滚珠丝杠副刚度的影响因素及其试验研究

为了提高滚珠丝杠副静态和动态分析的精度,利用滚珠丝杠副中丝杠滚道的力和力矩平衡方程,并考虑变化的接触角和接触变形的影响,建立了联合载荷作用下精确的滚珠丝杠副刚度的数学模型,利用模型分析了滚珠丝杠副刚度的影响因素和规律,结果发现：滚珠丝杠副的刚度随轴向和径向载荷的增大,随之变大,而随倾覆力矩的增加,随之减小;增大导程和减小滚道曲率比可提高滚珠丝杠副的刚度;轴向刚度随轴向载荷、导程和滚道曲率比的改变所受影响最大,角刚度主要受径向载荷和倾覆力矩的影响,径向刚度受载荷和结构参数的影响都较小。通过与滚珠丝杠副轴向静刚度测试平台上测量的结果比较表明,建立的模型是合理和可靠的。     

基于滚珠丝杠副流畅性的滚珠返向器型线优化设计

滚珠与返向器的撞击不仅是滚珠丝杠副产生低频噪声的主要原因,也是影响滚珠丝杠副寿命的主要因素。为了减少滚珠冲击对滚珠丝杠副性能的有害影响,文章首先建立了滚珠与返向器的碰撞接触模型,提出了滚珠在返向器内循环流畅性的评价指标,并提出了一种双圆弧滚道型线和优化设计方法。利用多体动力学仿真软件ADAMS对滚珠运行状态进行了仿真,仿真结果表明优化后的返向器滚道使得滚珠与返向器之间的碰撞接触力显著低,同时使得滚珠在返向器中循环流畅性更好。将双圆弧滚道型线和优化方法应用于滚珠丝杠副的滚珠返向器滚道型线的设计,具有实际工程意义     

双螺母预紧滚珠丝杠副摩擦力矩与接触刚度波动关系研究

目前,滚珠丝杠副刚性的一次测量只能测得一个位置处刚度,需进行多次测量才能获得有效行程内的刚度波动情况,且每次测量需要拆卸和调整测量装置,耗时耗力。由于滚珠丝杠副摩擦力矩测量是空载扭矩,在测量行程中,螺旋升角和接触角是基本没有什么变化,同时在刚性测量中,轴向载荷的加载对螺旋升角和接触角的影响非常小,可以简单、快速获得双螺母预紧滚珠丝杠副不同位置处接触刚度值波动情况,对双螺母预紧滚珠丝杠副的滚珠进行动力学分析,建立预紧力与接触刚度的关系式,结合滚珠丝杠副预紧力与摩擦力矩平衡方程,建立关于摩擦力矩的接触刚度数学模型;使用滚珠丝杠副摩擦力矩试验台对两种不同型号的双螺母预紧滚珠丝杠副进行摩擦力矩测量;在滚珠丝杠副静刚度试验台上对以上两件滚珠丝杠副进行静刚度测量。试验结果表明:当双螺母预紧滚珠丝杠副的轴向载荷23/2倍预紧力时,双螺母预紧滚珠丝杠副的接触刚度与摩擦力矩的1/3次方成正比;可通过测量双螺母预紧滚珠丝杠副行程内的摩擦力矩来反映不同位置处接触刚度的波动情况。     

高速滚珠丝杠副的碰撞噪声控制

滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件,返向器是提供滚珠循环的通道,滚珠进入返向器时的碰撞力会引起较大的噪声。通过分析影响滚珠丝杠副中滚珠与返向器碰撞力的因素,寻找降低该碰撞力的方法,对返向器结构进行改进,并对两种结构丝杠副进行噪声对比试验。研究表明通过减小返向器滚道与丝杠滚道切线的夹角,采用弹性模量较小的工程塑料制作返向器,可以达到降低滚珠与返向器的碰撞力,进而降低滚珠丝杠副噪声的目的。     

滚珠直线导轨副分形磨损模型及精度退化研究

为研究滚珠直线导轨副磨损和精度损失规律,基于赫兹接触理论建立了滚珠直线导轨副力学模型。使用分形函数表征滚珠和滑块滚道接触区表面,并采用结构函数法求得滚道表面的分形参数。考虑滚珠和滑块滚道之间的润滑状态,在分形接触模型下对滚珠和滑块滚道接触区域的微分形表面进行了受力分析。基于粘着磨损理论分析了滚珠和滚道接触面微凸体的磨损过程,并在此基础上结合蠕滑理论建立了滚珠和滚道接触面的分形磨损模型。最后,以某型号滚珠直线导轨副为研究对象进行了仿真分析,得到不同载荷和不同跑合距离下滚珠直线导轨副磨损和精度退化规律。     

机床加工定位误差原因分析

要保证机床的加工精度,不能因为机床本身的误差影响最终零件的误差。对机床加工误差来源的分析,可以有效地得到机床主要热变形和定位误差的对象。通过分析机床进给系统的结构和误差源,可以发现滚珠丝杠对机床误差的影响因素非常大。该文对机床进给系统滚珠丝杠传动副进行有限元模型分析,得出界条件,采用均匀加载和载荷步两种热量加载方式分别分析了滚珠丝杠稳态和瞬态的温度场及热变形场,最终解决对机床误差的影响。     

滚珠丝杠副热变形计算分析及可视化

以传热学原理为基础,探讨温升对滚珠丝杠副的影响.首先确定热流密度系数及对流换热系数,然后借助有限元分析软件ANSYS,建立滚珠丝杠副的有限元模型,计算求解温度场及热变形.仿真云图显示:滚珠丝杠以1350r/min旋转时,其温升达到3.8℃,引起8.32μm的热变形.     

