現(xiàn)代精密儀器設(shè)計第四章_精密機械系統(tǒng)的設(shè)計

1、精精 密密 儀儀 器器 設(shè)設(shè) 計計 Design of Precision Instrument第四章 精密機械系統(tǒng)n在測控儀器中在測控儀器中,精密機械系統(tǒng)起著舉足輕重的作用精密機械系統(tǒng)起著舉足輕重的作用,它不僅是儀器各部分的支撐，而且對保證儀器的它不僅是儀器各部分的支撐，而且對保證儀器的測量精度、定位精度和運動精度起著關(guān)鍵的作用。測量精度、定位精度和運動精度起著關(guān)鍵的作用。n本章的內(nèi)容：在對測控儀器各種機械系統(tǒng)分析的本章的內(nèi)容：在對測控儀器各種機械系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，重點對系統(tǒng)精度影響較大的機械結(jié)構(gòu)進基礎(chǔ)上，重點對系統(tǒng)精度影響較大的機械結(jié)構(gòu)進行研究。行研究。 包括：基座與支承件、導軌、軸系。包

2、括：基座與支承件、導軌、軸系。第一節(jié) 儀器的支承件設(shè)計第二節(jié) 儀器的導軌及設(shè)計第三節(jié) 主軸系統(tǒng)及設(shè)計第一節(jié) 儀器的支承件設(shè)計n定義：定義： 儀器的支承件主要包括基座、支柱、機柜、儀器的支承件主要包括基座、支柱、機柜、機箱等。機箱等。n作用：作用： 1 1）聯(lián)接和支承）聯(lián)接和支承 2 2）保證工作精度）保證工作精度n本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)內(nèi)容： 從精度出發(fā)，重點研究基座和立柱等對儀器從精度出發(fā)，重點研究基座和立柱等對儀器精度影響很大的支承件的設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計問精度影響很大的支承件的設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。題。一、基座和立柱等支承件的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計一、基座和立柱等支承件的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計要求要求（一）特點

3、：（一）特點：1）尺寸較大：尺寸較大： 支承機、光、電等各個零部件和被測件支承機、光、電等各個零部件和被測件自自身重量大身重量大承受外載荷承受外載荷溫度變形大。溫度變形大。2）結(jié)構(gòu)復雜：結(jié)構(gòu)復雜： 具有很多加工面，包括孔、支承面、定位面具有很多加工面，包括孔、支承面、定位面等，且要求相互位置精度和本身精度都較高。等，且要求相互位置精度和本身精度都較高。（二）設(shè)計要求：（二）設(shè)計要求：1 1、具有足夠的剛度，力變形要小、具有足夠的剛度，力變形要小n自重自重力變形力變形n被測件的質(zhì)量轉(zhuǎn)載被測件的質(zhì)量轉(zhuǎn)載動載荷力變形動載荷力變形n彈性變形在允許的范圍內(nèi)彈性變形在允許的范圍內(nèi)n變形最小原則進行剛度設(shè)計

4、變形最小原則進行剛度設(shè)計 2、穩(wěn)定性好，內(nèi)應力變形小、穩(wěn)定性好，內(nèi)應力變形小內(nèi)應力變形：鑄件內(nèi)應力變形：鑄件內(nèi)應力內(nèi)應力釋放釋放夾緊力變形：螺釘緊固件夾緊力不均勻夾緊力變形：螺釘緊固件夾緊力不均勻提高穩(wěn)定性的措施：提高穩(wěn)定性的措施：（1）進行時效處理：自然時效處理；人工時效處理：）進行時效處理：自然時效處理；人工時效處理：（2）消除夾緊力變形的方法）消除夾緊力變形的方法n減少螺釘?shù)染o固件的數(shù)量減少螺釘?shù)染o固件的數(shù)量n采用運動學原理定位法采用運動學原理定位法n彈性夾緊法（留有少許變形余量）彈性夾緊法（留有少許變形余量）3、熱變形要小、熱變形要小 整機或各個部件的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)各不整機或各個部件

