第5章支承件、导轨设计
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第5章_支承件设计
第5章 支承件设计
（2）铸铁稳定化处理
对铸铁类的支承件在一定温度下加热、保温， 使应力得到一定程度的消除，该过程称为铸铁稳定化 处理，也称时效处理。其主要目的是：消除内应力， 使铸铁件避免在使用中因产生应力松弛或重新分布而 引起变形，丧失几何精度。
（3）非铁金属及耐热合金的去应力退火
铝合金类支承件可采用的去除残余应力的热处理 方法。其去应力退火温度常在150～2000C左右。
当壁板面积大于400mm×400mm时，为避免薄壁振 动而在壁板内表面加筋条，提高壁板的抗弯刚度。
3、提高支承件的接触刚度：导轨面、重要的固定
结合面必须配磨或配刮。配磨表面粗糙度值Ra≤16um 时的接触点均匀分布，且精度不同，接触点不同。
第5章 支承件设计
三、支承件的材料和热处理
1、支承件的材料 （1）铸铁：铸造性好，价格便宜，应用广。若导
第5章 支承件设计
（2）合理布置隔板
设置隔板是提高支承件自身刚度的有效方法之一。 在两壁之间起连接作用的内壁被称为隔板。
隔板的功用：把作用于支承件局部区域的载荷传递
给其他壁板，使整个支承件受载，提高支承件的自身 刚度。
第5章 支承件设计
隔板的布置形式一般为纵向、横向和斜向。常 见的隔板连接形式及应用特点如下：
第5章 支承件设计
第五章 支承件设计
一、支承件的功用、基本要求及设计步骤
1、支承件的功用：
1）支承和安装机器 各部分零部件，承受 各静态力及动态力 2）保证各零部件之 间的相对位置和运动 部件的运动精度 3）用作电气箱或液 压油、润滑油、切削 液等的储存器。 4）独立完成某些功能。 机座类支承件 机架类支承件
第5章 支承件设计
第5章 支承件设计
（2）铸铁稳定化处理
对铸铁类的支承件在一定温度下加热、保温， 使应力得到一定程度的消除，该过程称为铸铁稳定化 处理，也称时效处理。其主要目的是：消除内应力， 使铸铁件避免在使用中因产生应力松弛或重新分布而 引起变形，丧失几何精度。
（3）非铁金属及耐热合金的去应力退火
铝合金类支承件可采用的去除残余应力的热处理 方法。其去应力退火温度常在150～2000C左右。
当壁板面积大于400mm×400mm时，为避免薄壁振 动而在壁板内表面加筋条，提高壁板的抗弯刚度。
3、提高支承件的接触刚度：导轨面、重要的固定
结合面必须配磨或配刮。配磨表面粗糙度值Ra≤16um 时的接触点均匀分布，且精度不同，接触点不同。
第5章 支承件设计
三、支承件的材料和热处理
1、支承件的材料 （1）铸铁：铸造性好，价格便宜，应用广。若导
第5章 支承件设计
（2）合理布置隔板
设置隔板是提高支承件自身刚度的有效方法之一。 在两壁之间起连接作用的内壁被称为隔板。
隔板的功用：把作用于支承件局部区域的载荷传递
给其他壁板，使整个支承件受载，提高支承件的自身 刚度。
第5章 支承件设计
隔板的布置形式一般为纵向、横向和斜向。常 见的隔板连接形式及应用特点如下：
第5章 支承件设计
第五章 支承件设计
一、支承件的功用、基本要求及设计步骤
1、支承件的功用：
1）支承和安装机器 各部分零部件，承受 各静态力及动态力 2）保证各零部件之 间的相对位置和运动 部件的运动精度 3）用作电气箱或液 压油、润滑油、切削 液等的储存器。 4）独立完成某些功能。 机座类支承件 机架类支承件
第5章 支承件设计
第5章 支承件设计
第3章_典型部件设计(主轴、支承件、导轨)
(1) 角接触球轴承 接触角a是球轴承的一个主要设计参数。 接触角a是滚动体与滚道接触点处的公法线与 主轴轴线垂直平面间的夹角。
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (1) 角接触球轴承(向心推力球轴承)
角接触球轴承极限转速较高；可以同时承受 径向和一个轴向的载荷，a越大，可承受的进给力 越大。主轴用的a一般取15o或25o。
传动件放在主轴的后悬伸端，较多用于带传 动，可便于传动带的更换，如磨床。
3.1.3.3 主轴传动件位置的合理布置 (2) 驱动主轴的传动轴位置的合理布置 ★在布置传动轴的位置时，应尽量使传动力
Q与切削力P两者引起的主轴轴端位移和轴承受力 的影响能互相抵消一部分。
3.1.3.4 主轴主要结构参数的确定 主轴的主要结构参数有：
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (1) 角接触球轴承 球轴承为点接触，刚度不高，为提高刚度，
同一支承处可多联组配。 组配方式有三种： 背靠背组合；面对面组合；同向组合。
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (2) 双列短圆柱滚子轴承 特点：内圈有1:12的锥孔，轴向移动内圈可
径向圆跳动
端面圆跳动
3.1.4 主轴滚动轴承
主轴轴承的类型、配置方式、精度、安装、 调整、润滑和冷却等都直接影响主轴部件的工作 性能。
常用主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承， 液体静压轴承、空气静压轴承等。
