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相互关系

滚珠丝杠副是数控机床机械传动的重要部件,机床切削参数的不断变化致使其承受的轴向负载具有动态时变的特性,进而其精度、预紧力、摩擦力矩等性能的衰退呈现出时变特性. 为了研究滚珠丝杠副在时变轴向加载工况下的性能变化规律,在建立时变受力模型的基础上,通过弹性赫兹理论推导建立了时变轴向力工况下双螺母滚珠丝杠副的时变受力模型、时变磨损模型、时变预紧力和摩擦力矩衰退模型,并且通过滚珠丝杠副精度保持性试验台用激光干涉仪测量序进轴向力加载与恒定轴向力加载工况下的滚珠丝杠磨损深度变化情况,与理论模型对比,由此验证滚珠丝杠副时变轴向力加载性能衰退模型的有效性与合理性. 论文的研究对于提升精密滚珠丝杠副的精度及其保持性具有理论意义.

     

滚珠丝杠副精度保持性加速退化试验方法

为了研究滚珠丝杠副精度保持性,实现快速预测其精度寿命,建立了其精度保持性加速退化试验方法。利用滚珠丝杠副磨损物理仿真模型开展了滚珠丝杠副精度保持性加速退化仿真试验。结果表明：实现了滚珠丝杠副寿命的快速预测,为开展精密滚珠丝杠副精度保持性加速退化试验研究提供了理论依据。     

数控机床滚珠丝杠副摩擦力矩研究进展

基于数控机床滚珠丝杠副摩擦力矩产生的机理,分析了组成摩擦力矩的各个因素,从滚珠在返向器中产生的摩擦、润滑剂产生的摩擦、滚珠的滑动摩擦和滚动摩擦,以及摩擦力矩模型的建立等方面进行评述。结果表明,当前的研究在普遍性、实用性和系统性方面还存在不足,在充分考虑滚珠丝杠副摩擦力矩的波动性和运行的平稳性的基础上,建立普遍适用的摩擦力矩分析模型,是将来研究的方向。     

基于加速退化试验的滚珠丝杠副统计分析

为有效地获取滚珠丝杠副精度寿命特征,利用滚珠丝杠副磨损特征建立加速退化模型,并且根据设计的试验装置和试验过程的摩擦力矩值变化情况,采用参数估计方法进行退化数据的统计分析,获得不同应力水平下的滚珠丝杠副加速退化参数模型.同时,根据不同应力条件下实测的滚珠丝杠副摩擦力矩退化数据,计算出滚珠丝杠副定位反向变动量,为滚珠丝杠副的定位精度退化提供一种新的评价方法.建立的滚珠丝杠副加速退化模型针对其磨损进程极为缓慢的特性,利用该退化方法能较准确地推算出滚珠丝杠副精度寿命,能节约滚珠丝杠副试验费用、试验时间和指导滚珠丝杠副的设计.     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件,其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器,测量精度高;测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示,微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线,提高了测量精度和工作效率。     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件,其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器,测量精度高;测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示,微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线,提高了测量精度和工作效率。     

滚珠丝杠及丝母预紧力自动测控装置设计

以滚珠丝杠及丝母预紧力装置为对象,在分析和研究以往对滚珠丝杠预紧力测量装置的基础上,设计了一种新的连续可调预紧装置并进行了MATLAB/SIMULINK仿真,仿真显示设计效果良好,为以后滚珠丝杠的装配提供了切实可行的依据。     

滚珠丝杠副与滚动轴承的动力学性能差异研究

在滚动轴承研究与分析的最重要三大理论基础上,通过对国内外研究滚珠丝杠副各项机械性能的实例分析,分析了滚珠丝杠副受力简化模型,探讨了滚珠丝杠副动力学性能研究的重要性与复杂性。     

基于等温弹流润滑理论的滚珠丝杠副摩擦机理研究

针对滚珠丝杠副在低转速状态存在混合润滑导致丝杠滚道加速磨损的问题,基于等温弹流润滑理论建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型研究滚珠与滚道间的摩擦机理和磨损形式.首先基于Frenet-Serret坐标转换方法建立丝杠与螺母的滚道曲面几何模型.其次基于Reynolds方程建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型,求解了润滑油膜接触压力分布、油膜厚度分布和微凸体接触压力分布.最后从微观角度阐明了滚珠丝杠副的摩擦机理,其摩擦因数由微凸体接触摩擦因数和油膜润滑摩擦因数组成.实验结果表明：在低转速阶段丝杠滚道的磨损方式为黏着磨损和磨粒磨损,且模拟的摩擦因数曲线趋势和经典的Stribeck摩擦曲线趋势吻合较好,根据实测摩擦力矩准确识别了不同转速下滚珠丝杠副的摩擦因数和润滑状态.     

滚珠丝杠副精度保持性加速退化试验方法

为了在较短时间内完成对滚珠丝杠副的寿命评估,通过采用加大应力载荷的方法建立加速寿命试验模型,提出一种单样本双应力三水平的加速寿命试验设计和可靠性分析方法. 利用虚拟增广法对3个步进加速双应力下的故障时间数据进行等价扩充,以提高滚珠丝杠副在单样本、较少数据情况下的可靠性评估精度;再借助最小二乘法完成3个步进加速双应力水平下的Weibull分布模型中的参数估计;最后结合加速方程推算出在正常应力水平下的寿命,确定滚珠丝杠副的可靠性寿命指标. 通过试验仿真算例,验证了在不改变失效机理的前提下采用双应力加速寿命试验对滚珠丝杠副进行可靠性评估的可行性,提高了滚珠丝杠副寿命评估的效率.

