高速滚珠丝杆副机械特性分析

发布时间：2017-04-03 11:16

  本文关键词：高速滚珠丝杆副机械特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高速精密滚珠丝杆副是数控机床的关键功能部件。随着高速切削技术的发展,对滚珠丝杆副的速度提出了越来越高的要求。滚珠丝杆副的高速化同时带来了振动以及摩擦引起的温升等诸多问题,振动、温升成为制约滚珠丝杆副高速化的关键因素,研究摩擦和噪声等高速滚珠丝杆副的动力学性能,分析影响滚珠丝杆副高速性能的关键因素,为高速滚珠丝杆副的设计和制造提供理论和技术支持,具有重要的理论价值和实际意义。本文应用接触力学和碰撞力学结合实验,研究了滚珠丝杆副刚度特性,滚珠的动力学性能,摩擦温升问题和丝杆副精度。研究内容主要包括:1)应用经典力学理论,研究了中空滚珠丝杆副中通孔半径对丝杆副轴向刚度和轴向微变形;2)根据运动学理论,分析滚珠和返程轨道的动力学关系,探讨碰撞角和转速对碰撞力的影响;3)应用传热理论和牛顿冷却理论,建立了丝杆副的热力学方程。根据丝杆材料属性研究了丝杆的热变形,并通过有限元仿真验证了其正确性;4)根据滚珠丝杆副的结构特点,研究分析了滚珠丝杆副出现误差的原因,并提出了误差补偿的具体措施。
【关键词】：滚珠丝杆副 刚度性能 轴向变形 碰撞角 热变形 定位精度
【学位授予单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 丝杆副简介9-12
• 1.1.1 滚珠丝杆基本原理9
• 1.1.2 滚珠丝杆副结构特点9-11
• 1.1.3 滚珠丝杆副种类划分11-12
• 1.2 课题研究背景12-14
• 1.3 课题来源和研究目的及意义14-15
• 1.4 主要存在问题15-16
• 1.5 研究的主要内容16-18
• 第2章 滚珠丝杆副的轴向刚度18-27
• 2.1 双推-双推安装形式的丝杆轴向刚度19
• 2.2 螺母刚度19-21
• 2.2.1 赫兹理论20-21
• 2.2.2 螺母组件的轴向刚度21
• 2.3 轴承的刚度21-22
• 2.4 螺母及轴承支承部件的刚度22
• 2.5 中空丝杆扭转刚度分析22-23
• 2.6 中空滚珠丝杆副的轴向变形分析23
• 2.6.1 滚珠丝杆副轴向位移量的确定23
• 2.7 丝杆副传动刚度与轴向位移量分析23-26
• 2.7.1 丝杆副轴向刚度仿真24-25
• 2.7.2 丝杆的轴向变形仿真25-26
• 2.8 本章小结26-27
• 第3章 滚珠在工作时的动力学分析27-36
• 3.1 前言27-28
• 3.2 滚珠进出返程滚道的模型分析28-32
• 3.2.1 滚珠与返程滚道模型建立28-31
• 3.2.2 滚珠循返程滚道内的阻力矩分析31-32
• 3.3 理论模型计算和结果分析32-33
• 3.4 碰撞接触力仿真33-34
• 3.4.1 丝杆线速度对碰撞力的影响33
• 3.4.2 碰撞角和丝杆转速对最大碰撞力的影响33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第4章 滚珠丝杆副热特性分析36-47
• 4.1 机床滚珠丝杆进给系统的热源36-38
• 4.2 滚珠丝杆传热理论38-42
• 4.2.1 螺母移动摩擦生热量39-40
• 4.2.2 轴承转动摩擦生热量40-41
• 4.2.3 对冷却介质与丝杆产生的热对流的分析41
• 4.2.4 丝杆与空气的热传导41-42
• 4.2.5 丝杆热变形基本方程42
• 4.3.实验验证42-45
• 4.3.1 中空冷却滚珠丝杆热变形有限元仿真42-45
• 4.3.2 冷却试验验证45
• 4.4 滚珠丝杆传动系统优化措施45-46
• 4.5 结论与建议46-47
• 第5章 滚珠丝杆副的精度47-51
• 5.1 数控机床误差分析47-48
• 5.1.1 数控机床误差分析47-48
• 5.2 影响滚珠丝杆定位精度的因素48
• 5.3 误差补偿方法48-50
• 5.3.1 反向间隙补偿48-50
• 5.3.2 螺距误差补偿50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 总结与展望51-53
• 6.1 论文的主要工作51
• 6.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 作者简介58
• 一、基本情况58
• 二、学习经历58
• 三、发表文章58

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