滚珠丝杠副速选的基本原则3--《金属热处理》2016年04期
滚珠丝杠副速选的基本原则3
【摘要】：正完整的滚珠丝杠副设计选型,除了要考虑传动行程(间接影响其他性能参数)、导程(结合设计速度和马达转速选取)、使用状态(影响受力情况),额定载荷(尤其是动载荷将影响寿命)、部件刚度(影响定位精度和重复定位精度)、安装形式(力系组成和力学模型)、载荷脉动情况(与静载荷一同考虑决定安全性),形状特性(影响工艺性和安装)等因素外,还需要对所选的规格的重复定位精度、定位精度、压杆稳定性、极限转速、峰值静载荷以及循环系统极限速率(Dn值)等进行校核,进行修正
【关键词】：
【分类号】：TH132【正文快照】：
檴檴完整的滚珠丝杠副设计选型,除了要考虑传动行程(间接影响其他性能参数)、导程(结合设计速度和马达转速选取)、使檴用状态(影响受力情况),额定载荷(尤其是动载荷将影响寿命)、部件刚度(影响定位精度和重复定位精度)、安装形式(力系檴组成和力学模型)、载荷脉动情况(与静载
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京公网安备75号滚珠丝杠副的接触变形及其传动系统的温度场分析--《东北大学》2010年硕士论文
滚珠丝杠副的接触变形及其传动系统的温度场分析
【摘要】：滚珠丝杠作为一种高效节能和精密的传动机构,具有高效率、高精度、高速特性及耐磨损性等许多优异特性,因此,在国内外引起了广泛的重视和应用。
滚珠丝杠是数控机床传动系统的关键零件,在提高传动系统灵敏度、定位精度等方面起到重要的作用。尤其是滚珠丝杠的接触特性和热膨胀变形对机床传动系统的定位精度和反覆精度有直接的影响。因此需要从滚珠丝杠副的结构入手,对滚珠丝杠副的接触特性进行分析,以减少滚珠丝杠接触变形对机床精度的影响。同时,滚珠丝杠在传动过程中由于摩擦力矩会产生大量热能,因此有必要对滚珠丝杠温度场的分布进行分析。
本文对滚珠丝杠副的研究归结为以下四个方面：
(1)根据滚珠丝杠副的主曲率公式,分析螺旋升角、接触角与主曲率的关系曲线,得出增大螺旋升角和接触角,可以有效的改善滚珠丝杠副的接触性能的结论。
(2)基于赫兹空间接触理论,建立求解滚珠丝杠副接触变形的数学模型。用Matlab作出滚珠丝杠副的变形曲线和刚度曲线。并得出螺旋升角、接触角与变形量、刚度之间的关系曲线,并用ANSYS建立有限元模型证明上述理论的正确性。
(3)按照设计规格及运行条件,选择滚珠丝杠传动系统各部分零件。校核滚珠丝杠传动系统的转速、应力和最大负载,并用PROE建立滚珠丝杠传动系统的模型。
(4)建立滚珠丝杠传动系统的简化模型,计算出各个零件的摩擦力矩,并推导出热分析的边界条件,加载在有限元模型中,从而对滚珠丝杠传动系统进行热力学温度场分析。根据有限元温度场分析结果,计算出热膨胀量,并以此确定滚珠丝杠的预拉伸力。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TG502.3【目录】：
摘要5-6Abstract6-12第1章 绪论12-16 1.1 滚珠丝杠的发展历史12 1.2 滚珠丝杠的发展现状12-13 1.3 有关滚珠丝杠的国内外研究13-14 1.4 本课题的研究内容及意义14-16第2章 滚珠丝杠副传动系统简介16-34 2.1 滚珠丝杠副的传动16-17
2.1.1 滚珠丝杠副的工作原理16-17
2.1.2 滚珠丝杠副的主要特点17 2.2 滚珠丝杠副的结构型式17-22
2.2.1 螺纹法向截型17-18
2.2.2 滚珠的循环方式18-20
2.2.3 滚珠丝杠的结构参数20-21
2.2.4 滚珠丝杠副的主要尺寸21-22 2.3 滚珠丝杠的主曲率22-30
2.3.1 滚珠丝杠副的主曲率23
2.3.2 主曲率的计算方法23-28
2.3.3 和主曲率有关的参数变化曲线28-30 2.4 滚珠丝杠副的摩擦力矩30-32
2.4.1 滚珠丝杠摩擦力矩的通用公式30-31
