基于ADAMS的滚珠丝杠副动力学建模与仿真

运用三维建模软件Pro/E建立了滚珠丝杠副系统的零件装配模型,并通过ADAMS对建立的滚珠丝杠副仿真系统进行动力学仿真分析,绘制出滚珠间的碰撞力曲线图和滚珠线速度与自旋速度的变化数据表。结果表明:滚珠之间的碰撞在滚道内要比在反向过程内剧烈,且滚珠的自旋速度变化比滚珠线速度变化强度大。同时,验证了滚珠在滚道内的自旋速度和线速度变化确实比在反向过程中剧烈。仿真结果证实了所建仿真模型的有效性,为改善滚珠丝杠副性能,提高流畅性提供了技术支持。     

滚珠丝杠副动力学行为仿真及滚珠磨损故障特征信号研究

滚珠丝杠副作为精密机械和数控机床等装置中最常使用的传动元件,其工作状况的优劣直接影响着整套设备能否安全稳定运行。大多数针对滚动功能部件失效形式的研究主要集中于滚动轴承,而对滚珠丝杠副的失效演变机制却鲜有论述。以滚珠丝杠副为研究对象,建立由丝杠、滚珠、螺母等关键部件组成的滚珠丝杠副三维模型,运用ADAMS软件对滚珠丝杠副进行动力学行为仿真分析以及故障特征信号研究,分析滚珠丝杠正常运行及滚珠磨损故障状态下的特征信号变化规律,最后通过对比试验值与理论值验证所提方法的有效性。结果表明：随着滚珠表面擦伤缺陷扩展,丝杠副产生的振动变得更加剧烈,频谱尖峰幅值明显增大;试验所得结果与理论值相对误差为4.67%,证明了仿真分析的准确性。     

混合陶瓷滚珠丝杠副动力学性能影响因素分析

陶瓷作为新兴的材料在高速滚珠轴承上得到了广泛应用,目前滚珠丝杠滚珠材料大部分还是以轴承钢为主.论文在赫兹接触、滚道控制理论的基础上,对混合陶瓷滚珠丝杠副进行了等效简化,建立了高速滚珠丝杠副的多体动力学仿真模型,以间隔滚珠尺寸、运行速度和接触角为主要分析对象,通过正交实验,对比分析了不同型式的混合陶瓷滚珠链对滚珠丝杠副力学性能的影响,仿真结果表明,进给速度是影响混合陶瓷滚珠丝杠副摩擦力矩大小的主要因素,其次为间隔陶瓷滚珠的尺寸,通过改变滚珠尺寸建立不同组合的混合陶瓷滚珠链,可以有效提高高速工况下的混合陶瓷滚珠丝杠副的动力学性能.     

数控机床滚珠丝杠副的选择与计算

本文较详细地介绍了数控机床伺服进给系统中滚珠丝杠副的选择与计算。该方法也可作为其它机械用滚珠丝杠副选用和计算的参考。     

滚珠丝杠副系统抗共振特性分析

为了提高高速运动滚珠丝杠副系统的稳定性,避免结构共振,对滚珠丝杠副系统的模态特性进行有限元分析。探讨了螺母位置、支撑方式、工作台及两端支撑轴承对滚珠丝杠副系统模态特性的影响。最后,通过锤击法对滚珠丝杠副系统进行试验模态分析。结果表明:不同的需求场合需选择不同的支撑方式。工作台质量以及轴承的轴向刚度均影响进给系统的轴向变形模态,而轴承的径向刚度主要影响进给系统的弯曲变形模态,且试验结果与计算结果基本一致,本模型能较好地表征系统的动力学特性。     

数控机床滚珠丝杠副优化设计

滚珠丝杠是数控机床重要的传动部件,它的精度与可靠性直接影响加工零件的质量。以滚珠丝杠副的疲劳寿命和静载荷为约束条件,以滚珠丝杠副的体积最小为目标函数建立数学模型,利用Matlab程序实现滚珠丝杠的优化设计。实例证明,该方法在保证滚珠丝杠疲劳寿命和刚度的前提下可有效减小成本,符合产品开发要求。此方法简单、实用,并可应用于同类产品的优化设计。     