5、的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)各不相同，因此達到熱平衡的時間也長短各異。基相同，因此達到熱平衡的時間也長短各異。基座和立柱的變形將會造成很大的測量誤差。座和立柱的變形將會造成很大的測量誤差。消除熱變形采取的措施：消除熱變形采取的措施： 1）嚴格控制工作環(huán)境（恒溫）嚴格控制工作環(huán)境（恒溫） 注意兩點：注意兩點：恒溫室應長時間恒溫恒溫室應長時間恒溫 合理設(shè)計恒溫室合理設(shè)計恒溫室 2）控制儀器內(nèi)的熱源：照明燈、電動機、磨擦生熱。）控制儀器內(nèi)的熱源：照明燈、電動機、磨擦生熱。 采用冷光源照明或用光導纖維傳光；采用冷光源照明或用光導纖維傳光； 隔離熱源和良好地散熱；隔離熱源和良好地散熱； 運動件應充分潤滑；運動件應

6、充分潤滑； 采用發(fā)熱小和不發(fā)熱的傳動機構(gòu)。采用發(fā)熱小和不發(fā)熱的傳動機構(gòu)。 溫度平衡后再繼續(xù)工作。溫度平衡后再繼續(xù)工作。 3）采取溫度補償措施）采取溫度補償措施4、良好的抗振性、良好的抗振性（1）振動影響儀器的測量精度，外部振源：機器、）振動影響儀器的測量精度，外部振源：機器、人員、走動。人員、走動。（2）內(nèi)部振源：回轉(zhuǎn)不平衡、換向沖擊）內(nèi)部振源：回轉(zhuǎn)不平衡、換向沖擊（3）提高抗振性的措施）提高抗振性的措施： 滿足剛度條件下，減輕重量滿足剛度條件下，減輕重量提高固有頻率提高固有頻率 合理結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高靜剛度合理結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高靜剛度提高固有頻率提高固有頻率 增加阻尼，減小內(nèi)部振源的振動影響增加阻尼

7、，減小內(nèi)部振源的振動影響 減振或隔振設(shè)計，減小外部振源的振動影響減振或隔振設(shè)計，減小外部振源的振動影響二二 、基座與支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、基座與支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1 1）正確選擇截面形狀與外形結(jié)構(gòu)）正確選擇截面形狀與外形結(jié)構(gòu)n構(gòu)件受壓時變形量構(gòu)件受壓時變形量 截面面積大小截面面積大小n構(gòu)件受彎、扭曲時變形量構(gòu)件受彎、扭曲時變形量 截面形狀截面形狀（2 2）合理地選擇和布置加強肋增加剛度）合理地選擇和布置加強肋增加剛度na a自重載荷不大自重載荷不大ne e比比c c合理、受力好、內(nèi)應力小合理、受力好、內(nèi)應力小nd,bd,b，三角形肋，剛度好，工藝好，三角形肋，剛度好，工藝好nf,g,hf,g,h工

8、藝復雜，剛度很好。工藝復雜，剛度很好。（3 3）正確的結(jié)構(gòu)布局，減小力變形）正確的結(jié)構(gòu)布局，減小力變形 遵守力變形最小原則；遵守力變形最小原則；采用反變形結(jié)構(gòu)；采用反變形結(jié)構(gòu)；補償補償力的結(jié)構(gòu)；力的結(jié)構(gòu)；（4 4）良好的結(jié)構(gòu)工藝性，減小力變形）良好的結(jié)構(gòu)工藝性，減小力變形 減小鑄件重量：可減小勞動量和金屬消耗，還可減減小鑄件重量：可減小勞動量和金屬消耗，還可減小應力變形。小應力變形。鑄件厚度均勻，過渡處均勻過渡的光鑄件厚度均勻，過渡處均勻過渡的光滑圓角滑圓角（5 5）合理的選擇材料）合理的選擇材料 通常要求基座及支承件的材料具有較高的強度的剛通常要求基座及支承件的材料具有較高的強度的剛度，耐磨

