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1、第第2 2章章 机械系统设计机械系统设计2.1概述概述2.2传动机构传动机构的的设计设计2.3支撑支撑部件的部件的设计设计2.4数控机床的机械结构数控机床的机械结构1 12.1 概概 述述为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求： (1)(1)(1)(1)高精度高精度高精度高精度 精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产精度直接影响产品的质量，尤其是
2、机电一体化产精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满精度是其首要的要求。
3、如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操作。精确，也无法完成其预定的机械操作。精确，也无法完成其预定的机械操作。精确，也无法完成其预定的机械操作。2 2 (2) (2) (2) (2) 快速响应性快速响应性快速响应性快速响应性 即要求机械系统从接到指令到开始执行指令指即要求机械系统从接到指令到开始执行指令指即要求机械系统从接到指令到开始执行指令指即要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔
4、短，这样控制系统才能定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。 (3) (3) (3) (3) 良好的稳定性良好的稳定性良好的稳定性良好的稳定性 即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影即
5、要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。响，抗干扰能力强。响，抗干扰能力强。响，抗干扰能力强。2.1 概概 述述3 32.2 传动机构的设计传动机构的设计2.2.12.2.1齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动2.2.22.2.2谐波齿轮传动谐波齿轮传动谐波齿轮传动谐波齿轮传动2.2.32.2.3同步带传动同步带传动同步带传动同步带传动2.2.42.2.4滚珠丝杠副传动滚珠丝杠副传动滚珠丝杠副传动滚珠丝杠副传动4 41 1、齿轮传动系统的总传动比及其分配、齿轮传动系统的总传动比及其分配、齿轮传动系统的总传动比及其分配、齿轮传动系统的总传动比及其分配最佳总传动比最佳总传动比最佳总传动
6、比最佳总传动比 ：等效负载转矩最小或负载加速度等效负载转矩最小或负载加速度等效负载转矩最小或负载加速度等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，即为最佳总传动比最大的总传动比，即为最佳总传动比最大的总传动比，即为最佳总传动比最大的总传动比，即为最佳总传动比 。单级传。单级传。单级传。单级传动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。因此，总传会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。因此，总传会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。因此，总传会使整个传动系
7、统的轮廓尺寸变大。因此，总传动比要进行分级分配，并在各级之间分配传动比。动比要进行分级分配，并在各级之间分配传动比。动比要进行分级分配，并在各级之间分配传动比。动比要进行分级分配，并在各级之间分配传动比。传动比分配原则如下：传动比分配原则如下：传动比分配原则如下：传动比分配原则如下： 最小等效转动惯量原则：最小等效转动惯量原则：最小等效转动惯量原则：最小等效转动惯量原则： 重量最轻原则重量最轻原则重量最轻原则重量最轻原则 输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则2.2.1 齿轮传动齿轮传动5 52 2 齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法
8、齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法 (1)(1)中心距调节法中心距调节法中心距调节法中心距调节法如右图所示，将相互啮合如右图所示，将相互啮合如右图所示，将相互啮合如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮4 4装在电机输出轴心轴装在电机输出轴心轴装在电机输出轴心轴装在电机输出轴心轴) )上，上，上，上，通过转动偏心套通过转动偏心套通过转动偏心套通过转动偏心套( (偏心轴偏心轴偏心轴偏心轴) )的的的的转角，就可调节两啮合齿轮转角，就可调节两啮合齿轮转角，就可调节两啮合齿轮转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱
9、齿的中心距，从而消除圆柱齿的中心距，从而消除圆柱齿的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。轮正、反转时的齿侧间隙。轮正、反转时的齿侧间隙。轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单，但其侧隙特点是结构简单，但其侧隙特点是结构简单，但其侧隙特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。不能自动补偿。不能自动补偿。不能自动补偿。 2.2.1 齿轮传动齿轮传动上，并将电机上，并将电机2安装在偏心套安装在偏心套1(或偏或偏6 611齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法 (1)(1)中心距调节法中心距调节法中心距调节法中心距调节法如右图所示，将相互啮合如右
10、图所示，将相互啮合如右图所示，将相互啮合如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮的一对齿轮中的一个齿轮4 4装在电机输出轴上，并将电装在电机输出轴上，并将电装在电机输出轴上，并将电装在电机输出轴上，并将电机机机机2 2安装在偏心套安装在偏心套安装在偏心套安装在偏心套1(1(或偏心或偏心或偏心或偏心轴轴轴轴) )上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套( (偏偏偏偏心轴心轴心轴心轴) )的转角，就可调节两的转角，就可调节两的转角，就可调节两的转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消啮合齿轮的中心距，从而消啮合齿轮的中
11、心距，从而消啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿除圆柱齿轮正、反转时的齿除圆柱齿轮正、反转时的齿除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单，侧间隙。特点是结构简单，侧间隙。特点是结构简单，侧间隙。特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。但其侧隙不能自动补偿。但其侧隙不能自动补偿。但其侧隙不能自动补偿。 2.2.1 齿轮传动齿轮传动7 7 (2)(2)轴向垫片调整法轴向垫片调整法轴向垫片调整法轴向垫片调整法 如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮1 1和和和和2 2相啮合，相啮合，相啮合，相啮合，其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分
12、度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片3 3使齿轮使齿轮使齿轮使齿轮2 2沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片垫片垫片垫片3 3的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮1 1和和和和2 2之之之之间既齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运
13、转又灵活。特点同偏心套特点同偏心套特点同偏心套特点同偏心套( (轴轴轴轴) )调整法。调整法。调整法。调整法。2.2.1 齿轮传动齿轮传动8 8(3)(3)双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法 这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和个用两片薄齿
14、轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。2.2.1 齿轮传动齿轮传动9 9(4)(4)斜齿轮传动斜齿轮传动斜齿轮传动斜齿轮传动消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调整消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调整消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上
15、述错齿调整消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离，这样它的螺旋线便错开了。段距离，这样它的螺旋线便错开了。段距离，这样它的螺旋线便错开了。段距离，这样它的螺旋线便错开了。2.2.1 齿轮传动齿轮传动1010(5)(5)锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮
16、传动(a)(a)轴向压簧调整法轴向压簧调整法轴向压簧调整法轴向压簧调整法 轴向压簧调整法原理如图，轴向压簧调整法原理如图，轴向压簧调整法原理如图，轴向压簧调整法原理如图，在锥齿轮在锥齿轮在锥齿轮在锥齿轮4 4的传动轴的传动轴的传动轴的传动轴7 7上装有压簧上装有压簧上装有压簧上装有压簧5 5，其轴向力大，其轴向力大，其轴向力大，其轴向力大小由螺母小由螺母小由螺母小由螺母6 6调节。锥齿轮调节。锥齿轮调节。锥齿轮调节。锥齿轮4 4在压簧在压簧在压簧在压簧5 5的作用下可轴的作用下可轴的作用下可轴的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮向移动，从而消除了其与
17、啮合的锥齿轮向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮l l之间的齿之间的齿之间的齿之间的齿侧间隙。侧间隙。侧间隙。侧间隙。2.2.1 齿轮传动齿轮传动1111 (b)(b)周向弹簧调整法周向弹簧调整法周向弹簧调整法周向弹簧调整法 将与锥齿轮将与锥齿轮将与锥齿轮将与锥齿轮3 3啮合的齿轮啮合的齿轮啮合的齿轮啮合的齿轮做成大小两片做成大小两片做成大小两片做成大小两片(1(1、2)2)，在，在，在，在大片锥齿轮大片锥齿轮大片锥齿轮大片锥齿轮1 1上制有三个上制有三个上制有三个上制有三个周向圆弧槽周向圆弧槽周向圆弧槽周向圆弧槽8 8，小片锥齿，小片锥齿，小片锥齿，小片锥齿轮轮轮轮2 2的端面制有三个可伸的端
18、面制有三个可伸的端面制有三个可伸的端面制有三个可伸入槽入槽入槽入槽8 8的凸爪的凸爪的凸爪的凸爪7 7。弹簧。弹簧。弹簧。弹簧5 5装装装装在槽在槽在槽在槽8 8中，一端顶在凸爪中，一端顶在凸爪中，一端顶在凸爪中，一端顶在凸爪7 7上，另一端顶在镶在槽上，另一端顶在镶在槽上，另一端顶在镶在槽上，另一端顶在镶在槽8 8中的镶块中的镶块中的镶块中的镶块4 4上。止动螺钉上。止动螺钉上。止动螺钉上。止动螺钉6 6装配时用，安装完毕将其装配时用，安装完毕将其装配时用，安装完毕将其装配时用，安装完毕将其卸下，则大小片锥齿轮卸下，则大小片锥齿轮卸下，则大小片锥齿轮卸下，则大小片锥齿轮1 1、2 2在弹簧力
19、作用下错齿，在弹簧力作用下错齿，在弹簧力作用下错齿，在弹簧力作用下错齿，从而达到消除间隙的目的。从而达到消除间隙的目的。从而达到消除间隙的目的。从而达到消除间隙的目的。2.2.1 齿轮传动齿轮传动1212谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大( (几十几十几十几十几百几百几百几百) )、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业机平稳、承载能力强、效率
20、高等优点，故在工业机平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业机平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到广泛的应用。广泛的应用。广泛的应用。广泛的应用。11谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理 2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动1313谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内谐波传动由三个主要构件所组
21、成，即具有内齿的刚轮齿的刚轮齿的刚轮齿的刚轮l l、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮2 2和波发生器和波发生器和波发生器和波发生器3 3。通。通。通。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径
22、，时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，则视柔
23、轮回转方向的不同，或处于啮合状态，处，则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，处，则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，处，则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之和脱开处也随之
24、不断变化，于是在柔轮与刚轮之和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间就产生了相对位移，从而传递运动。间就产生了相对位移，从而传递运动。间就产生了相对位移，从而传递运动。间就产生了相对位移，从而传递运动。2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动1414 在波发生器转动一周期间，柔轮上一点变形的在波发生器转动一周期间，柔轮上一点变形的在波发生器转动一周期间，柔轮上一点变形的在波发生器转动一周期间，柔轮上一点变形的循环次数与波发生器上的凸起部位数是一致的，循环次数与波发生器上的凸起部位数是一致的，循环次数与波发生器上的凸起部位数是一致的，循环次数与波发生器上的凸起部位数是一致的，称为波数。常用的有
25、两波和三波两种。为了有利称为波数。常用的有两波和三波两种。为了有利称为波数。常用的有两波和三波两种。为了有利称为波数。常用的有两波和三波两种。为了有利于柔轮的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮和柔轮的于柔轮的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮和柔轮的于柔轮的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮和柔轮的于柔轮的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮和柔轮的齿数差应等于波发生器波数齿数差应等于波发生器波数齿数差应等于波发生器波数齿数差应等于波发生器波数( (即波发生器上的滚轮即波发生器上的滚轮即波发生器上的滚轮即波发生器上的滚轮数数数数) )的整倍数，通常取为等于波数。的整倍数，通常取为等于波数。的整倍数，通常取为等于波数。的整倍数，
26、通常取为等于波数。2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动151522谐波齿轮传动的传动比计算谐波齿轮传动的传动比计算谐波齿轮传动的传动比计算谐波齿轮传动的传动比计算 式中：式中：式中：式中：、分别为刚轮、柔轮和波形发分别为刚轮、柔轮和波形发分别为刚轮、柔轮和波形发分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度；生器的角速度；生器的角速度；生器的角速度；、分别为刚轮和柔轮的齿数。分别为刚轮和柔轮的齿数。分别为刚轮和柔轮的齿数。分别为刚轮和柔轮的齿数。 (1)(1)当柔轮固定时，当柔轮固定时，当柔轮固定时，当柔轮固定时，则，则，则，则 三、谐波齿轮传动三、谐波齿轮传动1616(2)(2)当刚轮固定时，当刚轮
27、固定时，当刚轮固定时，当刚轮固定时，则，则，则，则设设设设、 当柔轮固定时，当柔轮固定时，当柔轮固定时，当柔轮固定时，当柔轮固定时当柔轮固定时当柔轮固定时当柔轮固定时2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动17173.3.谐波齿轮减速器产品及选用谐波齿轮减速器产品及选用谐波齿轮减速器产品及选用谐波齿轮减速器产品及选用常见的谐波齿轮减速器标记代号如下图常见的谐波齿轮减速器标记代号如下图常见的谐波齿轮减速器标记代号如下图常见的谐波齿轮减速器标记代号如下图谐波齿轮减速机选用说明：谐波齿轮减速机选用说明：谐波齿轮减速机选用说明：谐波齿轮减速机选用说明：(1).(1).样本中的图表参数为标准产品，用户选型
28、时需样本中的图表参数为标准产品，用户选型时需样本中的图表参数为标准产品，用户选型时需样本中的图表参数为标准产品，用户选型时需确定以下三项参数：确定以下三项参数：确定以下三项参数：确定以下三项参数：（a a）传动比或输出转速（）传动比或输出转速（）传动比或输出转速（）传动比或输出转速（r/min)r/min)（b b）减速机输入功率（）减速机输入功率（）减速机输入功率（）减速机输入功率（kw)kw) （c c）额定输入转速（）额定输入转速（）额定输入转速（）额定输入转速（r/min)r/min)2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动1818(2).(2).如减速机输入转速是可调的，则在选用减速机
29、型号时如减速机输入转速是可调的，则在选用减速机型号时如减速机输入转速是可调的，则在选用减速机型号时如减速机输入转速是可调的，则在选用减速机型号时应分别确定：应分别确定：应分别确定：应分别确定：工作条件为工作条件为工作条件为工作条件为“ “恒功率恒功率恒功率恒功率” ”时按最低转速选用机型；工作条时按最低转速选用机型；工作条时按最低转速选用机型；工作条时按最低转速选用机型；工作条件为件为件为件为“ “恒扭矩恒扭矩恒扭矩恒扭矩” ”时，按最高转速选用机型。订货时须说明是时，按最高转速选用机型。订货时须说明是时，按最高转速选用机型。订货时须说明是时，按最高转速选用机型。订货时须说明是否与电机直联，电
30、机型号及参数。否与电机直联，电机型号及参数。否与电机直联，电机型号及参数。否与电机直联，电机型号及参数。(3).(3).选用减速机输入功率选用减速机输入功率选用减速机输入功率选用减速机输入功率与输出扭矩与输出扭矩与输出扭矩与输出扭矩的计算的计算的计算的计算式中：式中：式中：式中：P P 减速机额定输入功率（减速机额定输入功率（减速机额定输入功率（减速机额定输入功率（KWKW）T T 减速机额定输出扭矩（减速机额定输出扭矩（减速机额定输出扭矩（减速机额定输出扭矩（Nm)Nm)KA KA 工作情况系数工作情况系数工作情况系数工作情况系数2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动1919(4).(4).