轴承的轴向承载能力和刚度，由强到弱依次 为：推力球轴承、推力角轴承、圆锥滚子轴承、 角接触球轴承；
以调整轴承的径向间隙和预紧； 轴承的滚子能承受较大的
径向载荷和转速； 轴承由两列滚子交叉排列，
数量较多，因此刚度很高； 不能承受轴向载荷。
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (3) 圆锥滚子轴承 特点：刚度和承载能力大，既可承受径向力，
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (1) 角接触球轴承(向心推力球轴承)
角接触球轴承极限转速较高；可以同时承受 径向和一个轴向的载荷，a越大，可承受的进给力 越大。主轴用的a一般取15o或25o。
传动件放在主轴的后悬伸端，较多用于带传 动，可便于传动带的更换，如磨床。
3.1.3.3 主轴传动件位置的合理布置 (2) 驱动主轴的传动轴位置的合理布置 ★在布置传动轴的位置时，应尽量使传动力
Q与切削力P两者引起的主轴轴端位移和轴承受力 的影响能互相抵消一部分。
3.1.3.4 主轴主要结构参数的确定 主轴的主要结构参数有：
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (1) 角接触球轴承 球轴承为点接触，刚度不高，为提高刚度，
同一支承处可多联组配。 组配方式有三种： 背靠背组合；面对面组合；同向组合。
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (2) 双列短圆柱滚子轴承 特点：内圈有1:12的锥孔，轴向移动内圈可
径向圆跳动
端面圆跳动
3.1.4 主轴滚动轴承
主轴轴承的类型、配置方式、精度、安装、 调整、润滑和冷却等都直接影响主轴部件的工作 性能。
常用主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承， 液体静压轴承、空气静压轴承等。
轴承的轴向承载能力和刚度，由强到弱依次 为：推力球轴承、推力角轴承、圆锥滚子轴承、 角接触球轴承；
以调整轴承的径向间隙和预紧； 轴承的滚子能承受较大的
径向载荷和转速； 轴承由两列滚子交叉排列，
数量较多，因此刚度很高； 不能承受轴向载荷。
3.1.4.1 主轴部件主支承常用滚动轴承 (3) 圆锥滚子轴承 特点：刚度和承载能力大，既可承受径向力，
机械系统设计课后答案
机械系统设计课后答案【篇一：机械系统设计习题(有答案版)】：具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
2、机械系统的组成：1、动力系统。
2、执行系统。
3、传动系统。
4、操纵、控制系统。
5、支承系统。
6、润滑、冷却与密封系统。
3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。
4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。
5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。
6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。
功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。
反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。
这种功能的分解和组合关系称为功能结构。
4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。
5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。
第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。
2、以机床执行轴机构——主轴组件为例介绍执行轴机构设计的内容和要求。
第3章 支承件设计_原第五章_
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。
机械基础课件——支承零部件
等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等，后置代号的内容很多。
内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本
代号表示，如接触角为15°、25°和40°的角接触球轴承分别用C、AC和B表示
内部结构的不同。
轴承的公差等级分为2级、4级、5级、6×级、6级和0级，共6个级别，依
次由高级到低级，其代号分别为/P2、/P4、/P5、/P6×、/P6和P0。公差等
§5-1 轴
轴是组成机器的主要零件之一。轴作为支撑回转运动零部件（例如齿轮、蜗
轮等）的重要零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。
一、轴的功用及其分类
按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。
