基于Hertz接触的滚珠直线导轨副接触刚度建模与分析

为建立滚珠直线导轨副接触刚度模型,基于Hertz接触理论对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析.考虑了承载前后滚珠接触角的变化,得到了单个滚珠所受接触力与弹性变形之间的关系,在此基础上得到整个导轨所受外载荷同弹性变形的关系.以NSK滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的模型进行仿真分析.计算了导轨在不同预紧力情况下的临界载荷,分析了外载荷在临界载荷前后导轨刚度变化情况,通过对比NSK官网相关资料验证了所建模型及理论分析的合理性.     

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.     

机床滚珠导轨中圆柱面-球面结合面静特性分析及试验研究

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.

     

全预紧组合结构液压机临界预紧力的分析与计算

整体性是全预紧组合结构液压机本体设计的关键和共性问题。本文以某厂120 MN全预紧组合结构自由锻造液压机为研究对象,通过数值模拟和1∶15模型实验测试,分析了液压机上横梁和立柱弯曲变形与机架整体性之间的关系,揭示了上横梁和立柱的弯曲变形对机架整体性的影响规律。研究结果表明,上横梁与立柱的弯曲变形对全预紧组合液压机本体结构的整体性的影响是一个不可忽略的重要方面。通常情况下,若忽略弯曲变形的影响,临界预紧力计算值明显偏小,不能满足满负荷工况对液压机整体工作性的技术要求。通过引入弯曲变形加权因子,建立了考虑弯曲变形的全预紧机架临界预紧力计算公式,且与实测结果吻合良好。     

螺栓预紧力对单双耳对接结构的影响分析

单双耳对接结构主要由单耳接头、双耳接头和连接螺栓组成,由于其结构简单、容易装配和拆卸,该结构在航空和机械领域均得到了广泛应用.为防止螺栓松动,提高连接的可靠性和稳定性,一般需对螺栓施加预紧力.本文借助Patran/Marc软件的接触分析模块分析螺栓预紧力对单双耳对接结构的影响.计算结果表明如果单耳接头和双耳接头间存在装配间隙,螺栓预紧力会使双耳接头的耳片根部产生装配应力,且改变双耳接头中两个耳片承受的侧向载荷.     

机床滑动导轨副加速磨损退化试验建模与分析

为了分析机床滑动导轨副加速退化试验中的磨损机理,建立了滑动导轨副在实际工况下的受力变形模型并计算得到导轨接触面间的接触力.设计了加速磨损退化试验,并基于Archard模型建立了机床滑动导轨副实际工况下磨损计算模型,主要建立了床身导轨接触面磨损模型.基于理论模型,采用加大滑动导轨负载力水平的方法,对加速磨损退化试验中的滑动导轨床身导轨接触面的磨损量和磨损曲线进行预测.结果表明:该模型可较好地指导实际的加速磨损退化试验参数设计和根据高负载下试验获得的床身导轨磨损量预测工作负载下的磨损.     

考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5～1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明：埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。     

网架结构焊接空心球节点轴力柔度和弯曲刚度的有限元分析

采用结构通用程序ＳＡＰ５对焊接空心球节点进行有限元计算和分析,对７２种不同几何尺寸的节点进行了计算,其结果表明,轴力柔度系数ｆ和弯曲刚度Ｋｅ随球径、管径、球厚呈有归律的变化。通过回归分析,建立了轴力柔度系数ｆ和弯曲刚度Ｋｅ的计算公式。     

考虑轴向力作用下车-桥耦合系统的动力学建模与分析

应用达朗贝尔原理和振型分解法,建立了在桥梁轴向力作用下车-桥系统的动力学方程,利用Newmark-β方法,对车桥耦合问题进行数值求解,比较分析了桥梁轴向力、车速等对系统动力学响应的影响。研究表明:桥梁的轴向预拉力可有效地抑制桥梁的横向振动、减小车辆动力响应幅值以及车桥     

Modeling and Experiment on Contact Stiffness and Accuracy Analysis of Ball Linear Guide Feed Unit

直线滚动导轨进给单元刚度及误差分析建模与试验

张巍^1,2,王民¹,乐兵兵¹

(1.北京工业大学机电学院先进制造北京市重点实验室,北京 100124;