31、减速机输出轴装有齿轮、链轮、三角皮带轮及减速机输出轴装有齿轮、链轮、三角皮带轮及减速机输出轴装有齿轮、链轮、三角皮带轮及减速机输出轴装有齿轮、链轮、三角皮带轮及平皮带轮时，需要校验轴伸的悬臂负荷平皮带轮时，需要校验轴伸的悬臂负荷平皮带轮时，需要校验轴伸的悬臂负荷平皮带轮时，需要校验轴伸的悬臂负荷，校，校，校，校验公式为验公式为验公式为验公式为式中：式中：式中：式中：DD齿轮、链轮、皮带轮的节圆直径齿轮、链轮、皮带轮的节圆直径齿轮、链轮、皮带轮的节圆直径齿轮、链轮、皮带轮的节圆直径(m)(m)FRFR悬臂负荷系数（齿轮悬臂负荷系数（齿轮悬臂负荷系数（齿轮悬臂负荷系数（齿轮FR=1.5FR=1.5
32、；链轮；链轮；链轮；链轮FR=1.2FR=1.2；三角皮带轮；三角皮带轮；三角皮带轮；三角皮带轮FR=2FR=2；平皮带轮；平皮带轮；平皮带轮；平皮带轮FR=2.5)FR=2.5)当当当当结果安全。结果安全。结果安全。结果安全。2.2.2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动2020同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点的传动零件。由于同的传动零件。由于同的传动零件。由于同的传动零件。由于同步带是一种兼有链、步带是一种兼有链、步带是一种兼有链、步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶
33、带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点的传动零件，于的传动零件，于的传动零件，于的传动零件，于19401940年由美国尤尼年由美国尤尼年由美国尤尼年由美国尤尼罗尔罗尔罗尔罗尔(Unirayal)(Unirayal)橡橡橡橡胶公司首先加以开发。胶公司首先加以开发。胶公司首先加以开发。胶公司首先加以开发。19461946年辛加公司把年辛加公司把年辛加公司把年辛加公司把同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动上，取得显著效益，上，取得显著效益，上，取得显著效益，上，取得显著效益，并被逐渐引用到
34、其他并被逐渐引用到其他并被逐渐引用到其他并被逐渐引用到其他机械传动上。机械传动上。机械传动上。机械传动上。2.2.3、同步带传动、同步带传动21211.分类分类2.同步带的优缺点同步带的优缺点3.同步带的结构和尺寸结构同步带的结构和尺寸结构4.同步带的设计计算同步带的设计计算2.2.3、同步带传动、同步带传动22221.1.分类分类分类分类(1)(1)按用途分按用途分按用途分按用途分(a)(a)一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动 即梯形齿同步带传即梯形齿同步带传即梯形齿同步带传即梯形齿同步带传动。它主要用于中、小功率的同步带传动，如各动。它主要用于
35、中、小功率的同步带传动，如各动。它主要用于中、小功率的同步带传动，如各动。它主要用于中、小功率的同步带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带传动。传动。传动。传动。(b)(b)高转矩同步带传动高转矩同步带传动高转矩同步带传动高转矩同步带传动 又称又称又称又称HTDHTD带带带带(High(HighTorqueDrive)TorqueDrive)或或或或STPDSTPD带传动带传动带传动带传动(Super(SuperTorquePositiveDrive)T
36、orquePositiveDrive)。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧状，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用状，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用状，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用状，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用于重型机械的传动中，如运输机械于重型机械的传动中，如运输机械于重型机械的传动中，如运输机械于重型机械的传动中，如运输机械( (飞机、汽车飞机、汽车飞机、汽车飞机、汽车) )、石油机械和机床、发电机等的传动。石油机械和机床、发电机等的传动。石油机械和机床、发电机等的传动。石油机械和机床、发电机等的传动。 2.2.3、同步带
37、传动、同步带传动2323(3)(3)特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动 这是根据某种机器特这是根据某种机器特这是根据某种机器特这是根据某种机器特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。(4)(4)特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动 即为
38、适应特殊工作环即为适应特殊工作环即为适应特殊工作环即为适应特殊工作环境制造的同步带。境制造的同步带。境制造的同步带。境制造的同步带。 2.2.3、同步带传动、同步带传动2424 (2).(2).按规格制度分按规格制度分按规格制度分按规格制度分(a)(a)模数制模数制模数制模数制 同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数m(m(与齿轮与齿轮与齿轮与齿轮相同相同相同相同) )，根据不同的模数数值来确定带的型号及结，根据不同的模数数值来确定带的型号及结，根据不同的模数数值来确定带的型号及结，根据不同的模数数值来确定带的型号及结构参数。在构参数。在构参数。在构参
39、数。在6060年代该种规格制度曾应用于日、意、年代该种规格制度曾应用于日、意、年代该种规格制度曾应用于日、意、年代该种规格制度曾应用于日、意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各国仍采用模数制。国仍采用模数制。国仍采用模数制。国仍采用模数制。2.2.3、同步带传动、同步带传动2525(2)(2)节距
40、制节距制节距制节距制 即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制或由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制或由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制或由于节距制来源于英、美，其计
41、量单位为英制或经换算的公制单位。经换算的公制单位。经换算的公制单位。经换算的公制单位。(3)DIN(3)DIN米制节距米制节距米制节距米制节距 DINDIN米制节距是德国同步米制节距是德国同步米制节距是德国同步米制节距是德国同步带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为齿节距，但标准节距数值不同于齿节距，但标准节距数值不同于齿节距，但标准节距数值不同于齿节距，但标准节距数值不同于ISOISO节距制，计节距制，计节距制，计节距制，计量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较
42、多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，故故故故DINDIN米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。2.2.3、同步带传动、同步带传动26262.2.同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点(1)(1)工作时无滑动，有准确的传动比工作时无滑动，有准确的传动比工作时无滑动，有准确的传动比工作时无滑动，有准确的传动比(2)(2)传动效率高，节能效果好传动效率高，节能效果好传动效率高，节能效果好
43、传动效率高，节能效果好(3)(3)传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑(4)(4)维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低(5)(5)恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作2.2.3、同步带传动、同步带传动27273.3.同步带的结构和尺寸规格同步带的结构和尺寸规格同步带的结构和尺寸规格同步带的结构和尺寸规格(1)(1)同步带结构同步带结构同步带结构同步带结构如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和包如下左图所示，同
44、步带一般由承载绳、带齿、带背和包如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和包如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和包布层组成。布层组成。布层组成。布层组成。 工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。2.2.3、同步带传动、同步带传动28284.4.同步带的设计计算同步带的设计计算同步带的设计计算同步带的设计计算 (1)(1)失效形式和计算准则失效形式和计算准则失效形式和计算准则失效形式和计算准则同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失
45、效形式有：(a)(a)承载绳断裂承载绳断裂承载绳断裂承载绳断裂 原因是带型号过小和小带轮直径过小等。原因是带型号过小和小带轮直径过小等。原因是带型号过小和小带轮直径过小等。原因是带型号过小和小带轮直径过小等。(b)(b)爬齿和跳齿爬齿和跳齿爬齿和跳齿爬齿和跳齿 原因是同步带传递的圆周力过大、带与原因是同步带传递的圆周力过大、带与原因是同步带传递的圆周力过大、带与原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。(c)(c)带齿的磨损带齿的磨损带齿的磨损
46、带齿的磨损 原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。紧力过大等。紧力过大等。紧力过大等。(d)(d)其他失效方式其他失效方式其他失效方式其他失效方式 带和带轮的制造安装误差引起的带轮带和带轮的制造安装误差引起的带轮带和带轮的制造安装误差引起的带轮带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏
47、、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。脱落等。脱落等。脱落等。在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条的条件下，保证同步带的抗拉强度。
48、在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。件下，则应保证带齿的一定耐磨性。件下，则应保证带齿的一定耐磨性。件下，则应保证带齿的一定耐磨性。2.2.3、同步带传动、同步带传动2929(2)(2)同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已知条件为：PmPm 需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；n1n1、n2 n2 主从动轮的转速或传动比；主从动轮的转速或传动比；主从动轮的转速或传动比；主从动轮
49、的转速或传动比；(a)(a)确定带的设计功率；确定带的设计功率；确定带的设计功率；确定带的设计功率；(b)(b)选择带型和节距；选择带型和节距；选择带型和节距；选择带型和节距；(c)(c)确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；(d)(d)确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；(e)(e)校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；(f)(f)
50、确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；(g)(g)带的工作能力验算。带的工作能力验算。带的工作能力验算。带的工作能力验算。2.2.3、同步带传动、同步带传动3030滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母滚道之间放人滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母滚道之间放人滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母滚道之间放人滚珠丝杠传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向时，带动滚珠沿螺
51、纹滚道滚动。螺母上设有返向时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和置预紧装置。为延长工作寿命，
52、可设置润滑件和密封件。密封件。密封件。密封件。 滚珠丝杠副传动与滑动丝杠副传动或其它直线运滚珠丝杠副传动与滑动丝杠副传动或其它直线运滚珠丝杠副传动与滑动丝杠副传动或其它直线运滚珠丝杠副传动与滑动丝杠副传动或其它直线运动副相比，有下列特点：动副相比，有下列特点：动副相比，有下列特点：动副相比，有下列特点：（1 1）传动效率高）传动效率高）传动效率高）传动效率高 一般滚珠丝杠副的传动效率达一般滚珠丝杠副的传动效率达一般滚珠丝杠副的传动效率达一般滚珠丝杠副的传动效率达90909595，耗费能量仅为滑动丝杆的，耗费能量仅为滑动丝杆的，耗费能量仅为滑动丝杆的，耗费能量仅为滑动丝杆的1/31/3。2.2.
