资源描述：
《基于滚动直线导轨动态特性分析与有限元仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·机械研究与应用·2014年第5期(第27卷,总第133期)摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇研究与分析*基于滚动直线导轨动态特性分析与有限元仿真肖摇洁(东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳摇110004)摘摇要:通过对滚动直线导轨的受力分析,并基于赫兹接触理论,建立了滚动直线导轨的动力学模型,并考虑了刚度的非线性;对导轨进行了Ansys有限元分析,求出其模态振型和固有频率,并研究了不同固定方式对其动态特性的影响,得到了一些有用的结论,给工程实际提供了一定的参考。关键词:滚动导轨;赫兹理论;动力学;模态;固有频率中图分类号:TH17摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇
2、摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2014)05-0033-02DynamicCharacteristicsAnalysisandFiniteElementSimulationBasedontheLinearRollingGuidewayXIAO摇Jie(SchoolofMechanicalEngineering&Automation,NortheasternUniversity,ShenyangLiaoning摇110004,China)Abstract:Throughtheforceanalysisofrollinglinearguide,andbase
3、donHertzcontacttheory,adynamicmodelofthelinearrollingguidewasestablishedwithconsiderationofthenonlinearstiffness;theansysfiniteelementanalysiswascarriedoutontheguiderail,andthemodalshapeandnaturalfrequencywerefoundout,andtheinfluencethatdifferentfixedwaysworkonitsdynamiccharacteristic
4、swasstudied,andfinallysomeusefulconclusionswereobtainedinthispaper,thusacertainrefer鄄encetotheengineeringpracticewasprovided.Keywords:rollingguide;Hertztheory;dynamics;modal;naturalfrequency0摇引摇言将滑块分离出来,其一个截面的受力状况如图2(a)滚动直线导轨由于其定位准确滚动直线导轨是所示,截面内滑块的三个自由度和坐标如图2(b)所数控机床上普遍采用的一种导轨,它比滑动导轨有
5、更示。多的优点,特别适用于机床的工作部件要求移动均匀、运动灵敏及定位精度高的场合,导轨的性能对机床的加工质量和精度有着重要影响,所以很有必要对机床滚动直线导轨做深入研究,然而,我国目前机床上采用的滚动直线导轨大都依赖进口,没有自主研发能力,这主要是滚动直线导轨比滑动导轨有更复杂的动力学特征,笔者研究了滑动导轨的安装,滚珠和滑块的特性等对导轨动力学特性的影响,提出了导轨滚珠滑块接触的动力学方程,考虑了刚度的非线性,并图1摇滚动直线导轨示意图用Ansys软件进行了模态分析,对实际具有一定的参考意义。摇摇在这个截面内的动力学方程为:1摇滚动导轨原理F-Qcos兹+Qco
6、s兹+Qcos兹-Y112233直线导轨以滚珠作为导轨与滑块之间的动力传···Qcos兹-mY-cY=0(1)44Y输界面,可进行无限滚动循环的运动,并将滑块限制-F+Qsin兹+Qsin兹-Qsin兹-Z112233在导轨上,使得负载工作台能沿导轨以高速度、高精···Qsin兹-mZ-cZ=0(2)度作直线运动。组成零件主要包括导轨、滑块、端盖、44Z[1-2]M+bQsin兹-bQsin兹+bQsin兹-滚珠及回流模组等,其示意图如图1所示。X112233bQsin兹-aQcos兹+aQcos兹-2摇滚珠滑块动力学建模441122····导轨上面是滑块,滑块通
7、过滚珠,在导轨上滑动,aQcos兹+aQcos兹-I琢-c琢=0(3)3344Ix因此,滑块的运动特性将直接决定机床的运动精度,式中:a为滑块与滚珠四个受力点到原点的Z方向的距离;b为滑块与滚珠四个受力点到原点的Y方向的*收稿日期:2014-09-04作者简介:肖摇洁(1990-),男,湖南娄底人,硕士,研究方向:数控车床可靠性与动力学分析。·33·研究与分析摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2014年第5期(第27卷,总第133期)·机械研究与应用·[5]距离;I为滑块截面绕X轴的转动惯量;c为绕X轴度,所以无法对其进行准确的有限元动力学仿真I的转动阻尼;c为
8、Z方向平动
