的准确性。它是保证导轨工作质量的前提，继而也保证了运动部件的运动准确性。 导轨在空载运动和切削条件下运动时，都应具有足够的导向精度。影响导向精度的主要因素是导轨的结构型式、导轨的几何精度和接触
导轨的结构设计
直线导轨的结构设计（含转动导轨） 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。 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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10） 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角
内蒙古民族大学机械工程学院机械制造装备设计作业 姓名： 班级：13机械设计制造及其自动化 学号：0 941
滑动导轨的结构设计 1 滑动导轨的作用和设计要求 滑动导轨的最大作用就是耐磨性好，工艺性好，成本低。当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1）一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。 2）运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。3）良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。4）足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5）温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。6）结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 滑动导轨设计的主要内容 (1) 根据工作条件，选择合适的导轨类型。 (2) 选择导轨的截面外形，以保证导向精度。 (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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 (4) 选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 (5) 选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 (6) 制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。 3 滑动导轨的结构设计 (1) 基本形式（见图1-1）
一、导轨的设计与选择。 1、对导轨的要求 1）导轨精度高 导轨精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线和它与有关基面之间的相互位置的准确性。无论在空载或切削工件时导轨都应有足够的导轨精度，这是对导轨的基本要求。 2）耐磨性能好 导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中保持一定导向精度的能力。因导轨在工作过程中难免磨损，所以应力求减少磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。 3）足够的刚度 导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，因此要求轨道应有足够的刚度。 4）低速运动平稳性 要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。5）结构简单、工艺性好 导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。 2、对导轨的技术要求 1）导轨的精度要求 滑动导轨，不管是V-平型还是平-平型，导轨面的平面度通常取0.01~0.015mm,长度方面的直线度通常取0.005~0.01mm；侧导向面的直线度取0.01~0.015mm,侧导向面之间的平行度取
0.01~0.015mm,侧导向面对导轨地面的垂直度取0.005~0.01mm。2）导轨的热处理 数控机床的开动率普遍都很高，这就要求导轨具有较高的耐磨性，以提高其精度保持性。为此，导轨大多需要淬火处理。导轨淬火的方式有中频淬火、超音频淬火、火焰淬火等，其中用的较多的是前两种方式。 二、导轨的种类和特点 导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨等三大类。 1）滑动导轨：是一种做滑动摩擦的普通导轨。滑动导轨的优点是结构简单，使用维护方便，缺点是未形成完全液体摩擦时低速易爬行，磨损大，寿命短，运动精度不稳定。滑动导轨一般用于普通机床和冶金设备上。 2）滚动导轨的特点是：摩擦阻力小，运动轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现"爬行"现象，故运动均匀平稳。缺点是：导轨面和滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大，故对导轨的表面硬度要求高；对导轨的形状精度和滚动体的尺寸精度要求高。因此，滚动导轨在要求微量移动和精确定位的设备上，获得日益广泛的运用。 3）静压导轨是利用液压力让导轨和滑块之间形成油膜，使