53、4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动3131（2 2）运动平稳）运动平稳）运动平稳）运动平稳 滚动摩擦系数接近常数，启动与工滚动摩擦系数接近常数，启动与工滚动摩擦系数接近常数，启动与工滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。（3 3）工作寿命长）工作寿命长）工作寿命长）工作寿
54、命长 滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度硬度硬度硬度(HRC5862)(HRC5862)、高精度，具有较长的工作、高精度，具有较长的工作、高精度，具有较长的工作、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的410410倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。（4 4）定位精度和重复定位精度高）定位精度和重复定位精度高）定位精度和重复定位精度高）定位精度和重复定位精度高 由于滚珠丝杆副由于滚珠丝
55、杆副由于滚珠丝杆副由于滚珠丝杆副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。精度和重复定位精度。精度和重复定位精度。精度和重复定位精度。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动3232（5 5）同步性好）同步性好）同步性好）同步性好 用几套相同的滚珠丝杆副同时传动用几套相同的滚珠丝杆副
56、同时传动用几套相同的滚珠丝杆副同时传动用几套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。（6 6）可靠性高）可靠性高）可靠性高）可靠性高 润滑密封装置结构简单，维修方便。润滑密封装置结构简单，维修方便。润滑密封装置结构简单，维修方便。润滑密封装置结构简单，维修方便。（7 7）不能自锁）不能自锁）不能自锁）不能自锁 用于垂直传动时，必须在系统中附用于垂直传动时，必须在系统中附用于垂直传动时，必须在系统中附用于垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置
57、。加自锁或制动装置。加自锁或制动装置。加自锁或制动装置。（8 8）制造工艺复杂）制造工艺复杂）制造工艺复杂）制造工艺复杂 滚珠丝杆和螺母等零件加工精滚珠丝杆和螺母等零件加工精滚珠丝杆和螺母等零件加工精滚珠丝杆和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动33331.1.工作原理与结构工作原理与结构工作原理与结构工作原理与结构滚珠丝杆副结构滚珠丝杆副结构滚珠丝杆副结构滚珠丝杆副结构端盖循环端盖循环端盖循环端盖循环插管循环插管循环插管
58、循环插管循环2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动3434丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回滚珠从滚
59、道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。滚珠在螺母滚道内循环。滚珠在螺母滚道内循环。滚珠在螺母滚道内循环。滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环内循环内循环内循环和和和和外外外外循环循环循环循环二种。二种。二种。二种。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副
60、传动传动35352.2.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向反向反向反向传动精度传动精度传动精度传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在
61、滚珠。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。和螺母原有间隙的总和。和螺母原有间隙的总和。和螺母原有间隙的总和。通常采用通常采用通常采用通常采用双螺母预紧双螺母预紧双螺母预紧双螺母预紧或或或或单螺母（大滚珠、大导单螺母（大滚珠、大导单螺母（大滚珠、大导单螺母（大滚珠、大导程）的方法程）的方法程）的方法程）的方法，把弹性变形控制在最小限
62、度内，以减，把弹性变形控制在最小限度内，以减，把弹性变形控制在最小限度内，以减，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动3636(1)(1)双螺母预紧原理双螺母预紧原理双螺母预紧原理双螺母预紧原理根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚时即产生时
63、即产生时即产生时即产生“ “预拉应力预拉应力预拉应力预拉应力” ”，而当垫片厚度较薄时，而当垫片厚度较薄时，而当垫片厚度较薄时，而当垫片厚度较薄时即产生即产生即产生即产生“ “预压应力预压应力预压应力预压应力” ”以消除轴向间隙。以消除轴向间隙。以消除轴向间隙。以消除轴向间隙。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动37371.1.(2)(2)单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）2.2.为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸为
64、了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸适当增大，使其适当增大，使其适当增大，使其适当增大，使其4 4点接触，产生预紧力，为了提点接触，产生预紧力，为了提点接触，产生预紧力，为了提点接触，产生预紧力，为了提高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢球。球。球。球。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动3838(3)(3)单螺母预紧原理（偏置导程法）单螺母预紧原理（偏置导程法）单螺母预紧原理（偏置导程法）单螺母预紧原理（偏置导程法）偏置导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将偏置
65、导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将偏置导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将偏置导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将其导程增加一个预压量其导程增加一个预压量其导程增加一个预压量其导程增加一个预压量，以达到预紧的目的。，以达到预紧的目的。，以达到预紧的目的。，以达到预紧的目的。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动39393.3.滚珠丝杠副的轴向弹性变形滚珠丝杠副的轴向弹性变形滚珠丝杠副的轴向弹性变形滚珠丝杠副的轴向弹性变形 滚珠丝杠受轴向载荷后，滚珠和滚道面将产生弹性滚珠丝杠受轴向载荷后，滚珠和滚道面将产生弹性滚珠丝杠受轴向载荷后，滚珠和滚道面将产生弹性滚珠丝杠受轴向载荷后，滚
66、珠和滚道面将产生弹性变形，轴向弹性变形量变形，轴向弹性变形量变形，轴向弹性变形量变形，轴向弹性变形量与轴向载荷与轴向载荷与轴向载荷与轴向载荷之间的之间的之间的之间的关系与滚动轴承的计算相同，根据点接触理论，关系与滚动轴承的计算相同，根据点接触理论，关系与滚动轴承的计算相同，根据点接触理论，关系与滚动轴承的计算相同，根据点接触理论，满足下式：满足下式：满足下式：满足下式： (1)(1)单螺母预紧（无预紧）的轴向弹性变形单螺母预紧（无预紧）的轴向弹性变形单螺母预紧（无预紧）的轴向弹性变形单螺母预紧（无预紧）的轴向弹性变形 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4040式中：式中：式中：式中：钢
67、球和滚道的接触角（钢球和滚道的接触角（钢球和滚道的接触角（钢球和滚道的接触角（4545）；）；）；）；钢球直径（钢球直径（钢球直径（钢球直径（mmmm）；）；）；）；单个钢球所受载荷（单个钢球所受载荷（单个钢球所受载荷（单个钢球所受载荷（NN）；）；）；）； 钢球数；钢球数；钢球数；钢球数；和精度、结构有关的系数。和精度、结构有关的系数。和精度、结构有关的系数。和精度、结构有关的系数。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4141 (2)(2)双螺母预紧时的轴向变形量双螺母预紧时的轴向变形量双螺母预紧时的轴向变形量双螺母预紧时的轴向变形量对两个螺母对两个螺母对两个螺母对两个螺母AA和和和和
68、BB施加预紧力施加预紧力施加预紧力施加预紧力后，螺母后，螺母后，螺母后，螺母AA、BB均变形至均变形至均变形至均变形至XX点。如果这时作用有外力点。如果这时作用有外力点。如果这时作用有外力点。如果这时作用有外力，则螺母，则螺母，则螺母，则螺母AA从从从从XX点向点向点向点向X1X1点、螺母点、螺母点、螺母点、螺母BB从从从从XX点向点向点向点向X2X2点移动由于点移动由于点移动由于点移动由于和成正比关系，假设其比例系数为和成正比关系，假设其比例系数为和成正比关系，假设其比例系数为和成正比关系，假设其比例系数为k k，则有，则有，则有，则有，并且螺母，并且螺母，并且螺母，并且螺母AA和和和和BB
69、的变形量分别为：的变形量分别为：的变形量分别为：的变形量分别为： 由于在外力作用下螺母由于在外力作用下螺母由于在外力作用下螺母由于在外力作用下螺母AA和和和和BB的变形量相同（方向的变形量相同（方向的变形量相同（方向的变形量相同（方向相反），所以相反），所以相反），所以相反），所以 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4242而且，当仅有外力而且，当仅有外力而且，当仅有外力而且，当仅有外力作用时，作用时，作用时，作用时，随着随着随着随着的增加使的增加使的增加使的增加使接近零时，则外力几乎全被螺接近零时，则外力几乎全被螺接近零时，则外力几乎全被螺接近零时，则外力几乎全被螺母母母母AA吸收。
70、吸收。吸收。吸收。 当当当当时时时时 又因为又因为又因为又因为 所以所以所以所以 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4343目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达0.05mm0.05mm，而双螺母式的经加预紧力调整后基本，而双螺母式的经加预紧力调整后基本，而双螺母式的经加预紧力调整后基本，而双螺母式的经加预紧力调整后基本上能消除轴向间隙。应用该方法消除轴向间隙时上能消除轴向间隙。应用该方法消除轴向间隙时上能消除轴向间隙。应用该方法消除轴向间隙时上能消除轴向间隙。应用
71、该方法消除轴向间隙时应注意以下两点：应注意以下两点：应注意以下两点：应注意以下两点：（1 1）预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传）预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传）预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传）预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩短。预紧力应不超过最大轴向负载的短。预紧力应不超过最大轴向负载的短。预紧力应不超过最大轴向负载的短。预紧力应不超过最大轴向负载的1/31/3。（2 2）要特别注意减小丝杠安装部分和
72、驱动部分的）要特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的）要特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的）要特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响。它对传动精度有直接影响。它对传动精度有直接影响。它对传动精度有直接影响。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动44444.4.滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级 (1)(1)主要尺寸主要尺
73、寸主要尺寸主要尺寸 标称直径、导程、螺旋升角等。标称直径、导程、螺旋升角等。标称直径、导程、螺旋升角等。标称直径、导程、螺旋升角等。 (2).(2).精度等级精度等级精度等级精度等级 JB316.282JB316.282滚珠丝杠副精度滚珠丝杠副精度滚珠丝杠副精度滚珠丝杠副精度标准规定分为六个等级：标准规定分为六个等级：标准规定分为六个等级：标准规定分为六个等级：C C、DD、E E、F F、GG、HH。C C级最高，级最高，级最高，级最高，HH级最低。级最低。级最低。级最低。 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动45455.5.滚珠丝杠副的安装滚珠丝杠副的安装滚珠丝杠副的安装滚珠丝杠副的
74、安装丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚度零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚度零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚度零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚度和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考虑。为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承虑。为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承虑。为了提高轴向刚度，丝
