基于动态模型纺织机器滚珠丝杆机构振动特性研究

针对纺织机器滚珠丝杆机构振动问题,建立滚珠丝杆传动机构的动态振动模型,研究了预加载荷、工作台质量、扭转刚度、等效轴向刚度及滚珠螺母的轴向刚度和滚珠丝杆质量对滚珠丝杆传动系统振动特性的影响,以振动加速度为表征形式。研究结果表明,随着预加载荷、扭转刚度、等效轴向刚度、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,滚珠丝杆的振动加速度峰值频率逐渐增加;随着预加载荷、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,振动加速度峰值逐渐增加;随着扭转刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着等效轴向刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着预加载荷增加,滚珠丝杆的传递功率逐渐增加。     

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。     

数控机床滚珠丝杠副的系统刚度分析与研究

为提高滚珠丝杠的静态和动态稳定性.以南京工艺装备制造有限公司内循环垫片预紧法兰螺母FFZD型滚珠丝杠副为研究对象,分析了数控机床滚珠丝杠副的系统刚度,这对于丝杠的精度、寿命、疲劳等特性具有一定的借鉴意义.文中分别分析了滚珠丝杠的拉压刚度、支撑轴承刚度、轴向刚度在预紧前后发生的变化.分析结果表明:预紧后比预紧前的滚珠丝杠轴向刚度最大可高出47％.最后得出结论:螺母位置决定滚珠丝杠系统刚度的大小.当螺母朝着丝杠两端移动时,则丝杠系统刚度会随着自身直径增大而明显增大,而当螺母朝着丝杠中点位置移动时,则此时丝杠系统刚度会随自身直径增大而变化不明显.     

阻尼对数控机床工作台轴向振动的影响分析

为研究阻尼对滚珠丝杠进给系统动态性能的影响,综合考虑了丝杠扭转振动和轴向振动的耦合,利用拉格朗日方程建立进给系统的动力学模型,并采用MATLAB软件对其动力学方程求解,得到不同阻尼参数下工作台轴向振动的加速度曲线。分析结果表明,螺母阻尼对工作台的轴向振动影响最大,导轨阻尼影响次之,电机转子扭转阻尼影响最小;增大阻尼可减小工作台的轴向振动加速度。     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响#br#

建立了一种考虑几何误差（滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差）和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响。研究结果表明：轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚珠丝杠副的载荷分布迅速变差;滚珠尺寸误差和滚道齿形误差会使双螺母滚珠丝杠副中滚珠的受载显著增大或减小;由于丝杠轴向误差累计的作用,导程误差会使双螺母滚珠丝杠副中一侧螺母受载增大,另一侧螺母受载减小;在误差大小一定的情况下,导程误差对载荷分布的影响程度大于尺寸误差和齿形误差,即双螺母滚珠丝杠副的载荷分布对导程误差的敏感度更高。     

考虑不对中误差的滚珠丝杠副接触与摩擦特性

首先求解了弹性梅花联轴器在平行不对中误差作用下所产生的附加载荷;再利用静力学分析方法,推导出不对中误差引起丝杠螺母副处附加力计算公式;结合全滚珠载荷分布模型,通过数值计算探究了平行不对中误差对滚珠丝杠副接触载荷分布的影响机理,并以此为基础,研究了考虑不对中误差的滚珠丝杠副摩擦特性。分析发现,联轴器平行不对中误差导致摩擦力呈现以一个导程为周期的波动,且在靠近电机端产生的波动幅值最大,而随着工作台从电机端移动到另一端的过程中,波动的幅值呈现出先减小后增大的趋势,并通过无外置传感器法的数控车床滚珠丝杠传动系统的摩擦力提取方法,提取并分析了进给系统的摩擦力,通过试验验证了这一理论的准确性。     

端块式滚珠丝杠副振动特性分析

为了分析高速下滚珠丝杠副的振动特性,以端块式滚珠丝杠副为研究对象,考虑螺母移动下的动态特性,建立了滚珠丝杠副的振动模型。首先基于可考虑螺母滚道与丝杠滚道接触界面润滑作用的刚度和阻尼矩阵,建立了柔性滚珠丝杠副的混合模型;其次在滚珠丝杠振动与噪声测试实验台上对振动数据进行了采集与分析;最后利用振动模型并结合实验,分析了不同转速和螺母位置的改变对其振动的影响。分析结果表明,螺母在整个振动系统中扮演着移动支撑的角色,螺母的移动对滚珠丝杠副的振动特性有显著影响。     

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。     

高速立式加工中心滚珠丝杠螺母副动态特性分析

为了研究高速立式加工中心的动态特性,对其进给系统进行模态分析和谐响应分析十分必要。根据高速立式加工中心的设计要求,基于SolidWorks软件建立滚珠丝杠螺母副的三维模型并进行相应的简化处理,采用Hypermesh软件进行网格划分,并导入ANSYS软件中建立相应的有限元分析模型。针对滚珠丝杠螺母副的不同支撑方式和螺母所处丝杠位置,对其固有振动特性进行了模态分析,结果表明,两端固定支撑方式比其他支撑方式有更大的刚度。对滚珠丝杠进行了正弦载荷激励下的谐响应分析,找出了丝杠谐响应振幅最大时的频率,指出在实际工作状况中应尽量避免此频率下的动载荷。     

滚珠丝杠副轴向静刚度的分析

较高的滚珠丝杠副轴向静刚度是保证滚珠丝杠副很好的定位精度和速度适应能力的关键。考虑螺母承载区域径向变形对螺母组件轴向静刚度的影响,在模型简化的基础上分析推导了螺母组件轴向静刚度的简化计算公式。通过实例,将考虑径向变形影响的计算结果与传统滚珠丝杠副简化计算结果及实验测试结果作对比,证明不考虑螺母承载区域径向变形对螺母组件轴向静刚度影响的滚珠丝杠副轴向静刚度计算是不全面的。研究结果为滚珠丝杠副的准确分析和优化设计打好了基础。     

