滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

通过对垂直载荷作用下滚动直线导轨副静刚度的理论分析,设计了一种基于液压加载方式的滚动直线导轨副静刚度试验测试装置,结合了直线导轨副静刚度测试方法,完成了对导轨副静刚度各项指标的检测。结果表明:该试验装置可完成对不同型号导轨副的静刚度测试,且试验数据显示试验装置加载平稳准确、结构简单、测量结果精确,能够为导轨副静刚度的进一步研究提供技术支持。     

滚动直线导轨副滚道几何尺寸与性能的关系

文章在滚动直线导轨副的额定静,动载荷,刚度及摩擦力等基础理论研究的基础上,进一步阐明了滚道几何尺寸与以上各性能之间的关系,为滚动直线导轨副的设计和使用提供了理论依据。     

滚动直线导轨副静刚度模型的研究

根据滚动直线导轨副的承载特性和结构特点,利用理论力学、弹性力学及其赫兹接触理论等有关方面的知识,对整个滚动直线导轨副的力学性能进行了分析,最终推导出滚动直线导轨副的静刚度力学模型.所得出的刚度模型对提高导轨副刚度、寿命以及结构改进等具有指导意义.     

滚动直线导轨副垂直静刚度有限元仿真与分析

滚动直线导轨副的静刚度直接影响数控机床的加工精度。研究如何提高导轨副静刚度十分必要。基于ANSYS Workbench建立导轨副有限元模型,描述了一个完整的导轨副垂直静刚度仿真过程,包括接触设置、网格划分、设置边界条件与载荷以及求解等步骤。通过有限元仿真的结果,分别研究导轨副中滚珠数目、滚珠直径、曲率比、初始接触角、材料等因素对其垂直静刚度的影响,进而研究提高导轨副垂直静刚度的方法。     

滚动直线导轨副静刚度试验台设计

结合垂直载荷下导轨副静刚度理论分析和测试方法,设计了一种基于液压加载的滚动直线导轨副静刚度试验台。该试验台完成对导轨副静刚度性能指标测试。试验台的液压加载系统加载过程平稳,试验台整体结构刚度高。测量结果可靠,重复性高,为以后高刚度导轨副的设计制造提供试验依据。     

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。     

小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明：中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。     

负压吸附式环形气垫导轨的计算方法

根据负压吸附导轨的工作原理,利用流体力学的性质,系统地建立了导轨的承载能力和气膜厚度的数学模型,得出4个结构参数、气源气压与承载能力和气膜厚度的关系。最后通过实验证明了该导轨气膜厚度在1～3μm时,刚度稳定,最大变化量约为10%,且计算刚度与试验刚度的误差小于12%,能够适用于高精密器械的移动元件或承载元件。     

滚动导轨考虑滑块裙部弹性变形下的径向刚度分析

静刚度是滚动导轨性能的重要指标。施加预压后的导轨滑块裙部会有一定向外扩张的趋势,产生弹性变形,导致滚动导轨静刚度降低。本文提出了一种考虑滑块裙部变形下的径向刚度分析方法。运用赫兹接触理论和有限元法建立了同时考虑接触变形和裙部变形的数学模型,归纳出一种通用的径向刚度计算方法。试验表明,考虑滑块裙部变形时计算的径向刚度与试验结果更接近,相对误差不超过6.5%。分析了各预压下裙部变形与径向载荷的关系,证明裙部变形是预压和径向载荷共同作用的结果。     

精密行星滚柱丝杠副行程误差影响因素试验研究

行程误差是评价行星滚柱丝杠副精度的重要参数,但关于行程误差影响因素及建模的研究较少。因此,首先对行星滚柱丝杠副行程误差影响因素进行分析,包括加工误差、安装误差及变形误差;然后,基于各项误差转换建立行程误差模型并对各项误差进行测量;最后,使用行程误差试验台测量了4根行星滚柱丝杠副的丝杠行程误差和6种不同负载工况下的丝杠副行程误差。试验结果表明,加工工艺水平和安装精度对行程误差指标的影响较大,丝杠副行程误差随负载的增加而增加,表明负载增加产生的变形误差对行程误差的影响较大,丝杠行程误差试验值与模型计算值的相对误差为1.62%～4.37%,丝杠副的相对误差为1.81%～6.53%,验证了模型的有效性,可为进给系统传动精度的分析提供参考。     

静压圆柱导轨系统静态刚度理论模型研究

静态刚度是静压圆柱导轨系统的重要性能指标,然而到目前为止尚未见到该类导轨静态刚度的理论模型。研究建立静压圆柱导轨五自由度静态刚度模型,考虑到静压圆柱导轨系统是由导柱与静压直线轴承的串联系统,首先,给出了工作台位移与导柱变形、静压直线轴承位移之间的几何关系,并根据静压圆柱导轨五自由度静态刚度的定义,推导了各刚度系数的数学表达式;其次,基于梁弯曲变形理论,采用线性叠加原理推导导柱在轴承油膜力作用下的变形方程;再次,基于静压理论,运用高斯积分推导了考虑导柱挠曲影响的轴承油膜承载能力模型,提出了轴瓦相对导柱的位移计算方法;最后,搭建了静压圆柱导轨刚度测试装置,完成了五自由度静态刚度的测试,验证了理论模型。结果表明：建立的静压圆柱导轨五自由度静态刚度模型精度高,可为静压圆柱导轨静态特性计算奠定理论基础。     

