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…     

V型滚轮导轨的Hertz接触建模和刚度求解

V型滚轮导轨是一种新型传动导轨系统,对导轨系统进行理论建模可以有效分析导轨参数对导轨力学性能的影响。文中通过Hertz接触理论对滚轮导轨系统建立接触力学模型,然后推导滚轮导轨在受到垂直载荷、水平载荷时与位移的关系,并计算其刚度。在Abaqus中进行仿真和计算刚度数值,对比两者结果。进一步推导在有预紧力的情况下,滚轮导轨的刚度模型。然后比较在外载荷的作用下,有无预紧力对刚度的影响。得出无预紧力时,滚轮导轨初始刚度很低,且刚度随着载荷增大,会急速增长,使得导轨变形很大。有预紧力时,滚轮导轨的初始刚度较大,且刚度随着载荷增大,增长平缓,使得导轨更稳。     

轴承预紧力作用下的行星齿轮动态载荷研究

为分析轴承预紧量对高速重载行星齿轮传动系统接触性能影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧量因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、齿面啮合性能、系统均载影响。结果表明:行星销轴承预紧量影响行星销支撑刚度、齿面啮合性能、动态均载,从负游隙到正游隙系统支撑刚度减小,齿轮副的啮合载荷最大值减小,系统的均载系数减小。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

滚珠丝杠副动态预紧转矩主要影响因素浅析

滚珠丝杠副动态预紧转矩是衡量其产品优劣的重要指标,是产品运动手感的数值量化。滚珠丝杠副中径误差、螺距误差、滚道粗糙度、预紧力、返向器衔接平滑度等是影响动态预紧转矩变化的主要因素。滚珠丝杠副动态预紧转矩的变化,直接影响丝杠副轴向接触刚度、传动效率、噪声、温升、刚度、使用寿命、精度保持性、可靠性,并最终影响数控机床的结构刚度和产品加工质量。     

无平衡重的竖直轴进给系统动态特性变化规律研究

针对小型立式加工中心的竖直轴滚珠丝杠进给系统,由于主轴箱等移动部件质量较小而未安装平衡重装置,此时移动部件的重力将直接作用到滚珠丝杠的传动系统上,在重力和初始预紧力综合作用下,丝杠螺母副和轴承副的实际状态将发生变化,进而影响该动结合部的接触刚度。主轴箱等移动部件处于全行程内不同位置时,即丝杠的受力作用点会发生变化,从而改变该系统的传动刚度,最终影响该系统的动态性能。以传统的竖直轴滚珠丝杠进给系统为研究对象,采用集中参数法进行动力学模型等效,建立考虑传动刚度变化的变系数动力学方程。理论计算移动部件重力作用下丝杠螺母副、轴承副的等效轴向刚度,进一步分析考虑丝杠受力作用点改变时传动刚度的变化规律,最终研究进给系统的固有频率和加速度频响在全行程内的变化规律。最后以某三轴立式加工中心的竖直轴进给系统为案例,进行了模态试验,理论与试验结果具有良好的一致性。     

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.     

机床数控化改造中滚珠丝杠的选型及定位误差计算

数控机床进给传动系统的传动精度和刚度主要取决于滚珠丝杠螺母副的传动精度及其支撑结构的刚度，丝杠的直径、支撑、预紧影响系统刚度，丝杠螺母及其支撑部件之间的间隙影响传动精度。因此，在机床数控化改造中，应主要解决滚珠丝杠的选型及预紧计算。本文以M28125轴承磨床数控化改造为例，着重介绍纵向滚珠丝杠的选型计算。     

轴承预紧对高速重载行星齿轮传动动态特性影响研究

为分析轴承预紧对高速重载行星齿轮传动系统动态特性的影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、固有频率、内外啮合副动态啮合力的影响。结果表明,行星销轴承预紧可以有效增加行星销支撑刚度;系统的固有频率随预紧先减小后增大,随游隙增大而增大;行星齿轮内外啮合副动态啮合力峰值随预紧增大而减小,随游隙增大而增大。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

