端块式滚珠丝杠副振动特性分析

为了分析高速下滚珠丝杠副的振动特性,以端块式滚珠丝杠副为研究对象,考虑螺母移动下的动态特性,建立了滚珠丝杠副的振动模型。首先基于可考虑螺母滚道与丝杠滚道接触界面润滑作用的刚度和阻尼矩阵,建立了柔性滚珠丝杠副的混合模型;其次在滚珠丝杠振动与噪声测试实验台上对振动数据进行了采集与分析;最后利用振动模型并结合实验,分析了不同转速和螺母位置的改变对其振动的影响。分析结果表明,螺母在整个振动系统中扮演着移动支撑的角色,螺母的移动对滚珠丝杠副的振动特性有显著影响。     

高过载脂润滑滚珠丝杠副流固耦合分析

润滑脂润滑对滚珠丝杠副的振动与冲击属于复杂的流固耦合过程。为描述润滑脂与滚珠丝杠间的相互影响,建立滚珠丝杠副与润滑脂的流-固耦合模型,采用耦合拉格朗日-欧拉算法,分析滚珠丝杠副在转速和轴向载荷作用下润滑脂流动和接触滚道的接触应力情况。结果表明：在考虑润滑条件下,滚珠丝杠滚道处的受力更加均匀,接触应力比未考虑润滑脂时减少了18%,这为航天用滚珠丝杠副的选型与设计提供一定的选择准则。     

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。     

滚珠丝杠螺母副热态特性建模方法

以某外循环滚珠丝杠螺母副为研究对象，对其热态特性及其建模方法进行研究。在分析滚珠丝杠进给系统的热源和边界条件的基础上，建立了丝杠稳态温度分布的数学模型，并通过软件编程求解得到丝杠温度场和滚道的存在对丝杠稳态温度的影响；建立了考虑滚道影响的滚珠丝杠进给系统有限元分析模型，获得了滚珠丝杠进给系统稳态和瞬态热特性分析结果；最后通过滚珠丝杠螺母副热特性试验，获得了滚珠丝杠进给系统关键点的温度及其变化情况。研究结果表明：所建立的滚珠丝杠螺母副热特性分析数学模型可以较准确地获得滚珠丝杠的温度场，忽略滚道会使滚珠丝杠螺母副的温度场仿真结果产生15%～20%的误差。     

精密滚珠丝杠副的弹流润滑分析

从Hamrock-Dowson公式和滚珠丝杠副的接触参数出发,推导了滚珠丝杠副中最小油膜厚度的计算公式,利用数值计算方法,分析了丝杠转速、润滑油粘度和接触载荷等使用参数以及接触角、螺旋升角和曲率比等设计参数对最小油膜厚度的影响。对滚珠丝杠副的润滑状态进行了判别,计算分析表明,滚珠丝杠副的润滑属于边界润滑。讨论了改善滚珠丝杠副润滑状态的途径,分析认为,设计专用润滑脂润滑单元和提高滚道表面加工质量是改善润滑状态、提高滚珠丝杠副高速性能的主要途径。     

滚珠丝杠副非协调性接触特性研究

滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝杠副轴向负载、设计参数和材料属性等方面分析了滚珠丝杠副的接触特性,最后运用有限元分析软件ANSYS对滚珠与丝杠滚道的接触进行仿真,仿真结果与理论结果非常相近,从而验证了理论分析的正确性。研究结果为高速、重载和精密滚珠丝杠副的设计与使用提供了理论指导。     

滚珠丝杠副接触变形的有限元分析

结合滚珠丝杠副的国内外研究状况,建立了滚珠与螺母滚道及丝杠滚道的分析简化模型和接触有限元模型,得到了螺母在外加轴向力作用下的轴向弹性变形数据,并对滚珠丝杠副轴向接触变形进行仿真,用有限元接触分析结果验证了分析简化模型的合理性,具有一定的理论价值和实际意义。     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响#br#

建立了一种考虑几何误差（滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差）和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响。研究结果表明：轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚珠丝杠副的载荷分布迅速变差;滚珠尺寸误差和滚道齿形误差会使双螺母滚珠丝杠副中滚珠的受载显著增大或减小;由于丝杠轴向误差累计的作用,导程误差会使双螺母滚珠丝杠副中一侧螺母受载增大,另一侧螺母受载减小;在误差大小一定的情况下,导程误差对载荷分布的影响程度大于尺寸误差和齿形误差,即双螺母滚珠丝杠副的载荷分布对导程误差的敏感度更高。     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响

建立了一种考虑几何误差(滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差)和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响。研究结果表明:轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚珠丝杠副的载荷分布迅速变差;滚珠尺寸误差和滚道齿形误差会使双螺母滚珠丝杠副中滚珠的受载显著增大或减小;由于丝杠轴向误差累计的作用,导程误差会使双螺母滚珠丝杠副中一侧螺母受载增大,另一侧螺母受载减小;在误差大小一定的情况下,导程误差对载荷分布的影响程度大于尺寸误差和齿形误差,即双螺母滚珠丝杠副的载荷分布对导程误差的敏感度更高。     

预紧力对滚珠丝杠副摩擦力矩波动的影响分析及试验

基于预紧力下的滚珠丝杠副滚珠及螺母滚道的模型,提出了滚珠丝杠副滚珠进出滚道的受力分析方法,推导出了滚珠丝杠摩擦阻力矩波动的计算模型,并进一步分析了丝杠各参数对滚珠丝杠副摩擦阻力矩的影响;试验结果表明,随着预紧力增大滚珠丝杠副的摩擦阻力矩波动也随着增大,波动频率对应于滚珠进出滚道的频率。     

Design of high-precision ball screw based on small-ball concept

This paper addresses a design method of ball screws for high-precision feed drives of machine tools. The torque fluctuation of a ball screw influences position deviation, which deteriorates the contorting accuracy. The torque fluctuation comes from the load change of the contacting balls between the nut and the screw shaft during ball circulation. In order to decrease the load change, a ball screw that employs smaller balls was designed and evaluated in the measurement tests. The experimental results showed that the designed ball screw could decrease both the torque fluctuation and position deviation.     