轴向载荷作用下滚珠丝杠副接触变形分析

依据弹塑性接触理论,考虑塑性变形对滚珠丝杠副接触变形的影响,对双螺母预紧的滚珠丝杠副进行了接触受力分析,利用赫兹接触理论、Mises屈服准则建立了滚珠丝杠副弹塑性接触变形的数学模型。以某一型号的滚珠丝杠副为例,分析了轴向工作载荷、螺旋升角及接触角对滚珠丝杠副接触特性的影响。分析结果表明,适当增大螺旋升角、接触角可以有效改善滚珠丝杠副传动性能,为新型滚珠丝杠副的高精度合理设计提供理论支撑。     

滚珠丝杠副静力学特性分析

以赫兹接触理论为基础,考虑螺旋角的影响,通过遍历法计算量纲为1的接触位移,建立滚珠丝杠副轴向接触变形与刚度的数学模型.计算结果表明:双螺母滚珠丝杠副的轴向接触变形量比单螺母的减小60％,刚度提高80％,增大螺旋角,有利于提高机床进给系统的定位精度.     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响

建立了一种考虑几何误差(滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差)和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响.研究结果表明:轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚...     

连铸中间罐车重载滚珠丝杠升降副的接触分析

为了保证中间罐车重载滚珠丝杠升降副结构的安全可靠,并且具有足够的强度、刚度,利用有限元软件ANSYS对滚珠丝杠副进行接触静力学分析,并探讨了接触角、载荷对滚珠丝杠副应力及变形的影响。结果表明,滚珠丝杠副的最大应力为1 093.7 MPa小于结构的许用应力,其满足刚度与强度的要求;滚珠丝杠副的接触应力及变形随接触角的增大逐渐减小,随载荷的增大而增大。     

滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度研究

为了提高滚珠丝杠进给系统的轴向接触刚度,采用赫兹空间接触理论,推导了滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度的理论计算公式,并研究了滚珠丝杠进给系统的结构性能参数对滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度的影响。结果表明,滚珠丝杠进给系统的轴向接触刚度随轴向接触载荷、接触角(30°~60°)和滚珠个数的增加而明显增大;随滚道曲率比的增加而明显减小;随螺旋升角(2°~22°)的增加而增大,但增大幅度不明显。     

带滚珠丝杠副的直线导轨结合部动态刚度特性

借助弹性力学中的赫兹接触理论,分析计算直线滚动导轨的线刚度、滚珠丝杠副和角接触球轴承的轴向刚度,建立带滚珠丝杠副的机床直线导轨结合部的动力学特性理论模型,开发了计算软件;以一款立式加工中心为研究对象,分析计算带滚珠丝杠副直线导轨结合部动态刚度,着重讨论工作载荷对结合部动态刚度的影响规律,基于有限元法分析含结合部动态参数的加工中心整机动态特性。研究结果不仅突破了目前机床直线导轨结合部刚度模型不考虑滚珠丝杠副之缺陷,而且与传统的参数识别法和有限元法相比,具有物理概念清晰、计算过程简单等特点。     

精密滚珠丝杠螺母副预紧的方法

滚珠丝杠是目前世界上应用最广泛的一种传动形式，它能把旋转运动转化为直线运动，具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点。但是由于制造和装配的误差，滚珠丝杠副总是存在间隙的，同时，滚珠丝杠在轴向载荷的作用下，滚珠和螺纹滚道接触部位会产生弹性变形。所以，当滚珠丝杠反向转动时，就会产生空程误差，从而降低了滚珠丝杠副的轴向刚度，影响滚球丝杠的传动精度。通常采用施加预紧力的方法提高滚珠丝杠的轴向刚度和传动精度。通过施加预紧力，可以保证丝杠、滚珠和螺母之间没有间隙，而且，可以将整个螺母丝杠副…     

滚珠丝杠副载荷分布与轴向刚度分析

基于赫兹接触理论,建立了相邻滚珠间接触变形的相互关系,并考虑滚珠丝杠副支承形式、载荷条件和螺母间相互耦合的影响,建立单螺母和双螺母滚珠载荷分布的数学模型,以双螺母垫片预紧滚珠丝杠副为例进行了计算和分析。研究结果表明不同支承形式和载荷条件下的滚珠载荷分布不同,并给出了根据轴向载荷的大小和方向确定支承形式和轴向载荷作用点的方法。     

滚珠丝杠副和行星式滚柱丝杠副静刚度的比较研究

首先论述了滚珠丝杠副的静刚度,而后结合三角螺纹的变形推导出行星式滚柱丝杠副刚度计算方法。由于载荷分布对静刚度影响较大,所以先推导出载荷分布规律,再求出静刚度,从而使结果更为精确,通过两种丝杠副的比较,得出行星式滚柱丝杠副的静刚度比滚珠丝杠副的静刚度约大５０％的结论。     

基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析

滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部的刚度;根据滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的共同特点,提出基于Hertz接触理论的进给系统滚动结合部刚度计算方法,建立进给系统的有限元模型。在此基础之上,对进给系统进行理论和试验模态分析,通过模态振型和固有频率的对比验证了有限元模型和滚动结合部刚度计算方法的正确性。根据所建立的有限元模型,着重分析工作台的质量和位置、滚珠丝杠副的刚度、滚动导轨副的刚度和轴承的刚度等参数对进给系统动态特性的影响。所提出的方法为机床滚动结合部刚度的识别提供了参考,研究结论为滚珠丝杠进给系统的改进设计和动态性能优化提供了依据。