滚珠型弧面凸轮滚道设计及性能分析

由于凸轮滚道截形对机构的传动效率和承载能力有较大影响,因此针对滚珠型弧面凸轮滚道单圆弧和双圆弧两种截形,深入分析了两种截形的预紧方法及其对凸轮压力角和分度盘运动规律的影响.采用ADAMS软件对两种截形机构进行运动仿真,结果表明,双圆弧截形传动效率较高,分度盘输出运动也比较平稳.证实了滚珠型弧面凸轮滚道双圆弧截形的优越性,为滚珠凸轮滚道截形设计提供了理论依据.     

考虑预紧力和接触角变化的直线滚动导轨副刚度建模与分析

为了求得任意外载荷对滚珠直线导轨副各个方向的变形量的影响,运用齐次变换矩阵建立了滚珠直线导轨副的接触刚度模型.该模型分析了滚珠直线导轨副在预紧力和接触角变化的情况下,不同列滚珠受载的弹性变形量的大小,分别得到了一定载荷下滚动导轨副沿垂直方向和水平横向上的变形量和绕3个正交轴旋转的偏转角.进而,得到滚动导轨副的垂直、水平横向2个方向上的线性刚度和3个方向的扭转刚度.对所建模型进行了仿真计算与分析,并与实际情况对比,找到了直线滚动导轨预紧力和接触角对其刚度的影响规律.     

点接触式高速弧面分度凸轮机构的设计

弧面分度凸轮机构是国外广泛使用的间歇分度和步进机构.几年来国内已有一些厂家进行了研制,但是目前国内所研制的弧面分度凸轮机构基本上是按照线接触的啮合方式设计制造的,因而分度速度和定位精度较低.本文着重分析了影响该机构分度速度和定位精度的主要因素;在此基础上,提出了点接触式高速高精度弧面分度凸轮机构的设计原理及方法;并指出了点接触式弧面分度凸轮机构的结构特点及高速高精度特性.     

锥滚子弧面分度凸轮机构的压力角

在圆锥滚子弧面分度凸轮机构的基础上,提出了点啮合球锥滚子弧面分度凸轮机构。并系统地分析计算了锥滚子弧面凸轮机构的压力角,为研究球锥滚子弧面分度凸轮机构奠定了理论基础。     

基于瞬态动力学方法的弧面分度凸轮机构分析

弧面分度凸轮机构,可在高速下承受较大的载荷,在高速、高精度的分度转位机械中应用日益增多。由于动力性能的好坏直接影响传动与分度的精度、机构的磨损以及使用寿命,所以文章应用有限元分析软件ANSYS,建立弧面分度凸轮机构有限元模型,并进行数值仿真以确定弧面分度凸轮机构在工作过程中的动力学响应。对弧面分度凸轮ANSYS进行瞬态动力学分析,得出应力在系统时间历程下的响应,比模态分析,谐响应分析,综合考虑到了机构的结构和惯性力等因素,更接近于系统的真实情况。     

在浅谈分度凸轮机构

介绍了分度凸轮机构的分类及特点,重点论述了弧面分度凸轮机构、圆柱分度凸轮机构、平行分度凸轮机构的发展现状.     

弧面分度凸轮机构逆向设计的运动规律确定

为了解决弧面分度凸轮机构逆向设计的准确性问题,研究了弧面分度凸轮机构逆向设计中运动规律的确定方法。通过弧面分度凸轮廓面的测量数据,应用优化设计方法和运动规律拟合方法求出了弧面分度凸轮机构运动规律。不仅解决了弧面分度凸轮机构逆向设计的关键问题,也为其他机构逆向设计打开了一个思路。     

新型球面包络蜗杆分度凸轮机构的研究

在总结分析传统弧面分度凸轮机构和平面、柱面包络蜗杆分度凸轮机构的基础上,提出了一种球面包络蜗杆分度凸轮、钢球、嵌装钢球的分度盘三体式结构的新型球面包络蜗杆分度凸轮机构;介绍了其结构形式,推导了分度盘上球面齿廓方程、啮合方程、球面包络蜗杆分度凸轮廓面方程,最后指出了这种新型球面包络蜗杆分度凸轮机构优良的结构特性     

滚珠丝杠及丝母预紧力自动测控装置设计

以滚珠丝杠及丝母预紧力装置为对象,在分析和研究以往对滚珠丝杠预紧力测量装置的基础上,设计了一种新的连续可调预紧装置并进行了MATLAB/SIMULINK仿真,仿真显示设计效果良好,为以后滚珠丝杠的装配提供了切实可行的依据。     

弧面分度凸轮廓面加工精度分析

以空间啮合原理为基础，说明了弧面分度凸轮廓面的加工方法；用矢量法分析了弧面分度凸轮廓面的原始加工误差及其对弧面分度凸轮机构从动件运动规律的影响，并以改进梯形运动规律的弧面分度凸轮为例，求出了由凸轮原始误差造成该机构从动件的位移误差曲线     

基于Hertz接触的滚珠直线导轨副接触刚度建模与分析

为建立滚珠直线导轨副接触刚度模型,基于Hertz接触理论对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析.考虑了承载前后滚珠接触角的变化,得到了单个滚珠所受接触力与弹性变形之间的关系,在此基础上得到整个导轨所受外载荷同弹性变形的关系.以NSK滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的模型进行仿真分析.计算了导轨在不同预紧力情况下的临界载荷,分析了外载荷在临界载荷前后导轨刚度变化情况,通过对比NSK官网相关资料验证了所建模型及理论分析的合理性.     