双半外圈调心球轴承预紧力和预紧量的分析计算

预紧是保证轴承刚度和旋转精度的重要途径。为了保证双半外圈双列调心球轴承的预紧效果,对其预紧力的确定和预紧量的大小进行了分析计算。目前这种双半外圈双列调心球轴承在轴承分类中还没有,它结合了成对双联向心推力球轴承和双列向心调心球轴承的优点。既能实现大角度调心,调心角度达3°,又能进行轴向预紧。通过对这类轴承的力学分析,推导了轴向预紧力与轴承支撑负载的关系公式。预紧量是通过控制两个半外圈之间的隔圈厚度进行调节的,基于弹性接触理论,推导了轴承定位隔圈磨削量大小的公式。这种轴承在国家重大科技项目LAMOST天文望远镜像场旋转轴中得到应用,内径1100mm的轴承现场安装预紧调整后实测,在任意50°范围内（旋转轴工作范围）,轴系径向跳动小于0.02mm,端面跳动小于0.03mm。满足了LAMOST对像场旋转轴系刚度和旋转精度的要求。跟星实测像场旋转精度RMS值优于0.3″。     

预紧力对紧螺栓连接板位移载荷响应的影响

针对螺栓连接的可靠性和紧密性问题,研究切向载荷作用下预紧力对紧螺栓连接结合面微滑状态下等效刚度以及微滑移-宏观滑移临界响应幅值的影响。以单搭单螺栓连接板为对象,分析结合面接触压力和预紧力的关系,在研究连接板位移载荷特性的基础上,构建螺栓连接板的等效刚度模型;基于有限元法开发变预紧力的单搭螺栓连接板参数化模型,提出位移载荷响应计算方法;探讨预紧力对微滑阶段螺栓连接板的位移-载荷响应的影响,分析预紧力对微滑移-宏观滑移临界响应幅值和等效刚度的作用。结果表明,当连接板自由端位移响应幅值小于0.075 mm时,预紧力变化对位移载荷响应没有影响,螺栓连接板等效刚度渐硬;当位移响应幅值大于0.075 mm时,预紧力对等效刚度影响明显;微滑移-宏观滑移临界响应幅值与预紧力大小呈近似线性关系。当预紧力为[0.15~0.33]F_(0max)(F_(0max)为最大预紧力)或[0.45~0.70]F_(0max)时,预紧力变化对连接刚度影响很小,预紧力对等效连接刚度的影响可达到50%。研究表明,切向载荷作用下的摩擦式螺栓连接,改变预紧力可调节螺栓连接板的等效刚度和微滑移-宏观滑移临界响应幅值,综合考虑可为螺栓连接板的力学设计提供新思路。     

双半外圈调心球轴承预紧分析及在工程中的应用

为了保证双半外圈双列调心球轴承的预紧效果,对其预紧力的确定和预紧量的大小进行了分析计算。这种轴承结合了成对双联向心推力球轴承和双列向心调心球轴承的优点,既能实现大角度调心,调心角度达3°,又能进行轴向预紧。通过对这类轴承的力学分析,推导了轴向预紧力与轴承支撑负载的关系公式,而预紧量是通过控制两个半外圈之间的隔圈厚度进行调节的。基于弹性接触理论,推导了轴承定位隔圈磨削量大小的公式。将轴承用于LAMOST天文望远镜像场旋转轴中,对内径1100mm的轴承现场安装预紧调整后进行实测。测量结果表明,在任意50°范围内(旋转轴工作范围),轴系径向跳动0.02mm,端面跳动0.03mm,满足了LAMOST对像场旋转轴系刚度和旋转精度的要求。跟星实测像场旋转精度RMS值优于0.3″。     

