基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析

发布时间：2018-03-24 19:48

  本文选题：滚珠丝杠进给系统　切入点：滚动结合部　出处：《机械工程学报》2015年17期

【摘要】：滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部的刚度;根据滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的共同特点,提出基于Hertz接触理论的进给系统滚动结合部刚度计算方法,建立进给系统的有限元模型。在此基础之上,对进给系统进行理论和试验模态分析,通过模态振型和固有频率的对比验证了有限元模型和滚动结合部刚度计算方法的正确性。根据所建立的有限元模型,着重分析工作台的质量和位置、滚珠丝杠副的刚度、滚动导轨副的刚度和轴承的刚度等参数对进给系统动态特性的影响。所提出的方法为机床滚动结合部刚度的识别提供了参考,研究结论为滚珠丝杠进给系统的改进设计和动态性能优化提供了依据。
[Abstract]:The dynamic characteristics of the ball screw feed system have an important influence on the positioning accuracy, machining performance and vibration characteristics of the CNC machine tools. In view of the difficulty of determining the stiffness of the joint part in the theoretical modeling of the ball screw feed system, the dynamic characteristics of the ball screw feed system are discussed in this paper. Taking the self-designed and manufactured ball screw feed system as the research object, the stiffness of the fixed joint of the feed system is calculated based on the Jicun Yun effect method, and according to the common characteristics of the ball screw pair, the rolling guide rail pair and the bearing joint, Based on the Hertz contact theory, a method for calculating the stiffness of the rolling joint of the feed system is proposed, and the finite element model of the feed system is established. On the basis of this, the theoretical and experimental modal analysis of the feed system is carried out. The correctness of the finite element model and the stiffness calculation method of the rolling joint are verified by comparing the modal mode and the natural frequency. According to the established finite element model, the mass and position of the worktable, the stiffness of the ball screw pair, and the stiffness of the ball screw pair are analyzed emphatically according to the established finite element model. The influence of the stiffness of the rolling guideway pair and the stiffness of the bearing on the dynamic characteristics of the feed system is discussed. The proposed method provides a reference for the identification of the stiffness of the rolling joint of the machine tool. The conclusion provides the basis for the improvement design and dynamic performance optimization of ball screw feed system.
【作者单位】： 上海理工大学机械工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(50975179) 上海市教委科研创新(11ZZ136) 上海市科委科研计划(13160502500) 沪江基金(D14005)资助项目
【分类号】：TG659

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：1659770