曲轴通过连杆机构可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动转
换。它是活塞式运动机械及一些专门设备（如曲柄压力机）中的主要零件。
图5-14间隙可调式向心轴承
（2）推力轴承的结构形式
推力轴承只能承受轴向载荷，只有与径向轴承联合才可同时承受轴向载
荷和径向载荷。
推力轴承主要有实心式、空心式、单环式、多环式等4种形式（如图5-
15所示）。实心式推力轴承支撑面上压强分布极不均匀，中心处压强最大，
线速度为0，对润滑很不利，导致支撑面磨损极不均匀，使用较少。空心式
4.滚动轴承的支承结构类型
滚动轴承的支承结构类型分两端固定(图5-19a中调整垫片可移动）和一
端固定、一端游动（图5-19b）两种形式。
（a)
(b）
图5-19
5.滚动轴承的安装、配合与装拆
（1）滚动轴承的配合
滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。轴承的内、外
圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上，其内外圈的不圆
《机械制造基础》第五章课后题及答案(题号可能不搭配)
第五章课后题1.机床夹具通常由哪些部分组成？各组成部分的功能如何？（1）定位元件和定位装置:确定工件在夹具中的位置（2）夹紧装置：保持工件在夹具中的既定位置（3）对刀-导向元件：确定刀具在加工前正确位置（4）连接元件：确定夹具在机床上的位置（5）夹具体：夹具的基础件（6）其他装置：分度装置、吊装元件等2.什么是装夹？装夹有哪三种方式？哪种装夹方式适用于大批量生产？工件的定位和夹紧的过程称为装夹。
（1）直接找正装夹（2）划线找正装夹（3）夹具装夹：适应于大批量生产3.什么是定位基准？什么是六点定位原理？在加工中用作定位的基准。
（在第四章中介绍）任何工件都具有六个自由度，这六个自由度需要用夹具按一定规则布置的六个定位支承点来限制，每个定位点相应地限制工件一个自由度，可以实现工件的六点定位。
4.试举例说明什么叫工件在夹具中的完全定位、不完全定位、欠定位和过定位？哪些是允许使用的，哪些是有条件使用的，哪些是绝对不允许使用的？完全定位：工件的六个自由度全部被限制不完全定位：根据加工需求，不必完全限制六个自由度的定位欠定位：实际限制的自由度少于按加工要求的自由度数。
这是不允许使用的过定位：支承点数多于所限制的自由度数，有条件使用。
5.固定支承有哪几种形式？各适用于什么场合？固定支承是一经安装到夹具上后，高度方向和尺寸是固定不变的。
固定支承有支承钉和支承板。
支承钉：以粗基准定位时，因定位基准面粗糙不平，必须用较远的三个定位支承点。
精基准定位有时也应以支承钉来定位。
支承板：大中型工件，以及经过精加工的平面定位。
6.什么是自位支承、可调支承和辅助支承？三者的特点和区别何在？使用辅助支撑和可调支撑时应注意什么？可调支承：顶端位置能在一定范围内调整，定位作用相当于固定支承。
自位支承（浮动支承）：支承点的位置能够随工件定位基准面的变化自动与之适应。
辅助支承：辅助支承只在基本支承对工件定位后才参与支承，不允许辅助支承破坏基本支承的定位作用。
机械系统设计 执行系统设计
54
谢谢大家
27
第二节 执行系统的设计 一、执行系统的设计要求 1．实现预期精度的运动或动作
执行系统为完成工作任务，必须实现预期精度的运动或 动作，既不仅要满足运动或动作形式的要求，而且要确保
一定的精度。盲目提高精度，会增加成本，装配困难。
2．各执行机构间动作要协调配合
当设计相互联系型执行系统时，要确保各执行机构间的 运动协调与配合，防止碰撞、干涉或工序倒置等事故。为 此，要绘制工作循环图，将先后顺序、起讫时间和运动范 围等在图中示出，保证运动协调与配合。
（4）主轴绕自身轴线旋转，并绕另一个与自转轴平 行轴作行星运动，如行星铣削头、行星内圆磨床的主轴 部件。
2、主轴部件的几种典型结构：
（1）中高转速、较大载荷、采用滚动轴承的主轴部件
这类主轴的支承通常以角接触球轴承或双列向心短圆柱滚 子轴承为主进行组配，也可以用圆锥滚子轴承。如CK7815型 数控车床主轴部件，主轴前支承内有三个角接触球轴承，为 背靠背组配，其中前面两个同向大口朝外，第三个大口朝里， 同时能承受径向载荷和两个方向的轴向载荷。
6
第一节 执行系统含义
卧式车床主轴
执行 机构
顶尖或夹盘是执行末端件； 主轴则是执行机构
执行 末端件
7
第一节 执行系统含义
手爪平行开闭式机械手结构示意图
执行 末端件 执行 机构
1、8—滑动齿条；2、3—小齿轮；4—双面齿条；5—气缸；6—活塞；7—螺杆； 9—滑动齿条导轨；10—压缩弹簧；11—可换夹爪
主轴的轴端结构应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确、 连接刚度高、装卸方便和能传递足够的转矩。由于夹具和刀具 已标准化，因此，通用机床主轴端部的形状和尺寸也已标准化。
CA6140普通车床主轴组件
谢谢大家
27
第二节 执行系统的设计 一、执行系统的设计要求 1．实现预期精度的运动或动作