An analytical and experimental investigation of rail fastening systems in travelling cranes

The clamping effect of rail fastening systems in a travelling crane is studied by theoretical and experimental techniques. For the theoretical model, a model of a unit rail length with a pair of rail fasteners is first considered. The model was idealized to an equivalent spring system composed of many spring elements, and the stiffness constant was formulated. By using this model and the theory of a beam-on-an elastic foundation, the dynamical behavior of the practical rail model with many pairs of rail fasteners was theoretically analyzed. From the results, the changes of the clamping forces in the joint bolts and the rail displacements were obtained and were compared with the experimental values.     

一种新型橡胶衬套理论模型及其参数识别

为了研究常用减振元件——橡胶衬套在减振方面的性能,建立了一种能准确描述其动态特性的理论模型。通过试验得到了橡胶衬套轴向的静、动态特性,对其频率相关性和振幅相关性进行了分析。首先,提出一种基于弹性单元、摩擦单元和若干个黏弹单元叠加的新型橡胶衬套模型;然后,根据试验结果进行参数识别;最后,通过比较得知,不同频率下衬套的动刚度和阻尼系数的仿真结果与试验结果规律一致,且最大误差分别只有5.99%和7.73%,满足工程应用的精度要求。     

基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。     

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。     

基于激光的导轨直线度检测算法研究

直线导轨是一种机电一体化的导向装置,是生产加工的重要零件.研究一种简单的检测导轨直线度的方法,将激光安装在滑块上,照射导轨末端安装的位置传感器,读出光斑离坐标轴的距离.根据该距离得到导轨倾斜角,通过倾斜角计算得到导轨直线度.考虑导轨实际轴线偏离理想轴线而产生静态误差,利用最小二乘法和改进遗传算法消除该误差影响.详细给出...     

复杂环境下登船液压电梯导轨受力特性分析

为保证登船电梯在偏载、动载与风载等复杂环境下的安全稳定性,同时得到导轨受力随风速变化的关系,建立了液压缸、导轨有限元模型和两者之间的受力平衡方程。通过运用有限元方法,得到液压缸和导轨的挠度变形,从而求出导轨受力大小。通过对瓯江明珠号登船电梯导轨受力分析为例,计算出导轨在不同风速下的受力大小,为登船电梯导轨的设计选型提供理论参考。     

石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损的量化研究

针对极端工况下石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损难以量化的问题,利用核主泵半尺寸轴承对量化方法展开研究.建立了石墨水润滑可倾瓦推力轴承模型,采用摩擦副粗糙度作为衡量指标计算了理论起飞转速,并与起飞转速台架试验结果进行了对比;使用质量磨损率作为衡量磨损量化标准,进行了小试样试验和启停台架试验,二者结合对石墨不锈钢摩擦...     

Numerical and Compact Model of Metal Mesh Foil Bearings

Metal mesh foil bearings (MMFBs) are novel gas foil bearings with lower manufacturing costs and higher inherent material energy dissipation ability than traditional bump-type foil bearings. To improve the design guidelines of MMFBs and predict bearing performance, a compact theoretical model is presented by considering the metal mesh substructure as assembled springs and dry friction joints. The proposed analytical model considers the effects of several factors such as relative density, wire diameter, geometrical size, and radial interference of the metal mesh substructure. The predicted stiffness coefficients, which take the dry friction effect into account, show strong nonlinear characteristics with the increasing displacement and have a significant difference between the loading and unloading process. A series of static load tests are conducted to verify the theoretical model of MMFBs. The hysteresis loops of static load versus bearing deflection with respect to the different relative densities predicted by this model are demonstrated by experimental data. The minimum film thickness, journal eccentricity, and attitude angle with respect to different relative densities, rotational speeds, and applied loads are presented and analyzed. The predicted results of the dynamic force coefficients show that the equivalent viscous damping coefficient and relative density have significant effects on bearing dynamic performance. Furthermore, the influence of radial thickness, wire diameter, and radial interference on bearing static and dynamic performance is discussed.     

Friction-induced vibration and noise generation of instrument panel material pairs

This study investigated the effect of various parameters of the friction–velocity relationship on the friction-induced vibration of simulated instrument panel components. The effect of subsystem stiffness and damping on the system response was also studied. A simple discretized model was utilized with subsystem properties that were intended to realistically model values of low, medium, and high stiffness components. Specifically, the metric of mean squared velocity was used as an indicator of the noise generated during the stick–slip process. It was found that the difference between the static and the asymptotic kinetic value of friction was the most important friction parameter in determining the resulting behavior. As stiffness and damping are increased, the mean squared velocity decreases. Additionally, results from single excursion tests on a variety of instrument panel material pairs showed good correlation between mean squared velocity and the difference in static and kinetic friction.