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1、毕 业 论 文论 文 题 目：北京现代伊兰特点火系统常见故障诊断与维修姓 名： XX 班 级： XX 学 号： XX 指 导 教 师： XX 二O一一 年 五 月目录摘 要1引 言2第一章 各类导轨的比较及其分析31.1 直线运动滚动导轨介绍及其工作原理31.231.331.3.131.3.241.441.4.141.4.241.551.5.151.5.251.651.6.15第二章72.172.272.2.172.2.272.392.3.192.3.292.4102.4.1102.4.2112.5122.5.112结 论13参考文献14致 谢15摘 要由于直线运动滚动导轨具有摩擦力小、运动平
2、稳、精度高、在预紧条件下工作刚性好等特点，所以广泛应用于数控机床、精密机械、电子加工装置等。本文论述了直线运动滚动导轨的类型、特点及应用场合，阐明了滚动导轨间隙、精度的选择原则及其配置和组合方式，针对几种典型负荷工作状态，给出了计算负荷的计算公式、等效方法，以及选型设计的一般步骤，为合理选用直线运动滚动导轨的类型和型号提供了依据。关键词：直线运动,滚动导轨,工程设计,机床，间隙调整引 言直线滚动导轨以其灵敏度高，精度保持性好，进给驱动伺服系统稳定，动静摩擦系数差值小等特点，在机床制造业中的应用越来越广泛。但是对于大型机床尤其是龙门移动式加工中心，由于机床切削功率以及移动惯量增大，机床精度以及精
3、度稳定性受震动的影响也越来越大。在这种情况下对研究直线导轨的应用意义自己重大！1第一章 各类导轨的比较及其分析1.1 导轨的功能尽管导轨系统的形式是多种多样的，但工作性质都是相同的，机床工作部件在指定导轨系统上移动，尤如火车沿着铁轨在指定的方向上行驶。无论是机床导轨还是铁路上的铁轨，都是体现如下三种基本功能： (1)为承载体的运动导向 (2)为承载体提供光滑的运动表面 (3)把火车的运动或机床的切削所产生的力传到地基或床身上，减少由此产生的冲击对乘客和被动加工零件的影响。 导轨的结构设计1. 滑动导轨 (1) 基本形式（见图1-1） 图1-1三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。它
4、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（110120）；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
5、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。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受轴向载荷的场合。 (2)常用导轨组合形式 三角形和矩形组合：这种组合形式以三角导轨为导向面，导向精度较高，而平导轨的工艺性好，因此应用最广。 这种组合有V-平组合、棱-平组合两种形式。V-平组合导轨易储存润滑油，低、高速都能采用；棱-平组合导轨不能储存润滑油，只用于低速移动。见图1-2。 图1-2为使导轨移动轻便省力和两导轨磨损均匀，驱动元件应设在三角形导轨之下，或偏向三角形导轨。 矩形和矩形组合：承载面和导向面
6、分开，因而制造和调整简单。导向面的间隙用镶条调整，接触刚度低。见图1-3。 图1-3双三角形导轨：由于采用对称结构，两条导轨磨损均匀，磨损后对称位置位置不变，故加工精度影响小。接触刚度好，导向精度高，但工艺性差，四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如果运动部件热变形不同，也不能保证四个面同时接触，故不宜用在温度变化大的场合。(3）间隙调整 为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。 矩形导轨需要在垂直和水平
7、两个方向上调整间隙。在垂直方向上，一般采用下压板调整它的低面间隙，其方法有：a）刮研或配磨下压板的结合面；b）用螺钉调整镶条位置；c）改变垫片的片数或厚度；见图1-4。 在水平方向上，常用平镶条或斜镶条调整它的侧面间隙。见图1-5。 圆形导轨的间隙不能调整。 图1-4图1-52)不自锁条件和导轨间隙计算 当初定导轨的结构形式和尺寸后，应注意作用力的方向和作用点的位置，力求使导轨的倾斜力矩小，否则使导轨的摩擦力增大，磨损加快，从而降低导轨的灵活性和导向精度，甚至回使导轨卡住。其验算公式见表1-1。 表1-12.滚动导轨在承导件和运动件之间放入一些滚动体（滚珠、滚柱或滚针），使相配的两个导轨面不直