执行系统为完成工作任务，必须实现预期精度的运动或 动作，既不仅要满足运动或动作形式的要求，而且要确保
一定的精度。盲目提高精度，会增加成本，装配困难。
2．各执行机构间动作要协调配合
当设计相互联系型执行系统时，要确保各执行机构间的 运动协调与配合，防止碰撞、干涉或工序倒置等事故。为 此，要绘制工作循环图，将先后顺序、起讫时间和运动范 围等在图中示出，保证运动协调与配合。
（4）主轴绕自身轴线旋转，并绕另一个与自转轴平 行轴作行星运动，如行星铣削头、行星内圆磨床的主轴 部件。
2、主轴部件的几种典型结构：
（1）中高转速、较大载荷、采用滚动轴承的主轴部件
这类主轴的支承通常以角接触球轴承或双列向心短圆柱滚 子轴承为主进行组配，也可以用圆锥滚子轴承。如CK7815型 数控车床主轴部件，主轴前支承内有三个角接触球轴承，为 背靠背组配，其中前面两个同向大口朝外，第三个大口朝里， 同时能承受径向载荷和两个方向的轴向载荷。
6
第一节 执行系统含义
卧式车床主轴
执行 机构
顶尖或夹盘是执行末端件； 主轴则是执行机构
执行 末端件
7
第一节 执行系统含义
手爪平行开闭式机械手结构示意图
执行 末端件 执行 机构
1、8—滑动齿条；2、3—小齿轮；4—双面齿条；5—气缸；6—活塞；7—螺杆； 9—滑动齿条导轨；10—压缩弹簧；11—可换夹爪
主轴的轴端结构应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确、 连接刚度高、装卸方便和能传递足够的转矩。由于夹具和刀具 已标准化，因此，通用机床主轴端部的形状和尺寸也已标准化。
CA6140普通车床主轴组件
机械系统设计课后答案
机械系统设计课后答案【篇一：机械系统设计习题(有答案版)】：具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
2、机械系统的组成：1、动力系统。
2、执行系统。
3、传动系统。
4、操纵、控制系统。
5、支承系统。
6、润滑、冷却与密封系统。
3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。
4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。
5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。
6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。
功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。
反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。
这种功能的分解和组合关系称为功能结构。
4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。
5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。
第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。
2、以机床执行轴机构——主轴组件为例介绍执行轴机构设计的内容和要求。
《测控仪器设计》(第4章)《测控仪器设计(第3版)》精选全文
（3）滚动轴承导轨
– 摩擦力矩小 – 运动灵活 – 承载能力大 – 调整方便 – 用于大型仪器（如万工显、三座标、测长机等）
（二）滚动摩擦导轨的组合应用
（1）滚动与滑动摩擦导轨 的组合应用
– 滚动轴承导轨摩擦力 小 ，运动灵活 ，用做
导向
滚动轴承和滑动导轨的组合 1—平面滑动导轨 2—滚动轴承导轨
导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间 的平行度和导轨间的垂直度
（2）导轨的接触精度
垂直面内的直线度
水平面内的直线度
导轨面间的平行度
（二）导轨运动的平稳性
爬行现象：在其低速运动时，导轨运动的驱动指令是均匀的
而与动导轨相连的工作台却出现一慢一快，一跳一停的现象 产生爬行现象的主要原因有： ①导轨间的静、动摩擦系数差值较大； ②动摩擦系数随速度变化； ③系统刚度差
高
液体静压
高
导轨
空气静压
高
导轨
较好 较好
好 好
大 较低 较大 较低
差 较好
好
要求不 高
要求较 高
要求高
好 要求高
成本
低 较高
高 高
（二）标准导轨的选用
b） a）
直线球滑座系列导轨 a）直线球滑座导轨 b）球滑座LSP型结构示意图
• 1．滚珠导轨
▪ （1）双V形滚珠导轨
▪ 运动灵敏度较高，能承受 不大的倾复力矩
▪ (2)双圆弧滚珠导轨
▪ 计量光学仪器中（如小型 工具显微镜、投影仪等） 使用
▪ 接触面积较大，接触点 应力较小，变形也较小， 承载能力强、寿命长。
V形滚珠导轨 a）常用双V形滚珠导轨 b）V形小圆弧导轨
c）双圆弧导轨
5第五章导轨解析
（2）三层复合材料的导轨板 • 在镀铜的钢板上烧结一层多孔青铜粉，在青铜的孔隙中轧 入聚四氟乙烯极其填料 • 形成金属—氟塑料的导轨板
• 特点：具有两种材料的优点，既有氟塑料的优点又具有刚 性和导热性 • 适用于中、小型精密机床和数控机床 • 用于竖直导轨更显它的优点
