无论您是刚开始设计和确定线性运动系统的尺寸,还是只是复习一下,我们都收集了涵盖线性运动系统中使用的机械概念的所有文章,并将它们放在一起,作为一种“线性运动”基础”参考指南。

与我们针对特定产品(例如滚珠丝杠)的尺寸和选择的精选文章列表不同,以下文章涉及更基本的主题,例如赫兹接触应力、扭转以及力矩和扭矩之间的差异。虽然您可能不会在每个线性运动设计和尺寸调整项目中使用所有这些,但了解这些基本概念可以帮助您做出更稳健和更具成本效益的设计选择。


自由程度
六个自由度 (DOF) 包括三个平移和三个旋转。
图片来源:纽波特

自由程度

一些多轴系统可以有六个自由度和七个(或更多)运动轴。本文解释了“运动轴”和“自由度”之间的区别,以及它的重要性。

笛卡尔坐标系与极坐标系

在线性运动中,我们通常使用笛卡尔坐标系,但一些应用程序——尤其是那些使用关节机器人的应用程序——使用极坐标系。在这篇线性运动基础文章中,我们解释了每个坐标系的工作原理、它们之间的区别以及如何从一个系统转换到另一个系统。

力矩或扭矩——我想要哪个?

远距离施加的力可以产生力矩或扭矩。力矩是静态的,而扭矩会导致组件旋转,因此了解它们之间的区别以及导致它们之间的区别很重要。

滚动、俯仰和偏航

基于系统旋转的轴,旋转力被定义为滚转、俯仰和偏航。对于直线导轨,滚动、俯仰和偏航力会导致运动中的偏转和误差。

赫兹接触应力
球(或滚子)和滚道之间的接触类型和接触面积会影响轴承所经历的摩擦、热量和磨损量。

赫兹接触应力

当两个不同半径的表面接触并施加载荷时,会形成很小的接触面积,表面会承受赫兹接触应力,这对轴承的动载荷能力和L10寿命有显着影响。

球合适

球(或滚子)和滚道之间接触区域的位置和形状由表面之间的一致性决定。了解滚珠一致性很重要,因为它与轴承承受的赫兹接触应力密切相关。

差速器滑差

由于承重球(或滚子)与其滚道之间的接触区域是椭圆形,因此沿接触区域的不同点处的速度会发生变化,从而导致球或滚子发生滑动而不是单纯的滚动运动。这种差异滑动与摩擦、热量和轴承寿命直接相关。

摩擦学:摩擦、润滑和磨损

润滑有助于减少直线轴承中的摩擦,这是磨损的主要原因,并且在许多情况下会导致故障。摩擦学是对摩擦、润滑和磨损的研究,并解释了它们之间的复杂关系。

压力和应变

线性运动系统中的拉伸和压缩载荷会导致材料产生应力和应变。这些概念对于紧固件等部件尤其重要,它们可能会在系统中出现其他损坏迹象之前达到其屈服点或抗拉强度极限。

线性运动基础应力和应变
载荷有五种基本类型:压缩、拉伸、剪切、扭转和弯曲。

刚度和挠度

线性运动系统中的偏转会导致部件错位、过大的力以及过早磨损和故障。在本文中,我们将了解材料的刚度和挠度之间的关系,以及刚度与强度的区别。

扭力

滚珠丝杠、皮带轮、齿轮箱和电机上的轴会受到很大的扭转,这会导致轴中的剪切应力和剪切应变。本文解释了剪应力和剪应变的影响以及如何确定轴何时屈服。

材料硬度

轴或轴承表面的硬度对其承载能力和寿命起着关键作用。在本文中,我们解释了测试和定义硬度的不同方法。

惯性与动量

线性运动中两个经常互换的术语是“惯性”和“动量”,但它们对系统性能有不同的影响。这篇线性运动基础文章解释了它们之间的区别以及它们在线性运动设计和尺寸调整中的使用方式。