75、杠支承常用推力轴承虑。为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合，仅当轴向载荷很小时，才用向为主的轴承组合，仅当轴向载荷很小时，才用向为主的轴承组合，仅当轴向载荷很小时，才用向为主的轴承组合，仅当轴向载荷很小时，才用向心推力轴承。以下列出了四种典型支承方式及其心推力轴承。以下列出了四种典型支承方式及其心推力轴承。以下列出了四种典型支承方式及其心推力轴承。以下列出了四种典型支承方式及其特点。特点。特点。特点。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4646单推单推单推单推单推单推单推单推推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。1轴向刚度较高
76、；轴向刚度较高；2预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案2低；低；3适宜中速、精度高，并可用双推适宜中速、精度高，并可用双推单推组合。单推组合。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4747n n双推双推双推双推双推双推双推双推推力轴承和深沟球轴承的组合装在滚珠丝杠的两端推力轴承和深沟球轴承的组合装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。并施加预紧。1轴向刚度最高；轴向刚度最高；2预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高3适宜高速、高刚度、高精度。适宜高速、高刚度、高精度。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4
77、848n n双推双推双推双推简支简支简支简支一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端安装深沟球轴承。安装深沟球轴承。安装深沟球轴承。安装深沟球轴承。1 1轴向刚度不高，与螺母位置有关；轴向刚度不高，与螺母位置有关；轴向刚度不高，与螺母位置有关；轴向刚度不高，与螺母位置有关；2 2双推端可预拉伸安装；双推端可预拉伸安装；双推端可预拉伸安装；双推端可预拉伸安装；3 3适宜中速、精度较高的长丝杠。适宜中速、精度较高的长丝杠。适宜中速、精度较高的长丝杠。适宜中速、精度较高的长丝杠。
78、2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动4949n n双推双推双推双推自由自由自由自由一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端自一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端自由。由。1轴向刚度低，与螺母位置有关；轴向刚度低，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；双推端可预拉伸安装；3适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。丝杠。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动50506.6.滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠副的设计计算设计滚珠丝杠副的已知条件：设计滚珠丝杠副的已知条件：设计滚珠丝杠副的已知条件：设计滚珠丝杠副
79、的已知条件：工作载荷工作载荷工作载荷工作载荷F F(N)(N)或平均工作载荷或平均工作载荷或平均工作载荷或平均工作载荷F Fmm(N)(N)，使用寿命，使用寿命，使用寿命，使用寿命(h)(h)，丝，丝，丝，丝杠的工作长度杠的工作长度杠的工作长度杠的工作长度( (或螺母的有效行程或螺母的有效行程或螺母的有效行程或螺母的有效行程) )L L(m)(m)，丝杠的转速，丝杠的转速，丝杠的转速，丝杠的转速n n （平均（平均（平均（平均转速转速转速转速nmnm或最大转速或最大转速或最大转速或最大转速nmaxnmax)(r)(rmin)min)，以及滚道硬度，以及滚道硬度，以及滚道硬度，以及滚道硬度HRC
80、HRC和和和和运转情况。运转情况。运转情况。运转情况。 一般的设计步骤及方法如下：一般的设计步骤及方法如下：一般的设计步骤及方法如下：一般的设计步骤及方法如下：(1)(1)丝杠副的计算载荷丝杠副的计算载荷丝杠副的计算载荷丝杠副的计算载荷F Fc c(N)(N) 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5151n n载荷系数，按表载荷系数，按表载荷系数，按表载荷系数，按表1 1选取；选取；选取；选取；n n硬度系数，按表硬度系数，按表硬度系数，按表硬度系数，按表2 2选取；选取；选取；选取；n n精度系数，按表精度系数，按表精度系数，按表精度系数，按表3 3选取；选取；选取；选取；n n平均工
81、作载荷（平均工作载荷（平均工作载荷（平均工作载荷（NN）。）。）。）。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5252丝杠副的平均转速（丝杠副的平均转速（丝杠副的平均转速（丝杠副的平均转速（r/minr/min）；）；）；）； (2)(2)计算额定动载荷计算额定动载荷计算额定动载荷计算额定动载荷 式中：式中：式中：式中：运转寿命（运转寿命（运转寿命（运转寿命（h h）；）；）；）； 计算载荷（计算载荷（计算载荷（计算载荷（N N）。）。）。）。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动53533 3根据在滚珠丝杠系列中选择所需要的规格，使根据在滚珠丝杠系列中选择所需要的规格，使根据在滚珠丝杠
82、系列中选择所需要的规格，使根据在滚珠丝杠系列中选择所需要的规格，使所选规格的丝杠副的额定动载荷。所选规格的丝杠副的额定动载荷。所选规格的丝杠副的额定动载荷。所选规格的丝杠副的额定动载荷。4 4验算传动效率、刚度及工作稳定性，如不满足验算传动效率、刚度及工作稳定性，如不满足验算传动效率、刚度及工作稳定性，如不满足验算传动效率、刚度及工作稳定性，如不满足要求则应另选其它型号并重新验算。要求则应另选其它型号并重新验算。要求则应另选其它型号并重新验算。要求则应另选其它型号并重新验算。 5 5对于低速（对于低速（对于低速（对于低速（）传动，只按额定静）传动，只按额定静）传动，只按额定静）传动，只按额定静
83、载荷计算即可。载荷计算即可。载荷计算即可。载荷计算即可。 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5454 例例例例2 2-1-1试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷已知平均工作载荷已知平均工作载荷已知平均工作载荷F Fmm3800N3800N，丝杠工作长度，丝杠工作长度，丝杠工作长度，丝杠工作长度l l1.2m1.2m，平均转速，平均转速，平均转速，平均转速n nmm100r/min100r/min，最大转，最大转，最大转，最大转速速速速n nmaxm
84、ax10000r/min10000r/min，使用寿命，使用寿命，使用寿命，使用寿命15000h15000h左右，丝杠材料为左右，丝杠材料为左右，丝杠材料为左右，丝杠材料为C Cr rWMnWMn钢，滚道硬度为钢，滚道硬度为钢，滚道硬度为钢，滚道硬度为5862HRC5862HRC，传动精度要求，传动精度要求，传动精度要求，传动精度要求 解：解：(1)求计算载荷求计算载荷Fc2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5555(2)(2)根据寿命条件计算额定动载荷根据寿命条件计算额定动载荷根据寿命条件计算额定动载荷根据寿命条件计算额定动载荷(3)(3)根据必须的额定动载荷选择丝杠副尺寸，由查根据必
85、须的额定动载荷选择丝杠副尺寸，由查根据必须的额定动载荷选择丝杠副尺寸，由查根据必须的额定动载荷选择丝杠副尺寸，由查表，得如下规格：表，得如下规格：表，得如下规格：表，得如下规格：规格型号规格型号规格型号规格型号公称导公称导公称导公称导程程程程p p丝杠外丝杠外丝杠外丝杠外径径径径d d钢球直钢球直钢球直钢球直径径径径d dWW丝杠底丝杠底丝杠底丝杠底径径径径d d1 1循环圈循环圈循环圈循环圈数数数数动负荷动负荷动负荷动负荷C Ca a(KN)(KN)FFZD3210-3FFZD3210-33232101032.532.57.1447.14427.327.33 325.725.7FFZD500
86、6-5FFZD5006-550506 648.948.94 445.945.95 526.426.42.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5656考虑各种因素，选考虑各种因素，选考虑各种因素，选考虑各种因素，选FFZD5006-5FFZD5006-5，其中：，其中：，其中：，其中：公称直径：公称直径：公称直径：公称直径：D0D0=50mm=50mm导程：导程：导程：导程：p p=6mm=6mm螺旋角：螺旋角：螺旋角：螺旋角： =arctan(6/(50)=211=arctan(6/(50)=211滚珠直径：滚珠直径：滚珠直径：滚珠直径：d0d0=4mm=4mm滚道半径：滚道半径：滚道半径：
87、滚道半径：R R =0=0.52.52d0d0=0.524=2.08mm=0.524=2.08mm偏心距：丝杠内径：偏心距：丝杠内径：偏心距：丝杠内径：偏心距：丝杠内径：d1d1=45.9mm=45.9mm2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5757(4)稳定性验算：稳定性验算： 假设为双推假设为双推简支（简支（FS），因为丝杠），因为丝杠较长，所以用压杆稳定性来求临界载荷较长，所以用压杆稳定性来求临界载荷式中：式中：E丝杠的弹性模量，对钢丝杠的弹性模量，对钢丝杠危险截面的轴惯性矩丝杠危险截面的轴惯性矩长度系数，两端用铰接时，长度系数，两端用铰接时，m2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传
88、动传动5858丝杠是安全的，不会失稳。丝杠是安全的，不会失稳。丝杠是安全的，不会失稳。丝杠是安全的，不会失稳。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动5959 临界转速临界转速临界转速临界转速验证验证验证验证高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杠最高转速转速，要求丝杠最高转速转速，要求丝杠最高转速转速，要求丝杠最高转速。 临界转速可按公式计算：临界转速可按公式计算：临界转速可按公式计算：临界转速可按公式计算：2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动6060
89、（5 5）刚度验算：）刚度验算：）刚度验算：）刚度验算： 滚珠丝杠在工作负载滚珠丝杠在工作负载滚珠丝杠在工作负载滚珠丝杠在工作负载F F（NN）和转矩）和转矩）和转矩）和转矩T T（NmNm）共同作用）共同作用）共同作用）共同作用下引起每个导程的变形量下引起每个导程的变形量下引起每个导程的变形量下引起每个导程的变形量（mm）为）为）为）为式中：式中：式中：式中：AA丝杠的截面积，丝杠的截面积，丝杠的截面积，丝杠的截面积，(m(m2 2) )；丝杠的极惯性矩，丝杠的极惯性矩，丝杠的极惯性矩，丝杠的极惯性矩，(m(m4 4) )；GG钢的切变模量，对于钢钢的切变模量，对于钢钢的切变模量，对于钢钢的
90、切变模量，对于钢GG=83.3GPa=83.3GPa； T T转矩（转矩（转矩（转矩（NmNm）2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动6161按最不利的情况，即取按最不利的情况，即取按最不利的情况，即取按最不利的情况，即取F=FmF=Fm，则，则，则，则 丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/
91、21/2，即，即，即，即 2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动6262（6 6）效率验算）效率验算）效率验算）效率验算滚珠丝杠副的传动效率为滚珠丝杠副的传动效率为滚珠丝杠副的传动效率为滚珠丝杠副的传动效率为要求在要求在要求在要求在90%95%90%95%之间，所以该丝杠副之间，所以该丝杠副之间，所以该丝杠副之间，所以该丝杠副能满足使用要求。能满足使用要求。能满足使用要求。能满足使用要求。经上述计算验证，经上述计算验证，经上述计算验证，经上述计算验证，FFZD5006-5FFZD5006-5各项性能指标各项性能指标各项性能指标各项性能指标均符合题目要求，可选用。均符合题目要求，可选用。均符
92、合题目要求，可选用。均符合题目要求，可选用。2.2.4、滚珠、滚珠丝杠副丝杠副传动传动63632.3 支承部件支承部件2.3.1、轴系的支承部件、轴系的支承部件2.3.2、导轨、导轨2.3.3、支承件、支承件6464轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系。通常在件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系。通常在件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系。通常在件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系。通常在设计轴系时要求：设计轴系时要求：设计轴系时要求：设计轴系
93、时要求：（1 1）旋转精度）旋转精度）旋转精度）旋转精度 （2 2）刚度）刚度）刚度）刚度 （3 3）抗振性）抗振性）抗振性）抗振性 （4 4）热变形）热变形）热变形）热变形 （5 5）轴上零件的布置合理）轴上零件的布置合理）轴上零件的布置合理）轴上零件的布置合理2.3.1、轴系的支承部件、轴系的支承部件65651.1.轴系用轴承的类型与选择轴系用轴承的类型与选择轴系用轴承的类型与选择轴系用轴承的类型与选择在设计轴系选择轴承时，我们应该考虑以下几点：在设计轴系选择轴承时，我们应该考虑以下几点：在设计轴系选择轴承时，我们应该考虑以下几点：在设计轴系选择轴承时，我们应该考虑以下几点：（1 1）满足
