数控机床进给系统滚珠丝杠刚度分析

滚珠丝杠作为数控机床进给系统的重要元件,其性能直接影响了进给系统的定位精度。对滚珠丝杠的刚度进行分析,通过理论计算和大型ANSYS分析软件两种方法分析了滚珠丝杠扭转刚度和轴向刚度对失动量的影响,为进给系统的机构设计和定位精度提高提供了可靠的理论依据。     

滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数辨识

针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设计实验以测量丝杠上测量点的径向振动位移,结合丝杠径向振动方程所计算的理论值建立优化目标函数,基于人工鱼群算法优化识别出滚动结合部的径向刚度及径向阻尼参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,采用该方法对其导轨副、两端轴承组及滚珠丝杠副滚动结合部的径向刚度与径向阻尼参数进行识别。实验结果表明：以该方法辨识的结合部的参数所计算的丝杠上测量点的径向振动位移与实验测试值之间的误差在3.0%以内,验证了该方法的正确性和有效性。     

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。     

基于ANSYS的滚珠丝杠进给系统静动态特性分析

对一台数控车床滚珠丝杠进给系统的静、动态特性进行有限元分析,讨论了ANSYS中滚珠丝杠副结合面的建模方法。通过进给系统的死区误差和定位误差分析,校核了机床X向的定位精度和重复定位精度。并通过模态分析和谐响应分析,得到了机床进给系统固有频率和振动特性,为进给系统的合理使用和静、动态性能的提高提供了可靠的依据。     

滚珠丝杠进给系统刚度建模及仿真

以数控机床为研究对象,建立滚珠丝杠进给系统动力学模型,并根据滚珠丝杠的安装方式,建立进给系统轴向刚度和扭转刚度模型.根据刚度对进给系统动态特性的影响,利用动态仿真工具MATLAB/Simulink建立包含刚度环节的进给系统仿真模型,获得了反映系统性能的仿真曲线.为减小刚度因素对系统性能的影响,提出控制补偿策略,仿真结果表明该策略提高了进给系统的稳定性和快速响应特性,减少了系统稳态误差.     

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。     

基于FEM的滚珠丝杠进给系统动态性能分析

用有限元法对一台数控龙门镗铣床滚珠丝杠进给系统的动态特性进行分析,探讨了有限元模型中结合面的建模方法.通过模态分析和谐响应分析,得出了机床进给系统固有频率和振动特性,为进给系统的结构优化和动态性能的提高提供可靠的依据.通过实验证明了有限元分析结果的正确性.     

进给滚珠丝杠副传动刚度的计算

介绍了进给滚珠丝杠副传动刚度的计算公式与方法，为确定数控机床及精密机械的定位精度和传动精度提供了设计依据。     

滚珠丝杠系统的动态特性

基于铁木辛柯梁假设,考虑丝杠轴的横向剪切,建立丝杠-工作台系统动力学模型.分析得出,丝杆轴各向振动之间存在着非线性与耦合因素,其横向振动可通过受迫振动达芬方程进行表达;受迫激励来自于弯曲振动的耦合影响,其产生的原因是由于铁木辛柯梁假设下梁的剪切变形.通过动态特性实验的主分量分析,验证了滚珠丝杠动力学模型及其特征描述的正确性.借助于该受迫振动达芬方程可以实现系统稳定性分析,为机床振动控制与动态特性研究提供了重要基础.     

高速滚珠丝杠进给系统机械性能分析

提出了在高速滚珠丝杠进给系统中,存在着加速状态时由滚珠丝杠驱动时屈服形变和工作台与滚珠丝杠联结件刚度引起定位精度误差的问题.对滚珠丝杠进给系统机械模型进行了合理的分析.最后指出解决问题的研究方向.     

高速加工中滚珠丝杠进给系统性能分析

本文指出了高速加工中滚珠丝杠进给系统高速化后所面临的一系列问题,并针对几个重要问题进行详细介绍,同时提出了改进措施。最后展望了高速加工中进给系统的发展前景。     

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%。     

数控机床滚珠丝杠轴承的支承刚度分析

对滚珠丝杠支承轴承,研究了承载后原始接触角的变化,推导了新的轴向刚度计算公式,同时分析了角接触球轴承、推力轴承的预紧量的选取,给出了最小轴向预载荷公式作为参考。     

数控机床双丝杠驱动直线进给系统静动态特性分析

双丝杠驱动进给系统在高速、高精和重载的机床上的应用日益广泛,其静动态特性的好坏对机床性能的影响十分突出。以数控机床双丝杠驱动直线进给系统为研究对象,用有限元法对其静、动态特性进行分析,并与单丝杠驱动直线进给系统进行对比。分析和对比结果表明:相对于单丝杠进给系统,在丝杠截面积相同情况下双丝杠进给系统静态刚度提高(34~37)%,沿丝杠轴向振动的振型下的固有频率提高21.2%,绕工作台法向的扭转振型下的固有频率高出34.1%,轴向薄弱环节下的共振频率亦高出21%。     

Acceleration-Dependent Analysis of Vertical Ball Screw Feed System without Counterweight

The distinguishing feature of a vertical ball screw feed system without counterweight is that the spindle system weight directly acts on the kinematic joints.Research into the dynamic characteristics under acceleration and decel-eration is an important step in improving the structural performance of vertical milling machines.The magnitude and direction of the inertial force change significantly when the spindle system accelerates and decelerates.Therefore,the kinematic joint contact stiffness changes under the action of the inertial force and the spindle system weight.Thus,the system transmission stiffness also varies and affects the dynamics.In this study,a variable-coefficient lumped parameter dynamic model that considers the changes in the spindle system weight and the magnitude and direc-tion of the inertial force is established for a ball screw feed system without counterweight.In addition,a calculation method for the system stiffness is provided.Experiments on a vertical ball screw feed system under acceleration and deceleration with different accelerations are also performed to verify the proposed dynamic model.Finally,the influence of the spindle system position,the rated dynamic load of the screw-nut joint,and the screw tension force on the natural frequency of the vertical ball screw feed system under acceleration and deceleration are studied.The results show that the vertical ball screw feed system has obviously different variable dynamics under acceleration and deceleration.The influence of the rated dynamic load and the spindle system position on the natural frequency under acceleration and deceleration is much greater than that of the screw tension force.     

一种新型往复式气动密封件的设计

首先对气动密封件的密封原理及影响因素做了简要的介绍,并开发出了一种新型的气动密封件,并成功地应用在BOLT型气爆声源上。     

基于结合部刚度特性的丝杠可靠性试验台模态分析

为获得自主设计的丝杠可靠性试验台的动态特性,对试验台进行有限元动力学建模。针对丝杠系统具有大量可动结合部、但传统有限元方法不能很好模拟结合部接触的特点,采用赫兹弹性体接触理论计算丝杠螺母、导轨和轴承三类结合部的接触刚度,由此建立修正后的有限元模型。利用力锤激励法对试验台进行了试验模态分析,对比试验与修正后模型结果,模态频率最大误差不超过4%,验证了模型的精度,为退化试验后下一步的丝杠故障诊断和寿命预测提供了动力学依据。