滚珠丝杠副空回程角研究

预紧的滚珠丝杠副在正反向换向的过程中,扭矩会减小至零,再由零增大至正常扭矩。在此过程中丝杠或螺母旋转的角度称作空回程角,反映在机床上为轴向间隙。不论滚珠丝杠副是双螺母垫片预紧还是单螺母变位预紧,这个空回程角是不能消除的,但采用适当办法可以将其减小。文章以滚珠丝杠副中滚珠的螺旋运动分析和受力分析为基础,深入剖析了滚珠丝杠副空回程角产生的原因。更进一步研究了减小空回程角的措施。研究结果在实际生产中取得了很好的效果。     

滚珠丝杠副的智能化设计

滚珠丝杠副是数控系统中重要的传动机构.文章利用计算机集成技术和面向对象技术研制开发了滚珠丝杠副智能化设计系统,设计效率高,数据可靠.     

大型机床滚珠丝杠副温升与降温研究

针对滚珠丝杠副温升问题,分析丝杠温升主要来源,建立热力学理论模型。以某加工中心进给用滚珠丝杠副为研究对象,分析丝杠螺母副温升变化情况以及导致变化的原因。滚珠丝杠副在加工中心强切削的工况下,丝杠因热膨胀所引的轴向起位移约为1.8μm。设计螺旋式内冷结构丝杠,通过有限元分析比较丝杠空心式与螺旋式内冷结构的降温效果。结果表明:丝杠表面温度不是越低越好,而是越均匀越好;螺旋式内冷结构比空心式内冷结构径向温度分布更均衡,整体降温效果更加明显。     

基于Virtual.Lab的滚珠丝杠副噪声仿真及实验研究

采用Virtual.Lab对DK4012型滚珠丝杠副进行声学有限元仿真分析,以其瞬态动力学分析模型为基础,分别对滚珠丝杠副外表面声压和场点空间声压进行仿真分析,并通过搭建实验平台研究滚珠丝杠副噪声声学特性,验证仿真模型的准确性及合理性。研究表明:噪声声压水平随着转速的增加不断提高,且噪声水平的增长速度随之加快;低频声压较大值均处在球通频率和球通频率的倍频上,且最大峰值处在球通频率上,验证了滚珠丝杠副的主声源是滚珠与返向器之间的周期性碰撞。     

滚珠丝杠副轴向静刚度试验系统开发

设计开发了滚珠丝杠副轴向静刚度测试系统,包括液压加载控制系统、螺母副微位移测试系统。设计了以测力传感器输出信号为基准的刚度检测方案。按照标准测试试验流程,通过RS-232通信接口实现了对滚珠丝杠副轴向静刚度的测试和曲线的实时显示。为滚珠丝杠副轴向静刚度的深入研究,进一步提高滚珠丝杠副的定位精度提供了技术方法及试验平台。     

基于Hilbert-Huang变换的滚珠丝杠副振动信号分析

为了验证HHT对处理滚珠丝杠副振动信号的有效性,通过对构造的调频、调幅混合信号进行HHT分析,并通过相关系数、均方误差、能量分布等指标分析各分量与构造信号的关联性,发现HHT对处理非平稳、非线性信号的有效性。进而引入实验数据,以同样的思路对振动信号进行分析,并计算各IMF分量对应的3个指标值,以图像的形式反映出各分量与原始振动信号的关联性,发现各IMF分量所携带能量都较小,说明滚珠丝杠副运行平稳、正常。通过FFT变换求出并绘制的首个IMF分量频谱图,更清楚地反映了实验台的固有频率所对应的幅值。整个分析过程表明,用HHT方法处理滚珠丝杠副振动信号是有效的。     

螺母副摩擦热对高速空心/实心滚珠丝杠热特性影响分析

针对滚珠丝杠的热变形问题,提出了一种采用通有冷却油的空心滚珠丝杠。通过理论计算了螺母副摩擦热及热边界条件,运用ANSYS有限元分析软件首先对空心/实心滚珠丝杠温升与载荷、温度与转速的关系进行了分析,然后分析了冷却油的流速对空心滚珠丝杠温升的影响,最后对比分析了空心/实心滚珠丝杠的变形情况。结果表明:通有冷却油的空心滚珠丝杠在高速高载荷的工况下更优于实心滚珠丝杠。     

