高速滚珠丝杆副机械特性分析

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1、分类号：TH122密级：公开UDC：621编号：2016130802030252013级攻读硕士学位研究生毕业论文高速滚珠丝杆副机械特性分析High-speedballscrewmechanicalcharacterization指导教师：李积元教授申请人姓名：宗帅学科专业名称：机械设计及理论研究方向：数控装备技术学院（系、部）：机械工程学院论文起止时间：2014.10—2016.31QinghaiUniversityMasterDissertationHigh-speedballscrewmechanicalcharacterizationSupervis

2、or:ProfessorJiyuanLiCandidate:zongshuaiAcademicMajorAppliedfor:MechanicalDesignandTheorySpecificMajor:CNCEquipmentTechnologyCollege(Department):SchoolofMechanicalEngineeringMarch,201623摘要高速精密滚珠丝杆副是数控机床的关键功能部件。随着高速切削技术的发展,对滚珠丝杆副的速度提出了越来越高的要求。滚珠丝杆副的高速化同时带来了振动以及摩擦引起的温升等诸多问题，振动、温升成为制约滚

3、珠丝杆副高速化的关键因素，研究摩擦和噪声等高速滚珠丝杆副的动力学性能，分析影响滚珠丝杆副高速性能的关键因素，为高速滚珠丝杆副的设计和制造提供理论和技术支持,具有重要的理论价值和实际意义。本文应用接触力学和碰撞力学结合实验，研究了滚珠丝杆副刚度特性，滚珠的动力学性能，摩擦温升问题和丝杆副精度。研究内容主要包括:1)应用经典力学理论，研究了中空滚珠丝杆副中通孔半径对丝杆副轴向刚度和轴向微变形；2)根据运动学理论，分析滚珠和返程轨道的动力学关系,探讨碰撞角和转速对碰撞力的影响；3)应用传热理论和牛顿冷却理论,建立了丝杆副的热力学方程。根据丝杆材料属性研究了丝杆的热

4、变形，并通过有限元仿真验证了其正确性；4)根据滚珠丝杆副的结构特点，研究分析了滚珠丝杆副出现误差的原因，并提出了误差补偿的具体措施。关键词:滚珠丝杆副刚度性能轴向变形碰撞角热变形定位精度IAbstractHigh-speedprecisionballscrewisakeyfeatureofCNCmachinetools.Withthedevelopmentofhigh-speedcuttingtechnology,thespeedoftheballscrewdeputyputforwardhigherrequirements.BallScrewspeedan

5、dtemperaturealsobroughtvibrationandotherproblemscausedbyfriction,vibration,temperatureriseasaconstrainttothespeedoftheballscrewkeyfactorFrictionandnoisepowerhigh-speedballscrewproperties,analysisofkeyfactorsinfluencingtheperformanceofhigh-speedballscrew,providetheoreticalandtechnic

6、alsupportforhigh-speedballscrewdesignandmanufacturing,hasimportanttheoreticalandpracticalsignificance.ApplicationofcontactmechanicsandcollisionmechanicsCombiningexperimentstostudythestiffnesscharacteristicsofballscrew,balldynamicperformance,temperatureproblemsandfrictionscrewdeputy

7、precision.Themaincontentsinclude:1)applicationofclassicalmechanicstheory,thehollowballscrewthroughholeradiusontheaxialstiffnessandaxialscrewassemblyMicrodistortion;2)Accordingtothetheoryofkinematics,dynamicsanalysisoftherelationshipbetweentheballsandreturnthetracktoexploretheimpact

8、ofthecollisionangleandspee