双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩损失模型及试验研究

在不同的运行条件下,滚珠丝杠副的摩擦磨损会引起摩擦力矩损失从而引起精度变化。为了探究滚珠丝杠副的摩擦力矩损失情况,通过赫兹弹性理论,推导出丝杠滚道磨损、螺母滚道磨损与丝杠转速、轴向载荷的关系,建立了双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩损失模型,并且通过滚珠丝杠副精度保持性试验台和摩擦力矩试验台测试出国内某厂家双螺母预紧丝杠在一定试验条件下的摩擦力矩变化情况,与理论模型相比较,从而验证了此模型的准确性。     

基于滚珠丝杠副精度保持性加速退化方法的验证分析

为了有效地获取滚珠丝杠副精度寿命特征,利用文献中所建立的滚珠丝杠副复合指数加速退化模型和分形磨损模型,结合实测的滚珠丝杠副精度退化过程中的摩擦力矩值,计算出滚珠丝杠副加速退化模型参数。根据滚珠丝杠副复合指数加速退化模型参数能够较好预测滚珠丝杠副精度寿命,并利用实测的滚珠丝杠副摩擦力矩值的退化曲线,验证了滚珠丝杠副精度退化规律,同时利用滚珠丝杠副复合指数加速退化模型和分形磨损模型能节约滚珠丝杠副实验费用和实验时间,为滚珠丝杠副的设计、生产和使用提供理论基础。     

双螺母预紧滚珠丝杠副轴向静刚度与扭转变形关系研究

为了研究扭转变形对滚珠丝杠副轴向静刚度影响,对双螺母预紧滚珠丝杠副的滚珠进行动力学分析,并考虑接触角的变化,建立滚珠丝杠副扭转变形数学模型。使用滚珠丝杠副摩擦力矩试验台、静刚度试验台对双螺母预紧滚珠丝杠副进行摩擦力矩、静刚度检测。结果表明:滚珠丝杠副刚性测量中对丝杠进行扭转补偿后,测量结果更加合理、准确;滚珠丝杠副刚性测量中,丝杠被测长度越长,丝杠产生的扭转变形越大,对滚珠丝杠副轴向静刚度测量结果影响越大。     

滚珠丝杠副滚道磨损的有限元模拟分析

滚珠丝杠副磨损是导致机床精度降低或丧失的主要原因。针对滚珠丝杠副滚道磨损问题，基于弹性接触理论分析得出丝杠滚道接触应力大于螺母滚道，二者接触应力差异导致磨损的差异。建立三维模型结合ANSYS软件对滚珠丝杠副磨损过程进行模拟分析，结果表明丝杠滚道磨损大于螺母滚道。基于表面织构化机制，提出对丝杠滚道表面进行织构化，通过ANSYS软件对改造后的滚珠丝杠副磨损进行分析，得到了丝杠滚道表面织构化后磨损量由5.89 μm下降到5.15 μm，织构化后磨损量下降了0.74 μm，同比下降了12.6%，表面织构化对丝杠滚道起到了一定的减磨效果     

基于滚珠过盈量的滚珠丝杠副预紧力计算模型

预紧力是滚珠丝杠副最重要的参数之一,为了计算和调整预紧力水平,需要建立精确的滚珠丝杠副预紧力计算模型。通过分析滚珠丝杠副的接触变形和滚珠受力平衡,考虑到滚珠丝杠副的接触角、螺旋角、有效承载滚珠个数、滚珠直径和滚道的型面参数等因素,建立了基于滚珠过盈量的滚珠丝杠副预紧力计算模型。通过测量滚珠丝杠副的空载扭矩得到滚珠丝杠副的预紧力,与理论结果进行比较,相对误差在8%以内,表明该模型的计算结果与实验结果一致性较高,从而验证了此模型的准确性。     

高速滚珠丝杠副轴向结合部动态刚度特性分析

为提高滚珠丝杠副的动态刚度,基于弹性力学中的赫兹接触理论,推导了滚珠丝杠副结合部接触刚度的计算方法,根据滚珠丝杠副动态受力分析模型,考虑速度、加速度对载荷的影响建立了滚珠丝杠副轴向动态接触变形模型。分析了工况和结构参数对滚珠丝杠副轴向接触变形的影响规律,速度的增大会使螺母侧的变形增大,丝杠侧不变;加速度的增大会导致螺母侧和丝杠侧的变形都迅速增大;螺旋升角和滚道曲率比对接触变形的影响不大;接触角增大会使螺母侧和丝杠侧的变形都减小。运用有限元软件对滚珠与螺纹滚道组成的结合面进行建模并对其进行接触变形分析,结果验证了模型的准确性。     

