导轨的选型及计算步骤
导轨的选型及计算
导轨的选型及计算导轨是一种用于支撑和导向运动机构的装置，广泛应用于各种机械设备和工业生产中。
导轨的选型和计算对于机械设备的运行和精度有着重要的影响，下面将详细介绍导轨的选型和计算的相关内容。
1.导轨的选型：-负载要求：根据所要承载的负载大小，选择相应的导轨类型和规格。
一般而言，负载越大，需要选择精度更高的导轨。
-运动速度：高速运动时，应选择具有较高刚度和振动阻尼的导轨类型，以确保平稳的运动。
-精度要求:根据所要求的运动精度，选择具有合适精度等级的导轨。
一般市场上导轨的精度等级包括：P级、H级、N级等，其中精度等级越高，导轨的定位精度越高。
-使用环境：根据导轨所处的环境条件，选择适合的导轨材料，如不锈钢导轨、铝合金导轨等。
-导轨的自润滑能力：根据实际需求选择导轨的自润滑能力，如有些导轨需要使用润滑油来确保正常工作。
2.导轨的计算：导轨的计算一般分为以下几个方面的内容：-负载计算：首先要计算所要承载的负载大小，包括横向负载、纵向负载和径向负载等。
-功率计算：根据负载计算出的数据，再根据所要求的运行速度，计算出导轨所需的功率。
-振动计算：根据负载和速度等参数，计算导轨运动时所产生的振动，并与实际需求进行对比，以确定导轨所需的振动阻尼能力。
-精度计算：根据所要求的运动精度，计算导轨的理论定位精度，并与导轨的精度等级进行比较。
如精度等级不够，需要重新选择导轨。
-刚度计算：根据负载和速度等参数，计算导轨的刚度，并与实际需求进行对比。
若刚度不够，也需要重新选择导轨。
-导轨的寿命计算：根据导轨的材料和工作环境等因素，计算导轨的使用寿命，并根据需求进行修正。
总之，导轨的选型和计算是机械设计的一个重要环节，它涉及到负载要求、运动速度、精度要求、使用环境等多个因素。
通过合理的选型和计算，可以确保导轨的适用性和可靠性，提高机械设备的运行精度和稳定性。
同时，需要注意参考相关的标准和规范，以确保导轨的质量和性能符合要求。
直线导轨选型基本原则步骤和参数考量
直线导轨选型基本原则步骤和参数考量直线导轨是一种常用于工业机械设备中的部件，可以实现精确的直线运动。
在选择直线导轨时，需要考虑一些基本原则和步骤，以及相关的参数。
下面是关于直线导轨选型的基本原则、步骤和参数考量的详细解释。
一、直线导轨选型基本原则：1.负载能力：直线导轨应具有足够的负载能力，以确保能够承受工作时的负荷。
负载能力取决于工作物体的重量和所需的加工力。
2.刚度：直线导轨应具有足够的刚度，以保持工作物体的稳定性和精度。
刚度取决于导轨的材料和结构。
3.精度：直线导轨的精度直接影响到工作物体的加工精度。
选用直线导轨时需考虑工作所需的精度指标。
4.速度：直线导轨应具有足够的速度，以满足工作物体的运动要求。
速度取决于导轨和导轨的传动系统的性能。
5.寿命：直线导轨的寿命应长，以减少维护和更换的频率。
寿命取决于导轨材料的耐磨性和导轨结构的稳定性。
二、直线导轨选型步骤：1.确定负载类型和大小：首先需要确定工作物体的负载类型（如重载、中等负载、轻载）和负载大小，以选择适合的直线导轨。
2.选择导轨类型：根据工作环境和负载要求，选择合适的导轨类型，如滑块式导轨、滚动式导轨等。
3.选择导轨材料：导轨材料需要具有足够的硬度、耐磨性和刚度，常见的导轨材料有钢材、铝合金等。
4.确定导轨长度：根据工作物体的运动范围和工作空间的限制，确定导轨的长度。
5.选择导轨载荷：根据工作物体的负载大小和工作要求，选择适合的导轨载荷，以确保导轨能够承受工作时的负载。
6.确定导轨精度：根据工作要求和加工精度的需求，选择合适的导轨精度。
7.选择导轨速度：根据工作物体的移动速度要求和工作环境的限制，选择适合的导轨速度。
8.确认导轨寿命：了解导轨的寿命和使用寿命，以便预估导轨的使用寿命和维护周期。
三、直线导轨选型参数考量：1.负载能力：指导轨能够承受的最大负荷。
2.刚度：指导轨的刚度，用于评估导轨的变形程度，通常以刚度系数来表示。
3.精度：指导轨的精度，用于评估导轨的加工精度和重复性。
导轨的选型及计算
, 低速 , 定位精
方便。 2, 未形成完全液 体 摩擦 时低 速 易爬 行 3, 磨损大寿命低 精度不稳定 , 运动
床 , 冶 金 设备上应 用普遍
度高。 2, 精度保持性好
磨损少 , 寿命长。 3, 刚性 和抗振性差 成本高 护 1, 速 度 高 , 结构复杂
, 要求良好的保
床 , 纺 织机械 等 主要用 语速度 高 , 精 度要求 一般的 机床主 运动导 轨 各种大
6-8
的规定。
Ⅲ级和Ⅲ级以上 Ⅳ级 Ⅴ级
20 16 10
