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1、毕业设计(论文)题 目： 液体静压导轨设计 姓 名： 指导教师： 专 业： 机械设计与制造 层 次： 成绩评定表指导教师评语及评分论文评分指导教师（签名） 年 月 日评审教师评语及评分评审评分组长（签名） 年 月 日综合评分成 绩评定人签名 年 月 日毕业论文（设计）任务书题 目液体静压导轨设计学生姓名专业机械设计与制造层次专科学号指导教师任务书下达时间概述： 液体静压导轨时将具有一定压力的油液经过进油孔送入导轨上开设的油腔中，形成承载的压力，将运动导轨微浮起，使两导轨间形成极薄的油膜，且油膜厚度基本保持恒定不变的一种纯液体摩擦的滑动导轨。此种导轨无磨损，无静摩擦力，无低速爬行现象，阻尼系数大
2、。但设计、制造、使用均较复杂。要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）：1高钟毓主编.机电一体化系统设计.北京：机械工业出版社，2000;2王昆，何小柏，汪信远主编.机械设计课程设计.高等教育出版社,1995年12月第一版；3濮良贵，纪名刚主编.机械设计.高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001年7月第七版；4洪钟德主编.简明机械设计手册.同济大学出版社.2002年5月第一版；5刘希平主编.工程机械构造图册.机械工业出版社目录前言11导轨概述21.1导轨的作用和特点31.2导轨设计的基本要求31.3低速运动的平稳性分析62 液体静压导轨设计82.1静压导轨的工作原理及
3、特点82.2液体静压导轨的结构设计92.3节流器122.4静压导轨的设计计算16结论18致谢19参考文献19 1摘要开式液体静压导轨具有运动精度高，磨擦功耗小与导面寿命长的特点。但由于传统节流器性能差，节流参数选择不当，再加上导轨工作面制造精度不高故这种导轨在实际应用中效果不佳。开式液体静压导轨具有两有两大特征，即：导轨间隙上浮不受限制与每个滑囊承受的载荷范围很大，但这两个特征过去常被忽视导致应用效果不够理想，现在社会对此种导轨在采用新型可变节流器与选择最佳节流比或最佳供油压力就能保证在大载荷范围内导轨间隙近于不变，很有实用价值。应用平圆组合导轨可提高工作面制造精度有助于实现导轨间隙近于不变，
4、故可大大提高运动精度。关键词：开式静压导轨 节流器 使用价值 导轨间隙 前言导轨副用于引导运动部件的走向，保证执行件的正确运动轨迹，并通过摩擦和阻尼影响执行件的运动特性，如定位精度和低速均匀性。导轨副包括运动导轨和支撑导轨两部分。支撑导轨用以支撑和约束运动导轨，使之按要求作正确的运动。而对导轨副的性能要求是：导向精度、接触精度、精度保持性以及低速运动稳定性。我们知道，液体静压导轨是将具有一定压力的油液经过进油孔送入导轨上开设的油腔中，形成承载的压力，将运动导轨微浮起，使两导轨间形成极薄的油膜，且油膜厚度基本保持恒定不变的一种纯液体摩擦的滑动导轨。液体静压导轨无磨损，无低速爬行现象，阻尼系数大。
5、因此，此导轨可用于需平稳运动，磨损大的场合。应注意的是，液体静压导轨静压导轨设计、制造、使用均较复杂。所以，我们在设计液体静压导轨，应从这些方面入手，去设计出能克服这些方面问题的导轨，尽量让它做到大众化。从这个角度考虑，液体静压导轨的设计还有许多的地方需要完善，需要去克服，需要去解决。在21世纪的今天，更是机械与电子紧密发展的社会，其中，对导轨的广泛应用更是方便现代工业制造，例如，数控机床、车床、铣床等应用。导轨在此过程中更是具有重要作用。导轨就成了这些机械的关键部件。1导轨概述1.1导轨的作用和特点如图1-1所示的导轨副，运动构件1的导轨，称为动导轨，常见的为工作台，拖板或溜板的导轨；支撑件
6、2的导轨，称为静导轨，常见的为床身导轨。由于动导轨沿静导轨作定向运动，运动的直线直接影响到系统的工作精度。因此导轨在机电一体化系统中具有重要的作用，其特点是： 图1-11.工作运动的速度低，精度机械常要求工作台移动速度为0.55mm/min的低速度情况下运动不爬行。所以设计时要考虑低速爬行问题。 2.导轨工作部分刚性较差，对于一般机械和仪器工作台的静导轨，既长又薄，是系统中刚性最薄弱的环节。3.受力较复杂，计算较困难。4.大形导轨加工的工作量较大，需要专门机床加工或手工刮研。1.2导轨设计的基本要求导轨设计的基本要求是：导向精度高、刚度大、耐磨、运动灵活和平稳。一些高精度的导轨，还要求导轨的承