基于中径和预紧摩擦力匹配的导轨副装配研究

为实现滚珠直线导轨副的高效装配,提出快速测量滚道中径参数计算预紧摩擦力的方法。首先分析导轨副的滑块和导轨滚道的中径偏差、滚珠直径偏差与接触角、滚道间距的关系,建立导轨副滚道中径偏差与滚道间距的关系模型;其次根据变形接触理论研究滚道中径偏差对导轨副预紧摩擦力的影响;然后设计导轨副中径检测系统测量滚道中径,利用预紧摩擦力测量系统测量导轨副中径偏差和滚珠直径偏差影响下的预紧摩擦力。测量结果与理论的最大偏差为6.89%,精度满足要求。最后对同规格不同批次的导轨和滑块在中径误差测量的基础上完成滚珠匹配,产品的预紧摩擦力都在设计范围内,验证高效装配方案的可行性。     

高速滚珠丝杠副的空心螺母热特性分析

机床在高速运转时,由滚珠丝杠副的摩擦热引起的热变形对伺服进给系统的定位精度有很大的影响。滚珠丝杠副在整个运行过程中,摩擦热传递到螺母的热量最多,使得螺母温度上升并产生热膨胀,从而增大了滚珠丝杠副的预紧力,增大了摩擦热,使得滚珠丝杠副热量无法得到有效的控制,进而无法有效的控制热变形。通过将滚珠丝杠副螺母加工成空心,并通入冷却介质,达到了冷却螺母的目的。利用CFX软件,将理论计算得到的摩擦热加载到螺母滚道内,对不同冷却介质、不同载荷、不同转速下螺母的冷却效果进行分析,并对同一冷却介质不同流速下的流场和温度场进行分析。结果表明:运用专用冷却油的冷却效果最好;载荷及转速对空心螺母温升影响较小;揭示了空心螺母随着速度变化的流场变化规律以及温度场分布情况。     

基于激光三角法的滚珠丝杠螺母内滚道型面检测

针对目前滚珠丝杠螺母内滚道型面检测方法具有效率低、受人为因素影响大等弊端,提出一种非接触式测量方法。该方法基于激光三角原理,采用直角棱镜改变光路的安装方式将高精度激光测头用于检测滚珠丝杠螺母内滚道型面。将测得的数据利用最小二乘法线性拟合,得到滚道轮廓数据,从而计算得到具体参数。最后对测量误差进行了分析,并利用钢球法分析出了系统误差。该方法具有精度高、测量速度快、不损伤测件等优点,且可以解决激光难以伸入测量内滚道的技术难题。     

滚珠丝杠螺纹滚道参数误差对接触角和变位导程及摩擦力矩的影响及其…

本文着重探讨滚珠丝杠副螺纹滚道参数误差对弹性接变形有接触角α０Ｔ，对变位导程增量δｐ及摩擦力矩的影响及滚道各参数误差间的相互关系。本文也研究了参数误差对摩擦力矩的影响，为制定和选择滚道参数的公差标准和经济精度提供了依据。     

滚珠丝杠副外滚道研磨工艺参数优化试验研究

为深入研究研磨工艺参数对丝杠滚道表面的影响,应用自主研制的滚珠丝杠研磨工装及研磨试验台,采用正交试验法设计试验,运用极差法分析了研磨工艺参数研磨摩擦力矩、研磨颗粒大小、研磨转速和研磨周期对滚珠丝杠行程误差、表面粗糙度和残余应力的影响规律。并基于正交试验法的分析结果对研磨工艺参数进行了优化,通过实验验证明,优化的研磨工艺参数可以有效的改善滚珠丝杠的滚道表面质量和综合性能,为滚珠丝杠研磨工艺的参数选择提供了借鉴意义。     

预紧力对滚珠丝杠副精度影响的研究

为了更好的研究滚珠丝杠副的精度损失规律,提出了一种滚珠丝杠副精度损失的计算方法。该计算方法是在改进的运动学基础上结合滚珠与滚道间滑动特性与接触特性建立的。由于滚珠丝杠副的预紧力无法通过普通方法直接测量且运行过程中预紧力是不断变化的,计算过程中也考虑了预紧力的变化并使用摩擦力矩的测量值计算预紧力。此外,在专为滚珠丝杠副精度损失测量而设计的试验台上进行了滚珠丝杠副精度损失试验。将试验数据与计算数据进行对比与分析,结果表明该计算方法可以计算滚珠丝杠副的精度损失并预测其精度变化趋势。     

滚珠丝杠副反向器空间曲线设计

1　前言滚环丝杠副是直线运动与回转运动相互转换的传动装置。当丝杠旋转时 ,滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环运动 ,它的摩擦损失小 ,传动效率高 ,运动平稳 ,不易产生低速爬行 ,传动精度高 ,丝杠螺母之间预紧后 ,可以完全消除间隙 ,提高传动刚性 ,由于以上特点 ,滚珠丝杠副日益受到诸多行业的关注。2　内循环反向器内循环反向器结构紧凑 ,定位可靠 ,刚性好且不易磨损 ,返回滚道短 ,但反向器结构复杂 ,制造困难 ,反向器和螺母滚道接缝处很难做到平滑过渡 ,影响滚珠滚动的平稳性 ,甚至产生卡珠、噪声等不良后果。为了减少诸多缺陷 ,在设计上要…     