导轨设计的基本要求 1.导向精度 导向精度是指运动构件沿导轨导面运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有导轨承导面的几何精度、导轨的结构类型、导轨副的接触精度、表面粗糙度、导轨和支承件的刚度、导轨副的油膜厚度及油膜刚度，以及导轨和支承件的热变形等。 直线运动导轨的几何精度一般包括：垂直平面和水平平面内的直线度；两条导轨面间的平行度。导轨几何精度可以用导轨全长上的误差或单位长度上的误差表示。 2.精度保持性 精度保持性是指导轨工作过程中保持原有几何精度的能力。导轨的精度保持性主要取决于导轨的耐磨性极其尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配、受力、加工精度、润滑方式和防护装置的性能的因素有关，另外，导轨及其支承件内的残余应力也会影响导轨的精度保持性。 3.运动灵敏度和定位精度 运动灵敏度是指运动构件能实现的最小行程；定位精度是指运动构件能按要求停止在指定位置的能力。运动灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动刚度、运动构件质量等因素有关。 4.运动平稳性 导轨运动平稳性是指导轨在低速运动或微量移动时不出现爬行现象的性能。平稳性与导轨的结构、导轨副材料的匹配、润滑状况、润滑剂性质及导轨运动之传动系统的刚度等因素有关。 5.抗振性与稳定性 抗振性是指导轨副承受受迫振动和冲击的能力，而稳定性是指在给定的运转条件下不出现自激振动的性能。 6.刚度 导轨抵抗受力变形的能力。变形将影响构件之间的相对位置和导向精度，这对于精密机械与仪器尤为重要。导轨变形包括导轨本体变形导轨副接触变形，两者均应考虑。 7.结构工艺性 结构工艺性是指导轨副(包括导轨副所在构件)加工的难易程度。在满足设计要求的前提下，应尽量做到制造和维修方便，成本低廉。
直线导轨的结构设计（含滚动导轨） newmaker 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导 件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度? 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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10）
直线导轨直线导轨的基本构造 基本构造是由1. 直线导轨、2. 直线运动滑导块、3. 滚动轴承用滚珠构成。对于这种构造可根据使用规格选择各种产品（参考【图1】）。例如采用密封板类零件构造可实现其防尘性和无尘室使用要求，采用滚珠保持器构造可提高其滑动性能等等。此外，对于直线滑动条件和负载、为了实现更高的导向精度，根据实际情况可采用2支导轨或和多个滑块的构造。 直线导轨（循环滚珠型）的优点： 1.高刚性 2.长寿命、高精度 3.无噪音、运行平稳 4.优异的振动特性 直线导轨的性能基本上是由滚动轴承单元的构造决定的。导轨上滚珠用导向槽的个数称为「列数」，在滚道内滚珠的接触点数作为「点接触数」、用来表现滚珠轴承单元的构造。这种多列滚珠轴承的构造，即使在急速加减速时承受力矩载荷或长时间在严苛条件下连续运行等情况下，也可保持其精度。【图2】为滚珠轴承单元构造事例。
此外，也有在预压状态不同的情况下、轴承单元的接触状态会发生变化，用以维持高刚性?高精度的产品构造（【图3 】）。 直线导轨采用循环滚珠型(【图4】)构造，摩擦力小、可实现平稳运行。另外还有内置滚珠保持器，循环滚珠相互接触、无摩擦音，可实现长久无噪音和平稳运行的的直线导轨滑块构造。 滑动导轨安装面的设计 滑动导轨的直线滑动精度，也基本等同于导轨导向直线运动导块(滑块)的精度。但是导轨的精度直接受固定安装面形状的影响。因此为了确保导轨精度，就必须充分保证安装面的直线度? 平行度等精度要求。在此对滑动导轨2个安装面(导轨安装面、滑块安装面)的设计要点进行说明。 要将导轨和滑块精确对齐固定到各自安装面，安装面的角部必须设定避让槽或加工为比导轨和滑块各自的C 倒角尺寸更小的圆角。(参考【表1】)。 【表1】安装面凸台部高度和避让部半径 （mm ）
第三章支承件设计 第一节概述 一、支承件的功用 支承件是机床的基本构件，主要是指床身底座、立柱、横梁、工作台、箱体和升降台等大件。这些大件的作用是支承其它零部件，保证它们之间正确的相互位置关系和相对运动轨迹。机床切削时，支承件承受着一定的重力、切削力、摩擦力、夹紧力等。 机床中的支承件有的互相固联在一起，有的在导轨上作相对运动。导轨常与支承件做成一体，也有采用装配、镶嵌或粘接方法与支承件相联接。 支承件受力受热后的变形和振动将直接影响机床的加工精度和表面质量。因此，正确设计支承件结构、尺寸及布局具有十分重要的意义。 二、支承件的基本要求 1. 刚度 所谓刚度是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力。前者称为静刚度，后者称为动刚度。一般所说的刚度往往指静刚度。支承件要有足够的静刚度，即在额定载荷作用下，变形不得超过允许值。 2. 抗振性 抗振性是指支承件抵抗受迫振动和自激振动的能力。抵抗受迫振动的能力是指受迫振动的振幅不超过许用值，即要求有足够的静刚度。抵抗自激振动的能力是指在给定的切削条件下，能保证切削的稳定性。 3. 热变形 机床工作时，电动机、传动系统的机械摩擦及切削过程等都会发热，机床周围环境温度的变化也会引起支承件温度变化，产生热变形，从而影响机床的工作精度和几何精度，这一点对精密机床尤为重要。因此应对支承件的热变形及热应力加以控制。 4. 内应力 支承件在铸造、焊接及粗加工的过程中，材料内部会产生内应力，导致变形。在使用中，由于内应力的重新分布和逐渐消失会使变形增大，超出许用的误差范围。支承件的设计应从结构和材料上保证其内应力要小，并应在焊、铸等工序后进行失效处理。 5. 其它 支承件还应使排屑通畅，操作方便，调运安全，加工及装配工艺性好等。 支承件的性能对整台机床的性能影响很大，其重量约为机床总重的80%以上，所以应正确地对支承件进行结构设计，并对主要支承件进行必要的验证和试验，使其能够满足对它的基本要求，并在此前提下减轻重量，节省材料。 三、支承件的静力分析 为了保证支承件具有足够的刚度，必须进行受力分析，从而有效地进行结构设计，保证机床的加工精度及质量要求。 下面以普通车床为例，分析机床及其主要支承件的受力和变形。
