【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 56 （一）滾動直線導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌 ? 工作原理： 在導(dǎo)軌工作面之間安排滾動體 ,將滑動摩擦替換為滾動摩擦。 ? 結(jié)構(gòu)形式及組成： 滾動導(dǎo)軌塊 直線滾動導(dǎo)軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 57 ? 滾動導(dǎo)軌塊 鑲鋼導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌塊 上導(dǎo)軌 下導(dǎo)軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 58 (1)承載能力大 其滾道采用圓弧形式，增大了滾動體與圓弧滾道接觸面積，從而大大地提高了導(dǎo)軌的承載能力，可達(dá)到平面滾道形式的 13倍。 (2)剛性強(qiáng) 在該導(dǎo)軌制作時(shí)，常需要預(yù)加載荷，這使導(dǎo)軌系統(tǒng)剛度得以提高。所以滾動直線導(dǎo)軌在工作時(shí)能承受較大的沖擊和振動。 (3)壽命長 由于是純滾動，摩擦系數(shù)為滑動導(dǎo)軌的 l／ 50左右，磨損小，因而壽命長，功耗低，便于機(jī)械小型化。 (4)傳動平穩(wěn)可靠 由于摩擦力小，動作輕便，因而定位精度高，微量移動靈活準(zhǔn)確。 (5)具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 裝配調(diào)整容易，因此降低了對配件加工精度要求。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 59 （二）滾動直線導(dǎo)軌的分類 （ 1)矩形截面 導(dǎo)軌截面為矩形見圖 ，四方向等載荷式，即承載時(shí)各方向受力大小相等； （ 2)梯形截面 如圖 所示，垂直載承載能力大，其它方向的承載能力較低，但對于安裝基準(zhǔn)的誤差調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。 圖 滾動直線導(dǎo)軌的截面形式 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 60 (1)單圓弧 二點(diǎn)接觸，運(yùn)動摩擦小、對安裝基準(zhǔn)的誤差平均作用小、靜剛度差，見圖 ； （ 2)雙圓弧 四點(diǎn)接觸，運(yùn)動摩擦大、對安裝基準(zhǔn)的誤差平均作用大、靜剛度好，如圖 。 1)鋼珠式 （ 2)滾柱式 滾柱式由于為線接觸，故其有較高的承載能力，但摩擦力也較高，同時(shí)加工裝配也相對復(fù)雜。 圖 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 61 圖 滾動直線導(dǎo)軌的滾動體形式 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62 滾動導(dǎo)軌組件 結(jié)構(gòu)、形式 直 線 滾 動 導(dǎo) 軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63 弧 形 滾 動 導(dǎo) 軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 64 兩維直線滾動導(dǎo)軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 65 直線滾動導(dǎo)軌單元 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 66 組成結(jié)構(gòu) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 67 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 68 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 69 – 安裝組合形式 187。 標(biāo)準(zhǔn)組合 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 70 187。 倒裝組合 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 71 187。 側(cè)裝組合之一 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72 187。 側(cè)裝組合之二 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73 187。 混裝組合 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 74 ? 導(dǎo)軌防護(hù) 專用軟式防護(hù)罩 大型軟式防護(hù)罩 疊層式護(hù)罩 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 75 （三）滾動直線導(dǎo)軌的有關(guān)計(jì)算 Ca 額定動載荷是指滾動直線導(dǎo)軌的額定長度壽命 Ts＝ 50km時(shí)，作用在滑座上大小和方向均不變化的載荷。 式中， db為鋼球直徑 (mm)； ls為滑座有效長度 (mm)； Z為有效接觸的鋼球數(shù)。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 76 (2)額定靜載荷 C0a 式中， K0為適應(yīng)比系數(shù)，可按表 ，其中 R為圓弧滾道半徑 (mm)； i為鋼球循環(huán)列數(shù)； α 為接觸角，常取45゜ ； θ 為傾斜角，常取 0゜ ； C0a為額定靜載荷 (N)。 R/db K0 52 表 適應(yīng)比系數(shù) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 77 （ 3)額定行程長度壽命 Ts 式中， K為壽命系數(shù)，一般取 K=50km； F為滑座工作載荷(N)； fH為硬度系數(shù)，按表 ； fT為溫度系數(shù)，按表 選??