特殊工况下精密滚珠丝杠副工作特性的理论分析与试验研究

发布时间：2021-01-07 02:23

　　航天工程领域的高载荷工况对精密滚珠丝杠副的工作特性提出了更高的要求,传统的针对一般民用滚珠丝杠的设计理论和方法不能适应高载荷工况下滚珠丝杠的设计要求。因此开展针对特殊工况下精密滚珠丝杠副工作特性的分析和研究工作具有重大意义。本文首先基于Hertz接触理论和弹塑性接触变形模型,分析了滚珠与滚道的静态弹塑性接触变形,并根据滚珠丝杠副变形的几何关系,对滚珠丝杠的动态接触变形进行了分析计算。然后通过对滚珠与滚道接触运动过程中的摩擦种类及影响因素的分析,推导了滚珠丝杠副的总摩擦力矩计算公式;通过对磨损的理论分析,建立并求解了滚珠丝杠副的磨损模型。在摩擦磨损分析的基础上,基于温度场、热变形、热应力及热应变的有限元理论,利用ANSYS Workbench有限元软件对滚珠丝杠传动系统的温升、热变形、热应力及热应变进行了仿真模拟。论文并利用ADAMS多体动力学软件对不同载荷和转速下的滚珠丝杠副进行了接触碰撞动力学仿真分析,求解并分析了滚珠与丝杠、螺母及返向器滚道的接触碰撞力大小及影响因素。为了验证特殊工况下精密滚珠丝杠副的工作特性,论文设计了滚珠丝杠副性能测试试验台,并对滚珠丝杠传动系统的温升和振动工作... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１滚珠丝杠副接触模型??根据赫兹理论，任意一点的接触应力以＾”可表示为：??

图２．２弹塑性变形曲线??于是可得加载曲线方程为：??

硕士学位论文??图２．３加载前后的滚珠中心、丝杠和螺母滚道曲率中心的位置关系??如图２．３所示为滚珠丝杠副在施加工作载荷前与施加工作载荷后的滚珠中心、丝杠??及螺母滚道曲率中心的相对位置；其中，实线为加载前的位置，虚线为加载后的位置。??〇？是螺母滚道面曲率中心的位置；假定螺母滚道面曲率中心的位置固定不动，则Ｋ和Ｇ??分别为加载前和加载后的滚珠中心位置，和〇，２分别为加载前和加载后的丝杠滚道面??曲率中心。??根据图２．３可列出相应的几何关系方程为：??ｘｉ＋ｘ２２＝（ｒｎ－ｒｂ＋Ｓｎ）２??ＡＡ－＾）?＋｛Ａ￣ｘ２）?＝｛ｒｓ￣ｒｂ?＋?Ｓｓ）?（２．２３）??Ａ｝?＝（ｔ－?＼）ｄｂ?ｓｉｎ?ａ?＋?／?ｃｏｓ?Ｘ??Ａ２?＝（ｔ－?＼）ｄｂ?ｃｏｓ?ａ??＇？?ｘｉ??ｓｍ?ａ”?＝?！???ｒｎ￣ｒｂ＋ｓｎ??ｘ，??ｃｏｓ?ａ？?＝?＝???＜?（２．２４）??—??ｒｎ￣ｒｂ＋Ｓｓ??ｃｏｓａ５?＝——＝???式（２．２３）与式（２．２４）中，ｘｊｎｘ２分别为滚珠中心与螺母曲率中心在水平方向上??及竖直方向上的相对距离大小，為和為分别为丝杆曲率中心与螺母曲率中心在水平方??向上及竖直方向上的相对距离大小，（为丝杠滚道曲率半径，ｒ？为螺母滚道曲率半径，４??１２??


本文编号：2961709