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种分体式直线分离轴承设计
田启文,张静,王全任
(泛亚汽车技术中心有限公司,上海201201)
摘要:介绍一种分体式直线轴承,应用于需要相对转动同时也需要作往复直线运动的两个零件之间。分体式直线轴承由外圈、
保持架和滚珠、轴组成,保持架的托架根据运动形式选择在轴上或在轴承外圈。当保持架和滚珠在外力作用下移动到某一端时,
分体式轴承仍然保证保持架有运动空间,轴和外圈之间相对运动的摩擦力比较小。
关键词:直线轴承;分体式轴承;低摩擦力
Design of a New Separated Linear Bearing
TIAN Qiwen, ZHANG Jing, WANG Quanren
( Pan Asian Technical Automotive Center Co, Ltd., Shanghai 201201, China)
Abstract: A new separated linear bearing was introduced. It was applied in two parts which have related rotation and movement. The
components of the separated linear bearing included outer ring, cage and steel ball, shaft. Pallet of cage was located differently based on dif-
ferent dynamic type, on outer ring or on shaft. When case and steel ball were moved in one side, the separated linear bearing still provide
space for cage, so the friction between outer ring and shaft was low
Keywords: Linear bearing; Separated type bearing; Low friction
0引言
直线轴承应用比较广?,应用于需要相对转动同时也
需要作往复直线运动的两个零件之间。直线轴承一般是标准
托架
件或通用件。设计人员从轴承厂选择合适尺寸规格的轴承,
用于机构的设计和装配。轴承厂生产的直线轴承,一般包括
轴承外圈、保持架和滚珠,保持架托架在轴承外圈上。这种
一轴
结构形式比较简单,但是在某些使用情况下,某些状态下,
2一轴承外圈
轴承运动不理想,会使两个运动零件之间的运动不顺畅,甚
3一保持架
至会卡住。
4一滚珠
1分体式直线分离轴承设计
托架
1.1常用直线轴承工作原理介绍
直线轴承的型式主要有:直线运动球轴承,直线运动滚
子轴承,直线运动球导轨支承,直线运动滚子导轨支承,直
线运动滚针导轨支承。直线轴承有摩擦力小0-、寿命
图1常见直线轴承结构
长的特点。常见直线轴承结构"-如图1所示,一般由轴
承外圈2(轴承外圈两端面有托架,以保证保持架和滚珠的1.2问题提出及分析
运动范围)、保持架3和滚珠4三个部分组成。外圏一般通过
如果保持架和滚珠在外力作用下移动到最下面,此时轴相
过盈配合装配到其他零件的孔上,和孔之间无相对运动。保对于外圈的运动方式是向下,出现图2所示情况。此时,如果
持架主要起固定和支持滚珠的作用。滚珠在轴1和外圈之间轴相对于外圈的运动方式是向下的,保持架和滚珠被下面的外
滚动,从而实现轴和带孔零件之间的相动运动,包括直线运圈的托架部分挡住,没有空间可以移动,滚珠只能在原位置转
动和转动。
动。以其中的一个滚珠为例进行受力分析,如图3所示。
收稿日期:2014-09-22
作者简介:田启文,工程师,主要从事手动变速箱的设计应用工作。E-mail:tlanglwen@126.com。
研究与开发
Automobile Parts 2014.12
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等于原力对指定点的力矩的。将力/平移到质心,等效于
运动
运动
加7,3平移到质心,等效于/加T2,如图5(b)所示。
轴
外圈
3
3一保持架
4
4一滚珠
托架
托架
N
图2保持架和滚珠
图3对应于图2的
移动到最下面
滚珠受力分析
图4新设计的直线轴承结构
滚珠受到自身的重力C、轴给它的一个向下的摩擦力/、
保持架提供的向上的正压力N、轴承外圈提供的摩擦力,这
4个力的合力可能是零,滚珠受到一个平衡力系。根据加减平
运动
衡力系原理:在一个力系中加上或减去任何一个平衡力系,并
不改变原力系对刚体的运动效应?。也就是说,物体受到平衡
力系相当于没有受到外力。根据牛顿第一定律即惯性定律,每
个物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非有外力作用于
它,迫使它改变那个状态。滚珠受到一个平衡力系,就会保
持原有的惯性状态,即静止状态。轴向下运动,而滚珠处在静
止状态,所以轴和滚珠就可能是滑动摩擦,摩擦力増大,轴和
外圈之间的相对运动会不顺畅。
1.3新方案提出
T?
对可能会引起轴和外圈之间的相对运动不顺畅情况进行
分析,主要是保持架和滚珠受到轴承外圈的下托架阻挡引起
的。应用TZ的空间分离的创新方法,将轴承外圈转移到
轴上,提出一种新的直线轴承设计理念,不再把直线轴承作
(a)受力简
图
(b)力的等效
为标准件或通用件,而是把轴承外圈、保持架和滚珠、轴看
作一个整体部件,作为一个广义直线轴承。新设计的直线轴
图5新轴承结构受力分析
承结构如图4所示,主要包括轴1(托架在轴上)、外圈2
保持架3和滚珠4。
滚珠受到扭矩,所以转动。轴和外圈之间是滚子的滚动摩
如图4所示:当保持架和滚珠在外力作用下移动到最下
擦,从而使运动件之间的相对运动很顺畅。
面,此时,轴相对于外圈的运动方式是向下。新设计的轴承
中,保持架和滚珠不管是和轴承外圈保持相对静止,还是和轴
1.4方案护展
保持相对静止,都有空间可以移动,不会被托架或其他部分挡
根据新方案的受力分析,只要使保持架和滚子有运动空
住。受力分析如图5所示,滚珠受到自身的重力G、轴给它的『间,不被托架或其他部分挡住,滚珠就不会受到来自保持架的
个向下的摩擦力バ、轴承外圈提供的摩擦力/。根据力的平正压力,滚珠就会因为受到扭矩而转动,轴和外圈之间就是滚
移定理:作用在刚体上的力,可等效地平移到指定点,但必须子的滚动摩擦,从而使运动件之间的相对运动很顺畅。根据实
在该力与指定点所确定的平面内附加一个力偶,附加的力偶矩际运动情况,选择保持托架布置。
2014. 12 Automobile Parts
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