双螺母滚珠丝杠副预紧力的研究

利用赫兹理论对双螺母滚珠丝杠副中滚珠与丝杠、螺母的弹性接触变形进行分析;在此基础上,对双螺母滚珠丝杠副的预紧力进行求解,得出预紧力与预紧量之间的关系,预紧力随预紧量的增加而增大;分析了预紧力的影响因素,预紧力大小与滚珠丝杠副的螺旋升角和接触角有关,预紧力随螺旋升角和接触角的增大而增大,且接触角对预紧力的影响比螺旋升角大。     

高速双螺母滚珠丝杠副轴向接触刚度研究

对双螺母预紧的滚珠丝杠副进行了接触受力分析,推导出接触变形的公式,建立了滚珠丝杠副的轴向刚度计算公式。研究分析了影响滚珠丝杠副轴向刚度的几个主要因素,包括预紧力、螺旋升角、接触角等,给出了这几个因素与滚珠丝杠副轴向刚度对应的关系曲线,为新型高速滚珠丝杠的合理设计提供了理论基础。     

滚珠丝杠副空回程角的研究

滚珠丝杠副的轴向载荷会使滚珠和滚道会发生弹性变形,该变形使得滚珠丝杠副在换向工作的过程中产生空回,从而对滚珠丝杠副的轴向定位精度产生影响。为了确定滚珠丝杠副的空回程角,文中通过赫兹接触理论推导出在轴向力作用下由于弹性变形导致的空回程角与滚珠丝杠副螺旋升角、接触角、载荷分布系数等参数之间的关系;并且以2004-3型滚珠丝杠副为算例,用上述结论与有限元仿真法分别对空回程角进行了计算,对结果进行对比,验证了理论模型的正确性。     

螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形的影响分析

考虑螺旋升角的因素,建立了滚珠丝杠副的受力模型,应用微分几何理论推导了螺旋面的主曲率,并进一步分析了螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形的影响。计算结果表明,随着螺旋升角的增大,滚珠丝杠副的法向弹性变形量也随着增大。     

滚珠丝杠传动特性与刚度特性研究

对滚珠丝杠的空间运动过程进行建模分析,推导滚珠与螺母和丝杠接触点的空间坐标,分析了动态传动过程中影响传动精度的参数。对传动过程的速度进行分析,指出滚珠与螺母和丝杠接触点速度偏差会影响运动平稳性和丝杠寿命,并提出相应改善措施。对滚珠丝杠副接触变形分析和接触刚度进行仿真实验,研究了螺旋升角、接触角、负载变化对接触刚度的影响。     

滚珠丝杠副滚动体自旋运动分析

滚珠丝杠副滚动体自转运动中包含自旋和纯滚动,滚动体的自旋运动造成滚动体滑动。利用角接触轴承旋滚比的概念和目前对滚珠丝杠副自旋运动的研究情况,采用运动分析的方法分析了丝杠公称直径、接触角和螺旋升角对滚珠丝杠副自旋运动的影响情况,为设计和选用滚珠丝杠副参数提供了参考。     

行星滚柱丝杠副轴向弹性变形的有限元分析

以行星滚柱丝杠副为研究对象,综合考虑螺纹牙接触角和螺旋升角的影响,利用有限元方法计算轴向弹性变形,将有限元解和解析解进行对比,最大误差为4.85%。在此基础上,分析了不同轴向负载作用下接触角和螺旋升角对轴向弹性变形的影响。结果表明,轴向弹性变形中,赫兹接触变形为主要变形;螺纹牙的弹性变形和von Miese应力变化趋势一致,且呈现明显的载荷分布;轴向变形随着接触角和螺旋升角的增大而减小。可见,合理增大接触角和螺旋升角有利于提高行星滚柱丝杠副的传动精度。     

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。     

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。     

螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形及传递效率的影响

针对高速数控机床采用的大导程滚珠丝杠副对进给系统性能影响问题,考虑螺旋升角、滚珠与滚道接触面的滑动和滚动摩擦,研究了滚珠丝杠副的轴向弹性变形,利用有限元方法进行了仿真分析;建立了丝杠由转动到直线进给运动的传递效率数学模型,并利用实验进行了验证。结果表明,随着螺旋升角的增大,丝杠副的传递效率提高,轴向弹性变形减小,轴向力减小,提高了轴向定位精度。     

滚珠丝杠副最佳接触角的研究

接触角是滚珠丝杠的重要参数,对其性能有很大的影响。通过理论分析,分别得出接触角与滚珠中心的转速和丝杠轴转速的比值、滚珠的角速度和丝杠轴转速的比值、旋滚比、接触变形的关系式,从而确定该丝杠副的最佳接触角为41°。通过计算得出最佳接触角下滚珠丝杠副的效率和寿命明显高于接触角为45°的情况。     

滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度研究

为了提高滚珠丝杠进给系统的轴向接触刚度,采用赫兹空间接触理论,推导了滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度的理论计算公式,并研究了滚珠丝杠进给系统的结构性能参数对滚珠丝杠进给系统轴向接触刚度的影响。结果表明,滚珠丝杠进给系统的轴向接触刚度随轴向接触载荷、接触角(30°~60°)和滚珠个数的增加而明显增大;随滚道曲率比的增加而明显减小;随螺旋升角(2°~22°)的增加而增大,但增大幅度不明显。     

滚珠丝杠副静力学特性分析

以赫兹接触理论为基础,考虑螺旋角的影响,通过遍历法计算量纲为1的接触位移,建立滚珠丝杠副轴向接触变形与刚度的数学模型.计算结果表明:双螺母滚珠丝杠副的轴向接触变形量比单螺母的减小60％,刚度提高80％,增大螺旋角,有利于提高机床进给系统的定位精度.     

连铸中间罐车重载滚珠丝杠升降副的接触分析

为了保证中间罐车重载滚珠丝杠升降副结构的安全可靠,并且具有足够的强度、刚度,利用有限元软件ANSYS对滚珠丝杠副进行接触静力学分析,并探讨了接触角、载荷对滚珠丝杠副应力及变形的影响。结果表明,滚珠丝杠副的最大应力为1 093.7 MPa小于结构的许用应力,其满足刚度与强度的要求;滚珠丝杠副的接触应力及变形随接触角的增大逐渐减小,随载荷的增大而增大。     

航天工况下滚珠丝杠副的有限元分析

结合航天工况下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.基于ABAQUS隐式动力学,对滚珠丝杠副的接触变形进行弹塑性仿真,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重要意义.     

滚珠丝杠副传动轴向变形解析

以原有的滚珠丝杠副的轴向变形理论作为基础,制定滚珠丝杠副的轴向弹性接触变形相关模型,同时推导出轴向变形公式。本文以某型号的滚珠丝杠副轴为例,对有关参数造成滚珠丝杠的轴向变形量与滚珠丝杠副传动性的影响进行了分析。     

高承载工况下滚珠丝杠副失效形式分析

以高承载工况下滚珠丝杠副为研究对象,依据弹塑性接触变形理论,建立滚珠与双圆弧滚道的接触模型,结合试验研究,发现了滚珠丝杠副在高承载工况下可能出现的3种失效形式,包括滚道面大变形导致的严重塑性流动、滚道面顶部断裂和滚珠卡死等。     

行星滚柱丝杠副滑动特性的分析与研究

以行星滚柱丝杠为研究对象,分别建立未考虑与考虑弹性变形时丝杠和滚柱之间的相对滑动速度的数学模型。通过matlab对其模型进行仿真,仿真结果表明:未考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加;螺旋升角对相对滑动速度的影响不受接触点位置的影响。考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加,但影响不大;接触角增加,相对滑动的速度减小。螺旋升角与接触角的增加都可以提高行星滚柱丝杠的传动效率。     

基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析

滚珠丝杠传动刚度是影响机床精度的关键因素之一,而丝杠的传动刚度,主要取决于该丝杠副在载荷的作用下丝杠的轴向变形、滚珠与滚道间的接触变形和支承轴承的轴向接触变形三者的大小.通过建立滚珠丝杠传动中关键零件受力分析的有限元模型,对滚珠丝杠传动三种主要轴向变形进行计算,并分析三种变形对丝杠传动刚度的影响大小,为提高丝杠的传动精度,改进滚珠丝杠副的性能提供了参考.     

极限载荷工况下滚珠丝杠副疲劳弹性寿命研究

滚珠丝杠副因高精度、高可靠性等特点,被广泛应用于机械、航空航天及核工业等领域。传统滚珠丝杠副寿命计算方法是以疲劳点蚀为失效判定依据,而在航空航天等极限载荷工况下,滚珠丝杠副需要在短时间内承受几近额定静载荷的负载,其主要失效形式将变为塑性变形失效。因此,基于疲劳点蚀的疲劳寿命理论和计算方法不再适用。基于滚珠丝杠副的塑性接触变形特性提出了疲劳弹性寿命的概念及计算方法。基于滚珠丝杠副刚性试验台设计了疲劳弹性寿命测试方法并进行了试验,发现提出的疲劳弹性寿命计算方法的误差在15%以内。通过灵敏度分析,对滚珠丝杠副疲劳弹性寿命的影响最大的为适应比,其次是接触角、导程、轴向载荷、丝杠节圆直径,滚珠直径最小。