2.4.2 滚珠丝杠摩擦力矩的影响因素31-32 2.5 本章小结32-34第3章 滚珠丝杠副接触变形分析34-50 3.1 弹性接触的赫兹理论34-38
3.1.1 弹性接触的基本假设34-35
3.1.2 赫兹接触的空间理论35-36
3.1.3 有关赫兹接触变形的求解方法36-37
3.1.4 滚珠在滚道内的受力分析37
3.1.5 滚珠丝杠在滚道内的变形关系37-38 3.2 滚珠丝杠副的变形计算38-40
3.2.1 滚珠丝杠副的变形参数38-39
3.2.2 滚珠丝杠副的变形计算39-40 3.3 滚珠丝杠副的接触变形因素分析40-43
3.3.1 滚珠丝杠副的接触变形曲线40-41
3.3.2 滚珠丝杠副的螺旋升角和弹性形变量之间的关系41-42
3.3.3 滚珠丝杠副的接触角和弹性形变量之间的关系42-43 3.4 滚珠丝杠副的接触刚度计算43 3.5 滚珠丝杠副的接触刚度因素分析43-45
3.5.1 滚珠丝杠副螺旋升角和接触刚度的关系曲线43-44
3.5.2 滚珠丝杠副接触角和接触刚度的关系曲线44-45 3.6 滚珠丝杠接触有限元分析45-47
3.6.1 滚珠丝杠副的有限元模型45
3.6.2 滚珠丝杠副的有限元分析步骤45
3.6.3 滚珠丝杠副的位移云图45-46
3.6.4 滚珠丝杠副的加载数据及ANSYS计算结果46
3.6.5 滚珠丝杠副有限元结果分析46-47 3.7 本章小结47-50第4章 滚珠丝杠传动系统的建模50-60 4.1 滚珠丝杠传动系统工作台介绍50-51
4.1.1 滚珠丝杠传动系统的种类50-51
4.1.2 滚珠丝杠副的支撑方式51 4.2 滚珠丝杠传动系统的设计51-58
4.2.1 工作台技术规格51-52
4.2.2 工作台运转条件52
4.2.3 滚珠丝杠螺母的选择52-53
4.2.4 滚动轴承的选择53-55
4.2.5 滚珠丝杠寿命计算55-56
4.2.6 滚珠丝杠驱动电机的选择56-58
4.2.7 滚珠丝杠传动系统各参数校核58 4.3 滚珠丝杠传动系统的建模58-59 4.4 本章小结59-60第5章 滚珠丝杠传动系统的温度场分析60-78 5.1 滚珠丝杠副的摩擦力矩计算60-65
5.1.1 滚珠丝杠传动系统的热源分析60-61
5.1.2 滚珠丝杠副的摩擦力矩公式61-63
5.1.3 丝杠与螺母的摩擦力矩计算63
5.1.4 丝杠与螺母的摩擦力矩曲线63-64
5.1.5 滚珠丝杠总摩擦力矩与接触刚度的对比曲线64-65
5.1.6 滚珠丝杠发热量计算65 5.2 轴承的摩擦力矩的计算65-66
5.2.1 轴承的摩擦力矩产生机理65
5.2.2 滚动轴承的摩擦力矩计算65-66
5.2.3 滚动轴承的发热量计算66 5.3 电机的发热量计算66 5.4 滚珠丝杠传动系统的建模66-73
5.4.1 滚珠丝杠传动系统模型的简化67-68
5.4.2 ANSYS分析的单元类型和材料属性68-69
5.4.3 ANSYS分析网格划分69-70
5.4.4 接触对的建立和接触参数的建立70-73 5.5 边界条件的计算73-75
5.5.1 丝杠对流边界条件的计算73-74
5.5.2 自然对流边界条件计算74-75 5.6 传动系统的温度场稳态分析75-76 5.7 滚珠丝杠预拉伸量分析76-77 5.8 本章小结77-78第6章 结论与展望78-80 6.1 结论78 6.2 展望78-80参考文献80-84致谢84
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滚珠丝杠副接触分析及定位精度测试系统设计
【摘要】：滚珠丝杠副作为精密直线传动元件广泛应用于电动注塑机等自动化机械中,随着设计和加工制造等技术的进步,滚珠丝杠副的综合性能有了很大提高。但是我国研发制造滚珠丝杠副与国外相比仍有很大的差距,本文对滚珠丝杠副进行了一定的探讨和研究。
本文主要工作内容如下：