9、性以及良好的鑄造、焊接以及機械加工的工度，耐磨性以及良好的鑄造、焊接以及機械加工的工藝性。藝性。 鑄鐵：鑄鐵：灰口鑄鐵；球墨鑄鐵；灰口鑄鐵；球墨鑄鐵； 熱處理：退火，淬火；熱處理：退火，淬火；鋼板焊接鋼板焊接：尺寸小的基座和支架，減小點焊影：尺寸小的基座和支架，減小點焊影響；響；花崗巖：花崗巖：n優(yōu)點：穩(wěn)定性好；加工簡便；溫度穩(wěn)定性好；優(yōu)點：穩(wěn)定性好；加工簡便；溫度穩(wěn)定性好；吸振性好；不導電、不磁化；維護保養(yǎng)方便；吸振性好；不導電、不磁化；維護保養(yǎng)方便；價格便宜。價格便宜。n缺點：脆性大；不能承受大的沖擊、撞擊、敲缺點：脆性大；不能承受大的沖擊、撞擊、敲打。打。一、導軌的功用與分類一、導軌的功

10、用與分類導軌部件的組成：導軌部件的組成： 運動導軌和支承導軌運動導軌和支承導軌導軌的功用：導軌的功用： 傳遞精密直線運動傳遞精密直線運動導軌的分類：導軌的分類： 1 1）滑動摩擦導軌）滑動摩擦導軌 2 2）滾動摩擦導軌）滾動摩擦導軌 3 3）靜壓導軌）靜壓導軌 4 4）彈性摩擦導軌）彈性摩擦導軌第二節(jié) 儀器的導軌及設(shè)計二、導軌部件的設(shè)計要求二、導軌部件的設(shè)計要求（一）導向精度（1）導軌的幾何精度：直線度、平行度、垂直度（2 2）接觸精度）接觸精度n定義：在動導軌與靜導軌接觸部位，由于微觀定義：在動導軌與靜導軌接觸部位，由于微觀的不平度，造成實際接觸面積只是理論接觸面的不平度，造成實際接觸面積只

11、是理論接觸面積的一部分，從而造成接觸變形，在導軌行一積的一部分，從而造成接觸變形，在導軌行一段時間后，由于接觸變形和磨損而產(chǎn)生導軌與段時間后，由于接觸變形和磨損而產(chǎn)生導軌與滑架扭擺?；芘[。n接觸精度要求：滑動和滾動導軌，全長接觸精度要求：滑動和滾動導軌，全長80%80%，全寬全寬70%70%。n提高接觸精度方法：減小表面粗糙度值。提高接觸精度方法：減小表面粗糙度值。 低速運動時，導軌運動的驅(qū)動指令是均勻低速運動時，導軌運動的驅(qū)動指令是均勻的，而與導軌相連的工作臺卻出現(xiàn)一慢一快，的，而與導軌相連的工作臺卻出現(xiàn)一慢一快，一跳一停的現(xiàn)象，稱為一跳一停的現(xiàn)象，稱為“爬行爬行”。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：

12、（1 1）導軌間動、靜摩擦系數(shù)差值較大）導軌間動、靜摩擦系數(shù)差值較大（2 2）動摩擦系數(shù)隨速度變化）動摩擦系數(shù)隨速度變化（3 3）系統(tǒng)剛度差）系統(tǒng)剛度差（二）導軌的平穩(wěn)性（二）導軌的平穩(wěn)性（三）剛度要求（三）剛度要求導軌受力會產(chǎn)生變形導軌受力會產(chǎn)生變形1 1、自重變形、自重變形n減小辦法減小辦法（1 1）采用剛度設(shè)計，如）采用剛度設(shè)計，如有限元法；有限元法；（2 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計，如設(shè)計）結(jié)構(gòu)設(shè)計，如設(shè)計加強肋；加強肋；（3 3）補償措施，如螺釘）補償措施，如螺釘或反變形?；蚍醋冃巍? 2、局部變形：載荷集中地方、局部變形：載荷集中地方3 3、接觸變形：由于微觀不平度造成實際接觸面、接觸變形：由于