五、导轨副材料的选用
1、选用原则： （1）为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨应分 别采用不同的材料。 如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理使双方具有 不同的硬度。 （2）在直线运动导轨中，长导轨用较耐磨、硬度较高的材
低速运动平稳性 结构简单、工艺性好
1．导向精度
导向精度:指动导轨运动轨迹的准确度。 它是保证导轨工
作质量的前提，是对导轨的基本要求。 影响因素:导轨的几何精度和接触精度、结构型式、装配质 量、导轨与支承件的刚度、热变形及油膜刚度（指动、静 压导轨） 。
（1）几何精度
反映了导轨在低速空载运动时的导向精度。
直线运动导轨的几何精பைடு நூலகம்: 导轨在竖直平面
内的直线度 。
导轨在水平平面
内的直线度 。
两导轨面间的 平行度。
(2) 接触精度
磨削和刮研的导轨表面，接触精度按JB2278的规定，采
用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或 25×25mm2面积内的接触点数衡量。
2．精度保持性（耐磨性）
影响精度保持性的主要因素是磨损。
必须提高导轨的耐磨性，尽可能减小导轨的磨损的不均匀
程度（沿导轨全长的均匀和不均匀磨损都会影响其精度）， 并使磨损后能自动补偿或调整。 影响因素：导轨的材料、热处理、加工的工艺方法、磨擦 性质及受力情况（即导轨的比压、润滑和防护）等有关。
3．低速运动平稳性
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支承件的功能和应满足的基本要求
主要功能：保证机床各零、部件之间的相互位 置和相对运动精度，并保证机床有足够的静刚 度、抗振性、热稳定性和耐用度。
应满足下列要求：
足够的刚度和较高的刚度—质量比。 较好的动态特性，包括较大的位移阻抗（动刚度）和
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钢板焊接结构
制造周期短，省去制作木模和铸造工艺； 支承件可制成封闭结构，刚性好； 便于产品更新和结构改进； 钢板焊接支承件固有频率比铸铁高，在刚度要求相同情况下，
采用钢焊接支承件可比铸铁支承件壁厚减少一半，重量减轻 20%～30％。 缺点：钢板材料内摩擦阻尼约为铸铁的1/3，抗振性较铸铁 差，为提高机床抗振性能，可采用提高阻尼的方法来改善动 态性能。
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铸铁
一般支承件用灰铸铁，在铸铁中加入少量合金元素可提 高耐磨性。
铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，同时铸铁的 内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能好成本低。
缺点：铸件需要木模芯盒，制造周期长，有时产生缩孔、 气泡等缺陷，成本高，适于成批生产。
常用的铸件牌号有HT200、HT150、HT100。
增韧剂用来提高韧性，提高抗冲击强度和抗弯强度。
骨料可分为细骨料（河沙、硅沙）和粗骨料（卵石、花岗岩、 石灰石等碎石）。
油和水等液体易渗入晶界中，使表面局部变形胀大，难于制 作复杂的零件。
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树脂混凝土
树脂混凝土与普通混凝土不同，它是用树脂和稀释剂代替水 泥和水，将骨料固结成为树脂混凝土，也称人造花岗岩。
采用合成树脂为粘接剂，加入固化剂、稀释剂、增韧剂等将 骨料固结而成。
稀释剂的作用是降低树脂的粘度，使浇铸时有较好的渗透力， 防止固化时产生气泡。
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机床的布局形式对支承件形状的影响
床身导轨的倾斜角度有30°,45°, 60°,75°。 小型数控车床采用45°, 60°的较多。中型卧式 车床采用前倾床身、前倾拖板布局形式较多，其 优点是排屑方便，不使切屑堆积在导轨上将热量 传给床身而产生热变形；容易安装自动排屑装置； 床身设计成封闭的箱形，能保证有足够的抗弯和 抗扭强度。
具有良好的性能，又能尽量减轻重量，节约金属。
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机床的类型
以切削力为主的中小型机床 以移动件的重力和热应力为主的精密和高精密
机床 重力和切削力必须同时考虑的大型和重型机床
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机床的布局形式对支承件形状的影响
卧式数控车床的布局形式 a）平床身 b)后倾床身 c）前倾拖板 d)前倾床身
立柱肋条布置图
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支承件肋条的布置
局部加强肋 a)底板加强肋 b)导轨加强肋