第一章首先分析了论文的研究背景和意义,简单介绍了滚珠丝杠副特点及其分类,概述了滚珠丝杠副国内外的发展制造现状以及理论上的研究成果。最后叙述了本文每章的研究内容。
第二章基于经典赫兹点接触理论,考虑到滚珠丝杠副螺旋升角的影响,将螺旋升角这个参数引进滚珠丝杠副接触变形分析中,得到了滚珠丝杠副的法向弹性接触变形和轴向变形的公式。随后选择螺旋升角、滚珠直径、接触角等工艺参数分析它们对于滚珠丝杠副的轴向变形量和传动性能的影响。
第三章在已有的研究基础上,对单螺母滚珠丝杠副的弹性接触变形作了进一步分析。建立简化的滚珠丝杠副有限元模型,对其进行有限元接触分析。最后将理论模型和有限元接触分析的结果进行对比分析。研究结果为大导程滚珠丝杠副的设计及其有限元分析提供了一定的参考价值。
第四章首先对疲劳基本理论进行了介绍,并基于名义应力法对滚珠丝杠副进行接触疲劳寿命分析。基于滚珠的S-N曲线,对滚珠丝杠副的滚珠进行有限元疲劳分析,得出了滚珠的接触疲劳寿命预测结果。
第五章在注塑机合模机构上,设计出滚珠丝杠副的定位精度测量系统,并详细介绍本文选用的定位精度测试系统。
第六章总结了论文的研究内容和主要工作,展望了今后研究工作的努力方向。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TG806【目录】：
ABSTRACT7-8
第1章 绪论10-22
1.1 论文研究背景和意义10-12
1.1.1 论文研究的背景10-11
1.1.2 论文研究的意义11-12
1.2 滚珠丝杠副的特点及分类12-17
1.2.1 滚珠丝杠副特点12-13
1.2.2 滚珠丝杠副的分类13-17
1.3 国内外的发展与研究现状17-20
1.3.1 滚珠丝杠副在国内外的发展17-19
1.3.2 滚珠丝杠副的研究现状19-20
1.4 论文的主要内容20-21
1.5 本章小结21-22
第2章 滚珠丝杠副的接触力学模型22-33
2.1 引言22
2.2 赫兹点接触理论22-24
2.3 滚珠与丝杠和螺母滚道的接触分析24-27
2.4 丝杠副轴向接触变形计算和分析27-31
2.4.1 螺旋升角的影响分析29-30
2.4.2 滚珠直径的影响分析30
2.4.3 接触角的影响分析30-31
2.4.4 结果分析31
2.5 本章小结31-33
第3章 滚珠丝杠副接触变形的有限元分析33-47
3.1 引言33
3.2 有限元接触分析简介33-36
3.2.1 ANSYS接触分析概述34-35
3.2.2 ANSYS面-面接触分析的步骤35-36
3.3 滚珠丝杠副有限元接触分析36-42
3.3.1 滚珠丝杠副有限元模型的简化36-37
3.3.2 有限元模型的网格划分37-39
3.3.3 设置有限元模型接触对39-42
3.3.4 施加约束和载荷42
3.4 有限元结果分析42-46
3.5 本章小结46-47
第4章 滚珠接触疲劳寿命分析47-56
4.1 引言47
4.2 疲劳基本理论47-50
4.2.1 疲劳设计和疲劳寿命理论47-48
4.2.2 名义应力疲劳法之S-N曲线48-50
4.3 滚珠接触疲劳分析50-55
4.3.1 滚珠接触疲劳分析思路50-51
4.3.2 滚珠的S-N曲线51-52
4.3.3 ANSYS疲劳分析52
4.3.4 滚珠接触疲劳有限元分析52-55
4.4 本章小结55-56
第5章 滚珠丝杠副定位精度测量系统设计56-63
5.1 引言56
5.2 定位精度测试系统设计56-62
5.2.1 滚珠丝杠副的定位精度和测试参数56-57
5.2.2 定位精度测量系统构成57-59
5.2.3 光栅传感器测量系统59-62
5.3 本章小结62-63
第6章 总结与展望63-65
6.1 本文工作总结63-64
6.2 今后的工作展望64-65
参考文献65-69
附录Ⅰ:攻读硕士学位期间发表的学术论文69
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