13、微觀不平度造成實際接觸面積僅是名義接觸面積的一部分，而產(chǎn)生的變形。積僅是名義接觸面積的一部分，而產(chǎn)生的變形?？刹捎妙A加載荷的方法增加接觸剛度?？刹捎妙A加載荷的方法增加接觸剛度。（四）耐磨性要求（四）耐磨性要求n耐磨與使用壽命相關(guān)，磨損使精度下降。耐磨與使用壽命相關(guān)，磨損使精度下降。n影響耐磨性因素：摩擦性質(zhì)、導軌材料、加工影響耐磨性因素：摩擦性質(zhì)、導軌材料、加工工藝、受力情況工藝、受力情況n滑動摩擦導軌比壓滑動摩擦導軌比壓提高耐磨性的措施：提高耐磨性的措施：增大導軌寬度可降低導軌比壓，或卸載。增大導軌寬度可降低導軌比壓，或卸載。導軌面間良好的潤滑導軌面間良好的潤滑 潤滑油的要求：良好的潤滑性和

14、足夠的油膜潤滑油的要求：良好的潤滑性和足夠的油膜剛性，溫度變化時粘性變化要小，不腐蝕機體，剛性，溫度變化時粘性變化要小，不腐蝕機體，雜質(zhì)少，加防護罩。雜質(zhì)少，加防護罩。合理的選擇材料和熱處理工藝合理的選擇材料和熱處理工藝1 1）材料：固定導軌硬度比動導軌硬度高）材料：固定導軌硬度比動導軌硬度高1.11.11.21.2倍倍 A.A.鑲鋼導軌；鑲鋼導軌；B.B.鑲塑導軌；鑲塑導軌；C.C.塑料導軌（見下圖）塑料導軌（見下圖）2 2）熱處理方法：電接觸表面淬火，中頻淬火，高頻淬）熱處理方法：電接觸表面淬火，中頻淬火，高頻淬火火合理的選擇加工方法如下圖：合理的選擇加工方法如下圖： 上為動導軌，下為靜導

15、軌，磨損量為滑程上為動導軌，下為靜導軌，磨損量為滑程2000mm2000mm以下進行測量以下進行測量三、導軌設(shè)計應遵循的原理和準則三、導軌設(shè)計應遵循的原理和準則（一）運動學原理：（一）運動學原理： 把導軌視為有確定運動的剛體，設(shè)計時不把導軌視為有確定運動的剛體，設(shè)計時不允許有多余自由度和多余的約束，即只保留確允許有多余自由度和多余的約束，即只保留確定運動方向的自由度。定運動方向的自由度。（二）平均效應原理：（二）平均效應原理： 導軌面之間安裝許多滾珠或滾柱，受力產(chǎn)導軌面之間安裝許多滾珠或滾柱，受力產(chǎn)生彈性變形而將導軌誤差得到平均效應。生彈性變形而將導軌誤差得到平均效應。（三）導向?qū)к壟c壓緊導軌

16、分立原則（三）導向?qū)к壟c壓緊導軌分立原則四、滑動摩擦導軌及設(shè)計四、滑動摩擦導軌及設(shè)計支承件和運動件直接接觸的導軌。支承件和運動件直接接觸的導軌。 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，接觸剛度大。結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，接觸剛度大。 缺點：缺點：摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)摩擦阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行。差別大，低速時易產(chǎn)生爬行。（一）滑動摩擦導軌的截面形狀：（一）滑動摩擦導軌的截面形狀： 由支承面和導向面組成。平導軌支承面和導向由支承面和導向面組成。平導軌支承面和導向面分開。面分開。（二）滑動摩擦導軌的組合形式及其特點：（二）滑動摩擦導軌的組合形式及其特點：1. V1

17、. V形和平面組合導軌：形和平面組合導軌： 優(yōu)點：導向性好，平導軌制優(yōu)點：導向性好，平導軌制造簡單，剛性好。造簡單，剛性好。 缺點：磨損不均勻，缺點：磨損不均勻，V V形導軌形導軌比平導軌磨損快，且牽引力位置比平導軌磨損快，且牽引力位置不在兩導軌中間，容易引起不在兩導軌中間，容易引起V V形導形導軌對角接觸。軌對角接觸。合力的位置與合力的位置與V V形導軌半角大小有關(guān)。形導軌半角大小有關(guān)。2 2、雙三角形（、雙三角形（V V形）組合導軌形）組合導軌優(yōu)點：優(yōu)點：（1 1）同時起著支承與導向的作用，）同時起著支承與導向的作用，故導向精度高。故導向精度高。（2 2）承載能力大，兩條導軌磨損均）承載能