94、使用性能要求，包括承载能力、旋转精）满足使用性能要求，包括承载能力、旋转精）满足使用性能要求，包括承载能力、旋转精）满足使用性能要求，包括承载能力、旋转精度、刚度及转速等；度、刚度及转速等；度、刚度及转速等；度、刚度及转速等；（2 2）满足安装空间要求；）满足安装空间要求；）满足安装空间要求；）满足安装空间要求；（3 3）维护保养方便；）维护保养方便；）维护保养方便；）维护保养方便；（4 4）使用环境，如温度、环境气氛对轴承的影响；）使用环境，如温度、环境气氛对轴承的影响；）使用环境，如温度、环境气氛对轴承的影响；）使用环境，如温度、环境气氛对轴承的影响；（5 5）性价比。）性价比。）性价比。
95、）性价比。 2.3.1、轴系的支承部件、轴系的支承部件6666在选择轴承时，一般的选择流程如图下在选择轴承时，一般的选择流程如图下在选择轴承时，一般的选择流程如图下在选择轴承时，一般的选择流程如图下: :确定轴承形式及组合确定轴承形式及组合确定轴承形式及组合确定轴承形式及组合确定尺寸及精度确定尺寸及精度确定尺寸及精度确定尺寸及精度确定配合及内部间隙确定配合及内部间隙确定配合及内部间隙确定配合及内部间隙确定润滑及密封确定润滑及密封确定润滑及密封确定润滑及密封确定安装尺寸确定安装尺寸确定安装尺寸确定安装尺寸确定最终轴承规格确定最终轴承规格确定最终轴承规格确定最终轴承规格2.3.1、轴系的支承部件、
96、轴系的支承部件67671.1.导轨副的种类及基本要求导轨副的种类及基本要求导轨副的种类及基本要求导轨副的种类及基本要求各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动轨迹，并影响执行件的运动特性。导轨副包括运轨迹，并影响执行件的运动特性。导轨副包括运轨迹，并影响执行件的运动特性。导轨副包括运轨迹，并影响执行件的运动特性。导轨副包括运动导轨和支承导轨两部分。支承导轨用以支承和动导轨和支承导轨两部分。支承导轨用以支承和动导轨和支承导轨两部分。支承导轨用以支承和动导轨和支承
97、导轨两部分。支承导轨用以支承和约束运动导轨，使之按功能要求作正确的运动。约束运动导轨，使之按功能要求作正确的运动。约束运动导轨，使之按功能要求作正确的运动。约束运动导轨，使之按功能要求作正确的运动。1)1)按导轨副运动导轨的轨迹分类按导轨副运动导轨的轨迹分类按导轨副运动导轨的轨迹分类按导轨副运动导轨的轨迹分类（a a）直线运动导轨副）直线运动导轨副）直线运动导轨副）直线运动导轨副 支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的五个自由度，仅保留沿给定方向的直线移动自由五个自由度，仅保留沿给定方向的直线移动自由五个自由度，仅保留沿给定方向的直线移
98、动自由五个自由度，仅保留沿给定方向的直线移动自由度。度。度。度。（b b）旋转运动导轨副）旋转运动导轨副）旋转运动导轨副）旋转运动导轨副 支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的支承导轨约束了运动导轨的五个自由度，仅保留绕给定轴线的旋转运动自由五个自由度，仅保留绕给定轴线的旋转运动自由五个自由度，仅保留绕给定轴线的旋转运动自由五个自由度，仅保留绕给定轴线的旋转运动自由度。度。度。度。2.3.2、导轨、导轨68682)2)按导轨副导轨面间的摩擦性质分类按导轨副导轨面间的摩擦性质分类按导轨副导轨面间的摩擦性质分类按导轨副导轨面间的摩擦性质分类（a a）滑动摩擦导轨副
99、；）滑动摩擦导轨副；）滑动摩擦导轨副；）滑动摩擦导轨副；（b b）滚动摩擦导轨副；）滚动摩擦导轨副；）滚动摩擦导轨副；）滚动摩擦导轨副；（c c）流体摩擦导轨副。）流体摩擦导轨副。）流体摩擦导轨副。）流体摩擦导轨副。3)3)按导轨副结构分类按导轨副结构分类按导轨副结构分类按导轨副结构分类（a a）开式导轨）开式导轨）开式导轨）开式导轨 必须借助运动件的自重或外载荷，必须借助运动件的自重或外载荷，必须借助运动件的自重或外载荷，必须借助运动件的自重或外载荷，才能保证在一定的空间位置和受力状态下，运动才能保证在一定的空间位置和受力状态下，运动才能保证在一定的空间位置和受力状态下，运动才能保证在一定的
100、空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而导轨和支承导轨的工作面保持可靠的接触，从而保证运动导轨的规定运动。开式导轨一般受温度保证运动导轨的规定运动。开式导轨一般受温度保证运动导轨的规定运动。开式导轨一般受温度保证运动导轨的规定运动。开式导轨一般受温度变化的影响较小。变化的影响较小。变化的影响较小。变化的影响较小。（b b）闭式导轨）闭式导轨）闭式导轨）闭式导轨 借助导轨副本身的封闭式结构，保借助导轨副本身的封闭式结构，保借助导轨副本身的封闭式结构，保借助导轨副本身的封闭式结构，保证在
101、变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和证在变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和证在变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和证在变化的空间位置和受力状态下，运动导轨和支承导轨的工作面都能保持可靠的接触，从而保支承导轨的工作面都能保持可靠的接触，从而保支承导轨的工作面都能保持可靠的接触，从而保支承导轨的工作面都能保持可靠的接触，从而保证运动导轨的规定运动。闭式导轨一般受温度变证运动导轨的规定运动。闭式导轨一般受温度变证运动导轨的规定运动。闭式导轨一般受温度变证运动导轨的规定运动。闭式导轨一般受温度变化的影响较小。化的影响较小。化的影响较小。化的影响较小。2.3.2、导轨、导轨69694)4)按直线
102、运动导轨副的基本截面形状分类按直线运动导轨副的基本截面形状分类按直线运动导轨副的基本截面形状分类按直线运动导轨副的基本截面形状分类2.3.2、导轨、导轨70705).5).导轨副应满足的基本要求导轨副应满足的基本要求导轨副应满足的基本要求导轨副应满足的基本要求（a a）导向精度）导向精度）导向精度）导向精度 导向精度主要是指动导轨沿支承导导向精度主要是指动导轨沿支承导导向精度主要是指动导轨沿支承导导向精度主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的
103、几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。度、油膜刚度等。度、油膜刚度等。度、油膜刚度等。（b b）耐磨性）耐磨性）耐磨性）耐磨性 是指导轨在长期使用过程中能否保持是指导轨在长期使用过程中能否保持是指导轨在长期使用过程中能否保持是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程
104、中难免有所一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。动补偿或便于调整。动补偿或便于调整。动补偿或便于调整。（c c）疲劳和压溃）疲劳和压溃）疲劳和压溃）疲劳和压溃 导轨面由于过载或接触应力不均导轨面由于过载或接触应力不均导轨面由于过载或接触应力不均导轨面由于过载或接触应力不均匀而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后匀而使导轨表
105、面产生弹性变形，反复运行多次后匀而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后匀而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动溃是滚动导轨失效的主要原
106、因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。2.3.2、导轨、导轨7171（d d）刚度）刚度）刚度）刚度 导轨受力变形会影响导轨的导向精度及导轨受力变形会影响导轨的导向精度及导轨受力变形会影响导轨的导向精度及导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用
107、加大导刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。（e e）低速运动平稳性）低速运动平稳性）低速运动平稳性）低速运动平稳性 低速运动时，作为运动部件低速运动时，作为运动部件低速运动时，作为运动部件低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦
108、系数的差值，以导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。及导轨的刚度等有关。及导轨的刚度等有关。及导轨的刚度等有关。（f f）结构工艺性）结构工艺性）结构工艺性）结构工艺性 设计导轨时，要注意制造、调整设计导轨时，要注意制造、调整设计导轨时，要注意制造、调整设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性好。好。好。好。2.3.2、导轨、导轨72
109、722.2.导轨副间隙调整导轨副间隙调整导轨副间隙调整导轨副间隙调整为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应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；保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；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。导轨的间隙如依靠间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研刮研刮研刮研来保证，要费很大的劳动量，而
110、且导轨经长来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，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故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。和水平两个方向上调整间隙。和水平两个方向上调整间隙。和水平两个方向上调整间隙。2.3.2、导轨、导轨737
111、3常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。对燕尾形导轨可采用镶条对燕尾形导轨可采用镶条对燕尾形导轨可采用镶条对燕尾形导轨可采用镶条( (垫片垫片垫片垫片) )方法同时调整垂方法同时调整垂方法同时调整垂方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。直和水平两个方向的间隙。直和水平两个方向的间隙。直和水平两个方向的间隙。2.3.2、导轨、导轨7474对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整
112、垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整2.3.2、导轨、导轨75753.3.导轨副的材料选择导轨副的材料选择导轨副的材料选择导轨副的材料选择滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等 1)1)铸铁铸铁铸铁铸铁 铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常
113、用铸铁的种类有：常用铸铁的种类有：常用铸铁的种类有：常用铸铁的种类有：（1 1）灰铸铁）灰铸铁）灰铸铁）灰铸铁 一般选择一般选择一般选择一般选择HT200HT200，用于手工刮研、，用于手工刮研、，用于手工刮研、，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在HB180HB180以上；以上；以上；以上； （2 2）孕育铸铁）孕育铸铁）孕育铸铁）孕育铸铁 把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁；磨性
114、高于灰铸铁；磨性高于灰铸铁；磨性高于灰铸铁； （3 3）合金铸铁）合金铸铁）合金铸铁）合金铸铁2.3.2、导轨、导轨7676铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为0.150.2mm0.150.2mm。硬度可达。硬度可达。硬度可达。硬度可达HRC55HRC55。中高频感。中高频感。中高频感。中高频感应淬火，应淬火，应淬
115、火，应淬火， 淬硬层为淬硬层为淬硬层为淬硬层为23mm23mm，硬度可达，硬度可达，硬度可达，硬度可达HRC4855HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在导轨全，耐磨性可提高二倍，但在导轨全，耐磨性可提高二倍，但在导轨全，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。相应的设备。相应的设备。相应的设备。2.3.2、导轨、导轨77772)2)钢钢钢钢 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。镶钢导轨的
116、耐磨性较铸铁可提高五倍以上。镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：常用的钢有：常用的钢有：常用的钢有：9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn、GCr15GCr15、T8AT8A、4545、40Cr40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处等采用表面淬火或整体淬硬处等采用表面淬火或整体淬硬处等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为理，硬度为理，硬度为理，硬度为5258HRC5258HRC；20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、1515等渗碳淬火，渗碳淬硬至等渗碳淬火，渗碳淬硬至等渗碳淬火，渗碳淬硬至等渗碳淬火，渗碳淬硬至5662HRC5662HRC；38CrMoAlA38CrM