2) 导轨
生产率高 , 是加工淬硬导轨唯一方法，磨削导轨表面粗糙度应达到
[10] [10]
的要求 , 见表 6-9
机床 类型 Ⅲ级 和Ⅲ 级以 上 Ⅳ级 Ⅴ级 0.4(0.2) 0.8(0.4) 中小型 0.2 ～ 0.4(0.1 0.2) ～
1, 动导轨表面贴塑料软 带等与铸铁 或钢导轨 , 且动 , 不易 2, 主要应用 与中大型 机床压强 不大的导 轨应用日 益广泛 动压导轨
(90m/min~600m/min), 形成液体摩擦 大 , 抗阵性好 2, 阻尼 3, 结构简 ,
搭配 , 摩擦系数小 塑 导轨 料 静摩擦系数搭配
爬行 , 抗摩擦性能好。 贴塑工艺简单。
导轨热处理 : 一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精度导 轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。 常用导轨淬火方法有 : (1 ～ 2)mm 。硬度 (45 ～ 50)HRC。 (0.2 ～ 0.25)mm, 显微硬度 600HM左右。
1) 中频淬火，淬硬层深度
2) 接触加热自冷表面淬火，淬硬深度
( 括号内数值 )。
0.2(0.1) 0.4(0.2)
导轨的选型及计算
导轨的选型及计算按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5],各类导轨的主要特点及应用列于表中。
表6-1 导轨类型特点及应用6.1 初选导轨型号及估算导轨长度X 方向初选导轨型号为494012GGB 20B AL2P -⨯ [6]具体数据见《机械设计手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为4109022G G B20AAL 1-⨯P导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动 为何选用滚动直线导轨副：1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。
有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。
驱动功率小，只相当普通机械的十分之一。
2）承载能力大，刚度高。
3）能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。
4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时间，降低成本。
导轨的长度：由于导轨长度影响工作台的工作精度和高度，一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨长度。
其公式为：L=H+S+△l-S1-S2由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm其中L—导轨长度H—滑块的导向面长度S—滑块行程△l—封闭高度调节量S1—滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度S2—滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度6.2 计算滚动导轨副的距离额定寿命X方向的导轨计算X方向初选导轨型号为494012GGB20B AL2P-⨯，查表9.3-73[1]得，这种导轨的额定动，静载荷分别为Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。
4个滑块的载荷按表9.3-48序号1的载荷计算式计算。
其中工作台的最大重量为:G=100×9.8=980NF1=F2=F3=F4=1/4（G1+F）=250N1)滚动导轨的额定寿命计算公式[6]为：L=（fh ftfc fa Ca/ fwPc）ε⨯K=27166km式中 L——额定寿命（km）；Ca——额定动载荷（KN）；P——当量动载荷（KN）；Fmax——受力最大滑块所受的载荷（KN）； Z——导轨上的滑块数；ε——指数，当导轨体为滚珠时，ε=3；当为滚柱时ε=10/3； K ——额定寿命单位（KM ），滚珠时，K=50KM ；滚柱时，K=100KM ； fh ——硬度系数；fh ――（滚道实际硬度（HRC ））。
导轨的选型及计算
