高速、重载滚柱直线导轨副结构优化及动力学性能分析
发布时间：2021-07-21 15:04
滚动直线导轨副是加工中心、数控设备等机械设备的关键功能部件,其性能的优劣在很大程度上影响了设备的制造水平,随着机械设备持续向高速、大型化发展,高速、重型加工机床对导向承载机构的各种性能,特别是在高速、重载条件下下的性能提出了更高要求。本文以提高高速、重载滚柱直线导轨副性能为目标,研究了其多种工况下的动、静力学特性,建立了静刚度、固有频率、动摩擦及振动分析计算模型并进行相关的实验研究,主要研究内容如下:（1）基于Hertz理论线接触力学模型,研究了滚柱、轨道接触副间应力及应变关系,建立了滑块五自由度静刚度模型。在此基础上,重点研究预紧力、滚动体结构参数及润滑状况对静刚度的影响,结合滚柱直线导轨副使用方式及承载状况进行实际工况的模拟实验,对理论研究结论进行验证,获得针对高速、重载条件下指标参数的设定依据。研究表明:当滑块处于预紧状态时,预紧力对静刚度的影响并不明显,而滚柱侧母线的增大能明显提升静刚度,因此在滚柱导轨副设计时,外形满足相关标准的情况下增大滚子母线的长度可以有效提升静刚度,从而提高导轨副的抗振性。（2）根据滚柱直线导轨副的实际工作情况,建立了基于Ansys workbench的...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２滚动体在轨道内部的状态
品，并未与产品结构参数进行联系，无法建立起产品振动性能优化分析系统。??综上所述，基于滚柱直线导轨副的应用领域不断扩大，如何改变及提升性能来??适应实际需要方面问题逐渐凸显。因此，为了获得准确的动、静力学技术指标，需??要对计算模型及影响因素开展理论与试验研究。??１．３课题来源及主要研究内容??本课题来源于工信部国家重大专项《滚动功能部件产业化关键工艺技术及装备??幵发与应用》及国家智能制造综合标准化项目《数控装备故障信息数据字典标准研??制及试验验证》??本文各章节内容框图如图１－４。??＿＿＿＿????—??！?ｊ第２牽滚柱直线导轨副纟ｓ合部ａ馍及性能分析１?—［第４牽ｉｓａｉ■线导轨ｗ运动流畅性影苹因岽分析ｋ结构优化｜?！??｜?！［赫兹接触理论?）（?结构＃数?｜?（￣）?！麵；［线接触滚动理１轨迹连续Ａ何关系１?１?－等功？变形原理）：；??！?ｉ?ｉ?Ｔ?工厂理?丨?Ｉ?一＾Ｉ￣?！??！?ｉ?ｆ五个方向静刚度计箅模ｆ寻轨副模态计算模型；论?播力计算模型）［适向器结构优化）（导向面结构优化ｊ?：；＇??！！?＼?＼?＼?＾！?ｒｌ?ｊｉ，?Ｉ?！?｜??；ｆ预紧状态下静刚度计算模型］［导轨Ｗ模态仿真模型ｑ?｜?Ｓ擦系ｑ??ｆ?：￡载状态邱紅鱗财．賴触研究］??ｉ?［静刚度实Ｓ?￣｜?［镆态雜?￣｜?ｉ?丨??！?Ｉ?ｔ?ｔ?ｉ．?．．．．，，■１??力?［滚动体特构参数１丨?＾?＊寺寺????ｉ?１——ｒ?－?ｒ?；?Ｉ？擦力＇噪声?１?Ｉ?振动??（、?丨第３牽滚柱直线导轨副＿度及淒态实验研究）??’?＇?一片雜Ｗｊ??
