摘 要：本文對直線導(dǎo)軌的受力和力矩進行了分析計算。首先在平臥狀態(tài)下進行了力及力矩的分析和計算，然后在側(cè)臥狀況下進行了力及力矩的分析和計算。根據(jù)不同狀況下，重力作用點的不同，進行了建模簡化分析。本文對導(dǎo)軌的壽命進行了校核計算，結(jié)果證明，計算壽命能滿足預(yù)期壽命要求，兩者吻合較好。

關(guān)鍵詞：負荷;力矩;受力模型;使用壽命

引言

　　醫(yī)療檢測設(shè)備是一種對運行平穩(wěn)度，順暢度及產(chǎn)品噪音要求很高的設(shè)備，近期我們成功開發(fā)的這家是一家專門從事高端醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)的廠家，其導(dǎo)軌絲杠一直使用日本THK產(chǎn)品。經(jīng)過多方對我們的考核，如供應(yīng)商資質(zhì)考評，產(chǎn)品樣本比對，技術(shù)實力檢測等工作，客戶最終在其一款新機型上同我們達成合作意向，并需要中達電通提供具體的設(shè)計選型方案供其備案。以下為根據(jù)客戶實際要求所做的具體設(shè)計及計算。

1 客戶提供基本參數(shù)

　　負荷質(zhì)量： M=240Kg

　　重力加速度： g=9.8m/S²

　　壽命要求： L=10年

　　按6年行程為151.2Km算，10年行程為：L=151.2×10÷6=252Km

2 平臥狀態(tài)分析

　　2.1 受力結(jié)構(gòu)及受力分析

　　2.1.1 受力狀況

圖1 平臥狀態(tài)受力結(jié)構(gòu)圖

　　上圖為客戶工作平臺平臥時的結(jié)構(gòu)圖。右上端面為導(dǎo)軌支撐，該部件使用律勁導(dǎo)軌;左側(cè)面為導(dǎo)向?qū)л仯摬考蛻糇约杭庸?剖面線部分為客戶工作平臺，該部件客戶自己加工。

　　2.1.2 受力模型轉(zhuǎn)化分析

　　根據(jù)平臥時的受力狀況，進行模型轉(zhuǎn)化，以簡化受力分析及計算。轉(zhuǎn)化的標準模型如下圖所示。

圖2 平臥狀態(tài)受力模型圖

　　2.1.3 受力分析及計算

　?。?）依據(jù)模型中受力狀況，計算出各點受力如下：

　　
　　P3 及P4受力對應(yīng)實際結(jié)構(gòu)中使用導(dǎo)軌上兩滑塊的受力;

　　P1 和P2分別對應(yīng)客戶自行設(shè)計的兩個Guide roller處的受力。

　　（2）代入數(shù)據(jù)，實際進行計算。

　　l₂=0mm; l₀=508mm; l₃=605/2+39=341.5mm; l₁=605mm;

　　W=240Kg;

　　分別計算出各合力如下：

　　

　　2.1.4 負載系數(shù)的選擇及壽命計算

　?。?）負荷系數(shù)選擇

　　以中等負荷進行計算，根據(jù)經(jīng)驗，取負荷系數(shù)f_W=1.8。

　　（2）壽命計算

　　根據(jù)額定壽命公式：

　　
　　導(dǎo)軌受力以127.7Kg進行計算;f_W=1.8。

　　參照樣本手冊，當選用25系列導(dǎo)軌時，C取為2030Kgf。因此：

　　

　　顯然L=34429 Km >252 Km,滿足預(yù)期的使用壽命要求。

3 力矩分析及計算

　　本傳動方案中,導(dǎo)軌主要承受二個扭矩：重心點的扭矩和側(cè)面guide roller處施加的扭矩。

　　3.1 中心點扭矩的計算

　　TG=G×l

　　其中l(wèi)=39mm，故，

　　TG=G×l=240×39mm=9.36Kgf-m

　　3.2 Guide rolerl處施加扭矩的計算

　　TP=P× TP=P× =-7.735×605= -4.679 Kgf-m

　　3.3 合成力矩計算

　　線形導(dǎo)軌處承受扭矩為：T= TG +TP

　　T= TG +TP=9.36 -4.679=4.681 Kgf-m

　　對應(yīng)產(chǎn)品手冊中25系列導(dǎo)軌傾覆扭矩MC =40Kgf-m,

　　顯然T=4.681 Kgf-m <40 Kgf-m。因此25系列導(dǎo)軌能滿足使用要求。

4 工作臺立位時狀況

　　4.1 受力模型轉(zhuǎn)化

　　該狀態(tài)下工作時，即將平臥狀態(tài)的工作臺按順時針旋轉(zhuǎn)90°。根據(jù)受力狀況，可轉(zhuǎn)化為如下標準模型進行分析計算：

圖3 立位狀態(tài)受力模型圖

　　4.2 受力分析及計算

　?。?）依據(jù)模型中受力狀況，計算出各點受力如下：

　　

　　其中：P1 ～P4受力對應(yīng)實際結(jié)構(gòu)中工作臺各接觸點的正面受力;

　　P1T ～P4T分別對應(yīng)實際結(jié)構(gòu)中工作臺各接觸點的側(cè)面受力。

　　（2）代入數(shù)據(jù)，實際進行計算。

　　l2=379+79.2=458.2mm; l0=508mm;

　　l3=54+39 =93mm; l1=605mm;

　　W=240Kg;

　　分別計算出各合力如下：

　　

　　4.3 負載系數(shù)的選擇及壽命計算

　　（1）負荷系數(shù)選擇

　　以中等負荷進行計算，根據(jù)經(jīng)驗，取負荷系數(shù)f_W=2。

　?。?）壽命計算

　　根據(jù)額定壽命公式：

　　
　　導(dǎo)軌受力以108.2Kg進行計算;f_W=2。

　　參照產(chǎn)品手冊，當選用25系列導(dǎo)軌時，C取為2030Kgf。因此：

　　

　　顯然L=41268Km >252 Km，完全可滿足預(yù)期的使用壽命要求。

5 總結(jié)

　　依據(jù)以上各關(guān)鍵步驟，進行計算分析，我們推薦客戶選用25系列導(dǎo)軌，考慮受力和力矩等關(guān)鍵參數(shù)，完全可以滿足使用要求。在客戶所要求的使用條件下，安全可靠，在客戶所要求預(yù)期使用壽命的基礎(chǔ)上有較大的安全余量。結(jié)合客戶現(xiàn)場對導(dǎo)軌和滑快的安裝型式，最終給客戶選配的LSK系列導(dǎo)軌型號為：GR25TA2T1599ICZ0。

　　目前，客戶生產(chǎn)的樣機已經(jīng)裝配完畢，并開始進行實驗，對設(shè)備相關(guān)性能及參數(shù)進行檢測。當前設(shè)備的整體運行穩(wěn)定，效果良好，客戶對我們提供的服務(wù)比較認可，后續(xù)批量生產(chǎn)后會全部選用我們的直線導(dǎo)軌。

　　此案是一次比較典型律勁導(dǎo)軌替換日本THK導(dǎo)軌的成功案例。客戶選擇LSK導(dǎo)軌充分顯示了律勁產(chǎn)品相對其它品牌良好的性價比，同時也體現(xiàn)了中達優(yōu)良服務(wù)的優(yōu)勢。另外這也與我們先期掌握了比較好的時機，地區(qū)人員所做的大量客戶工作是分不開的。