高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

目的：在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差的问题,本文提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法。 方法：首先基于Frenet-Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过二维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢的问题,本文通过运用变分原理将接触问题转化极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触问题数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,因此二维卷积运算和对应的二维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解。在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用二维快速傅里叶变换（FFT）技术方便快速地计算接触区域弹性变形。 结果：将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值。 结论: 随着数控机床高速高精化发展,具有大螺旋升角的高速滚珠丝杠副应用越来越广泛。由于高速滚珠丝杠副接触区域非对称性大,因此避免采用赫兹接触理论计算所带来的误差也显得越发重要。最小余能原理与赫兹接触理论两种方法计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同。最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度。因此,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性。     

单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度分析

为提高数控机床整机可靠度,基于赫兹接触理论,对单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度进行研究,利用单螺母滚珠丝杠副的导程、接触角、丝杠公称直径、滚道曲率比、工作载荷等技术参数建立了轴向接触变形的理论模型.根据滚珠丝杠副的轴向接触变形小于加工精度的原则,建立滚珠丝杠副可靠性模型.利用改进一次二阶矩法分析和计算单螺母滚珠丝杠副的可靠度和灵敏度。结果表明:适当增大滚珠丝杠副的导程以及减小滚道曲率比可提高滚珠丝杠副的刚度,减小工作载荷可以降低滚珠丝杠副的轴向接触变形,提高滚珠丝杠副的可靠度.     

润滑油黏度对高速球轴承性能及损伤的影响

为探究高速工况下润滑油黏度对轴承润滑状态及性能的影响,试验研究了Si_3N_4陶瓷和GCr15轴承钢材质的7014C型角接触球轴承在不同润滑油黏度条件下的温升和振动特性.结果表明,轴承温升及振动随润滑油黏度的增大呈现出先下降后上升的趋势,影响程度随转速的增大而增大.同时,陶瓷轴承较钢制轴承在不同润滑油黏度条件下均表现出更优越的性能.将试验结果与轴承润滑状态分析结合,讨论了润滑油黏度、润滑状态、轴承性能三者的关系,为高速角接触球轴承适用润滑油黏度的选择提供了重要依据.此外,本文还对不同润滑条件下的轴承滚动面损伤进行了分析.结果显示,全膜弹流润滑条件下,陶瓷轴承与钢制轴承滚动面损伤较小且差异不明显.部分膜弹流润滑条件下的轴承滚动面损伤严重,表面出现大量凸峰和凹谷,轴承滚动体及外滚道表面损伤较内滚道严重,钢制滚动体的表面划痕较陶瓷滚动体密且深.     

最小尺寸摆动从动杆弧面凸轮机构的设计方法

从压力角表达式出发，构造起共有的Ｆ型和Ｐ型两类摆从从动杆弧面凸轮机构的类速度图，并半图解原理与妥析手段恰当，有机地结合起来，研究解决了按许用压力角设计最小尺寸摆地动从动杆弧面凸轮机构的理论课题。本文将这种方法用于力锁合凸轮和槽道凸轮。     

角接触球轴承刚度理论计算与实验

采用坐标变换方法建立角接触球轴承滚动体接触变形的几何关系,根据Hertz弹性体接触理论推导了角接触球轴承刚度的解析表达式。理论分析了预紧力、接触角等对轴承刚度的影响。研制了轴承刚度测试实验台,将理论分析与实验结果进行了对比,结果表明:理论计算方法与实验结果的相对误差在10%以内,能够满足工程计算的需要。     

高速滚珠丝杠副弹性变形的有限元分析

对于高速滚珠丝杠副,考虑螺旋升角的影响,建立了滚珠丝杠副的受力模型,利用有限元方法分析计算了螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形的影响.结果表明,随着螺旋升角的增大,滚珠丝杠副的法向弹性变形量变化不大,而轴向弹性变形量减少,更有利于提高定位精度.     

直线滚动导轨磨损退化对导轨参数的影响

为了研究直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数的影响,考虑了每个滚珠的受力、变形和初始预紧力,推导和计算了与磨损退化有关的刚度退化模型、预紧力退化模型、接触角变化模型、摩擦力和摩擦因数模型、最大蠕滑率和临界载荷模型.直线滚动导轨滚珠与滚道的磨损伴随着直线导轨的刚度和预紧力产生退化.同时,上排和下排的滚珠接触角、临界载荷、摩擦因数、摩擦力、最大蠕滑率等参数也发生变化.以上参数对滚动导轨的性能具有重要意义,但这些参数很难直接通过试验测量得到.以国产某型号滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的各模型进行仿真分析.结果表明:直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数均有不同程度的影响,通过测量直线滚动导轨轨道的磨损可以有效预测导轨各参数的变化规律.