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

關鍵詞：負荷;力矩;受力模型;使用壽命

引言

　　醫療檢測設備是一種對運行平穩度，順暢度及產品噪音要求很高的設備，近期我們成功開發的這家是一家專門從事高端醫療設備生產的廠家，其導軌絲杠一直使用日本THK產品。經過多方對我們的考核，如供應商資質考評，產品樣本比對，技術實力檢測等工作，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計選型方案供其備案。以下為根據客戶實際要求所做的具體設計及計算。

1 客戶提供基本參數

　　負荷質量： 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 平臥狀態分析

　　2.1 受力結構及受力分析

　　2.1.1 受力狀況

圖1 平臥狀態受力結構圖

　　上圖為客戶工作平臺平臥時的結構圖。右上端面為導軌支撐，該部件使用律勁導軌;左側面為導向導輥，該部件客戶自己加工;剖面線部分為客戶工作平臺，該部件客戶自己加工。

　　2.1.2 受力模型轉化分析

　　根據平臥時的受力狀況，進行模型轉化，以簡化受力分析及計算。轉化的標準模型如下圖所示。

圖2 平臥狀態受力模型圖

　　2.1.3 受力分析及計算

　　（1）依據模型中受力狀況，計算出各點受力如下：

　　
　　P3 及P4受力對應實際結構中使用導軌上兩滑塊的受力;

　　P1 和P2分別對應客戶自行設計的兩個Guide roller處的受力。

　　（2）代入數據，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 負載系數的選擇及壽命計算

　　（1）負荷系數選擇

　　以中等負荷進行計算，根據經驗，取負荷系數f_W=1.8。

　　（2）壽命計算

　　根據額定壽命公式：

　　
　　導軌受力以127.7Kg進行計算;f_W=1.8。

　　參照樣本手冊，當選用25系列導軌時，C取為2030Kgf。因此：

　　

　　顯然L=34429 Km >252 Km,滿足預期的使用壽命要求。

3 力矩分析及計算

　　本傳動方案中,導軌主要承受二個扭矩：重心點的扭矩和側面guide roller處施加的扭矩。

　　3.1 中心點扭矩的計算

　　TG=G×l

　　其中l=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

　　線形導軌處承受扭矩為：T= TG +TP

　　T= TG +TP=9.36 -4.679=4.681 Kgf-m

　　對應產品手冊中25系列導軌傾覆扭矩MC =40Kgf-m,

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

4 工作臺立位時狀況

　　4.1 受力模型轉化

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

圖3 立位狀態受力模型圖

　　4.2 受力分析及計算

　　（1）依據模型中受力狀況，計算出各點受力如下：

　　

　　其中：P1 ～P4受力對應實際結構中工作臺各接觸點的正面受力;

　　P1T ～P4T分別對應實際結構中工作臺各接觸點的側面受力。

　　（2）代入數據，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 負載系數的選擇及壽命計算

　　（1）負荷系數選擇

　　以中等負荷進行計算，根據經驗，取負荷系數f_W=2。

　　（2）壽命計算

　　根據額定壽命公式：

　　
　　導軌受力以108.2Kg進行計算;f_W=2。

　　參照產品手冊，當選用25系列導軌時，C取為2030Kgf。因此：

　　

　　顯然L=41268Km >252 Km，完全可滿足預期的使用壽命要求。

5 總結

　　依據以上各關鍵步驟，進行計算分析，我們推薦客戶選用25系列導軌，考慮受力和力矩等關鍵參數，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，在客戶所要求預期使用壽命的基礎上有較大的安全余量。結合客戶現場對導軌和滑快的安裝型式，最終給客戶選配的LSK系列導軌型號為：GR25TA2T1599ICZ0。

　　目前，客戶生產的樣機已經裝配完畢，并開始進行實驗，對設備相關性能及參數進行檢測。當前設備的整體運行穩定，效果良好，客戶對我們提供的服務比較認可，后續批量生產后會全部選用我們的直線導軌。

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