8、接接触的导轨，称为滚动导轨。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。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。滚动导轨的缺点是：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。(1)结构形式 滚珠导轨-图示1-8为V-平截面的滚珠导轨、双V形截面的滚珠导轨和圆形截面滚珠导轨。由于滚珠和导轨面是点接触，故运动轻便，但刚度低，承载能力小。常用于运动件重量、载荷不大的场合。 图1-8滚柱（滚针）导轨-滚柱导轨中的滚
9、柱与导轨面是线接触，故它的承载能力和刚度比滚珠导轨大，耐磨性较好，灵活性稍差。如图1-9，滚柱对导轨的不平度较敏感，容易产生侧向偏移和滑动，而使导轨的阻力增加，磨损加快，精度降低。滚柱的直径越大，对导轨的不平度越为敏感。 图1-9当结构尺寸受限制时，可采用直径较小的滚柱，这种导轨称为滚针导轨。 滚柱导轨支承为标准部件，具有安装、润滑简单，调整防护容易等优点。其结构如图1-10所示。由于滚柱在封闭的滚道内滚动，故可用于行程很大的导轨上。 图1-10滚动导轨支撑1-本体 2-滚柱 3-导向片 4-反射器滚柱导轨可采用标准的滚动轴承，装在偏心轴上，如图1-11所示，以便于调整。其偏心量一般取0.2-
10、0.5毫米。 图1-11(2)滚动导轨设计的一般问题 1)结构形式的选择：滚动导轨按其结构特点，分为开式和闭式两种。开式滚动导轨用于外加载荷作用在两条导轨中间，依靠运动件本身重量即可保持导轨良好接触的场合。闭式导轨则相反。 滚珠导轨的灵活性最好，结构简单，制造容易，但承载能力小，刚度低，常用于精度要求高、运动灵活、轻载的场合。滚柱（针）导轨刚度大，承载能力强，但对位置精度要求高。滚动导轨采用标准滚动轴承，结构简单，制造容易，润滑方便。宜用于中等精度的场合。为了增加滚动导轨的承载能力，可施预加载荷。这时刚度大，且没有间隙，精度相应提高，但阻尼比无预加载荷时大，制造复杂，成本高。故多用于精密导轨。
11、 2)选择长度：一般应在满足导轨运动行程的前提下，尽可能使导轨的长度短一些。为防止滚动体在行程的极端位置时脱落，运动件的长度应为L=l+2a+Smax/2 式中L-运动件或承导件的长度，计算时取较短者的长度（毫米）；l-支承点的距离（毫米）；a- 在极端位置时的余量；如图1-12。 图1-12采用循环式的滚动导轨支承时，运动件的行程长度不受限制。滚动体尺寸和数目：滚动体直径大，承载能力大，摩擦阻力小。对于滚珠导轨，滚珠直径增大，刚度增高（滚柱导轨的刚度与滚柱直径无关）。因此，如果不受结构的限制，应有限选用尺寸较大的滚动体。滚针导轨的摩擦阻力较大，且滚针可能产生滑动。所以尽可能不采用滚针导轨（特
12、别是滚针直径小于4毫米时）。 当滚动体的数目增加时，导轨的承载能力和刚度也增加。但滚动体的数目不宜太多，过多会增加载荷在滚动体上分布的不均匀性，刚度反而下降。若滚动体数目太少，制造误差将会显著地影响运动件的导向精度。一般在一个滚动带归上，滚动体的数目最少为12个。经验表明：运动部件的重量，使滚柱单位长度上的载荷q4公斤/厘米时；对于滚珠导轨，在每个滚珠上的载荷为p3（d）1/2公斤时，（d为滚珠直径，毫米），载荷的分布比较均匀。在滚柱导轨中，增加滚柱的长度，可减小接触应力和增大刚度，但载荷分布的不均匀性也增大。对于钢制摸削导轨，滚柱导轨和直径之比l/d1.5，对于铸铁导轨，l/d可增大些（滚柱
13、直径一般不小于6毫米，滚针直径不小于4毫米）。3) 滚动导轨刚度及预紧方法：如图1-13所示， 图1-13(a) 当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置或时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，见图1-14，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。 图1-14为减小导轨变形，提高刚度，除合理选择滚动体的形状、尺寸、数量和适当增加工作台的厚度外，常
14、用预加载荷的办法来提高导轨的刚度。图1-15所示的燕尾形滚动导轨，用移动导轨板获得并控制预加载荷。 试验证明：随着过盈量的增加，导轨的刚度开始急剧增加，达到一定程度后，再增加过盈量，刚度不会显著提高。牵引力随着过盈量增加而增大，但在一定限度内变化不大，过盈量超过一定值后，则急剧增加。因此，合理的过盈量应使导轨刚度较好而牵引力不大。 4)技术要求：导轨的质量取决于它的制造精度和安装精度，设计时应根据使用要求，制定出滚动导轨的若干技术条件，下列项目和数据可供参考： 两导轨面间的不平度一般为3微米； 导轨不直度一般为10-15微米，精密的小于10微米。 滚动体的直径差，对于一般的导轨，全部滚动体的直径差不大于2微米，每组滚动体的直径差不大于1微米；对于精密导轨，全部滚动体的直径差不大于1微米，每组滚动体的直径差不大于0.5微米； 滚柱的锥度在滚柱长度范围内，大小端直径差小于0.5-1微米；