管道缺陷超声波内检测机器人运动特性仿真

利用超声波测距进行管道内缺陷检测时,为了保证机器人的检测精度,需使其运行时始终与管道同轴。分析机器人的运动学关系,利用Pro/E、ADAMS进行机器人在不同弹簧刚度系数K和预紧力下的运动学仿真研究。通过分析机器人质心的位移、动能曲线、弹簧受力的变化情况,得出机器人在不同弹簧刚度K值和预紧力下的运动状态。仿真结果表明,在质心偏离管道轴线小于0.5 mm前提下,机器人弹簧刚度系数的取值为120 N/mm,机器人运行平稳且满足检测精度。     

数控机床进给系统传动刚度变化对运动精度稳定性的影响规律

数控机床在整个加工空间中的不同位姿下,其运动精度的变化对机床的工作精度与效率的提高有着重要影响。定义运动精度稳定性,并提出利用闭环传递函数的灵敏度研究数控机床运动精度稳定性的方法。建立双惯量进给系统模型,针对解析求解的复杂性,使用渐近线近似法求取闭环传递函数关于传动刚度的灵敏度函数,揭示半闭环/全闭环下灵敏度函数的显著不同;在此基础上,根据典型运动误差相关指令的频谱分布特点,分析传动刚度变化对稳态跟随误差、准停过程振动超调量、圆运动半径误差的影响规律。发现其中指令频宽与控制带宽的比值为主导因素,即仅当指令频宽接近控制带宽时才有显著影响,其他重要的影响因素为控制结构(半闭环/全闭环)和控制带宽与机械共振频率的比值;以系列仿真验证了上述影响 规律。     

单镜支撑结构对镜面面形影响的接触有限元分析

单镜支撑技术是影响光刻机光刻精度的关键因素之一。为了分析某光刻物镜单镜支撑结构对镜面面形的影响,采用接触有限元分析的方法对某光刻物镜系统单镜支撑结构进行分析。由于单镜还受到预紧力和夹紧结构的影响,分析时建立预紧力大小不同,夹紧结构刚度不同,支撑结构刚度不同的有限元模型,计算镜体的自重变形,并由此计算镜面面形的峰谷值(PV)、均方根值(RMS)。分析结果表明,当支撑结构特征尺寸D≥0.6 mm时,镜面面形精度对支撑结构特征尺寸D的稳定性最好,这为以后不同口径光刻机物镜系统的单镜支撑技术提供参考。     

柱销式双螺母行星滚柱丝杠预紧机理研究

为了实现行星滚柱丝杠正反转双向精密驱动,迫切需要开展含预紧的行星滚柱丝杠传动研究。构建了一种柱销式双螺母行星滚柱丝杠无背隙传动构型。它利用双螺母的相对转角提供预紧力,并使用柱销固定该转角从而维持预紧力。建立了包含有双螺母、双滚柱以及丝杠螺纹双向受载状态的静力学模型。提出了仅受预紧力与考虑外载荷时,柱销式双螺母行星滚柱丝杠的受力和变形计算方法。通过与有限元模型载荷分布和预紧力计算结果的对比,验证了所建模型的正确性。分析了初始预紧力对螺母相对转角和柱销剪切力的影响,以及不同外载荷作用下,螺母预紧力、柱销剪切力和螺纹载荷分布的变化。结果表明,较小的螺母相对转角便会产生较大的初始预紧力,柱销剪切力远小于初始预紧力或外载荷。当外载荷增加时,螺母#1所受预紧力和柱销剪切力均会增加,螺母#2所受预紧力会减小。使得螺母#2预紧力消失时的外载荷远大于初始预紧力。     

角接触球轴承动特性的数值与试验研究

角接触球轴承的动特性对机床主轴的回转精度、可靠性及寿命等有重要影响。以弹性力学理论、滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,研究角接触球轴承的动特性。推导了计及过盈配合量和预紧力影响的高速角接触球轴承动刚度计算方法,并对轴承动刚度的影响因素进行了理论分析和试验验证。结果表明:随着过盈量的增大,轴向刚度逐渐减小,径向刚度则逐渐增大,外圈过盈量影响更显著;预紧力过小时,刚度会出现明显的波动现象,适当的预紧力对角接触球轴承刚度的稳定至关重要。     