18、力大，兩條導軌磨損均勻，壽命長，磨損后能自動補償間勻，壽命長，磨損后能自動補償間隙，精度保持性好。隙，精度保持性好。（3 3）能同時采用研磨兩條導軌的基）能同時采用研磨兩條導軌的基準研具。準研具。（4 4）驅(qū)動元件能對稱地放在中間。）驅(qū)動元件能對稱地放在中間。缺點：缺點：過定位，需要高精度研具。過定位，需要高精度研具。3 3、雙矩形組合導軌、雙矩形組合導軌優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗、修理較易。承載能優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗、修理較易。承載能力大，剛度大。力大，剛度大。缺點：磨損后不能自動補償間隙，導向精度不如缺點：磨損后不能自動補償間隙，導向精度不如v v形。形。4、燕尾組合導軌、燕尾組合導

19、軌n符合運動學運動原理，只需要一根導軌。符合運動學運動原理，只需要一根導軌。n優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，加一根鑲條可調(diào)整間隙。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，加一根鑲條可調(diào)整間隙。n缺點：幾何形狀比較復雜，難于達到很高的配缺點：幾何形狀比較復雜，難于達到很高的配合精度，并且導軌中的摩擦力較大，運動靈活合精度，并且導軌中的摩擦力較大，運動靈活性差。性差。5、雙圓柱導軌、雙圓柱導軌n優(yōu)點：加工和檢驗比較簡單，工藝性好。優(yōu)點：加工和檢驗比較簡單，工藝性好。n缺點：導向精度不高，對溫度變化敏感，間隙缺點：導向精度不高，對溫度變化敏感，間隙不能調(diào)整，用于只承受軸向力的場合。不能調(diào)整，用于只承受軸向力的場合。滑動摩擦導軌組合總結(jié)滑

20、動摩擦導軌組合總結(jié)nv v形和平面組合導軌形和平面組合導軌主要應用于：導向精度高、主要應用于：導向精度高、承載能力大的儀器導軌。承載能力大的儀器導軌。n雙雙v v形導軌形導軌導向精度要求高，磨損小的儀導向精度要求高，磨損小的儀器，精密儀器導軌。器，精密儀器導軌。n雙矩形導軌雙矩形導軌應用于導向精度要求不高，承應用于導向精度要求不高，承載力大的儀器導軌。載力大的儀器導軌。n燕尾導軌燕尾導軌通常用在結(jié)構(gòu)尺比較小及導向精通常用在結(jié)構(gòu)尺比較小及導向精度與運動靈便性要求不高的場合。度與運動靈便性要求不高的場合。n雙圓柱導軌雙圓柱導軌主要應用于小型儀器的立柱。主要應用于小型儀器的立柱。（三）導軌主要尺寸的

21、確定（三）導軌主要尺寸的確定1. 導軌寬度導軌寬度2. V形導軌角度，一般以形導軌角度，一般以90為宜。為宜。3. 兩條導軌的間距兩條導軌的間距 應在保證運動件工作穩(wěn)定的前提下，盡可能取應在保證運動件工作穩(wěn)定的前提下，盡可能取小值。小值。4. 運動件的導軌長度運動件的導軌長度 取較長導軌較有力，但過長會使機構(gòu)龐大，一取較長導軌較有力，但過長會使機構(gòu)龐大，一般般pLWB AL8121L).(五、滾動摩擦導軌及設(shè)計五、滾動摩擦導軌及設(shè)計n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：兩導軌面之間放入滾珠、滾柱、滾針等滾動兩導軌面之間放入滾珠、滾柱、滾針等滾動體，導軌運動處于滾動摩擦狀態(tài)。體，導軌運動處于滾動摩擦狀態(tài)。n優(yōu)點：優(yōu)點：