?山东大学博士学位论文???ｊ?＇Ｃ??２ｂ??图２－１理想线接触副几何图??图２－１所示，圆柱型滚柱的中心线与轨道平行，受到外力后接触副出现弹性形??变，图中滚柱的有效接触长度／，外负载外负载线密度相互之间存在如下??关系：??ｑ＝ｊ?（２－１）??接触区最大应力为：??（２＿２）??接触区内任意点应力为：??Ｖ??图２－２接触副应力状态图??当滚柱承受垂直负载时，滚柱与轨道间的接触区域有长度为上／的线变为宽度??２ｂ、长度／的矩形面，如图２－２所示，即在区间内，接触副中的应力??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]直线滚动导轨理论与实验研究现状[J]. 刘耀,惠烨. 机械管理开发. 2018(07)
[2]预紧力对滚柱直线导轨副振动特性的影响研究[J]. 陈蓉,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[3]机床直线导轨的单元化及发展[J]. 徐许林,杨双双,饶建华,李昌平. 机床与液压. 2017(13)
[4]面向用户的数控机床参数化设计系统研究[J]. 曲云霞,朱佳琪,朱东彬,张瑞亮,臧婷,施朝阳,马文博. 机械设计. 2016(12)
[5]中国滚动功能部件行业创新性发展与策略[J]. 冯虎田. 机械设计与制造工程. 2016(12)
[6]基于小波分析的滚柱直线导轨副摩擦力波动分析[J]. 马洪君,宋现春,姜洪奎,许向荣,高山龙,荣柏松,杜伟. 组合机床与自动化加工技术. 2016(09)
[7]滚动直线导轨副摩擦力动态测量试验研究[J]. 周晶晶,梁医,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[8]滚动直线导轨的最小油膜厚度与润滑脂的选择[J]. 申明主,刘建龙,谷红宽. 石油商技. 2016(01)
[9]交叉滚柱导轨运动台模态研究[J]. 张永凯,田伟,王汝冬,方斌. 机械与电子. 2015(08)
[10]基于Hertz接触的滚珠直线导轨副接触刚度建模与分析[J]. 王民,乐兵兵,裴二阳. 北京工业大学学报. 2015(08)
博士论文
[1]弹流润滑状态下的滚动轴承摩擦副动力学特性研究[D]. 柳剑.华中科技大学 2014
[2]基于接触力学的滚珠直线导轨副建模与动态特性分析研究[D]. 陈汀.华中科技大学 2012
[3]滚珠丝杠副直线导轨进给单元动态性能研究[D]. 许向荣.山东大学 2011
[4]基于接触力学的圆柱滚子轴承振动研究[D]. 陈於学.华中科技大学 2005
[5]球轴承振动的研究[D]. 赵联春.浙江大学 2003
硕士论文
[1]滚柱直线导轨副静刚度测评研究[D]. 疏亚雅.南京理工大学 2017
[2]直线导轨副静刚度试验分析及影响因素研究[D]. 张伟.南京理工大学 2015
[3]滚动直线导轨副静刚度试验台设计及试验方法研究[D]. 衡豪.南京理工大学 2014
[4]滚动直线导轨过盈量和摩擦特性关系的研究[D]. 高永坤.江南大学 2013
[5]滚柱直线导轨副接触问题的动力学分析[D]. 熊小辉.华中科技大学 2013
[6]滚动直线导轨副摩擦分析及试验方法研究[D]. 耿宝龙.华中科技大学 2012
[7]滚动直线导轨副载荷特性和结构特点对刚度影响的研究[D]. 范静锋.江南大学 2008
[8]滚动直线导轨副静刚度的研究及过渡曲线的设计[D]. 应强.江南大学 2007
[9]滚动直线导轨副性能分析及静刚度试验机研制[D]. 方健.华中科技大学 2006
本文编号：3295253
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２滚动体在轨道内部的状态
品，并未与产品结构参数进行联系，无法建立起产品振动性能优化分析系统。??综上所述，基于滚柱直线导轨副的应用领域不断扩大，如何改变及提升性能来??适应实际需要方面问题逐渐凸显。因此，为了获得准确的动、静力学技术指标，需??要对计算模型及影响因素开展理论与试验研究。??１．３课题来源及主要研究内容??本课题来源于工信部国家重大专项《滚动功能部件产业化关键工艺技术及装备??幵发与应用》及国家智能制造综合标准化项目《数控装备故障信息数据字典标准研??制及试验验证》??本文各章节内容框图如图１－４。??＿＿＿＿????—??！?ｊ第２牽滚柱直线导轨副纟ｓ合部ａ馍及性能分析１?—［第４牽ｉｓａｉ■线导轨ｗ运动流畅性影苹因岽分析ｋ结构优化｜?！??｜?！［赫兹接触理论?）（?结构＃数?｜?（￣）?！麵；［线接触滚动理１轨迹连续Ａ何关系１?１?－等功？变形原理）：；??！?ｉ?ｉ?Ｔ?工厂理?丨?Ｉ?一＾Ｉ￣?！??！?ｉ?ｆ五个方向静刚度计箅模ｆ寻轨副模态计算模型；论?播力计算模型）［适向器结构优化）（导向面结构优化ｊ?：；＇??！！?＼?＼?＼?＾！?ｒｌ?ｊｉ，?Ｉ?！?｜??；ｆ预紧状态下静刚度计算模型］［导轨Ｗ模态仿真模型ｑ?｜?Ｓ擦系ｑ??ｆ?：￡载状态邱紅鱗财．賴触研究］??ｉ?［静刚度实Ｓ?￣｜?［镆态雜?￣｜?ｉ?丨??！?Ｉ?ｔ?ｔ?ｉ．?．．．．，，■１??力?［滚动体特构参数１丨?＾?＊寺寺????ｉ?１——ｒ?－?ｒ?；?Ｉ？擦力＇噪声?１?Ｉ?振动??（、?丨第３牽滚柱直线导轨副＿度及淒态实验研究）??’?＇?一片雜Ｗｊ??
