滚珠丝杠副抗共振可靠性的有限元分析.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术No．22011年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．201l文章编号：1001—2265(2011)02—0010—03滚珠丝杠副抗共振可靠性的有限元分析术孟勃敏，吕玉清，任工昌(1．陕西科技大学机电工程学院，西安710021；2．宁夏中卫大河机床有限责任公司，宁夏中卫755000)摘要：考虑到轴承刚度的影响，分别计算分析了在刚性支承和弹性支承下的临界转速，利用有限元方法分析计算了轴承刚度对于滚珠丝杠副的动力学特性和

2、抗共振模糊可靠度的影响。结果表明，采用弹性支承时，滚珠丝杠副的第一阶固有频率明显下降；径向刚度主要影响滚珠丝杠副的弯曲模态，而轴向支承刚度主要影响轴向振动；随着径向支承刚度的增加滚珠丝杠副的抗共振模糊可靠度增大。关键词：滚珠丝杠副；临界转速；轴承刚度；模糊可靠度中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AAnalysisoftheReliabilityofAnti．resonanceforBallScrewBasedontheFiniteElementMethodMENGBo—min‘，LVYv—qing，RENGong-

3、chang‘(1．InstituteofElectricalandMechanicalEngineering，ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710o21，China；2．NingxiaZhongweiDaheMachineToolCo．，LTD，ZhongweiNingxia755000，China)Abstract：Intheconditionofconsideringthebearingstiffenss，thecriticalspeedofballscrew

4、iscalculatedunderrigidsuppoftandelasticsupportrespeetively．Theeffectofbearingstifenssondynamicbehaviorandfuzzyreliabilityofanti-resonanceforballscrewisanalyzedapplyingfiniteelementmethodrespec-tively．TheresultshowsthatthefirstnaturalfrequencyforballScrewdecreasesd

5、ramaticallyinthecondi-tionofelasticsupport，themainfactorthataffectstheflexuralmodeisradialstiffness，themainfactorthataffectstheaxialvibrationisaxialstiffness，andthefuzzyreliabilityofanti-resonanceforballscrewincrea-seswiththeradialstiffness．Keywords：ballscrew；crit

6、icalspeed；bearingstiffness；fuzzyreliabilityE——丝杠轴材料的弹性模量，Mpa；O引言丝杠轴横截面的惯性矩，mm；滚珠丝杠是数控机床进给系统的主要传动部g——重力加速度，mm／s；件，直接影响到进给系统的工作性能及整机的可靠'，——丝杠轴材料的比重，N／ram；性。在选用滚珠丝杠时，为防止发生共振，应使滚珠A——丝杠轴的横截面积，mm。丝杠的工作转速小于滚珠丝杠第一阶临界转速。对于中空丝杠，：，A：1滚珠丝杠临界转速的确定得：．滚珠丝杠螺母副组成的振动系统产生共振的临界转速Ⅳc，其

7、计算公式为⋯：Ⅳc：21TLNc=式中：d——丝杠直径，mm；2'nLb√yAd0——丝杠通孔直径，mm。式中：A——由支承形式决定的支承系数；丝杠采用HIWIN2R40-20K10．DFDC．1173．14s7．6——丝杠支承间距，mm；收稿日期：2010—07—14·基金项目：国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2009ZX04001—014)作者简介：孟勃敏(1982一)，男，陕西咸阳人，陕西科技大学机电工程学院硕士研究生，研究方向数控机床可靠性，(E—mail)mbormin@hotmail．com

8、。2011年2月孟勃敏，等：滚珠丝杠副抗共振可靠性的有限元分析0．008-H，基本参数如表1所示。为方便与后续分析对比，采用丝杠外径进行计算。丝杠采用两端固定的支承方式，支承系数A=4．73，故所选用丝杠的临界转速为：Nc：鱼：!—2．1—x1—05—x9．—8x—10—3x—(402+122)2xTr