22、阻力小，工作臺移動靈敏，不易產(chǎn)生爬行；阻力小，工作臺移動靈敏，不易產(chǎn)生爬行；啟動和運行消耗功率小，磨損小，保持精度持久性啟動和運行消耗功率小，磨損小，保持精度持久性好。好。n缺點：缺點：點或線接觸，抗振性差、接觸應力大，對導點或線接觸，抗振性差、接觸應力大，對導軌直線度、滾動體尺寸精度要求高；軌直線度、滾動體尺寸精度要求高； 對臟物敏感，結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，成本高。對臟物敏感，結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，成本高。（一）滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式及其特點（一）滾動導軌的結(jié)構(gòu)形式及其特點1 1、滾珠導軌、滾珠導軌（1 1）雙）雙V V形滾珠導軌運動靈敏度較高，承載能力形滾珠導軌運動靈敏度較高，承載能力較小，易壓出

23、溝槽使導軌表面損壞。適用于載較小，易壓出溝槽使導軌表面損壞。適用于載荷不大，行程較小，靈敏度要求較高的場合。荷不大，行程較小，靈敏度要求較高的場合。（2 2）雙圓弧滾珠導軌：）雙圓弧滾珠導軌：常用于光學計量儀器（小型工常用于光學計量儀器（小型工顯，投影儀）顯，投影儀）參數(shù)：參數(shù)：R1,R2 ,R1,R2 ,優(yōu)點：優(yōu)點：接觸面積大，接觸點接觸面積大，接觸點應力、變形較小，承載能力應力、變形較小，承載能力強，受命長。強，受命長。 缺點：缺點：摩擦力大，形狀復雜，摩擦力大，形狀復雜，制造困難。制造困難。（3 3）四圓柱棒滾道的滾珠導軌：）四圓柱棒滾道的滾珠導軌：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：優(yōu)點：運動精度、運動靈活性

24、較高，圓柱棒優(yōu)點：運動精度、運動靈活性較高，圓柱棒磨損后只要轉(zhuǎn)過一個角度，仍能保持原始精磨損后只要轉(zhuǎn)過一個角度，仍能保持原始精度，維修方便。度，維修方便。 缺點：承載能力不大。缺點：承載能力不大。 （4）V形形平面滾珠導軌：平面滾珠導軌：n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：n優(yōu)點：加工、裝配方便；優(yōu)點：加工、裝配方便；n缺點：左右兩排滾珠的中心缺點：左右兩排滾珠的中心運動速度不一樣。運動速度不一樣。2 2、滾柱（針）導軌、滾柱（針）導軌（1 1）V V形滾柱導軌：形滾柱導軌：承載能力大，耐磨性好，對承載能力大，耐磨性好，對導軌局部缺陷不敏感，多用于重型機器。導軌局部缺陷不敏感，多用于重型機器。 交叉滾柱導軌：滾柱軸

25、線相互交錯交叉滾柱導軌：滾柱軸線相互交錯 DLDL A1 A1 面第單數(shù)個滾柱，面第單數(shù)個滾柱，B1 B1 面第雙數(shù)個滾柱，面第雙數(shù)個滾柱，加工困難。加工困難。V V形形平面滾柱導軌平面滾柱導軌 兩排軸線成兩排軸線成V V形，取出滾柱時，上下導軌正好形，取出滾柱時，上下導軌正好可以相互研配?？梢韵嗷パ信洹？招臐L柱，光電光波比長儀工作臺導軌：空心滾柱，光電光波比長儀工作臺導軌： 采用空心滾柱在載荷作用下有微小變形，可減采用空心滾柱在載荷作用下有微小變形，可減少導軌和滾柱尺寸差對工作臺直線度的影響。少導軌和滾柱尺寸差對工作臺直線度的影響。這種導軌技術(shù)要求很高。這種導軌技術(shù)要求很高。（2）平面滾動（