?山东大学博士学位论文???ｊ?＇Ｃ??２ｂ??图２－１理想线接触副几何图??图２－１所示，圆柱型滚柱的中心线与轨道平行，受到外力后接触副出现弹性形??变，图中滚柱的有效接触长度／，外负载外负载线密度相互之间存在如下??关系：??ｑ＝ｊ?（２－１）??接触区最大应力为：??（２＿２）??接触区内任意点应力为：??Ｖ??图２－２接触副应力状态图??当滚柱承受垂直负载时，滚柱与轨道间的接触区域有长度为上／的线变为宽度??２ｂ、长度／的矩形面，如图２－２所示，即在区间内，接触副中的应力??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]直线滚动导轨理论与实验研究现状[J]. 刘耀,惠烨. 机械管理开发. 2018(07)
[2]预紧力对滚柱直线导轨副振动特性的影响研究[J]. 陈蓉,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[3]机床直线导轨的单元化及发展[J]. 徐许林,杨双双,饶建华,李昌平. 机床与液压. 2017(13)
[4]面向用户的数控机床参数化设计系统研究[J]. 曲云霞,朱佳琪,朱东彬,张瑞亮,臧婷,施朝阳,马文博. 机械设计. 2016(12)
[5]中国滚动功能部件行业创新性发展与策略[J]. 冯虎田. 机械设计与制造工程. 2016(12)
[6]基于小波分析的滚柱直线导轨副摩擦力波动分析[J]. 马洪君,宋现春,姜洪奎,许向荣,高山龙,荣柏松,杜伟. 组合机床与自动化加工技术. 2016(09)
[7]滚动直线导轨副摩擦力动态测量试验研究[J]. 周晶晶,梁医,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[8]滚动直线导轨的最小油膜厚度与润滑脂的选择[J]. 申明主,刘建龙,谷红宽. 石油商技. 2016(01)
[9]交叉滚柱导轨运动台模态研究[J]. 张永凯,田伟,王汝冬,方斌. 机械与电子. 2015(08)
[10]基于Hertz接触的滚珠直线导轨副接触刚度建模与分析[J]. 王民,乐兵兵,裴二阳. 北京工业大学学报. 2015(08)
博士论文
[1]弹流润滑状态下的滚动轴承摩擦副动力学特性研究[D]. 柳剑.华中科技大学 2014
[2]基于接触力学的滚珠直线导轨副建模与动态特性分析研究[D]. 陈汀.华中科技大学 2012
[3]滚珠丝杠副直线导轨进给单元动态性能研究[D]. 许向荣.山东大学 2011
[4]基于接触力学的圆柱滚子轴承振动研究[D]. 陈於学.华中科技大学 2005
[5]球轴承振动的研究[D]. 赵联春.浙江大学 2003
硕士论文
[1]滚柱直线导轨副静刚度测评研究[D]. 疏亚雅.南京理工大学 2017
[2]直线导轨副静刚度试验分析及影响因素研究[D]. 张伟.南京理工大学 2015
[3]滚动直线导轨副静刚度试验台设计及试验方法研究[D]. 衡豪.南京理工大学 2014
[4]滚动直线导轨过盈量和摩擦特性关系的研究[D]. 高永坤.江南大学 2013
[5]滚柱直线导轨副接触问题的动力学分析[D]. 熊小辉.华中科技大学 2013
[6]滚动直线导轨副摩擦分析及试验方法研究[D]. 耿宝龙.华中科技大学 2012
[7]滚动直线导轨副载荷特性和结构特点对刚度影响的研究[D]. 范静锋.江南大学 2008
[8]滚动直线导轨副静刚度的研究及过渡曲线的设计[D]. 应强.江南大学 2007
[9]滚动直线导轨副性能分析及静刚度试验机研制[D]. 方健.华中科技大学 2006
本文编号：3295253
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