基于爬行理论的滚珠丝杆进给系统加工波纹度成因的研究

文章根据爬行理论对滚珠丝杠进给系统进行了分析,讨论了滚珠丝杠摩擦力矩的波动以及滚动导轨的摩擦阻力波动现象,认为滚珠进出滚道是引起滚珠丝杠及滚动导轨摩擦力(矩)波动的主要原因,丝杠系统的轴向作用力使得丝杠摩擦力矩的波动加剧,由于轴向作用力下丝杠接触刚度的下降将引起整体刚度的不足,在波动摩擦力(矩)的作用下丝杠进给系统将产生不平稳运动,而造成加工系统表面波纹度的产生。     

混合陶瓷滚珠丝杠副动力学性能影响因素分析

陶瓷作为新兴的材料在高速滚珠轴承上得到了广泛应用,目前滚珠丝杠滚珠材料大部分还是以轴承钢为主.论文在赫兹接触、滚道控制理论的基础上,对混合陶瓷滚珠丝杠副进行了等效简化,建立了高速滚珠丝杠副的多体动力学仿真模型,以间隔滚珠尺寸、运行速度和接触角为主要分析对象,通过正交实验,对比分析了不同型式的混合陶瓷滚珠链对滚珠丝杠副力学性能的影响,仿真结果表明,进给速度是影响混合陶瓷滚珠丝杠副摩擦力矩大小的主要因素,其次为间隔陶瓷滚珠的尺寸,通过改变滚珠尺寸建立不同组合的混合陶瓷滚珠链,可以有效提高高速工况下的混合陶瓷滚珠丝杠副的动力学性能.     

滚珠丝杠副性能的多体动力学仿真与分析

文章从多体动力学的理论入手,介绍了ADAMS的接触理论,应用ADAMS建立了滚珠丝杠副的仿真模型;利用对比实验针对滚珠丝杠副的滚珠滚道截型的形状进行了仿真实验,分析了滚道截面形状对滚珠丝杠副动力学性能的影响,提高了滚珠丝杠副运转的平稳性。     

基于Archard理论的滚珠丝杠磨损预测

在数控机床等自动化设备中,滚珠丝杠副具有相对封闭结构特性。为了研究其磨损特性,基于Archard模型的增量形式建立了滚珠丝杠副的磨损模型,并通过分析滚珠丝杠副运转过程中的接触变形和接触角的变化,求出接触点的相对速度。考虑到轴向载荷、接触面间的相对速度、离心力和陀螺力矩的影响,推导出滚珠丝杠副磨损后的轴向位移,用数值方法得到了滚珠丝杠副的磨损规律,同时在试验台上进行了实验验证。实验结果表明,在滚珠丝杠副运行中的黏着磨损阶段,磨损模型的理论值与实测值吻合较好,所建立的滚珠丝杠副磨损模型能够反映黏着磨损阶段的实际磨损变化规律。     

CrMo钢滚珠丝杠副的疲劳试验与失效分析

对自主研制的Φ80 mm规格中国大陆造CrMo钢滚珠丝杠副进行了疲劳试验与失效分析。为综合评价其质量,选择了中国大陆GD8020×1100型、日本NSK8020×1100型、中国台湾FDI8020×1100型3种同规格滚珠丝杠副进行了疲劳试验对比,并通过成分检测、形貌观察、组织分析和表面感应加热淬硬层的硬度曲线测量等对疲劳试验的失效样品进行了分析。结果表明,中国大陆CrMo钢滚珠丝杠副在同等疲劳试验条件下的运行时间最长,其失效是因GCr15钢球破损所致。日本、中国台湾滚珠丝杠副的运行时间依次降低,其失效的主要原因分别是因螺母滚道出现明显压痕和螺母滚道发生严重剥落所致。因此,中国大陆产Φ80 mm规格CrMo钢滚珠丝杠副的综合质量达到或超过了日本和中国台湾的同类产品技术水平。     

滚珠丝杠螺母内滚道型面的检测方法

针对滚珠丝杠螺母内螺旋滚道型面参数较难测量的问题,展开对丝杠螺母内管道型面参数的自动化检测方法研究。在分析了测试要求后,提出了三种检测方案,分别是光谱共焦法、双频激光干涉法和改进型激光三角法。通过对三种检测方法的研究,分别进行验证性实验的设计,以及试验方案的验证,和误差的分析;最终从检测效果、可行性、经济性等方面对三种检测方法进行比较,结果表明最优秀的检测方案为激光三角法。     

高承载滚珠丝杠接触变形与磨损的研究

基于Hertz接触理论和Archard黏着磨损模型,分别分析和计算了高承载滚珠丝杠副的接触变形和磨损量;在此基础上,为了进一步研究高承载滚珠丝杠副的变形情况,提出了一种综合考虑高承载滚珠丝杠副弹性接触变形、弹塑性接触变形和Archard黏着磨损这几种影响因素的分析和计算方法;结果表明:利用这种方法可以更加全面地分析与计算出滚珠丝杠副在受载时及卸载后的总变形量。研究结果为深入开展高承载滚珠丝杠副的接触变形和磨损理论的相关研究提供了理论依据。