26、滾柱或滾珠）導軌：）平面滾動（滾柱或滾珠）導軌：結(jié)構(gòu)：上動板運動，導向觸頭導向，壓緊軸承結(jié)構(gòu)：上動板運動，導向觸頭導向，壓緊軸承壓緊，觸頭材料（聚四氟乙烯）摩擦力小且耐壓緊，觸頭材料（聚四氟乙烯）摩擦力小且耐磨。磨。優(yōu)點：形狀簡單，加工容易。優(yōu)點：形狀簡單，加工容易。（3 3）滾動軸承導軌：）滾動軸承導軌：作用：起滾動體和導軌作用：起滾動體和導軌的作用。的作用。特點：摩擦力矩小，運特點：摩擦力矩小，運動靈活，承載能力大，調(diào)動靈活，承載能力大，調(diào)整方便，多用于大型儀器。整方便，多用于大型儀器。軸承：外旋轉(zhuǎn)，內(nèi)固定；軸承：外旋轉(zhuǎn)，內(nèi)固定；外環(huán)起承載、導向作用；外環(huán)起承載、導向作用；外環(huán)較厚。外環(huán)較

27、厚。（二）滾動摩擦導軌的組合應用（二）滾動摩擦導軌的組合應用（1 1）滾動與滑動摩擦導軌的組合：）滾動與滑動摩擦導軌的組合：（2 2）滾柱導軌與滾動軸）滾柱導軌與滾動軸承導軌的組合：承導軌的組合：滾柱導軌滾柱導軌承受載荷承受載荷滾動軸承與壓緊軸承滾動軸承與壓緊軸承導向作用導向作用1 1滾柱導軌滾柱導軌2 2滾動軸承導軌滾動軸承導軌3 3壓緊軸承壓緊軸承4 4滾動軸承滾動軸承（3 3）滾柱與滾珠導軌的組合：）滾柱與滾珠導軌的組合：n滾珠導軌滾珠導軌承載小載荷，靈活承載小載荷，靈活n滾柱導軌滾柱導軌承載大載荷，承載大承載大載荷，承載大（4 4）滾柱與長圓柱導軌的組合：）滾柱與長圓柱導軌的組合：長圓

28、柱與工作臺固定在一起，輕載時使用長圓柱與工作臺固定在一起，輕載時使用（三）滾動摩擦導軌的結(jié)構(gòu)尺寸（三）滾動摩擦導軌的結(jié)構(gòu)尺寸1 1、運動導軌的長度、運動導軌的長度LdLd：2 2、滾動體的尺寸和數(shù)量：、滾動體的尺寸和數(shù)量：3 3、導軌的強度與剛度計算：、導軌的強度與剛度計算：六、靜壓導軌及設(shè)計要點六、靜壓導軌及設(shè)計要點靜壓導軌原理：靜壓導軌原理： 動靜導軌之間，因液體壓力油或氣體靜壓力而使動靜導軌之間，因液體壓力油或氣體靜壓力而使動導軌及工作臺浮起，兩導軌面間不再接觸，而動導軌及工作臺浮起，兩導軌面間不再接觸，而形成完全的液體或氣體摩擦。形成完全的液體或氣體摩擦。靜壓導軌特點：靜壓導軌特點：（

29、1）摩擦系數(shù)極低、沒有爬行、不產(chǎn)生磨損、受）摩擦系數(shù)極低、沒有爬行、不產(chǎn)生磨損、受命長、驅(qū)動功率小。命長、驅(qū)動功率小。（2）精度高，彈性平均原理設(shè)計。）精度高，彈性平均原理設(shè)計。（3）導軌承載能力大、剛度好。）導軌承載能力大、剛度好。（4）有吸振作用、抗振性好。）有吸振作用、抗振性好。（5）結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整費事，成本較高。需要一套）結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整費事，成本較高。需要一套嚴格過濾得供油或供氣設(shè)備。嚴格過濾得供油或供氣設(shè)備。（一）液體靜壓導軌（一）液體靜壓導軌1. 開式液體靜壓導軌工作原理開式液體靜壓導軌工作原理2. 液體靜壓導軌的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)液體靜壓導軌的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)（1）導軌結(jié)構(gòu)）導