考虑螺栓联接结构的轴承-转子系统振动特性分析

针对含螺栓联接结构的轴承-转子系统,建立考虑陀螺力矩及因螺栓预紧力不均匀产生的初始变形量的非线性转子系统动力学模型。采用法求解转子系统运动方程,通过分岔图、时域曲线、频谱及Poincaré映射图研究存在轴承游隙时转子系统的混沌路径,并分析不同初始变形量及轴承游隙对转子系统非线性振动特性的影响,通过试验验证所得结论的准确性。研究表明,当存在轴承游隙时,预紧力不均匀产生的初始变形量增加会抑制低转速下盘的混沌运动,拟周期运动进入混沌运动状态的转速升高,临界转速附近的振动幅值增加,系统混沌路径发生变化;存在初始变形量时,随着轴承径向游隙增大,系统在低转速工作状态下即进入混沌运动运动状态,拟周期运动进入混沌运动状态的转速降低。研究结果可为含螺栓联接结构的轴承-转子系统设计提供理论参考。     

计入刚度影响效应的滚动直线导轨几何参数对润滑性能的影响

为保证滚动直线导轨的精度和振动稳定性,在装配时通常对导轨副施加预紧载荷.为研究预紧条件下滚动直线导轨的刚度对其润滑性能的影响,基于LG-45型导轨建立了刚度模型和考虑预紧的润滑分析模型.分析了滚珠直径、沟槽曲率比和滑块速度对钢-钢和钢-Si3N4两种接触副系统弹性预紧量的影响,并讨论了刚度对导轨副润滑性能的影响.结果表明:在相同工况下,与钢-钢接触副相比,钢-Si3N4陶瓷接触副的系统弹性预紧量较小,系统弹性预紧量受滑块速度影响较大,而受滚珠直径和沟槽曲率比的影响较小.滑块速度增大会使得膜厚和压力明显增大;曲率比增大使得接触区椭圆比减小,膜厚减小,油膜压力增大;滚珠直径增大使得膜厚增大,油膜压力减小.     

齿向修形齿轮啮合刚度及齿向载荷分布系数的计算研究

齿向修形技术已成为提高齿轮传动性能、降低振动噪声的主要手段之一。其中,啮合刚度、载荷分布系数是评价齿轮修形效果优劣的主要参数。考虑安装误差的影响,利用有限元准静态分析方法,对不同修形量齿轮的啮合刚度以及载荷分布系数开展定量计算。分析得到了安装误差、齿轮修形量对齿轮啮合刚度以及载荷分布系数的影响规律。结果表明,齿向修形不仅能增加齿轮的啮合刚度还可以降低不平行度误差引起的齿向载荷分布系数,安装误差一定时齿轮存在最佳值域的齿向修形量,偏离该值域时传动性能变差。     

成对角接触球轴承动刚度分析

为分析成对安装角接触球轴承的刚度特性,建立了角接触球轴承拟静力学分析模型。通过求解成对轴承的非线性方程组,计算成对轴承刚度矩阵。并以成对安装的7210C角接触球轴承为研究对象,分析在2种安装布局下转速、径向力、轴向力、预紧力对成对轴承刚度的影响,结果表明:2种安装布局下成对轴承轴向和径向刚度随转速增大而减小,背靠背安装时成对轴承角刚度远大于面对面安装时的角刚度;背靠背安装时成对轴承刚度随径向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向和轴向刚度随径向力增大而减小,角刚度逐渐增大;背靠背安装时成对轴承刚度随轴向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向刚度随轴向力增大而减小,轴向刚度先减小后增大,角刚度逐渐增大;2种安装布局下成对轴承刚度随预紧力增大而增大。