2.内蒙古科技大学工程训练中心,内蒙古 包头 014010）

中文说明：

随着精密数控机床的发展,迫切需要对机床的关键执行部件进行受力、变形及误差进行更精确的分析。

1）利用多体系统理论对滑块和工作台的对称中心建立坐标系,利用受力和位移平衡方程得到每一个滑块在三维坐标系中的变形量。在通过坐标变换得到工作台的变形量和误差量。

2）对直线进给单元滑块中的每一个滚珠的赫兹变形及受力进行分别求解,考虑了同时承载滚珠的数目。并考虑进给单元受力点相对对称中心的相对位置确定工作台的两直线度误差量和3个旋转量误差量。这对实际工作有积极借鉴作用,实际工况下,可根据切削力的大小和力的作用点的不同对进给执行机构进行误差补偿,从而得到更为精确的加工尺寸。

3）研究中使用高精度的三向力力学传感器（量程范围2kN）,利用激光传感器检测直线进给单元受力的微小变形,为更大限度的减小测量误差,试验装置还采用120度对称检测杆,分别测量3个位置的变形误差值,最后对3个误差值进行平均处理。得到的实验值与理论计算值相似程度更高。

     

滚动直线导轨副的安装技术分析

本文详细分析了滚动直线导轨副的安装要求及安装方法,并给出了导轨副常用的安装方式,为滚动直线导轨的使用提供了指导.     

基于Hertz接触理论的滚动直线导轨副静力学解析建模

为研究滚动直线导轨副的静力学特性,基于Hertz接触理论,从分析单个滚珠与沟槽的接触入手,在综合考虑滚动直线导轨副结构特点基础上建立静力学模型,并对其垂直方向刚度进行理论求解;然后运用CoFEM模型对该模型进行验证,进而分析不同外载荷及预紧力对滚动直线导轨副静力学特性的影响。结果表明:在不同外载荷作用下,滚动直线导轨副表现出分段非线性性质;增加预紧力可显著增加系统的刚度,从而提高系统稳定性。     

应力刚化及流体压缩性对混流式水轮机叶片动力特性的影响分析

根据几何非线性问题中的有限变形理论,考虑水体的压缩性用有限元法的位移-压力格式及Galerkin法对混流式水轮机叶片-流体组成的流固耦合系统进行离散,建立了考虑应力刚化影响的转轮叶片流固耦合系统的振动控制方程,并用考虑初应力刚度的有限元法分别对整体转轮叶片及单叶片的耦合模态进行了大量计算,详细分析了旋转离心力和水压力以及流体密度的变化对叶片动力特性的影响,初步揭示其影响规律．     

悬臂梁结合面建模与接触刚度参数识别

基于有限单元法,将结合面简化为一系列包含接触刚度的参数单元,建立了包含结合面的悬臂梁实验模型的有限元模型。根据实验测试所获得的前两阶固有频率,结合所建立的接触刚度参数优化识别的目标函数,利用MATLAB优化工具箱,对结合面在不同面压下的法向接触刚度参数进行了优化识别,获得了不同面压条件下单位结合面上的法向接触刚度参数值,从而为下一步的理论计算与实际应用奠定了基础。     

离心机刮铲装置刚度的建模及分析

对P25T/K全自动间隙离心机刮铲装置在制造、使用过程中出现的振动或抖动,以及刮刀损坏筛篮面网等问题进行理论分析;重点对刮铲装置刚度的建模进行分析和动态测试,通过现场测试的参数验证了所建模型的可靠性和对该装置进行改进设计的可行性。     

汽车轮胎滚动接触非线性有限元分析

采用几种新方法和技术对牵引滚动轮胎进行了非线性有限元分析。     

滚动直线导轨副综合试验台加载系统优化设计

针对滚动直线导轨副综合试验台加载的需求,通过对比分析选择出最佳加载方式,然后对液压加载系统进行设计,并对加载系统中的关键部件龙门架进行有限元分析和优化设计,设计出一套适合于滚动直线导轨副综合性能测试试验台的加载系统。     

考虑翼缘抗剪的框筒结构简化分析

将框筒结构在侧向荷载作用下的楼层变形划分为剪切变形和弯曲变形.用D值法对剪切变形及内力进行分析,考虑了翼缘框架的剪切刚度的影响,并对D值法进行了简化.用等效连续体法对弯曲变形及内力进行分析,分析了影响框筒结构剪力滞的主要因素.通过与空间框架分析程序的比较表明,该方法思路简单,计算结果可满足工程需要,可供初步设计使用.