     

滚珠丝杠副的增益模糊自适应双幂次趋近律滑模控制

为了提高滚珠丝杠副激光切割平台的切割速度控制性能,本文基于双幂次滑模趋近率和模糊控制原理,设计了一种增益模糊自适应双幂次滑模趋近率控制器。考虑到滚珠丝杠副存在各种轴向振动与扭转振动,采用集中参数方法建立了滚珠丝杠副运动系统的拉格朗日动力学模型,同时摩擦力的高度非线性对高精度的控制系统存在较大的影响,因此引入了Stribeck摩擦模型估计摩擦力;由于传统双幂次滑模趋近率控制器存在抖振,引入饱和函数代替符号函数,在一定程度上抑制了控制系统的抖振;针对传统双幂次滑模趋近率控制器的控制增益的动态调整性能不足,即固定增益很难保证激光切割的最佳动态控制效果,分析并建立了激光切割深度、速度与双幂次滑模趋近率控制增益之间的模糊关系,以激光切割深度作为自适应参考依据,采用基于模糊规则表的模糊控制器自适应调整控制增益,增强了系统的鲁棒性和自适应性;经过与PI控制器和传统双幂次滑模趋近率控制器进行仿真实验比较,结果表明本文所提出的控制方法不仅解决了控制系统超调问题,而且提高了系统的响应速度和鲁棒性,有效地削弱了系统的抖振;同时搭建激光切割实验室平台,通过在滚珠丝杠副激光切割平台上的激光切割实验,发现最佳的激光切割深度范围为电池片厚度的1/2-2/3,最佳的激光切割速度为200mm/s。在此基础上,采用PI控制器、传统双幂次滑模趋近率控制器和本文所提出的控制方法进行电池片激光切割,实验结果表明,通过对比分析由金相显微镜获得的切割后电池片的切缝图像,由本文所提出控制方法所得的电池片切缝平整,验证了本文所提控制方法在激光切割速度控制性能上的优越性。     

轴向力对弧齿锥齿轮使用寿命的影响

如何合理布置弧齿锥齿轮的轴向力，以提高其使用寿命，在汽车结构设计时往往不被重视．本文主要对汽车中常用的单级主减速器和双级主减速器的轴向力作了分析，并针对其存在的问题，提出了延长齿轮寿命的措施．     

地震载荷作用下海底管道轴向力简化计算

地震时地震波沿地面传播引起地面位移,地面沿直管轴向位移时使管道产生轴向拉伸应力。忽略惯性力,但考虑动水压力,采用静力分析的方法对直管进行应力分析,并结合计算实例,应用Ansys软件对海底管道进行轴向应力分析,得出结论为当地震裂度小于9度时管道不会发生断裂。      

直线滚动导轨磨损退化对导轨参数的影响

为了研究直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数的影响,考虑了每个滚珠的受力、变形和初始预紧力,推导和计算了与磨损退化有关的刚度退化模型、预紧力退化模型、接触角变化模型、摩擦力和摩擦因数模型、最大蠕滑率和临界载荷模型.直线滚动导轨滚珠与滚道的磨损伴随着直线导轨的刚度和预紧力产生退化.同时,上排和下排的滚珠接触角、临界载荷、摩擦因数、摩擦力、最大蠕滑率等参数也发生变化.以上参数对滚动导轨的性能具有重要意义,但这些参数很难直接通过试验测量得到.以国产某型号滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的各模型进行仿真分析.结果表明:直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数均有不同程度的影响,通过测量直线滚动导轨轨道的磨损可以有效预测导轨各参数的变化规律.     

轴向进给比对薄壁管滚珠旋压影响的有限元分析

通过有限元数值模拟方法得出滚珠旋压中薄壁管在不同凹模旋转速度条件下轴向进给比的变化规律及工件的成形规律,并对模拟结果的等效应变分布做了分析,并与实验结果进行比较,给出薄壁管滚珠旋压时进给比的选取范围.结果表明,进给比对滚珠旋压中薄壁管直径的胀缩和工件的质量有着显著的影响.另外,从计算的模具所受的三向载荷变化情况分析了模具的使用寿命.     

滚子丝杠副的原理分析

本文分析了滚子丝杠副的运动原理及啮合原理,推导出参数计算公式并由啮合原理求出了滚子的空间螺旋面方程。     

考虑轴向力超临界泵转子动力特性分析

应用三维造型软件Pro/E建立了超临界机组汽动锅炉给水泵转子物理模型,借助ANSYS Workbench12软件进行了转子模态分析,分别求解了转子在无载刚支、不同支承跨距、轴向拉力等情况下的临界转速。通过对复杂结构的转子进行动力分析,结果表明:在浸液转子"湿态"临界转速计算中,考虑轴向拉力的影响后,转子临界转速有较大提高,说明轴向拉力对转子临界转速具有较强的刚化作用,因此,对浸液多级离心泵转子"湿态"临界转速进行计算时,应考虑轴向力的影响。     

树脂锚杆轴力分布与围岩强度的影响分析

树脂锚杆在我国煤矿巷道支护以及各类工程中都有广泛的应用,主要用于岩石岩土中的锚固支护。为研究不同围岩环境对树脂锚杆锚固性能的影响,利用非线性有限差分数值模拟软件Flac3D建立锚杆拉拔实验模型,分析不同围岩强度下树脂锚杆轴向位移和轴向应力分布的变化,结果表明:高围岩强度下的锚杆锚固段轴向应力相对增大,整体轴向位移降低,孔口处轴向位移相对较小,而低围岩强度下的轴向应力基本呈线性分布。不同围岩强度条件下的锚固剂剪应力变化趋势基本相同,距孔口约200mm处的锚固剂剪应力分布曲线发生交汇,距孔口0～200mm的坚硬强度围岩最大锚固剂剪应力较大,大于200mm则软岩强度较大,根据结果提出了增强树脂锚杆拉拔性能的意见。