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局部增设肋条，提高 局部刚度。a表示在支 承件的固定螺栓、联 接螺栓或地脚螺栓处 的加强肋。图b为床身 导轨处的加强肋。
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支承件的材料
铸铁 钢板和型钢 天然花岗岩 预应力钢筋混凝土 树脂混凝土
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支承件的形状
箱形类: 支承件在三个方向的尺寸上都相差不多， 如各类箱体、底座、升降台等。
板块类: 支承件在两个方向的尺寸上比第三个 方向大得多，如工作台、刀架等。
梁类: 支承件在一个方向的尺寸比另两个方向 大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。
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支承件的截面形状和选择
阻尼；整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构 共振；不会因薄壁振动而产生噪声。 热稳定性好。 排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。
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支承件的结构设计
首先考虑所属机床的类型、布局及常用支承件的形 状。
综合考虑其工艺性。 初步决定其形状和尺寸。 进行有限元计算，求出其静态刚度和动态特性。 修改和完善，选出最佳结构形式，既能保证支承件
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天然花岗岩
优点：性能稳定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系数比钢 大15倍，耐磨性比铸铁高5-6倍，导热系数和线胀系数小， 热稳定性好，抗氧化性强，不导电，抗磁，与金属不粘合， 加工方便，通过研磨和抛光容易得到很高的精度和表面粗糙 度。
用于三坐标测量机、印制电路板数控钻床、气浮导轨基座等。 缺点：是结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性大，
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预应力钢筋混凝土
主要用于制作不常移动的大型机械 的机身、底座、立柱等支承件。
刚度和阻尼比铸铁大几倍，抗振性 好，成本较低。
钢筋的配置对支承件影响较大。
缺点：脆性大，耐腐蚀性差，油渗 入导致材质疏松，所以表面应进行 喷漆或喷涂塑料。
数控车床的底座和床身示意图 1一混凝土床身 2一内封沙芯
圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度 比方形低。
封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是 抗扭刚度。
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支承件肋板的布置
肋板：加强支承件的自身和整体刚度。
肋板布置图 a）正方形 b) X形
水平布置的肋板有助于提高 支承件水平面内弯曲刚度； 垂直放置的肋板有助于提高 支承件垂直面内的弯曲刚度； 而斜向肋板能同时提高支承 件的抗弯和抗扭刚度。
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支承件肋板的布置
两种结构抗弯和抗扭 刚度都很高。应用于 受复杂的空间载荷作 用的机床。如加工中 心、镗铣床等。
立式加工中心立柱 a)菱形加强肋 b) X形加强肋
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支承件肋条的布置
一般将肋条配置于支承 件某一内壁上，主要为 了减小局部变形和薄壁 振动，用来提高支承件 的局部刚度。
支承件结构的合理设计是应在最小重量条件 下，具有最大静刚度。
静刚度主要包括弯曲刚度和扭转刚度，均与 截面惯性矩成正比。
支承件截面形状不同，即使同一材料、相等 的截面积，其抗弯和抗扭惯性矩也不同。
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不同截面的抗弯抗扭惯性矩
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不同截面的抗弯抗扭惯性矩
无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实 心的大，而且同样的断面形状和相同大小的面积， 外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的 截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高。