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《大连理工大学》 2010年
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机床滚动直线传动部件的力学特性研究

王威  
【摘要】: 目前,我国高速切削加工行业所必需的高速、重载、精密机床滚动直线传动部件几乎全部依赖进口,已成为制约我国高速数控机床技术发展的瓶颈。针对如何提高我国高速重载滚珠丝杠副和滚柱直线导轨副产品的使用性能,必须从理论上对这两种直线滚动驱动部件进行摩擦分析、接触区的接触变形分析以及动力学仿真研究。本课题针对高速重载机床滚动直线传动部件研究领域存在的一些分析难题,开展了相关的研究工作,旨在对上述问题的解决提供一些新的思路和方法。 滚动摩擦作为机床滚动直线传动部件的主要磨损之源和主要的能量消耗途径,是影响它们工作性能的重要指标。本文在分析和归纳机床滚动直线传动部件接触区结构特点的基础上,对机床滚动直线传动部件接触区的弹性滞后损失、差动滑动摩擦、粘着效应及润滑状态等对摩擦的影响进行了探讨并提出了采用预紧力降低滚柱直线导轨副的差动滑动的方法。通过滚柱直线导轨副的负载跑合试验,测得了摩擦对滚柱直线导轨副的圆柱滚动体的圆度、表面粗糙度等的影响。 机床滚动直线传动部件的接触刚度严重影响着机床的使用性能。本文通过对机床滚动直线传动部件的结构及功能分析,将滚珠丝杠副的滚珠与滚珠丝杠滚道、滚珠螺母滚道的接触视为非协调性接触,并对接触特性进行了理论推导及求解,同时分析了滚珠丝杠副的设计参数及材料属性与接触特性的关系。通过把一种新的接触变形理论应用于滚柱直线导轨副接触区计算得到了接触区的最大变形,并对接触区进行了有限元分析,同时得到了滚子直母线和圆弧母线相切处的变形情况;通过跑合实验得到了滚子在母线相切处的表面磨损斑纹。本文还在负载为最大额定静载荷的情况下对滚柱直线导轨副的滑块和导轨进行了有限元静力学分析,得到了滑块和导轨受最大静载荷时的应力状况和变形趋势。 返向系统是影响滚珠丝杠副实现高速运动性能的薄弱环节。本文对传统二维滚珠丝杠外循环式返向器进行了结构优化,并对滚珠在进入返向器时的受力状况进行了理论分析计算,建立了滚珠进入循环返向器运动过程的理论模型。在理论分析的基础上,通过动力学软件ADAMS和有限元分析软件Ansys-lsdyna对滚珠在循环导向装置中的运动过程做了动力学运动和应力仿真分析。 综上所述,本文所做的研究工作对机床滚动直线传动部件的设计和优化有着重要的参考价值。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG502.3;TH113

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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