117、oAlA等采用氮化处理。等采用氮化处理。等采用氮化处理。等采用氮化处理。3)3)有色金属有色金属有色金属有色金属 常用的有色金属有黄铜常用的有色金属有黄铜常用的有色金属有黄铜常用的有色金属有黄铜HPb59-lHPb59-l，锡青铜锡青铜锡青铜锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜，铝青铜，铝青铜，铝青铜ZQAl9-2ZQAl9-2和和和和锌合金锌合金锌合金锌合金ZZn-Al10-5ZZn-Al10-5，超硬铝，超硬铝，超硬铝，超硬铝LC4LC4、铸铝、铸铝、铸铝、铸铝ZL106ZL106等，其中以铝青铜较好。等，其中以铝青铜较好。等，其中以铝青铜较好。等，其中以铝青铜较
118、好。2.3.2、导轨、导轨78784)4)塑料塑料塑料塑料 镶装塑料导轨具有耐磨性好镶装塑料导轨具有耐磨性好镶装塑料导轨具有耐磨性好镶装塑料导轨具有耐磨性好( (但略低于铝但略低于铝但略低于铝但略低于铝青铜青铜青铜青铜) )，抗振性能好，工作温度适应范围广，抗振性能好，工作温度适应范围广，抗振性能好，工作温度适应范围广，抗振性能好，工作温度适应范围广(-(-200+260200+260) )，抗撕伤能力强，动、静摩擦系，抗撕伤能力强，动、静摩擦系，抗撕伤能力强，动、静摩擦系，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加数低、差别
119、小，可降低低速运动的临界速度，加数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。轨搭配
120、。轨搭配。轨搭配。2.3.2、导轨、导轨7979 导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导精度，就能延
121、长设备的使用寿命。常用的提高导精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力单位面积上的压力单位面积上的压力单位面积上的压力( (即比压即比压即比压即比压) )等。等。等。等。2.3.2、导轨、导轨808044
122、滚动导轨副滚动导轨副滚动导轨副滚动导轨副1)1)滚动导轨的特点滚动导轨的特点滚动导轨的特点滚动导轨的特点 （1 1）滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，）滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，）滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，）滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得：者之间的运动摩擦阻力，从而获得：者之间的运动摩擦阻力，
123、从而获得：者之间的运动摩擦阻力，从而获得：n n动、静摩擦力之差很小，随动性极好动、静摩擦力之差很小，随动性极好动、静摩擦力之差很小，随动性极好动、静摩擦力之差很小，随动性极好n n驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一；一；一；一；n n与与与与VV型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约4040倍；倍；倍；倍；n n能实现高定位精度和
124、重复定位精度；能实现高定位精度和重复定位精度；能实现高定位精度和重复定位精度；能实现高定位精度和重复定位精度；n n适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约1010倍；倍；倍；倍；n n能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。2.3.2、导轨、导轨8181（2 2）承载能力大）承载能力大）承载能力大）承载能力大 其滚道采用圆弧形式，增
125、大了滚动体与圆其滚道采用圆弧形式，增大了滚动体与圆其滚道采用圆弧形式，增大了滚动体与圆其滚道采用圆弧形式，增大了滚动体与圆弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨的承载能力，可弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨的承载能力，可弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨的承载能力，可弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨的承载能力，可达到平面滚道形式的达到平面滚道形式的达到平面滚道形式的达到平面滚道形式的1313倍。倍。倍。倍。（3 3）刚性强）刚性强）刚性强）刚性强 在该导轨制作时，常需要预加载荷，这使导轨在该导轨制作时，常需要预加载荷，这使导轨在该导轨制作时，常需要预加载荷，这使导轨在该导轨制作时，常需
126、要预加载荷，这使导轨系统刚度得以提高。系统刚度得以提高。系统刚度得以提高。系统刚度得以提高。（4 4）寿命长）寿命长）寿命长）寿命长 由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的l l5050左右，磨损小，因而寿命长，功耗低。左右，磨损小，因而寿命长，功耗低。左右，磨损小，因而寿命长，功耗低。左右，磨损小，因而寿命长，功耗低。（5 5）成对使用导轨副时，具有）成对使用导轨副时，具有）成对使用导轨副时，具有）成对使用导轨副时，具有“ “误差均化效应误差均化效应误差均化效应误差均化效应” ”。（6 6）传动
127、平稳可靠）传动平稳可靠）传动平稳可靠）传动平稳可靠 由于摩接力小，动作轻便，因而定位精由于摩接力小，动作轻便，因而定位精由于摩接力小，动作轻便，因而定位精由于摩接力小，动作轻便，因而定位精度高，微量移动灵活准确。度高，微量移动灵活准确。度高，微量移动灵活准确。度高，微量移动灵活准确。（7 7）具有结构自调整能力）具有结构自调整能力）具有结构自调整能力）具有结构自调整能力 装配调整容易，因此降低了对配装配调整容易，因此降低了对配装配调整容易，因此降低了对配装配调整容易，因此降低了对配件加工精度要求。件加工精度要求。件加工精度要求。件加工精度要求。（8 8）导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的耐
128、磨性；）导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的耐磨性；）导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的耐磨性；）导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的耐磨性；心部保持良好的机械性能。心部保持良好的机械性能。心部保持良好的机械性能。心部保持良好的机械性能。（9 9）简化了机械结构的设计和制造。）简化了机械结构的设计和制造。）简化了机械结构的设计和制造。）简化了机械结构的设计和制造。2.3.2、导轨、导轨82822)2)滚动直线导轨的分类滚动直线导轨的分类滚动直线导轨的分类滚动直线导轨的分类（1 1）按滚动体的形状分类）按滚动体的形状分类）按滚动体的形状分类）按滚动体的形状分类a、滚珠式 b、滚柱式2.3
129、.2、导轨、导轨8383（2 2）按导轨截面形状分类）按导轨截面形状分类）按导轨截面形状分类）按导轨截面形状分类 右上图所示为四方向等载右上图所示为四方向等载右上图所示为四方向等载右上图所示为四方向等载荷式，导轨截面为矩形，荷式，导轨截面为矩形，荷式，导轨截面为矩形，荷式，导轨截面为矩形，承载时各方向受力大小相承载时各方向受力大小相承载时各方向受力大小相承载时各方向受力大小相等。梯形截面如下图所示，等。梯形截面如下图所示，等。梯形截面如下图所示，等。梯形截面如下图所示，导轨能承受较大的垂直载导轨能承受较大的垂直载导轨能承受较大的垂直载导轨能承受较大的垂直载荷，而其它方向的承载能荷，而其它方向的
130、承载能荷，而其它方向的承载能荷，而其它方向的承载能力较低，但对于安装基准力较低，但对于安装基准力较低，但对于安装基准力较低，但对于安装基准的误差调节能力较强。的误差调节能力较强。的误差调节能力较强。的误差调节能力较强。2.3.2、导轨、导轨8484（3 3）按滚道沟槽形状分类）按滚道沟槽形状分类）按滚道沟槽形状分类）按滚道沟槽形状分类 有单圆弧和双圆弧二种，有单圆弧和双圆弧二种，有单圆弧和双圆弧二种，有单圆弧和双圆弧二种，见右图。单圆弧沟槽为二见右图。单圆弧沟槽为二见右图。单圆弧沟槽为二见右图。单圆弧沟槽为二点接触，如右上图所示。点接触，如右上图所示。点接触，如右上图所示。点接触，如右上图所示
131、。双圆弧沟槽为四点接触，双圆弧沟槽为四点接触，双圆弧沟槽为四点接触，双圆弧沟槽为四点接触，如右下图所示。前者运动如右下图所示。前者运动如右下图所示。前者运动如右下图所示。前者运动摩擦和安装基准平均作用摩擦和安装基准平均作用摩擦和安装基准平均作用摩擦和安装基准平均作用比后者要小，但其静刚度比后者要小，但其静刚度比后者要小，但其静刚度比后者要小，但其静刚度比后者稍差。比后者稍差。比后者稍差。比后者稍差。2.3.2、导轨、导轨85853 3滚动直线导轨的有关计算滚动直线导轨的有关计算滚动直线导轨的有关计算滚动直线导轨的有关计算循环式直线导轨副的承载能力用额定动载荷循环式直线导轨副的承载能力用额定动载
132、荷Ca和额定静载荷和额定静载荷Coa表示。其额定寿命表示。其额定寿命L用用下式计下式计 式中：式中：式中：式中：额定寿命（额定寿命（额定寿命（额定寿命（kmkm）；）；）；）；行程长度（行程长度（行程长度（行程长度（mm）；）；）；）；每分钟往复次数；每分钟往复次数；每分钟往复次数；每分钟往复次数；小时为单位的额定寿命。小时为单位的额定寿命。小时为单位的额定寿命。小时为单位的额定寿命。2.3.2、导轨、导轨8686 额定寿命额定寿命额定寿命额定寿命L L与额定动载荷与额定动载荷与额定动载荷与额定动载荷CaCa的关系式可表示为：的关系式可表示为：的关系式可表示为：的关系式可表示为： 其中：其中：
133、其中：其中：实际工作载荷实际工作载荷实际工作载荷实际工作载荷(kN)(kN)；指数，滚珠，指数，滚珠，指数，滚珠，指数，滚珠，滚子滚子滚子滚子额定寿命单位，滚珠，额定寿命单位，滚珠，额定寿命单位，滚珠，额定寿命单位，滚珠，滚子滚子滚子滚子硬度系数，硬度系数，硬度系数，硬度系数，温度系数，查表温度系数，查表温度系数，查表温度系数，查表1 1；接触系数，查表接触系数，查表接触系数，查表接触系数，查表2 2；精度系数，查表精度系数，查表精度系数，查表精度系数，查表3 3；载荷系数，查表载荷系数，查表载荷系数，查表载荷系数，查表4 4；2.3.2、导轨、导轨8787表表表表11温度系数温度系数温度系数
134、温度系数2.3.2、导轨、导轨8888表表表表22接触系数接触系数接触系数接触系数2.3.2、导轨、导轨8989表表表表33精度系数精度系数精度系数精度系数2.3.2、导轨、导轨9090表表表表44载荷系数载荷系数载荷系数载荷系数2.3.2、导轨、导轨91911 1、支承件设计的基本要求、支承件设计的基本要求、支承件设计的基本要求、支承件设计的基本要求1 1）应具有足够的刚度和抗振性）应具有足够的刚度和抗振性）应具有足够的刚度和抗振性）应具有足够的刚度和抗振性刚度是抵抗载荷变形的能力。抵抗恒定载荷变刚度是抵抗载荷变形的能力。抵抗恒定载荷变刚度是抵抗载荷变形的能力。抵抗恒定载荷变刚度是抵抗载荷变
135、形的能力。抵抗恒定载荷变形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力称为动刚度。称为动刚度。称为动刚度。称为动刚度。 机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚度和接触刚度。动刚度与静刚度、材料阻尼及固度和接触刚度。动刚度与静刚度、材料阻尼及固度和接触刚度。动刚度与静刚度、材料阻尼及固度和接触刚度。动刚度与静刚度、材料阻尼及固有振动频率有关。在共振条件下的
136、动刚度可用下有振动频率有关。在共振条件下的动刚度可用下有振动频率有关。在共振条件下的动刚度可用下有振动频率有关。在共振条件下的动刚度可用下式表示：式表示：式表示：式表示： 2.3.3、支承件、支承件9292式中：式中：式中：式中：静刚度静刚度静刚度静刚度N/mN/m；阻尼比；阻尼比；阻尼比；阻尼比；阻尼系数；阻尼系数；阻尼系数；阻尼系数；固有振动频率固有振动频率固有振动频率固有振动频率1/s1/s。2.3.3、支承件、支承件9393 2 2）应具有较小的热变形和热应力）应具有较小的热变形和热应力）应具有较小的热变形和热应力）应具有较小的热变形和热应力设备在工作时由于传动系统中的齿轮、轴承，设备
137、在工作时由于传动系统中的齿轮、轴承，设备在工作时由于传动系统中的齿轮、轴承，设备在工作时由于传动系统中的齿轮、轴承，以及导轨等因摩擦而发热，电动机、强光灯、加以及导轨等因摩擦而发热，电动机、强光灯、加以及导轨等因摩擦而发热，电动机、强光灯、加以及导轨等因摩擦而发热，电动机、强光灯、加热器等热源散发出的热量，都将传到支承件上，热器等热源散发出的热量，都将传到支承件上，热器等热源散发出的热量，都将传到支承件上，热器等热源散发出的热量，都将传到支承件上，由于热量分布，散发的不均匀，支承件各处温度由于热量分布，散发的不均匀，支承件各处温度由于热量分布，散发的不均匀，支承件各处温度由于热量分布，散发的不
138、均匀，支承件各处温度不同，由此产生热变形、影响系统原有精度。对不同，由此产生热变形、影响系统原有精度。对不同，由此产生热变形、影响系统原有精度。对不同，由此产生热变形、影响系统原有精度。对于数控机床及其它精密机床，热变形对机床的加于数控机床及其它精密机床，热变形对机床的加于数控机床及其它精密机床，热变形对机床的加于数控机床及其它精密机床，热变形对机床的加工精度有极其重要的影响。在设计这类设备时，工精度有极其重要的影响。在设计这类设备时，工精度有极其重要的影响。在设计这类设备时，工精度有极其重要的影响。在设计这类设备时，应予以足够的重视。应予以足够的重视。应予以足够的重视。应予以足够的重视。2.