直线导轨的结构设计（含转动导轨） 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置 的正确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程 中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常 用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和 调整，降低本钱。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。 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，有足够的刚度，良好的耐 磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10） 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角（110°～120°）；为进步导向性，采用较小的顶角（60°）。假如导轨上所受的力，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。 矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。
直线导轨的结构设计（含转动导轨） 1导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件 在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正 确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要 磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加 大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调 整，降低本钱。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要相互影响的。 2导轨设计的主要容 设计导轨应包括下列几方面容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。 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围，有足够的刚度，良好的耐磨性, 以及 运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。3导轨的 结构设计 1.滑动导轨 ⑴基本形式（见图21-10） 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角（110。?120°;为进步导向性，采用较小的顶角（60°。假如导轨上所受的力，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。 矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/872003559.html, 数控机床导轨的设计 作者：王佳蕊张琳琳 来源：《科学与财富》2015年第36期 摘要：导轨是机床的关键部件之一，其性能好坏，将直接影响机床的加工精度、承载能 力和使用寿命。其功用是支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动，它承受其支承的运动部件和工件（或刀具）的质量和切削力。 关键词：数控机床；导轨；设计 引言 按机床的运动性质，大多数机床都是进给运动导轨，其导轨副之间的相对运动速度较低，本机床进给运动为刀架的上下运动、刀架在横梁的左右运动以及整个横梁的上下升降运动，采用的是矩形导轨，使用镶条来调整各部件间的间隙。 静压导轨是将具有一定压强的润滑油，经节流器，通入动导轨的纵向油槽中，形成承载油膜，将导轨副的摩擦面隔开，实现液体摩擦，这种靠液压系统产生的压力油形成承载油膜的导轨称为静压导轨。静压导轨的优点是：摩擦系数为0.005～0.001，机械效率高；由于有油膜作用，不会产生粘着磨损，导轨精度保持性好；油膜有均化表面误差的作用，相当于提高了制造精度；油膜的阻尼比大，一般为0.04～0.06，因此静压导轨抗震性能较好；静压导轨低速运行平稳，防爬行性能良好。但是静压导轨结构复杂，需要一套完整的液压系统，维修也相当困难。因此，静压导轨适用于具有液压传动系统的精密机床和高精度机床的水平进给运动导轨。本文设计机床导轨为立式车床的立柱导轨，主要承载横梁的升降，采用滑动导轨能够满足精度传动要求。 1.滑动导轨的截面形状 导轨的主要功能是导向，动导轨必须按照导向轨迹进行运动，因此必须限定除沿静导轨面移动的另外五个自由度。支承导轨制造或安装在立柱、横梁等支承件上，接触导轨面的宽度远小于其导轨的长度，根据定位原理，可以视导轨为窄定位板，只能限制沿y轴移动和绕x轴转动的两个自由度；可以利用两窄板（a和b）定位方法，在一个坐标面中形成一个定位平面，可以限制沿y轴的移动和绕X轴、Z轴转动的三个自由度；要准确导向，还需要限制沿X轴的移动和绕y轴的转动，因此，需增加另一坐标面上的窄支承平面c。从而形成最基本的双矩形导轨。该矩形导轨结构简单，容易制造，刚度和承载能力大，安装调整方便。但是其缺点是导轨面易磨损且不能够自动补偿，且需要增加间隙调整机构。这种导轨广泛用于普通精度机床和中型机床中，如数控机床。为使C面定位可靠，保证导向精度，应用镶条调整c面与动导轨结合面之间的间隙。导轨面模型如图1.1所示。