基于SSA-VMD和SVM的滚珠丝杠副故障诊断

针对滚珠丝杠副故障特征提取困难的问题,提出一种基于麻雀搜索算法优化变分模态分解算法（SSA-VMD）结合支持向量机（SVM）的滚珠丝杠副故障诊断方法。以最小包络熵作为SSA的适应度函数,对VMD参数进行自主寻优;运用IMF能量值对分解信号进行筛选重构,去除噪声和无关成分的干扰;最后提取重构信号的8类时域特征参数和5类频域特征参数作为特征向量集,导入SVM进行故障识别模型的训练。通过搭建滚珠丝杠副故障诊断实验平台采集振动信号,分别采用SSA-VMD、VMD、EMD方法进行信号分解提取故障特征。实验结果表明:与VMD和EMD相比,SSA-VMD能针对不同的信号自主选择最优的VMD参数进行信号分解,能准确识别滚珠丝杠副故障类型,证明了基于SSA-VMD的滚珠丝杠副故障诊断的可行性和准确性。     

滚珠丝杠副综合测试平台定位误差研究

对滚珠丝杠副综合测试平台进行误差分析,以期达到对滚珠丝杠副综合测试平台进行精度评价和误差补偿。主要从影响测试平台定位误差的系统刚度和热变形两个方面进行分析,改进了之前滚珠丝杠副力学模型和热分析模型,将用改进的计算模型计算的定位误差与实验测量结果进行对比,验证了新计算模型的有效性。这为未来滚珠丝杠副综合测试平台的误差计算提供了新的有效方法,具有较好的应用价值。     

基于滚珠丝杠传动的机床进给系统建模与分析

为了研究机床进给系统的动态特性,提升摩擦力影响下的运动控制效果,建立机床进给系统动力学模型与机电耦合仿真模型。定义基于赫兹接触理论与吉村允效法的部件结合部刚度,通过控制变量法分析进给系统一阶固有频率的影响因素,利用有限元软件对动力学模型进行验证,解释误差出现的原因。并利用PID控制加前馈控制对比分析有无摩擦补偿下的运动控制效果。结果表明：工作台质量和位置以及丝杠螺母副刚度变化对进给系统一阶固有频率影响显著;加入的前馈补偿能够有效消除因黏性摩擦产生的“平顶”、“死区”不良现象。     

滚珠丝杠的智能化研究进展

数控机床进给系统的智能化的状态检测、故障诊断以及自修复的能力可以提高数控机床工作的稳定性和可靠性,减少数控机床加工过程中出现的问题。滚珠丝杠是数控机床进给系统的重要组成部分,其精度与性能直接影响着数控机床的加工质量,滚珠丝杠的智能化发展也对数控机床的智能化发展有着非常重要的作用。综述了滚珠丝杠智能化的研究现状,分析了滚珠丝杠的动态测量和静态测量区别及优缺点;概述了基于数学模型和基于人工智能两个方面的故障诊断技术在滚珠丝杠中的应用;阐述了滚珠丝杠弹流润滑的机制以及通过润滑剂添加剂进行自修复的方法,阐明了滚珠丝杠的状态检测与故障诊断技术及自修复技术所存在的问题,展望了滚珠丝杠智能化的发展方向。     

基于ABAQUS的滚珠丝杠副综合测试平台的轻量化设计

针对现存滚珠丝杠副综合测试平台普遍存在的安全系数过高和机构设计不尽合理的现象,提出利用ABAQUS软件对测试平台进行轻量化设计。介绍滚珠丝杠副综合测试平台整机结构及特点,指出测试平台存在安全系数过高的现象;利用ABAQUS软件的拓扑优化功能对测试平台进行力学分析,验证了改进后结构的可行性。这为未来对同类型测试平台存在的安全系数过高的现象提供了新的解决方法,具有应用价值。