基于虚拟介质层的直线滚动导轨结合部动态特性分析
发布时间：2019-11-12 17:45
【摘要】：为了更方便更精确地模拟直线滚动导轨的动态特性,提出采用虚拟介质层来建立直线滚动导轨结合部动力学模型,使用赫兹接触理论和Palmgren经验公式推导出虚拟介质层的材料属性和厚度等参数的解析解,然后将得到的虚拟介质层特征参数导入ANSYS中进行有限元模态分析,对比有限元模态分析与试验模态分析前6阶固有频率和相应的振型。对比结果表明,有限元模态分析的固有频率与试验结果相对误差在-2.5%~9.3%之间,验证了虚拟介质方法建模的有效性,为进一步建立数控机床整机的动力学模型奠定了基础。
【图文】：
柱)连接，导轨与滚动体以及滑块与滚动体之间的接触类型属于点接触或线接触，由于导轨与机座以及滑块与运动部件都属于螺栓连接，其接触刚度远大于导轨与滑块之间的接触刚度，因此导轨系统的动态特性很大程度上取决于导轨－滑块结合部的接触特性。而影响导轨－滑块结合部接触特性的因素很多且为非线性，为了更好地研究滚动导轨系统动态特性，将滑块、保持器和滚动体看成一个整体，然后在导轨与滑块之间加入一种虚拟介质层，并建立描述该介质层材料属性(弹性模量E、密度ρ和泊松比μ)等的数学模型，直线滚动导轨系统如图1所示。图1直线导轨系统图1.2虚拟介质层参数选择虚拟介质层弹性模量E、泊松比μ、密度ρ和厚度t的数学模型如下E=E(E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)μ=μ(E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)ρ=ρ(ρ1，ρ2，t1，t2)t=t(t1，t2)式中:E1，E2分别表示滑块和导轨的弹性模量;μ1，μ2分别表示滑块和导轨的泊松比;Ｒa1，Ｒa2分别表示滚珠和导轨接触面的表面粗糙度;Fn为导轨－滑块结合部所受的法向载荷，ρ1，ρ2分别表示滑块和导轨的密度;t1，t2表示结合部两接触材料表面的微凸体层厚度［9－10］。图2滚珠接触变形图(1)虚拟介质层的弹性模量和泊松比在直线滚珠导轨中，对于圆弧式沟道接触的单个滚珠与导轨接触问题，可以看成赫兹理论模型中的球体与平面接触。根据赫兹理论，滚珠受到的法向载荷与线应变的关系表现为非线性。如图2所示，在法向载荷Fn的作用下，滚珠形成了半径为Ｒ的圆形接触区域，滚珠和导轨材料一样，弹性模量为E和泊松比为μ，钢球半径为r，主要
E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)μ=μ(E1，E2，μ1，μ2，，Ｒa1，Ｒa2，Fn)ρ=ρ(ρ1，ρ2，t1，t2)t=t(t1，t2)式中:E1，E2分别表示滑块和导轨的弹性模量;μ1，μ2分别表示滑块和导轨的泊松比;Ｒa1，Ｒa2分别表示滚珠和导轨接触面的表面粗糙度;Fn为导轨－滑块结合部所受的法向载荷，ρ1，ρ2分别表示滑块和导轨的密度;t1，t2表示结合部两接触材料表面的微凸体层厚度［9－10］。图2滚珠接触变形图(1)虚拟介质层的弹性模量和泊松比在直线滚珠导轨中，对于圆弧式沟道接触的单个滚珠与导轨接触问题，可以看成赫兹理论模型中的球体与平面接触。根据赫兹理论，滚珠受到的法向载荷与线应变的关系表现为非线性。如图2所示，在法向载荷Fn的作用下，滚珠形成了半径为Ｒ的圆形接触区域，滚珠和导轨材料一样，弹性模量为E和泊松比为μ，钢球半径为r，主要理论计算公式如下:E＇=E1－μ2(1)δ=0.38×2πE[]＇0.9Fn0.9Ｒ0.8(2)Fn=Kδ109(3)E0=10n31π(E＇)i
本文编号：2559882
【图文】：
柱)连接，导轨与滚动体以及滑块与滚动体之间的接触类型属于点接触或线接触，由于导轨与机座以及滑块与运动部件都属于螺栓连接，其接触刚度远大于导轨与滑块之间的接触刚度，因此导轨系统的动态特性很大程度上取决于导轨－滑块结合部的接触特性。而影响导轨－滑块结合部接触特性的因素很多且为非线性，为了更好地研究滚动导轨系统动态特性，将滑块、保持器和滚动体看成一个整体，然后在导轨与滑块之间加入一种虚拟介质层，并建立描述该介质层材料属性(弹性模量E、密度ρ和泊松比μ)等的数学模型，直线滚动导轨系统如图1所示。图1直线导轨系统图1.2虚拟介质层参数选择虚拟介质层弹性模量E、泊松比μ、密度ρ和厚度t的数学模型如下E=E(E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)μ=μ(E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)ρ=ρ(ρ1，ρ2，t1，t2)t=t(t1，t2)式中:E1，E2分别表示滑块和导轨的弹性模量;μ1，μ2分别表示滑块和导轨的泊松比;Ｒa1，Ｒa2分别表示滚珠和导轨接触面的表面粗糙度;Fn为导轨－滑块结合部所受的法向载荷，ρ1，ρ2分别表示滑块和导轨的密度;t1，t2表示结合部两接触材料表面的微凸体层厚度［9－10］。图2滚珠接触变形图(1)虚拟介质层的弹性模量和泊松比在直线滚珠导轨中，对于圆弧式沟道接触的单个滚珠与导轨接触问题，可以看成赫兹理论模型中的球体与平面接触。根据赫兹理论，滚珠受到的法向载荷与线应变的关系表现为非线性。如图2所示，在法向载荷Fn的作用下，滚珠形成了半径为Ｒ的圆形接触区域，滚珠和导轨材料一样，弹性模量为E和泊松比为μ，钢球半径为r，主要
E1，E2，μ1，μ2，Ｒa1，Ｒa2，Fn)μ=μ(E1，E2，μ1，μ2，，Ｒa1，Ｒa2，Fn)ρ=ρ(ρ1，ρ2，t1，t2)t=t(t1，t2)式中:E1，E2分别表示滑块和导轨的弹性模量;μ1，μ2分别表示滑块和导轨的泊松比;Ｒa1，Ｒa2分别表示滚珠和导轨接触面的表面粗糙度;Fn为导轨－滑块结合部所受的法向载荷，ρ1，ρ2分别表示滑块和导轨的密度;t1，t2表示结合部两接触材料表面的微凸体层厚度［9－10］。图2滚珠接触变形图(1)虚拟介质层的弹性模量和泊松比在直线滚珠导轨中，对于圆弧式沟道接触的单个滚珠与导轨接触问题，可以看成赫兹理论模型中的球体与平面接触。根据赫兹理论，滚珠受到的法向载荷与线应变的关系表现为非线性。如图2所示，在法向载荷Fn的作用下，滚珠形成了半径为Ｒ的圆形接触区域，滚珠和导轨材料一样，弹性模量为E和泊松比为μ，钢球半径为r，主要理论计算公式如下:E＇=E1－μ2(1)δ=0.38×2πE[]＇0.9Fn0.9Ｒ0.8(2)Fn=Kδ109(3)E0=10n31π(E＇)i
本文编号：2559882
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2559882.html
教材专著