139、3.3、支承件、支承件94943 3）耐磨性）耐磨性）耐磨性）耐磨性为了使设备能持久地保持其精度，支承件上的导为了使设备能持久地保持其精度，支承件上的导为了使设备能持久地保持其精度，支承件上的导为了使设备能持久地保持其精度，支承件上的导轨应具有良好的耐磨性。因此对导轨的材料、结轨应具有良好的耐磨性。因此对导轨的材料、结轨应具有良好的耐磨性。因此对导轨的材料、结轨应具有良好的耐磨性。因此对导轨的材料、结构和形状，热处理及保护和润滑等应作周密的考构和形状，热处理及保护和润滑等应作周密的考构和形状，热处理及保护和润滑等应作周密的考构和形状，热处理及保护和润滑等应作周密的考虑。虑。虑。虑。 4 4）结
140、构工艺性及其它要求）结构工艺性及其它要求）结构工艺性及其它要求）结构工艺性及其它要求设计支承件时，还应考虑毛坯制造、机械加工和设计支承件时，还应考虑毛坯制造、机械加工和设计支承件时，还应考虑毛坯制造、机械加工和设计支承件时，还应考虑毛坯制造、机械加工和装配的结构工艺性。正确地进行结构设计和必要装配的结构工艺性。正确地进行结构设计和必要装配的结构工艺性。正确地进行结构设计和必要装配的结构工艺性。正确地进行结构设计和必要的计算以保证用最少的材料达到最佳的性能指标，的计算以保证用最少的材料达到最佳的性能指标，的计算以保证用最少的材料达到最佳的性能指标，的计算以保证用最少的材料达到最佳的性能指标，并达
141、到缩短生产周期，降低造价，操作方便，搬并达到缩短生产周期，降低造价，操作方便，搬并达到缩短生产周期，降低造价，操作方便，搬并达到缩短生产周期，降低造价，操作方便，搬运装吊安全等要求。运装吊安全等要求。运装吊安全等要求。运装吊安全等要求。2.3.3、支承件、支承件95952 2、支承件的材料选择、支承件的材料选择、支承件的材料选择、支承件的材料选择支承件的材料，除应满足上述要求外，还应保支承件的材料，除应满足上述要求外，还应保支承件的材料，除应满足上述要求外，还应保支承件的材料，除应满足上述要求外，还应保证足够的强度、冲击韧性和耐磨性等。目前常用证足够的强度、冲击韧性和耐磨性等。目前常用证足够的
142、强度、冲击韧性和耐磨性等。目前常用证足够的强度、冲击韧性和耐磨性等。目前常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然和人造花岗岩、的材料有铸铁、钢板和型钢、天然和人造花岗岩、的材料有铸铁、钢板和型钢、天然和人造花岗岩、的材料有铸铁、钢板和型钢、天然和人造花岗岩、预应力钢筋混凝土等。预应力钢筋混凝土等。预应力钢筋混凝土等。预应力钢筋混凝土等。 1 1）铸铁）铸铁）铸铁）铸铁铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在在铸铁中铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在在铸铁中铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在在铸铁中铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在在铸铁中的片状或球状石墨在振动时形成阻尼，抗振性比的片状或球状石墨在振动时形
143、成阻尼，抗振性比的片状或球状石墨在振动时形成阻尼，抗振性比的片状或球状石墨在振动时形成阻尼，抗振性比钢高钢高钢高钢高3 3倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。 2.3.3、支承件、支承件9696 2 2）钢板与型钢）钢板与型钢）钢板与型钢）钢板与型钢用钢板与型钢焊接成支承件，生产周期比铸造快用钢板与型钢焊接成支承件
144、，生产周期比铸造快用钢板与型钢焊接成支承件，生产周期比铸造快用钢板与型钢焊接成支承件，生产周期比铸造快1.73.51.73.5倍，钢的弹性模量约为铸铁的倍，钢的弹性模量约为铸铁的倍，钢的弹性模量约为铸铁的倍，钢的弹性模量约为铸铁的2 2倍，承倍，承倍，承倍，承受同样载荷，壁厚可做得比铸件薄，重量也轻。受同样载荷，壁厚可做得比铸件薄，重量也轻。受同样载荷，壁厚可做得比铸件薄，重量也轻。受同样载荷，壁厚可做得比铸件薄，重量也轻。但是，钢的阻尼比只为铸铁的约但是，钢的阻尼比只为铸铁的约但是，钢的阻尼比只为铸铁的约但是，钢的阻尼比只为铸铁的约1/31/3，抗振性差，抗振性差，抗振性差，抗振性差，结构和
145、焊缝上要采取抗振指施。结构和焊缝上要采取抗振指施。结构和焊缝上要采取抗振指施。结构和焊缝上要采取抗振指施。2.3.3、支承件、支承件97973 3）天然和人造花岗岩）天然和人造花岗岩）天然和人造花岗岩）天然和人造花岗岩天然花岗岩的优点很多：性能稳定，精度保持性好。天然花岗岩的优点很多：性能稳定，精度保持性好。天然花岗岩的优点很多：性能稳定，精度保持性好。天然花岗岩的优点很多：性能稳定，精度保持性好。由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定；由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定；由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定；由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部
146、组织稳定；抗振性好，阻尼比钢大抗振性好，阻尼比钢大抗振性好，阻尼比钢大抗振性好，阻尼比钢大1515倍；耐磨性比铸铁高倍；耐磨性比铸铁高倍；耐磨性比铸铁高倍；耐磨性比铸铁高510510倍；倍；倍；倍；导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好；抗氧化性强；不导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好；抗氧化性强；不导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好；抗氧化性强；不导热系数和线膨胀系数小，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，通过研磨和抛光导电；抗磁；与金属不粘合，加工方便，通过研磨和抛光导电；抗磁；与金属不粘合，加工方便，通过研磨和抛光导电；抗磁；与金属不粘合，加工方便，通过研磨和抛光容
147、易得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量容易得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量容易得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量容易得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基底很理想。主机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基底很理想。主机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基底很理想。主机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基底很理想。主要缺点是，结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆要缺点是，结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆要缺点是，结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆要缺点是，结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性
148、较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀性较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀性较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀性较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀大，难于制作形状复杂的零件。大，难于制作形状复杂的零件。大，难于制作形状复杂的零件。大，难于制作形状复杂的零件。2.3.3、支承件、支承件9898 4 4）预应力钢筋混凝土）预应力钢筋混凝土）预应力钢筋混凝土）预应力钢筋混凝土主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底座、立柱等支承件
149、。预应力钢筋混凝土支承件的座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件的座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件的座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件的刚度和阻尼比较之铸铁大刚度和阻尼比较之铸铁大刚度和阻尼比较之铸铁大刚度和阻尼比较之铸铁大5 5倍，抗振性好，成本倍，抗振性好，成本倍，抗振性好，成本倍，抗振性好，成本较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹性理论或有限元法所得的主应力方向进行钢筋的性理论或有限元法所得的主应力方向进行钢筋的性理论或有限元法所得的主应力方
150、向进行钢筋的性理论或有限元法所得的主应力方向进行钢筋的配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能保持工作寿命。保持工作寿命。保持工作寿命。
151、保持工作寿命。2.3.3、支承件、支承件99993 3、支承件的结构设计、支承件的结构设计、支承件的结构设计、支承件的结构设计 选取有利的截面形状选取有利的截面形状选取有利的截面形状选取有利的截面形状 设置隔板和加强筋设置隔板和加强筋设置隔板和加强筋设置隔板和加强筋 选择合理的壁厚选择合理的壁厚选择合理的壁厚选择合理的壁厚 选择合理的结构以提高联接处的局部刚度和接触选择合理的结构以提高联接处的局部刚度和接触选择合理的结构以提高联接处的局部刚度和接触选择合理的结构以提高联接处的局部刚度和接触刚度刚度刚度刚度 提高阻尼比提高阻尼比提高阻尼比提高阻尼比 用模拟刚度试验类比法设计支承用模拟刚度试验类比
152、法设计支承用模拟刚度试验类比法设计支承用模拟刚度试验类比法设计支承 支承件的结构工艺性支承件的结构工艺性支承件的结构工艺性支承件的结构工艺性2.3.3、支承件、支承件1001004 4、焊接支承件的设计、焊接支承件的设计、焊接支承件的设计、焊接支承件的设计 采用减振接头采用减振接头采用减振接头采用减振接头 为了制造方便，焊接结构应尽量避免圆角。为了制造方便，焊接结构应尽量避免圆角。为了制造方便，焊接结构应尽量避免圆角。为了制造方便，焊接结构应尽量避免圆角。 布置焊接支承件的筋板，除局部截面考虑强度布置焊接支承件的筋板，除局部截面考虑强度布置焊接支承件的筋板，除局部截面考虑强度布置焊接支承件的筋
153、板，除局部截面考虑强度外，主要从刚度的角度进行设计。外，主要从刚度的角度进行设计。外，主要从刚度的角度进行设计。外，主要从刚度的角度进行设计。 2.3.3、支承件、支承件1011012.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 2.4.12.4.1数控机床机械结构的特点数控机床机械结构的特点数控机床机械结构的特点数控机床机械结构的特点 1 1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范用程序
154、控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范围。围。围。围。2 2）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。力，提高传动精度
155、。力，提高传动精度。力，提高传动精度。3 3）床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，）床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，）床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，）床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。4 4）加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多）加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多）加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多
156、）加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。面加工，大大提高了生产率。面加工，大大提高了生产率。面加工，大大提高了生产率。1021022.4.2、数控机床的支承件、数控机床的支承件1 1）在抵抗受力变形方面）在抵抗受力变形方面）在抵抗受力变形方面）在抵抗受力变形方面 图图图图a a为某加工中心的床身结构，在其箱形结构内部有两条斜筋支承导轨，形成三为某加工中心的床身结构，在其箱形结构内部有两条斜筋支承导轨，形成三为某加工中心的床身结构，在其箱形结构内部有两条斜筋支承导轨，形成三为某加工中心的床身结构，在其箱形结构内部有两条斜筋支承导轨，形成三个三角形框架，从而获得
157、较高的静刚度和较好的抗振性。图个三角形框架，从而获得较高的静刚度和较好的抗振性。图个三角形框架，从而获得较高的静刚度和较好的抗振性。图个三角形框架，从而获得较高的静刚度和较好的抗振性。图b b是数控车床床身截是数控车床床身截是数控车床床身截是数控车床床身截面，采用封闭箱形结构，且内部有加强筋，具有很高的刚度。床身呈倾斜状便于面，采用封闭箱形结构，且内部有加强筋，具有很高的刚度。床身呈倾斜状便于面，采用封闭箱形结构，且内部有加强筋，具有很高的刚度。床身呈倾斜状便于面，采用封闭箱形结构，且内部有加强筋，具有很高的刚度。床身呈倾斜状便于排屑和装卸工件。图排屑和装卸工件。图排屑和装卸工件。图排屑和装卸
158、工件。图c c是在床身底座腔内填充混凝土来增大阻尼，从而提高其动是在床身底座腔内填充混凝土来增大阻尼，从而提高其动是在床身底座腔内填充混凝土来增大阻尼，从而提高其动是在床身底座腔内填充混凝土来增大阻尼，从而提高其动刚度，减小振动。刚度，减小振动。刚度，减小振动。刚度，减小振动。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1031032 2）在抵抗受热变形方面在抵抗受热变形方面在抵抗受热变形方面在抵抗受热变形方面为了减小因支承件受热变形而产生的加工误差，可采取减小热源法、为了减小因支承件受热变形而产生的加工误差，可采取减小热源法、为了减小因支承件受热变形而产生的加工误差，可采取减小热源法、为了减
159、小因支承件受热变形而产生的加工误差，可采取减小热源法、均匀热量法、采用热对称结构等措施。均匀热量法、采用热对称结构等措施。均匀热量法、采用热对称结构等措施。均匀热量法、采用热对称结构等措施。(a)(a)数控立式铣床电机采用隔热罩数控立式铣床电机采用隔热罩数控立式铣床电机采用隔热罩数控立式铣床电机采用隔热罩(b)(b)双立柱结构减小热变形双立柱结构减小热变形双立柱结构减小热变形双立柱结构减小热变形图图图图a a是采用隔热罩隔离热源来减小热源的影响。图是采用隔热罩隔离热源来减小热源的影响。图是采用隔热罩隔离热源来减小热源的影响。图是采用隔热罩隔离热源来减小热源的影响。图b b则是采用热对称则是采用
160、热对称则是采用热对称则是采用热对称双立柱结构来减小热变形引起的主轴轴线的位置变动量，从而保证主轴双立柱结构来减小热变形引起的主轴轴线的位置变动量，从而保证主轴双立柱结构来减小热变形引起的主轴轴线的位置变动量，从而保证主轴双立柱结构来减小热变形引起的主轴轴线的位置变动量，从而保证主轴的工作精度。的工作精度。的工作精度。的工作精度。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1041042.4.3、数控机床的主传动系统、数控机床的主传动系统1、主传动及变速主传动及变速现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动，用交流现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动，用交流调速电机或直流调速电机驱动，能方便地
161、实现无级变速，且调速电机或直流调速电机驱动，能方便地实现无级变速，且传动链短、传动件少。根据数控机床的类型与大小，其主传传动链短、传动件少。根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下三种形式动主要有以下三种形式带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动通过带传动的主传动通过带传动的主传动由主轴电机直接驱动的主传动由主轴电机直接驱动的主传动2、主轴部件主轴部件主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。特别是数控机床在加工过程中变形对加工质量有直接影响。特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控
162、机床主轴部件不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴的定向停止等问题。的定向停止等问题。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构105105 3 3、电主轴电主轴电主轴电主轴电主轴是电主轴是电主轴是电主轴是“ “高频主轴高频主轴高频主轴高频主轴” ”（HighFrequencySpindleHighFrequencySpindle）的简称，有时）的简称，有时）的简称，有时）的简称，有时也称作也称作也称作也称作“ “直接传动主轴直接传动主轴直接传动主轴直接传动主轴” ”（Dir