基于键合图的行星滚柱丝杠副动态特性建模与仿真

考虑行星滚柱丝杠副传动间隙、啮合面接触变形、丝杠扭转与拉压变形、加工误差、载荷分布、摩擦力及惯量等因素,运用键合图理论建立行星滚柱丝杠副动态特性分析模型,推导其状态方程。引入功率结型结构描述传动间隙引起的螺纹啮合面间接触力、阻尼力非线性分段特性,用Lu Gre模型反映啮合面摩擦力对行星滚柱丝杠副动态特性影响。以一组行星滚柱丝杠副参数为例,将其阶跃速度响应结果与Adams仿真结果进行对比,验证模型的正确性。分别研究丝杠转速、滑滚比对摩擦力响应特性影响及传动间隙、加工误差对刚度特性影响。分析结果有助于提高行星滚柱丝杠副动态精度及工作稳定性。     

基于多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副横向振动控制

为克服滚珠丝杠副动态特性随螺母沿丝杠运动不断变化,导致丝杠振动难以控制问题,提出采用多重调谐质量阻尼器对滚珠丝杠副横向振动进行控制。建立含多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副在螺母及两端轴承处弹性支撑条件的动力学模型,获得不同螺母运动、受动态工作负载激励时丝杠横向振动频率响应函数。以不同螺母位置丝杠横向振动频率响应函数幅值最大值最小化为优化目标,获得多重调谐质量阻尼器最佳动力参数。仿真计算结果表明,采用多重调谐质量阻尼器进行丝杠横向振动控制,其效果及鲁棒性显著。     

滚珠丝杠副滚珠循环系统的动力学研究和仿真

研究滚珠丝杠副的滚珠循环系统中的碰撞接触现象,根据赫兹接触理论和经典碰撞理论,并考虑滚珠和导珠管的几何外形、丝杠的转动速度等因素,建立滚珠和导珠管碰撞接触的动力学模型。在此基础上分析了滚珠的入口速度、材料密度对碰撞力大小、接触时间的影响。应用多体动力学软件Adams,根据实际物理参数,创建了导珠管和滚珠的几何模型,对钢珠在导珠管中的运动情况进行仿真模拟,获得了碰撞过程中滚珠的运动轨迹、速度、加速度以及碰撞力的变化情况。通过对不同参数的物理模型理论计算和仿真,分析了影响滚珠循环系统动力学的主要因素。理论计算和仿真、试验结果吻合较好,这对于优化导珠管结构,研究开发新型滚珠丝杠副有重要的意义。     

基于模态综合法与动态凝聚的滚珠丝杠进给系统状态空间建模与实验验证

以往研究中为便于机械传动环节与控制系统的集成建模,常将滚珠丝杠进给系统简化为简单机械模型,其在动态性能精确求解等方面存在不足。针对这一问题,充分考虑滚珠丝杠进给系统的结构柔性以及丝杠螺母副的耦合特性,构建滚珠丝杠进给系统多柔体动力学模型;在此基础上,综合模态综合法和动态凝聚法,对进给系统有效简化动力学信息准确提取,加快模型降阶收敛和凝聚自由度响应求解速度,推导得到滚珠丝杠进给系统的状态空间缩聚模型。基于内置传感器信号的动态性能试验测试,对模型的正确性进行验证,其一阶固有频率计算误差为5.54%,实验和仿真计算得到的输入扭矩与输出转速间的频响曲线在一阶频率处极点坐标分别为32.83 d B和35.16 d B。该研究为实现滚珠丝杠进给系统与伺服控制系统的高效高精度集成建模提供了重要的理论基础和方法指导。     

5自由度角接触球轴承的静态特性分析

基于Demul(Author's abbreviation)理论和弹性赫兹接触理论,考虑滚珠与滚道之间的弹性接触以及滚珠与外载荷对轴承内圈的作用力,建立5自由度角接触球轴承的静态分析模型.首先利用该模型求解结果与已知文献结果相对比,验证本文模型的准确性、稳定性和通用性.接着研究外载荷(轴向力、径向力和力矩)对轴承静态接...     