7、载面与导向面严格分开，对承载大的动导轨设置卸荷装置、设计导轨的支承时必须符合运动学原理或误差平均原理。1.导向精度导向精度是导轨副主要技术指标。导向精度是指导轨副中运动件沿给定方向作直线或旋转运动的准确程度。运动件实际运动方向对于给定方向的偏差越小，说明导轨精度愈高。一般高精度的导轨要求精度为0.1um/1000mm。所以，导向精度首先是指导轨自身形状的准确性，其次是与其他有关基准相互位置的准确性。 导向精度的高低主要取决于导轨面的集合精度及装配精度。这里着重介绍直线运动导轨几何精度的几项指标。（1）导轨在水平平面内和垂直平面内的直线度图1-2（a）、1-2(b)所示为V形导轨在水平平面内和垂
8、直平面内的直线度，其误差为。 （a）在水平面内 （b）在垂直平面内图1-2 导轨的直线度根据工作要求不同，导轨在水平面内或垂直面内直线度误差对测量或加工结果会造成不同的影响。如图6-3所示，设静导轨在垂直平面内的直线度误差是按抛物线M分布的，全长直线度误差为。动导轨紧贴在静导轨上运动，则跟导轨一起运动的工件误差为=(/L) 。按此公式即可求出在静导轨全长L=1500mm,直线度误差=0.03mm，工件长度为500mm时的工件直线度误差=0.0033mm。 由此可知，导轨在垂直面内直线误差对平面工件的加工精度影响较大。因此导轨精度的确定，需根据具体情况而定。（2）导轨间的平行度和垂直度 对于坐标
9、镗床、坐标测量机、CNC齿轮测量中心，除要求单个导轨的精度外，还要求两导轨间的平行度，如图6-4所示，及两导轨或三导轨间的垂直度。因为导轨间的微小垂直误差都会造成较大的加工或测量误差。 实际上动导轨运动时的误差是很复杂的，是上述几项误差的综合影响使运动件产生x、y、z轴平移或微小转动。 对于高精度机电一体化系统而言，导轨误差是系统总误差的主要部分。因此，提高系统中运动部件的运动精度，一般应从提高导轨的制造精度着手，这是最根本的措施。 图1-3 导轨在垂直平面内的直线 图1-4 两导轨面的平行度度误差对工作平面加工件平面加工精度的影响2.耐磨性 导轨精度除符合出厂要求外，还必须使这个精度在一定的
10、期限内不变或少变，也就是说习惯上所说的“精度保持性”问题。实践证明，不少精密设备使用多年仍有较好的精度，有些则精度降低很快，甚至失效，其原因虽然很多，但耐磨是主要的因素。导轨磨损就要进行大修，很不经济。所以，提高导轨耐磨性是提高产品质量的主要内容之一。3.刚度 导轨的刚度是之外力作用下导轨本身抵抗变形的能力（它不包括床身或基座对导轨变形的影响）。由于工作台、工件等运动部件质量的作用，导轨的变形是绝对的，变形后的导轨必然影响加工或测量的精度。4.低速运动平稳性 导轨应有低速运动平稳性，无爬行、摆动现象。5.热变形当环境温度变化时，导轨的变形要尽量小。表1-1给出了各种导轨的性能比较项目优良标志金
11、属滑动导轨高分子材料滑动导轨滚动导轨液体静压导轨空气静压导轨磁力导轨摩擦系数小差差良良优优粘性系数小差中良优优优平行精度高差中良优优良转角精度高差中中优优良刚度大优优优良差差振动、衰减大差良差良良优最高速度高差差良良优优发热量小差差良中优良温度影响小差差优良中良寿命长中良良优优优成本低优优良差差差1.3低速运动的平稳性分析在精密或数控机械设备中，某些进给运动的执行部件在连续或间断进给时，经常要作低速或微小的位移（0.051mm/min或0.00010.002mm/次），在低速运动下，主动件虽作等低速运动，从动件却往往会出现明显的速度不均匀性。如图1-5所示的工作他该传动简图，当丝杠1作极低的匀
12、速运动时，工作台2可能会出现一快一慢或跳跃式的运动，这种现象称为爬行。在间歇进给的微位移装置中也会出现爬行。爬行是引起低速微动不平稳的主要因素。 图1-5 工作太传动简图 图1-6 工作台传动系统的力学模型1.产生爬行的原因和过程产生爬行的原因和过程，可用图1-6所示的力学模型分析。主动件1以匀速移动，通过传动件2（例如齿轮、丝杠螺母副等）推动从动件3（如工作台）。在工作工程中，传动系统并不是绝对刚体，它要克服阻力来推动从动件，并且每个传动件还会产生弹性变形，所以可将其简化为一个弹簧，其刚度为K。从动件3的质量为m。当主动件按图示方向开始作匀速运动时，由于摩擦力的作用，这时的从动件并不移动，而是压缩弹簧；当压缩到一定程度，其弹簧力超过静摩擦力的瞬时，从动件开始移动，此时静摩擦变为动摩擦，摩擦阻力突然降低，因此弹簧的弹性力大于动摩擦力，使从动件加速向前移动，产生所谓跳跃运动状态。由于从动件向前移动后使弹簧变形减小，弹性力减小，当弹性力减小到等于动摩擦力时，对从动件没有推动力，但由于惯性还要向前移动一段距离才静止。由于主动件继续匀速运动，这种跳跃静止的现