导轨的选型及计算导轨的选型及计算按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5],各类导轨的主要特点及应用列于表中表6-1导轨类型特点及应用塑料导轨1, 动导轨表面贴塑料软带等与铸铁或钢导轨搭配，摩擦系数小，且动静摩擦系数搭配，不易爬行，抗摩擦性能好。
2, 贴塑工艺简单。
3,刚度较低，耐热性差容易蠕变主要应用与中大型机床压强不大的导轨应用日广泛动压导轨1，速度高(90m/mi n~6OOm/mi n)，形成液体摩擦2,阻尼大，抗阵性好3,结构简单，不需复杂供油系统，使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变化。
影响加工精度，低速重载易出现导轨面要用语速度高，精度要求般的机床镶钢，镶金属导轨1,在支撑导 轨上镶装有 一定硬度的 不钢板或钢 带,提高导 轨耐磨性，改善摩擦或 满足焊接床 身结构需 要。
2,在动 导轨上镶有 青铜只类的 金属防止咬 合磨损，提 高耐磨性，运动平稳精 度咼镶钢 导轨 工艺 复 杂，成本 高。
常用于重 型机 床如 \立 车，龙门 铣床 的导 轨上 静压 导轨 1,摩擦系数 很小，驱动 力小。
2,低 速运动平稳 性好3,承 载能力大，刚性，吸阵 性好4,需要 一套液压装 置，结构复 杂，调整困 难各种 大 型,重 型 机 床,精 密 机 床, 数 控 机 床 的 工6.1初选导轨型号及估算导轨长度X 方向初选导轨型号为GGB20BAL2P12 940 4⑹具体数据见《机械设计 手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为 GGB20AAL 2R2 1090 4导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动 为何选用滚动直线导轨副：1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。
有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。
驱动功率小，只相当普通机械的十分之。
2）承载能力大，刚度高。
3）能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。
4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时间，降低成本。
导轨的选型及计算步骤
用户可以根据所选导轨副的配置形式计算滚动直线导 轨副的每个滑块所承受的载荷，然后根据后面提供的寿命计 算方法来计算导轨副的寿命。
导轨的选型及计算步骤
制作人：杨海琪
选用精度等级表
机床类型
精度等级
坐标
2
3
பைடு நூலகம்
4
5
普通机床
X、Y Z
√
√
√
车床
X
√
√
√
Z
√
√
√
X、Y
√
√
√
铣床、加工中心
Z
√
√
√
数控 机床
镗床 磨床
X、Y
√
√
Z
√
√
X、Y
√
√
Z
√
√
X、Y
√
√
电加工机床
Z
√
√
数控精密工作台
X、Y
√
1.导轨的长度：
动导轨的 L长度2e： l Smax
2
静导轨的
长Lj度 ：L Smax
2.滚动体的尺寸和数量
增大滚动体直径，可以减小摩擦系数和接触应力，不
易产生滑动。若采用滚柱，推荐其直径d≥6～8mm， 滚柱的长径比b／d＝1.5～2.0。
滚动体的数量取决于导轨的长度和刚度条件，每一条 导轨上一般不少于12～16个。若数量过多，会因制造 误差引起载荷分布不均匀。推荐取
导轨主要参数的计算
滚珠数量 ：
Zb
F 9.5
d
滚柱数量 ：
Zr
F 4b
上两式中，F为每条导轨所承受的载荷（N）； d为滚珠直径（mm）；b为滚柱长度（mm）。
导轨的设计与选择
一、导轨的设计与选择。
1、对导轨的要求1）导轨精度高导轨精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线和它与有关基面之间的相互位置的准确性。
无论在空载或切削工件时导轨都应有足够的导轨精度，这是对导轨的基本要求。
2）耐磨性能好导轨的耐磨性是指导轨在长期使用过程中保持一定导向精度的能力。
因导轨在工作过程中难免磨损，所以应力求减少磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。
3）足够的刚度导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，因此要求轨道应有足够的刚度。
4）低速运动平稳性要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。