螺母安装方式对滚珠丝杠载荷特性的影响规律研究

针对一端固定、一端支承的滚珠丝杠上工作螺母的两种不同安装方式,分析、比较了丝杠受力状态的差异;通过建立计及接触角变化的滚珠丝杠载荷分布模型,定量研究了不同螺母安装方式对钢球法向载荷分布和实际接触角的影响规律。数值分析结果表明在螺母和工作台的连接法兰远离固定端的安装方式下,钢球载荷分布和接触角分布均更为均衡。另外螺母安装方式对滚珠丝杠轴向刚度的影响并不显著。这一结论为滚珠丝杠的安装和维护提供了理论依据,对保证滚珠丝杠使用性能和提高其工作寿命具有工程指导意义。     

滚珠丝杠副导程误差仿动态测量的研究

本文从滚珠丝杠副导程的定义出发．通过对数显万能工具显微镜的改造，仿照丝杠动态测试仪的结构，利用数学回归分析，实现了对滚珠丝杠副导程误差的测试和分析．为了解决中小企业在无丝杠动态测试设备下测试滚珠丝副导程误差的难题，提供了一种简便．实用的方法．     

滚动直线导轨副磨损特性和磨损机理试验研究

对国内外生产的45型滚动直线导轨副进行精度保持性对比试验,并对导轨副的精度保持性进行检测。基于Hertz接触理论和刚体动力学对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析,求出滚珠所受的最大接触应力,用Workbench进行仿真验证,为磨粒磨损机理和粘着磨损机理的研究提供参考。根据导轨副的运动工况和结构设计,使用场发射扫描电镜和白光干涉仪对上述试验后的导轨副的滚道和滚珠进行显微形貌观测,探究了导轨副的磨损特性和磨损机理。对比国内外滚动直线导轨副的滚道、滚珠的磨损程度,得出磨损是影响精度保持性的根本原因。     

螺旋线慢波组件管壳精密装配过程的研究

为了实现对螺旋线行波管慢波组件冷弹压装配过程管壳压力和变形量的精密控制,提出了一种新型夹持方案,并对管壳在压装过程中的变形量、应力应变情况进行了研究。根据现有慢波组件装配过程的工艺特点,基于卡爪与压条间的连接条件,分析运动副间隙对管壳变形量精密控制的影响,提出一种姿态确定的精密夹持方法。通过建立管壳的等效受力模型,进行了管壳的变形计算和应力的分析。结果表明,在线弹性范围内,管壳在力作用点处总变形量位移的偏差为0.62%,应力的偏差为9.8%,可知结果具有较高的有效性。对开发新型慢波组件精密压装设备具有一定的应用价值。     

数控机床进给单元滚动结合部轴向动态特性参数识别

针对现有结合部参数识别方法不能精确识别装配状态下数控机床进给单元滚动结合部动态特性参数问题,提出进给单元装配状态下滚动结合部轴向动态特性参数识别方法。将丝杠简化为弹性杆件以建立简谐力作用下丝杠及工作台的轴向振动方程,基于该方程建立结合部轴向刚度与阻尼参数识别模型;通过实验测量丝杠支撑点间距离、简谐激振力频率及幅值、丝杠轴端截面轴向振动速度幅值等参数建立识别方程组;基于遗传算法优化求解该方程组,识别出滚动结合部轴向动态特性参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,基于该方法对其左、右端轴承组及滚珠丝杠副结合部轴向刚度、阻尼参数进行识别,并对识别结果的正确性进行实验验证。结果表明所提方法正确、有效,丝杠轴端截面轴向振动速度幅值的理论计算值与实验测试值绝对误差在7.7μm/s以内,参数识别精度较高。     

滚珠丝杠副测量技术的新发展

滚珠丝杠副作为传动元件和定位元件广泛地应用于各种机械和量仪中,尤其是节能技术和数控机床的发展,对滚珠丝杠的需要量越来越多,同时对精度的要求也越来越高。在滚珠丝杠副使用中,人们发现原来评定精度的方法不能从整体上反映出螺纹全长范围内的导程误差,也不能直观地反映出滚珠丝杠导程精度与机床定位精度之间的关系,为此日本的吉本勇提出了采用误差回归曲线以及误差波动度来表示丝杠导程误差的方法,这个方法在日本获得了广泛地采用,并形成了JIS标准。国     

基于三坐标测量机的滚珠丝杠副螺距误差测量

滚珠丝杠副螺距误差测量采用比较测量原理.结合三坐标测量机重复定位精度高、适合测量复杂型面特点,找出了一种在三坐标测量机上测量滚珠丝杠副螺距误差的方法和理论依据,总结了测量中的注意事项和这种测量方法的局限性.     

考虑结构热变形的机床进给系统热误差研究

为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素，提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下，同时考虑了进给系统内生热源对精密机床结构大件（床身、立柱、溜板）热态特性的影响规律。通过分析结构热变形引起的进给系统电机座和轴承座相对位置的变化，建立了综合考虑结构大件和丝杠热变形的进给系统热误差模型。以JIG630精密卧式加工中心为例，进行了考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进给系统热误差建模与仿真分析，并开展了相应的测试验证实验。结果表明考虑结构热变形的进给系统热误差模型仿真值与实验结果具有更高的一致性。该建模方法对精密机床进给系统热平衡设计、热误差的控制与补偿具有重要参考意义。