30、軌結(jié)構(gòu)開式液體靜壓導軌：開式液體靜壓導軌：（1）承受垂直載荷好，對傾覆力矩承受力差；）承受垂直載荷好，對傾覆力矩承受力差；（2）結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和調(diào)整；）結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和調(diào)整；（3）節(jié)流器：毛細管式和單面薄模反射式。）節(jié)流器：毛細管式和單面薄模反射式。閉式液體靜壓導軌：閉式液體靜壓導軌：（1）承載力強，承受偏載能力好；）承載力強，承受偏載能力好；（2）運動精度高，動態(tài)性能較好；）運動精度高，動態(tài)性能較好；（3）結(jié)構(gòu)復雜，加工裝調(diào)麻煩；）結(jié)構(gòu)復雜，加工裝調(diào)麻煩；（4）節(jié)流器：毛細管式和雙面薄模反射式。）節(jié)流器：毛細管式和雙面薄模反射式。（二）空氣靜壓導軌（二）空氣靜壓導軌n1. 1. 氣體

31、靜壓導軌工作原氣體靜壓導軌工作原理理n特點：特點： 工作平穩(wěn)、可靠、運動工作平穩(wěn)、可靠、運動精度高、無磨損、無爬行。精度高、無磨損、無爬行。 承載力較低，剛度差，承載力較低，剛度差，需要一套清潔穩(wěn)定的壓縮需要一套清潔穩(wěn)定的壓縮空氣源?？諝庠?。2. 2. 結(jié)構(gòu)形式及其特點結(jié)構(gòu)形式及其特點3. 3. 提高氣浮導軌性能的方法提高氣浮導軌性能的方法n結(jié)構(gòu)上采用閉式導軌結(jié)構(gòu)上采用閉式導軌n增加供氣壓力增加供氣壓力n減小浮起間隙，加大封閉力減小浮起間隙，加大封閉力n載荷補償載荷補償n提高阻尼力增加剛度提高阻尼力增加剛度第三節(jié) 主軸系統(tǒng)及設(shè)計一、主軸系統(tǒng)設(shè)計的基本要求一、主軸系統(tǒng)設(shè)計的基本要求 主軸系統(tǒng)設(shè)計

32、主要要求：主軸系統(tǒng)設(shè)計主要要求： 主軸在一定載荷下，具有一定的回轉(zhuǎn)精度，同主軸在一定載荷下，具有一定的回轉(zhuǎn)精度，同時還有一定的剛度和熱穩(wěn)定性。時還有一定的剛度和熱穩(wěn)定性。（一）主軸回轉(zhuǎn)精度：（一）主軸回轉(zhuǎn)精度：1、國際機械生產(chǎn)技術(shù)研究協(xié)會定義軸系基本術(shù)、國際機械生產(chǎn)技術(shù)研究協(xié)會定義軸系基本術(shù)語：語：n回轉(zhuǎn)軸心：回轉(zhuǎn)軸心：垂直于主軸截面且其回轉(zhuǎn)速度為零。垂直于主軸截面且其回轉(zhuǎn)速度為零。 主軸回轉(zhuǎn)后才有主軸回轉(zhuǎn)軸心，與幾何中心不一定主軸回轉(zhuǎn)后才有主軸回轉(zhuǎn)軸心，與幾何中心不一定重合；由于軸頸和軸承的加工、裝配誤差、溫度變化、重合；由于軸頸和軸承的加工、裝配誤差、溫度變化、潤滑劑的變化、磨損等因素影響，軸心將于理想軸線潤滑劑的變化、磨損等因素影響，軸心將于理想軸線產(chǎn)生偏離；偏離的型式一種是徑向的平行移動，另一產(chǎn)生偏離；偏離的型式一種是徑向的平行移動，另一種是偏一定角度的擺動。種是偏一定角度的擺動。2、滑動軸系回轉(zhuǎn)誤差分析：、滑動軸系回轉(zhuǎn)誤差分析：(1)主軸晃動：由于主軸與軸套有安裝間隙而造主軸晃動：由于主軸與軸套有安裝間隙而造