基于RBF神经网络的汽油机电控参数的标定及优化

为了寻求电控单元与发动机的最佳匹配,通过分析汽油机电控系统控制参数,建立了汽油机稳态性能预测的径向基函数（RBF)人工神经网络模型。通过LJ276M汽油机台架标定试验获取样本数据,利用训练过的RBF神经网络预测汽油机在其他稳态工况点的电控参数并检验所建立神经网络模型的性能。喷油脉宽和点火提前角的网络输出最大误差小于1%,平均误差小于0.6%。研究结果表明,该预测模型具有较强的泛化能力,能够准确地预测发动机电控参数。     

滚珠丝杠副返向器反相位布置方式分析

多列布置的滚珠丝杠副会由于各列载荷分布不均出现滚道磨损问题,对于重载滚珠丝杠副这一问题尤为突出.通过对螺母上返向器反相位布置方式的介绍和原因分析,提出返向器反相位布置后使得各列滚珠所受栽荷更加均匀,丝杠、螺母受力情况得到改善,特别有利于滚珠丝杠副存在安装误差时的受力平衡.也分析了采用返向器反相位布置方式时螺母尺寸的影响...     

精密钢球传动减速机构的瞬时接触热特性分析

基于Hertz接触理论,以精密钢球传动减速机构为研究对象,建立了减速机构啮合副齿面接触分析模型。分析了钢球与摆线槽齿面间的瞬时接触域,在此基础之上,分析输入轴转速、负载对减速机构热特性的影响,得到钢球与齿面间接触域的瞬时生热率和瞬时摩擦温升。分析结果表明：钢球与摆线槽齿面的瞬时接触域是时变接触椭圆;输入轴转速和负载对瞬时生热率和瞬时摩擦温升都有明显影响,但转速的影响更大;瞬时摩擦温升在常规转速下随转速单调递增,在超低转速下随转速先递减再递增。研究结果为精密钢球传动的三维热力耦合分析奠定了理论基础。     

Thermal characteristics of a CNC feed system under varying operating conditions

In high-speed and high-precision feed systems, thermal positioning errors are mainly caused by the non-uniform temperature variations and resulting time-varying thermal deformations under different operating conditions. The research presented here ultimately aims to develop a generic method capable of evaluating the thermal characteristics (such as temperature rise of heat sources, thermal positioning error) of the feed system induced by varying operating conditions (feed speed, cutting load and preload of ball screw). The thermal contact resistance between the balls and the inner and outer rings of supporting bearing is calculated using the Hertzian theory and JHM method. Experiments were carried out on a high-speed feed system experimental bench, and the influences of operating conditions on temperature rises of supporting bearings and ball screw nut were analyzed. Based on a WNN-NARMAL2 model, the relationship between temperature rise of supporting bearings and operating conditions was established. Furthermore, with the temperature of the ball screw nut set to be a moving heat source load, the temperature and thermal deformation distributions of the ball screw were simulated. The work described lays a solid foundation for thermal error prediction and compensation of a feed system under varying operating conditions.     

表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响

为研究油气润滑状态下表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,在角接触球轴承的内圈滚道上设计表面织构,基于气液两相流理论,采用多重参考坐标系(MRF)模型和流体体积(VOF)法,对高速角接触球轴承腔内润滑油流动特性进行数值分析,对比分析长沟槽、短沟槽、矩形、圆柱形4种表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,发现长沟槽形的表面织构对改善角接触球轴承的润滑性能效果最为显著,并进一步分析长沟槽形表面织构结构参数对轴承润滑性能的影响。结果表明：轴承腔内油相体积分数随着沟槽深度和面积率的增大先增大后减小,随着沟槽宽度的增加逐渐增大,存在最佳织构参数使得轴承腔内油相体积分数最大。因此,合理地设计织构参数能有效提高角接触球轴承润滑性能,该研究结果对角接触球轴承表面织构设计具有一定的参考价值。     

精密步进滚珠丝杠副的研制

本文主要阐述精密步进滚珠丝杠副的工作原理、结构设计、制造工艺及精度检验.本文阐述的步进滚珠丝杠副已应用于北京质子加速器的束流测量系统中.步距为055mm;步距精度为0.01mm;步进速度为6mm/s.该滚珠丝杠副是双螺母外循环方式的,循环组数为1组2.5圈.丝杠直径为20.5mm;导程为5mm;滚珠直径为3,175mm;定位精度为4.7μm;复位精度为2.0μm.     

基于蠕滑理论的精密滚珠丝杠副摩擦力研究

考虑不同相位角处滚珠所受离心力及摩擦力的影响,建立了双螺母预紧式滚珠丝杠副多自由度动力学模型,该模型不再基于所有滚珠受力相等和运动相同的假设,使用蠕滑力模型来表征滚珠与滚道接触界面间的摩擦力;利用经验模态分解（EMD）包络分析方法进行了滚珠丝杠副振动信号撞击频率的提取,与理论计算结果进行对比,对动力学模型进行了验证;分析了丝杠转速、轴向载荷、滚道曲率比和导程对滚珠丝杠副摩擦力的影响规律。