直线导轨的结构设计(含转动导轨) 1 导轨的作用与设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时,承导件上的导轨起支承与导向的作用,即支承运动件与保证运动件在外力(载荷及运动件本身的重量)的作用下,沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下: 1、一定的导向精度。导向精度就是指运动件沿导轨移动的直线性,以及它与有关基面间的相互位置的正确性。 2、运动轻便平稳。工作时,应轻便省力,速度均匀,低速时应无爬行现象。 3、良好的耐磨性。导轨的耐磨性就是指导轨长期使用后,能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损,但应使磨损量小,且磨损后能自动补偿或便于调整。 4、足够的刚度。运动件所受的外力,就是由导轨面承受的,故导轨应有足够的接触刚度。为此,常用加大导轨面宽度,以降低导轨面比压;设置辅助导轨,以承受外载。 5、温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下,仍能正常工作。 6、结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下,应使导轨结构简单,便于加工、丈量、装配与调整,降低本钱。 不同设备的导轨,必须作具体分析,对其提出相应的设计要求。必须指出,上述六点要求就是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容: 1、根据工作条件,选择合适的导轨类型。 2、选择导轨的截面外形,以保证导向精度。 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,有足够的刚度,良好的耐磨性,以及运动轻便与平稳。 4、选择导轨的补偿及调整装置,经长期使用后,通过调整能保持需要的导向精度。 5、选择公道的润滑方法与防护装置,使导轨有良好的工作条件,以减少摩擦与磨损。 6、制订保证导轨所必须的技术条件,如选择适当的材料,以及热处理、精加工与丈量方法等。 3 导轨的结构设计 1、滑动导轨 (1) 基本形式(见图21-10) 三角形导轨:该导轨磨损后能自动补偿,故导向精度高。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,采用较大的顶角(110°～120°);为进步导向性,采用较小的顶角(60°)。假如导轨上所受的力,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。 矩形导轨:优点就是结构简单,制造、检验与修理方便;导轨面较宽,承载力较大,刚度高,故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高;导轨间隙需用压板或镶条调整,且磨损后需重新调整。 燕尾形导轨:燕尾形导轨的调整及夹紧较简便,用一根镶条可调节各面的间隙,且高度小,结构紧凑;但制造检验不方
《机械制造装备设计》是机械设计制造及其自动化专业的主要专业课程。通过学习，获得装备设计的基本理论、基本知识和方法；通过学习和课程设计，初步具备设计一般机械制造装备总体设计和部件设计的能力，具体要求是： 1.获得机械制造装备设计的基本知识和理论，包括机械制造装备的构成、基本要求，传统设计的基础理论、设计方法，先进的设计原理和现代设计法的理论和方法。 2.初步具备机械装备设计（总体设计和部件设计）的能力。 3.了解机械制造装备的技术现状和发展趋势。 考核目标（考核知识点、考核要点） 第一章绪论（2学时） 一、考核知识点 （一）机械制造装备的作用。 （二）机械制造装备应具备的主要功能和分类。 二、考核要求 1.识记：全新的生产制造模式的主要特征；制造装备的功能和分类。 2.领会：理解…1?的要求，如…功能?，对一般功能与柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材、绿色工程等以及现代制造业对绿色工程的要求。 第二章机械制造装备设计方法（2学时） 一、考核知识点 （一）机械制造装备设计的类型 创新设计、变形设计和组合设计及应用场合。 （二）机械制造装备设计的方法 系列化设计、模块化设计的概念及其作用；技术经济评价和可靠性评价的实质及其特点；产品造型、结构工艺性、标准化等评价的概念、内容及其作用。 二、考核要求 1.识记 装备设计的类型、实质及其区别；设计的各种方法及特点；设计评价的项目、实质及适用场合。 2.领会 装备设计方法评价的实质及特点和设计方法的基本知识。 第三章机床设计（18学时） 一、考核知识点
（一）机床设计应满足的基本要求和设计方法 （二）机床设计的基本理论 精度、刚度、抗振性、热变形、噪声、低速运动平稳性。 （三）机床总体设计 机床系列型谱概念，机床运动功能设计和总体结构方案设计的联系，机床主要技术参数设计与传动设计、部件设计的联系。 （四）传动设计 1.主传动设计 分级变速时转速图（常规和特殊）的变速规律及应用；计算转速概念和确定方法；数控机床主传动设计特点。 2.进给传动设计 机床进给传动的特点，数控机床进给传动系统设计特点。 （五）部（组）件设计 1.主轴组件设计 主轴组件应满足的基本要求（工作性能方面）；结构设计；滚动轴承的配置、预紧方法及防松措施；主轴的参数、构造和材料及热处理、技术要求；组件的布局、典型结构；提高主轴组件工作性能的措施。数控机床主轴组件的设计特点。 2.支承件设计 支承件设计的基本要求，提高刚度等性能的措施。 3.导轨设计 导轨的功用、基本要求、导轨的截形、组合及其应用，导轨间隙的调整方法及特点，宽窄导轨概念及应用，滚动导轨的特点、预紧方法及其应用，卸荷导轨的概念和应用。 4.数控机床（加工中心机床）刀架和自动换刀装置 刀架和自动换刀装置的功能、组成、要求和工作原理及其应用。 二、考核要点 1.识记 机床设计应满足的基本要求，如对工艺范围、柔性、刚度、精度、噪声、生产率和自动化、成本、可靠性等要求的理解；机床设计的基本理论及其在设计中的应用；总体设计与传动设计、部（组）件设计的主要内容、原理和方法。 2.领会