5）结构简单、工艺性好导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。
2、对导轨的技术要求1）导轨的精度要求滑动导轨，不管是V-平型还是平-平型，导轨面的平面度通常取0.01~0.015mm,长度方面的直线度通常取0.005~0.01mm；侧导向面的直线度取0.01~0.015mm,侧导向面之间的平行度取0.01~0.015mm,侧导向面对导轨地面的垂直度取0.005~0.01mm。
2）导轨的热处理数控机床的开动率普遍都很高，这就要求导轨具有较高的耐磨性，以提高其精度保持性。
为此，导轨大多需要淬火处理。
导轨淬火的方式有中频淬火、超音频淬火、火焰淬火等，其中用的较多的是前两种方式。
二、导轨的种类和特点导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨等三大类。
1）滑动导轨：是一种做滑动摩擦的普通导轨。
滑动导轨的优点是结构简单，使用维护方便，缺点是未形成完全液体摩擦时低速易爬行，磨损大，寿命短，运动精度不稳定。
滑动导轨一般用于普通机床和冶金设备上。
2）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。
导轨的选型及计算步骤
导轨的选型及计算步骤什么是导轨导轨是一种机械零件，也被称为导向轨。
其作用是通过高精度的加工和装配，使得机器元件在其中受到引导和支持，从而达到准确移动的目的。
导轨通常应用在机器人、自动化加工设备、精密测量仪器等领域，是现代工业高精度装备的重要组成部分。
导轨的选型主要有以下几项考虑因素：1.精度等级导轨的精度等级决定了其加工技术、材料及制造成本。
一般来说，导轨的精度等级越高，其制造成本也就越高。
在选型过程中，需要根据具体应用情况进行权衡。
如果应用要求较高的精度，那么就需要选择精度等级高的导轨，反之则可以选择精度等级较低的导轨。
2.负载能力导轨需要承载机器元件的重量，因此需要考虑其负载能力。
在选择导轨时，需要根据机器元件的重量以及运动速度来计算导轨的承载能力。
3.应力分布情况在机器元件运动时，导轨上承受的应力分布情况对导轨的选型也有一定的影响。
如果应力分布不均匀，容易导致导轨变形或磨损。
因此，在选型时需要考虑导轨的应力分布特点，选择合适的导轨型号。
4.环境适应性导轨常常运用在恶劣的环境中，如高温、低温、潮湿等。
因此，在选型时需要考虑导轨的环境适应性，选择能适应相应环境的导轨型号。
导轨的计算步骤导轨的选型需要进行一定的计算和验证，主要涉及以下步骤：1.计算负载需要根据机器元件的重量、材质、数量等因素来计算机器运行时所需的导轨承载力。
计算公式为：F = mg其中，F表示承载力，m表示质量，g表示重力加速度。
2.计算生命公式生命公式是导轨的使用寿命计算公式。
该公式根据工作条件、轨道长度以及使用频次对导轨的寿命进行评估。
生命公式通常采用下列形式：L10 = (C / F)^b其中，L10表示统计寿命，C表示基本动载荷额定值，F表示实际负荷，b为指数。
3.计算导轨长度根据机器的移动范围以及导轨的型号、长度等因素，计算所需的导轨长度。
同时，需要考虑运动的平稳性、自重等因素进行合理的选择。
以上就是导轨选型及计算的主要步骤。
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导轨主要参数的计算滚珠数量：滚柱数量：FZb
9.5
d
F Zr 4b
上两式中，F为每条导轨所承受的载荷（N）； d为滚珠直径（mm）；b为滚柱长度（mm）。
导轨主要参数的计算
3.导轨负载的计算
滚动直线导轨副的每个滑块所受的负载受以下各种因素 影响：导轨副的配置形式（水平，竖直等），工作台的重心 和受力点的位置，切削阻力的作用，运动时的加速度等。
下表为几种情况下作用于滚动直线导轨副的各个滑块上 负载的计算。
用户可以根据所选导轨副的配置形式计算滚动直线导 轨副的每个滑块所承受的载荷，然后根据后面提供的寿命计 算方法来计算导轨副的寿命。
导轨主要参数的计算
导轨的选型及计算步骤
制作人：杨海琪
导轨副的选型
选用精度等级表
为何采用滚动导轨副
导轨主要参数的计算
1.导轨的长度：
动导轨的长度：
L2elSmax 2
静导轨的长度：
Lj L Smax
导轨主要参数的计算
2.滚动体的尺寸和数量
增大滚动体直径，可以减小摩擦系数和接触应力，不
易产生滑动。若采用滚柱，推荐其直径d≥6～8mm， 滚柱的长径比b／d＝1.5～2.0。