163、ectDriveSpindleDirectDriveSpindle），是内装式电机主），是内装式电机主），是内装式电机主），是内装式电机主轴单元。轴单元。轴单元。轴单元。1 1）电主轴的结构）电主轴的结构）电主轴的结构）电主轴的结构如图所示，电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱如图所示，电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱如图所示，电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱如图所示，电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，动模块和冷却
164、装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，中。主轴的变速由主轴驱动模块控制， 而主轴单元内的温升由冷却装置而主轴单元内的温升由冷却装置而主轴单元内的温升由冷却装置而主轴单元内的温升
165、由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。用于安装刀具。用于安装刀具。用于安装刀具。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1061062）电主轴的轴承）电主轴的轴承目前电主轴采用的轴承主要有陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴目前电主轴采用的轴承主要有陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承。承。3）电主轴的冷却）电主轴的冷却采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主
166、轴轴承进行冷却，即采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量。走主轴高速旋转产生的热量。4）电主轴的驱动）电主轴的驱动当前，电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机，由于是用在高速当前，电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机，由于是用在高速加工机床上，启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转，启加工机床上，启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转，启动转矩大，因而启动电流要超出普通电机额定电流动转矩大，因而启动电
167、流要超出普通电机额定电流57倍。其驱动方式有倍。其驱动方式有变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。5）电主轴的基本参数）电主轴的基本参数电主轴的基本参数包括：套筒直径、最高转速、输出功率、转矩和电主轴的基本参数包括：套筒直径、最高转速、输出功率、转矩和刀具接口等，其中套筒直径为电主轴的主要参数。刀具接口等，其中套筒直径为电主轴的主要参数。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1071072.4.42.4.4数控机床的进给系统数控机床的进给系统数控机床的进给系统数控机床的进给系统 数控机床的进给包括直线运动部件的进给和旋转运动部数控机床的进给包括直线运动部
168、件的进给和旋转运动部数控机床的进给包括直线运动部件的进给和旋转运动部数控机床的进给包括直线运动部件的进给和旋转运动部件的进给，不论是直线进给系统还是旋转进给系统，目前仍件的进给，不论是直线进给系统还是旋转进给系统，目前仍件的进给，不论是直线进给系统还是旋转进给系统，目前仍件的进给，不论是直线进给系统还是旋转进给系统，目前仍以以以以“伺服电动机伺服电动机伺服电动机伺服电动机+ + + +机械传动链机械传动链机械传动链机械传动链”为主导，但是这种传统的进为主导，但是这种传统的进为主导，但是这种传统的进为主导，但是这种传统的进给系统存在刚度低、传动误差大、传动链结构复杂、传动效给系统存在刚度低、传动
169、误差大、传动链结构复杂、传动效给系统存在刚度低、传动误差大、传动链结构复杂、传动效给系统存在刚度低、传动误差大、传动链结构复杂、传动效率低等问题，已很难满足数控机床向高速加工方向发展的要率低等问题，已很难满足数控机床向高速加工方向发展的要率低等问题，已很难满足数控机床向高速加工方向发展的要率低等问题，已很难满足数控机床向高速加工方向发展的要求，因而近年来国内外在研究开发直接驱动运动部件直线运求，因而近年来国内外在研究开发直接驱动运动部件直线运求，因而近年来国内外在研究开发直接驱动运动部件直线运求，因而近年来国内外在研究开发直接驱动运动部件直线运动的直线电机和直接驱动运动部件旋转运动的力矩电机，
170、并动的直线电机和直接驱动运动部件旋转运动的力矩电机，并动的直线电机和直接驱动运动部件旋转运动的力矩电机，并动的直线电机和直接驱动运动部件旋转运动的力矩电机，并已获得应用。已获得应用。已获得应用。已获得应用。（一）直线电机驱动的进给系统（一）直线电机驱动的进给系统（一）直线电机驱动的进给系统（一）直线电机驱动的进给系统 1 1 1 1）直线电机的工作原理）直线电机的工作原理）直线电机的工作原理）直线电机的工作原理2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构108108 直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动直线电动
171、机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。其工作原理类似于相应的机械能的电力传动装置。其工作原理类似于相应的机械能的电力传动装置。其工作原理类似于相应的机械能的电力传动装置。其工作原理类似于相应的旋转式电动机，结构上则可看作是由相应的旋转电旋转式电动机，结构上则可看作是由相应的旋转电旋转式电动机，结构上则可看作是由相应的旋转电旋转式电动机，结构上则可看作是由相应的旋转电机沿径向切开，拉直演变而成。它可以省去大量中机沿径向切开，拉直演变而成。它可以省去大量中机沿径向切开，拉直演变而成。它可以省去大量中机沿径向切开，拉直演变而成。它可以省去大量中间传动机构，加快系统反映速度，提高系统精
172、确度，间传动机构，加快系统反映速度，提高系统精确度，间传动机构，加快系统反映速度，提高系统精确度，间传动机构，加快系统反映速度，提高系统精确度，所以得到广泛的应用。所以得到广泛的应用。所以得到广泛的应用。所以得到广泛的应用。工作原理：工作原理：2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构109109分类及特点：分类及特点：直线电动机按原理分为直流直线电动机、交直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机。流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机。以前以前3种应用较多。种应用较多。1、直流直线电动机、直流直线电动机直流供电的直线电动机。由
173、一套磁极和一组绕组构成。直流供电的直线电动机。由一套磁极和一组绕组构成。绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入，称刷型；有绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入，称刷型；有的不经换向器和电刷，直接用导线引入，称无刷型。直流直的不经换向器和电刷，直接用导线引入，称无刷型。直流直线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。直流直线线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。直流直线电动机由于推力与电枢电流成正比，速度与电枢电压成正比，电动机由于推力与电枢电流成正比，速度与电枢电压成正比，故具有良好的线性控制特性，它与闭环控制系统配合，可以故具有良好的线性控制特性，它与闭环控制系统配合，可以进行
174、精密的调节和控制，适用于自动控制系统，例如计算机进行精密的调节和控制，适用于自动控制系统，例如计算机磁盘驱动器的磁头定位系统。磁盘驱动器的磁头定位系统。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1101102、交流直线异步电动机、交流直线异步电动机由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异步电动机相同。主要由原边和副边两部分组成，嵌有线圈的步电动机相同。主要由原边和副边两部分组成，嵌有线圈的部分为原边。当多相绕组中通入电流后，电机气隙中就产生部分为原边。当多相绕组中通入电流后，电机气隙中就产生一个磁场行波，切割副边的导体而感生电流。此电流
175、与磁场一个磁场行波，切割副边的导体而感生电流。此电流与磁场作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。直线异步电动作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。直线异步电动机可以做成原边固定、副边可动的短副边型和副边固定、原机可以做成原边固定、副边可动的短副边型和副边固定、原边可动的短原边型两种结构。短原边型所用线圈数量少，比边可动的短原边型两种结构。短原边型所用线圈数量少，比较经济较经济,应用较多应用较多;短副边型常用于金属物体的投射。直线异步短副边型常用于金属物体的投射。直线异步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力，用它操作电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力，用它操作自动门窗、自动开关
176、和阀门以及各种机械手，也可用于电气自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手，也可用于电气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1111113、直线步进电动机、直线步进电动机作直线步进运动的电动机。按其电磁推力产生的原理可以分作直线步进运动的电动机。按其电磁推力产生的原理可以分为反应式和永磁感应子式两大类。为反应式和永磁感应子式两大类。反应式直线步进电动机：其定子是一条开有均匀齿槽反应式直线步进电动机：其定子是一条开有均匀齿槽的导轨的导轨,动子是一个绕有三相绕组的动子是一个绕有三相绕组的E形铁心。每个铁心柱上形铁心。每个铁心柱上
177、都开有和定子齿距相等的齿槽，且各相铁心柱上的齿槽相对都开有和定子齿距相等的齿槽，且各相铁心柱上的齿槽相对于定子齿槽依次错开于定子齿槽依次错开13齿距。如果输入三相绕组电脉冲的齿距。如果输入三相绕组电脉冲的顺序依次为顺序依次为ABCA，则动子就会向左作步进运动。如，则动子就会向左作步进运动。如果通电顺序改为果通电顺序改为ACBA，则动子就向右作步进运动。，则动子就向右作步进运动。在结构上也可以把在结构上也可以把E形铁心固定，让齿条作为动子。齿条的形铁心固定，让齿条作为动子。齿条的运动将与上述运动方向相反。运动将与上述运动方向相反。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构112112永磁感应子
178、式直线步进电动机：定子由软铁材永磁感应子式直线步进电动机：定子由软铁材料制成，上面铣有均匀间隔的齿槽；动子由永久磁铁加料制成，上面铣有均匀间隔的齿槽；动子由永久磁铁加上两个带齿的电磁铁组成。两个电磁铁上的齿相互错开上两个带齿的电磁铁组成。两个电磁铁上的齿相互错开一定距离。在电磁铁线圈不通电时，动子位置由永久磁一定距离。在电磁铁线圈不通电时，动子位置由永久磁铁决定。而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时，将使铁决定。而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时，将使动子以一定齿距作步进运动。如果对两个电磁铁不是轮动子以一定齿距作步进运动。如果对两个电磁铁不是轮流通电，而是使其中的电流一个按正弦变化，一个按余流
179、通电，而是使其中的电流一个按正弦变化，一个按余弦变化弦变化,则可使动子运动平滑则可使动子运动平滑,步距很小。其步距（位置）步距很小。其步距（位置）分辨率可以达到分辨率可以达到0.01mm以下。在要求高精度定位的场以下。在要求高精度定位的场合，例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控系合，例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控系统中得到较多的应用。统中得到较多的应用。2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构113113直线电机的应用：直线电机的应用： 1、应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；、应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；2、作为长期连续运行的驱动电机；、作为长期连续运行
180、的驱动电机；3、应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。、应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子，目前，高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子，目前，美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进展美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进展最快。直线电机驱动的电梯世界上第一台使用直线电机驱动的电梯是最快。直线电机驱动的电梯世界上第一台使用直线电机驱动的电梯是1990年年4月安装于日本东京都关岛区万世大楼，该电梯载重月安装于日本东京都关岛区万世大楼，该
181、电梯载重600kg，速度为速度为105m/min，提升高度为，提升高度为22.9m。如果建筑物的高度增至。如果建筑物的高度增至1000米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料，就如磁悬直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料，就如磁悬浮列车一样，采用无线电波或光控技术控制。超高速电动机在旋转超过某浮列车一样，采用无线电波或光控技术控制。超高速电动机在旋转超过某一极限时，采用滚动轴承的电动机就会产生烧结、损坏现象。为此近年来，一极限时，采用滚动轴承的电动
182、机就会产生烧结、损坏现象。为此近年来，国外研制了一种直线悬浮电动机（电磁轴承），采用悬浮技术使电机的动国外研制了一种直线悬浮电动机（电磁轴承），采用悬浮技术使电机的动子悬浮在空中，消除了动子和定子之间的机械接触和摩擦阻力，其转速可子悬浮在空中，消除了动子和定子之间的机械接触和摩擦阻力，其转速可达达25000100000r/min以上，因而在高速电动机和高速主轴部件以上，因而在高速电动机和高速主轴部件上得到广泛的应用。上得到广泛的应用。 2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1141142.4.52.4.5数控机床导轨数控机床导轨数控机床导轨数控机床导轨 1 1）对导轨的基本要求）对导轨的
183、基本要求）对导轨的基本要求）对导轨的基本要求机床导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度、刚度机床导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度、刚度机床导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度、刚度机床导轨的功用是起导向及支承作用，它的精度、刚度及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要
184、了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦制造、调整和维护。数
185、控机床常用的导轨按其接触面间摩擦制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。22）滑动导轨）滑动导轨）滑动导轨）滑动导轨在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。压导轨和贴塑导轨。压导轨和贴塑导轨。压导轨和贴塑导轨。33）滚动导轨）滚动导轨）滚动导轨）滚动导轨2.4 数控机床的机
186、械结构数控机床的机械结构1151152.4.52.4.5其它装置其它装置其它装置其它装置1 1、刀具系统刀具系统刀具系统刀具系统目前数控机床正向着工序和功能集中型的加工中心方向目前数控机床正向着工序和功能集中型的加工中心方向目前数控机床正向着工序和功能集中型的加工中心方向目前数控机床正向着工序和功能集中型的加工中心方向发展。加工中心要完成对工件的多工序加工，必须具备自动发展。加工中心要完成对工件的多工序加工，必须具备自动发展。加工中心要完成对工件的多工序加工，必须具备自动发展。加工中心要完成对工件的多工序加工，必须具备自动更换刀具和刀具储备的系统更换刀具和刀具储备的系统更换刀具和刀具储备的系统更换刀具和刀具储备的系统自动换刀系统。自动换刀系统。自动换刀系统。自动换刀系统。回转刀架式回转刀架式回转刀架式回转刀架式更换主轴头式更换主轴头式更换主轴头式更换主轴头式刀库一机械手式刀库一机械手式刀库一机械手式刀库一机械手式2 2、排屑装置、排屑装置、排屑装置、排屑装置2.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构116116