直线导轨的结构设计（含滚动导轨） 来源：作者: 江苏泰州市德基数控机床技术部发表于:2007-5-18 已阅读1121次 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。 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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10） 图21-10 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角（110°～120°）；为提高导向性，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。 矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。 燕尾形导轨：燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。
导轨的选型及计算 按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5] ,各类导轨的主要特点及 应用列于表中。 表6-1 导轨类型特点及应用 导轨 类型 主要特点 应用 导轨类型 主要特点应用滑动 导轨 1, 结构简单,使用维修 方便。2,未形成完全液体摩擦时低速易爬行3,磨损大寿命低,运动 精度不稳定 普通机床,冶金设备上应用普遍 滚动导轨 1,运动灵敏度高 ,低速运动平稳性好 ,定位精 度高。2,精度保持性好,磨损少,寿命长。3,刚性和抗振性差,结构复杂 成本高,要求良好的保 护 广泛用于各类精密机床,数控 机床,纺织机械等 塑料 导轨 1,动导轨表面贴塑料软带等与铸铁 或钢导轨 搭配,摩擦系数小,且动静摩擦系数搭配 ,不易 爬行,抗摩擦性能好。2,贴塑工艺简单。3,刚度较低,耐热性差容易蠕变 主要应用与中大型机床压强不大的导轨应用日益广泛 动压导轨 1, 速 度 高(90m/min~600m/min),形成液体摩擦 2,阻尼 大,抗阵性好 3,结构简单,不需复杂供油系统, 使用维护方便4,油膜 厚度随载荷与速度而变化。影响加工精度,低速重载易出现导轨面接触 主要用语速度高,精度要求一般的机床主运动导轨镶钢,镶金属导 轨 1,在支撑导轨上镶装有一定硬度的不钢板或钢 带,提高导轨耐磨性,改善摩擦或满足焊接床身结构需要。2,在动导轨上镶有青铜只类的金属防止咬合磨损 ,提高耐 磨性,运动平稳精度高 镶钢导轨工艺复杂,成本高。常用于重型机床如立车,龙门铣床的导轨上 静压导轨 1,摩擦系数很小 ,驱动 力小。2,低速运动平稳性好 3,承载能力大,刚性,吸阵性好4,需要一 套液压装置,结构复杂, 调整困难 各种大 型,重型机床,精密 机床,数控机床的工作台 6.1 初选导轨型号及估算导轨长度 X 方向初选导轨型号为4 94012GGB20BAL2P [6] 具体数据见《机械设计 手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为41090 22GGB20AAL 1P 导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动为何选用滚动直线导轨副： 1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。有利
直线导轨的结构设计（含滚动导轨） newmaker 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。 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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。
5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10） 图21-10 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角（110°～120°）；为提高导向性，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。 矩形导轨：优点是结构简单，制造、检验和修理方便；导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高；导轨间隙需用压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。 燕尾形导轨：燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑；但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。 圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。
导轨设计 1.1 导轨的功用、分类和基本要求 1.1.1导轨的功用和分类导轨的功用是支承并引导运动部件，使之沿着一定的轨迹准确运动。在导轨副中，运动的一方叫做动导轨，固定不动的叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。 导轨可按下列性质进行分类： （1）运动性质 1）主运动导轨动导轨作主运动，与支承导轨间相对运动的速 度较高。 2）进给运动导轨动导轨作进给运动，与支承导轨间的相对运动速度较低。机床中大多数导轨属于进给运动导轨。 3）移置导轨这种导轨只用于调整部件之间的相对位置，在加工时没有相对运动。 （2）摩擦性质 1）滑动导轨两导轨面间的摩擦性质是滑动摩擦，按其摩擦状态又可分为： 液体静压导轨两导轨面间具有一层静压油膜，相当于静压滑动轴承，摩擦性质属于纯液体摩擦，主运动和进给运动导轨都能应用，但用于进给运动导轨较多。 液体动压导轨当导轨面间的相对滑动速度达到一定值后，液体动压效
