滾珠絲杠副動力學性能分析及實驗研究.pdf

1、精密滾珠絲杠副具有定位精度好、剛度高、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點，被廣泛應用于各種工業(yè)設備、精密儀器的直線驅動執(zhí)行單元中。隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，對滾珠絲杠副的平穩(wěn)性提出了越來越高的要求。滾珠絲杠副由于其滾珠循環(huán)運動的特點，滾珠絲杠在不同速度下的運動特性有其規(guī)律性，表現(xiàn)為低速下的摩擦力矩波動顯著及高速下的沖擊振動，其中摩擦力矩的波動成為影響滾珠絲杠副性能的關鍵因素之一，因此，完善現(xiàn)有的滾珠絲杠副理論，并應用相關理論改進目前滾珠絲杠副的設計和加工

2、方法，結合可行的試驗方案，找到影響滾珠絲杠副性能的主要因素及其影響規(guī)律，將有效地促進滾珠絲杠副性能的提高及應用。
　　 本文應用經典力學、接觸力學、摩擦學、碰撞力學的理論，對精密滾珠絲杠副運動學、動力學進行了分析，并通過試驗，研究了滾珠絲杠副摩擦力矩及其波動和滾珠沖擊問題，具體工作如下：
　　 1)根據(jù)預緊條件下的滾珠進出滾道的工作原理，分析了滾珠進出滾道的摩擦力計算模型，并根據(jù)滾珠規(guī)律性進出滾道的特性，提出了滾珠進出滾

3、道的摩擦力矩分析理論，建立了摩擦力矩波動量計算公式，解釋了滾珠絲杠摩擦力矩波動量規(guī)律性變化的特性，以及在預緊力不同的情況下摩擦力矩波動量增加的現(xiàn)象。
　　 2)研究了軸向載荷作用下滾珠進出滾道的運動、滾珠絲杠摩擦力矩波動的原因及分析方法，建立了軸向作用力下滾珠絲杠受力分析及摩擦力矩波動分析模型。
　　 3)根據(jù)滾珠與滾道間的接觸特性對滾珠進出滾道的狀態(tài)進行分析，提出了滾珠絲杠的摩擦力矩波動的臨界速度理論，認為絲杠速度低于

4、臨界速度時，摩擦力矩波動隨著速度的增加而加大；在臨界速度時，滾珠所具有的動能使得滾珠可以進入滾道，摩擦力矩的波動量最??；當滾珠速度高于臨界速度時，絲杠的摩擦力矩波動量隨著速度的增加而增加；解釋了滾珠絲杠摩擦力矩波動在低速與高速下存在不同狀態(tài)的原因。
　　 4)根據(jù)滾珠在滾珠絲杠中的能量，分析了不同預緊力、滾珠速度時滾珠在返向器中的沖擊，推導了碰撞力和碰撞能量之間的計算公式；研究了滾珠在滾道出口的能量狀態(tài)、滾珠絲杠的沖擊響應與摩擦

5、力矩波動之間的聯(lián)系，以及預緊力的大小對于沖擊及摩擦力矩的影響，認為滾珠的沖擊響應的大小與滾珠所擁有的彈性勢能及動能的大小有關，低轉速時絲杠的滾珠沖擊以彈性碰撞為主；隨著絲杠轉速的提高，在滾珠進出滾道頻率下的沖擊響應減少與返向器中前后滾珠之間的速度差有關。
　　 5)研究了返向器安裝位置對于摩擦力矩的影響，認為在低速下，上位對于減小滾珠絲杠摩擦力矩波動有利，返向器處于側位下滾珠向上運動時的摩擦力矩波動最大，在高速下，不同位置的摩擦