； fC為接觸系數(shù)，按表 ； fW為負(fù)荷系數(shù)，按表， Ca為額定動載荷 (N)； 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 78 表 硬度系數(shù) 表 溫度系數(shù) 表 接觸系數(shù) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 79 表 負(fù)荷系數(shù) 工作條件 fW 無外部沖擊或振動的低速運(yùn)動場合，速度小于 15m/min 1～ 無明顯沖擊或振動的中速運(yùn)動場合，速度小于 60m/min ～ 2 有外部沖擊或振動的高速運(yùn)動場合，速度大于 15m/min 2～ 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 80 （ 四 ） 滾動直線導(dǎo)軌的其它形式 (1)圓柱形滾動直線導(dǎo)套副 1)組成： ① 圓柱導(dǎo)軌軸； ② 直線運(yùn)動球軸承 ， 如圖 ， 直線運(yùn)動球軸承由外套筒 保持架 滾珠 (負(fù)載滾珠 1和返回滾珠 2)、 鑲有橡膠密封墊的擋圈 5構(gòu)成 。 2)工作原理： 當(dāng)其在導(dǎo)軌軸 6上做直線運(yùn)動時(shí) ， 滾珠在保持架 3的長環(huán)形通道內(nèi)循環(huán)流動 。 圖 圓柱形滾動直線導(dǎo)套副 ２ .返回滾珠 ３ .保持架 ４ .外套筒 ５ .擋圈 ６ .導(dǎo)軌軸 3)特點(diǎn)： 軸承只在導(dǎo)軌軸上作軸向直線運(yùn)動 ， 不轉(zhuǎn)動；滾珠與導(dǎo)軌軸外圓柱面為點(diǎn)接觸 。 這種導(dǎo)軌運(yùn)動輕便 、 靈活 、 精度高 ， 價(jià)格較低 ， 維護(hù)方便 ， 更換容易 。但因?qū)赘敝g為點(diǎn)接觸 ， 所以常用于輕載移動 、 輸送系統(tǒng) 。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 81 圓 柱 滾 動 導(dǎo) 軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 82 （ 四 ） 滾動直線導(dǎo)軌的其它形式 (2)滾珠花鍵副 1)結(jié)構(gòu)： 花鍵軸 、 花鍵套 、 循環(huán)裝置及滾珠等組成 ， 如圖 ，花鍵軸的外圈均勻分布 3條凸起軌道 ， 分別放置 12條滾珠列 ， 其中 6條用于負(fù)載 ， 6條用于滾珠循環(huán)退出 。 圖 滾珠花鍵軸 2)工作原理： ①花鍵沿花鍵軸做直線運(yùn)動時(shí)，滾珠在滾道和保持架內(nèi)的通道中循環(huán)，并可自動定心。 ②花鍵承受載荷相對花鍵軸轉(zhuǎn)動時(shí)， 6條負(fù)荷滾珠列中的 3條自動定心，并傳遞轉(zhuǎn)矩，另 3條不承受負(fù)載，反轉(zhuǎn)時(shí)，另 3條承載并自動定心。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83 什么是塑料導(dǎo)軌 – 金屬對塑料型式的滑動導(dǎo)軌， – 在短導(dǎo)軌面上附有一層塑料，長導(dǎo)軌面仍為淬火磨削面； – 分類：貼塑導(dǎo)軌（ 聚四氟乙烯軟帶） 、涂塑導(dǎo)軌（環(huán)氧樹脂） （五）塑料導(dǎo)軌 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 84 ? 塑料導(dǎo)軌的特點(diǎn) –摩擦系數(shù)較小， ～ –動靜摩擦系數(shù)之差小，且摩 擦系數(shù)曲線具有上揚(yáng)特性 – 剛度高，承載能力強(qiáng) –加工工藝簡單 –價(jià)格低 ? 應(yīng)用 數(shù)控化改造機(jī)床、重型數(shù)控機(jī)床（最高速度： vmax=30 m/min） f v 塑料 鋼滑動摩擦 鋼 鋼滑動摩擦 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 85 第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的載荷 一、機(jī)械載荷的類型 拉伸 (壓縮 )載荷、彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。 直接作用載荷 —— 載荷以力或力矩的形式直接作用在機(jī)械上，如由工作阻力產(chǎn)生的載荷、慣性載荷、風(fēng)載荷、驅(qū)動力、制動力等。 間接作用載荷 —— 以變形的形式間接作用在機(jī)械上，如溫度、地震的作用引起的載荷。對于絕大多數(shù)的機(jī)械來說，直接作用載荷是主要載荷。 靜載荷 動載荷 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 86 (1)周期載荷 這種載荷的大小是隨時(shí)間作周期性變化的，它可用幅值、頻率和相位三個(gè)要素來描述。以正弦規(guī)律變化的載荷是最簡單的一種周期載荷，又稱簡諧載荷，見圖 。 按載荷是否隨時(shí)間變化分載荷歷程： 工程上常把動載荷的載荷值隨時(shí)間變化的規(guī)律，即 載荷－時(shí)間歷程。 對于一般機(jī)械承受的動載荷主要有周期載荷、沖擊載荷和隨機(jī)載荷等幾種。 圖 各種載荷－時(shí)間歷程 ａ）簡諧載荷 ｂ）復(fù)雜周期載荷 ｃ）沖擊載荷 ｄ）隨機(jī)載荷 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 87 (2)沖擊載荷 這種載荷的特點(diǎn)是載荷作用時(shí)間短，而且幅值較大，見圖 。例如，鍛錘在錘打坯料時(shí)所受的載荷就屬于沖擊載荷。 圖 各種載荷－時(shí)間歷程 ａ）簡諧載荷 ｂ）復(fù)雜周期載荷 ｃ）沖擊載荷 ｄ）隨機(jī)載荷 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 88 （一）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算原理 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算方法也要折算到電動機(jī)軸上。設(shè)計(jì)算模型及條件與圖 同，經(jīng)過時(shí)間 t后系統(tǒng)克服所受的力和轉(zhuǎn)矩作的總功應(yīng)為 經(jīng)過轉(zhuǎn)化后電動機(jī)所做的總功為 圖 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量及轉(zhuǎn)距計(jì)算