应使导轨油囊处出现压力油楔，把两导轨面分开，从而形成液体摩擦，相当于动压滑动轴承，这种导轨只能用于高速场合，故仅用作主运动导轨。 混合摩擦导轨在导轨面间虽有一定的动压效应或静压效应，但由于速度还不够高，油楔所形成的压力油还不足以隔开导轨面，导轨面仍处于直接接触状态，大多数导轨属于这一类。 边界摩擦导轨在滑动速度很低时，导轨面间不足以产生动压效应。 2）滚动导轨在两导轨副接触面间装有球、滚子和滚针等滚动 元件，具有滚动摩擦性能，广泛地应用于进给运动和旋转运动的导轨。 （3）受力情况 1）开式导轨若导轨所承受的颠覆力矩不大，在部件自重和外载作用下，导轨面a和b在导轨全长上可以始终贴合的称为开式导轨，如图4. la 所示。 2）闭式导轨部件上所受的颠覆力矩M 较大时，就必须增加压板以形成辅助导轨面e,才能使主导轨面c和d都良好地接触，称为闭式导轨，如图4.1b 所示。 1.1.2导轨的基本要求 1．较高的导向精度导向精度是指动导轨运动轨迹的准确性。它是保证导轨工作质量的前提,继而也保证了运动部件的运动准确性。 导轨在空载运动和切削条件下运动时, 都应具有足够的导向精度。 影响导向精度的主要因素是导轨的结构型式、导轨的几何精度和接触精度、导轨和基础部件的刚度、导轨的油膜厚度和刚度、导轨和基础部件的热变形等。 2．良好的耐磨性
导轨的结构设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
直线导轨的结构设计（含转动导轨） 1 导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1.一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。 2.运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3.良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4.足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。 5.温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。 6.结构工艺性好。在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。 不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 2 导轨设计的主要内容 设计导轨应包括下列几方面内容： 1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。 2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。 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，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。 4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。 5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。 6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。 3 导轨的结构设计 1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图21-10） 三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。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，采用较大的顶角（110°～120°）；为进步导向性，采用较小的顶角（60°）。假如导轨上所受的力，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。
直线导轨 直线导轨的基本构造 基本构造是由1. 直线导轨、2. 直线运动滑导块、3. 滚动轴承用滚珠构成。对于这种构造可根据使用规格选择各种产品（参考【图1】）。例如采用密封板类零件构造可实现其防尘性和无尘室使用要求，采用滚珠保持器构造可提高其滑动性能等等。此外，对于直线滑动条件和负载、为了实现更高的导向精度，根据实际情况可采用2支导轨或和多个滑块的构造。 直线导轨（循环滚珠型）的优点： 1.高刚性 2.长寿命、高精度
3.无噪音、运行平稳 4.优异的振动特性 直线导轨的性能基本上是由滚动轴承单元的构造决定的。导轨上滚珠用导向槽的个数称为「列数」，在滚道内滚珠的接触点数作为「点接触数」、用来表现滚珠轴承单元的构造。这种多列滚珠轴承的构造，即使在急速加减速时承受力矩载荷或长时间在严苛条件下连续运行等情况下，也可保持其精度。【图2】为滚珠轴承单元构造事例。
此外，也有在预压状态不同的情况下、轴承单元的接触状态会发生变化，用以维持高刚性?高精度的产品构造（【图3】）。 直线导轨采用循环滚珠型(【图4】)构造，摩擦力小、可实现平稳运行。另外还有内置滚珠保持器，循环滚珠相互接触、无摩擦音，可实现长久无噪音和平稳运行的的直线导轨滑块构造。 滑动导轨安装面的设计
滑动导轨的直线滑动精度，也基本等同于导轨导向直线运动导块(滑块)的精度。但是导轨的精度直接受固定安装面形状的影响。因此为了确保导轨精度，就必须充分保证安装面的直线度?平行度等精度要求。在此对滑动导轨2个安装面(导轨安装面、滑块安装面)的设计要点进行说明。 要将导轨和滑块精确对齐固定到各自安装面，安装面的角部必须设定避让槽或加工为比导轨和滑块各自的C倒角尺寸更小的圆角。(参考【表1】)。 【表1】安装面凸台部高度和避让部半径 （mm）