滚珠丝杠副载荷分布与轴向刚度分析.pdf

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1、第34卷第4期移倾县备Vo1．34No．42016年4月MACHINERY&ELECTRONICSApr．2016滚珠丝杠副载荷分布与轴向刚度分析杨阳，陈蔚芳(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：基于赫兹接触理论，建立了相邻滚珠间接触变形的相互关系，并考虑滚珠丝杠副支承形式、栽荷条件和螺母间相互耦合的影响，建立单螺母和双螺母滚珠载荷分布的数学模型，以双螺母垫片预紧滚珠丝杠副为例进行了计算和分析。研究结果表明不同支承形式和栽荷条件下的滚珠栽荷分布不同，并给出了根据轴向栽荷的大小和方向确定支承形式

2、和轴向栽荷作用点的方法。关键词：滚珠丝杠副；接触变形；载荷分布；支承形式中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1001—2257(2016)04—0025—04AnalysisofLoadDistributionandAxialStiffnessoftheBallScrewYANGYang，CHENWeifang(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Naming

3、210006，China)Abstract：BasedonHertzcontacttheory，therelationshipofcontactdeformationbetweenadjacentballsisestablished．Consideringthesupportformofloadandthecouplingeffectbetweennuts，themathe—maticalmode1oftheloaddistributionofsingle—nutanddouble-nutsareestabli

4、shed．Thentheloaddis—tributionandaxialstiffnessofgasketpreloadeddouble—nutsarecalculatedandanalyzed．Theresultsshowthatloaddistributionhaveagreatimpactontheperformanceoftheballscrew．Theloaddistributionofballscrewswithdifferentsupportingformsorloadcharactersare

5、differentaswel1．Andthemethodde—terminingsupportformandloadapplicationpointofballscrewaccordingtothemagnitudeanddirectionofaxialforce．Keywords：ballscrew；contactdeflection；loaddistribution；supportingform丝杠副摩擦力矩的理论模型，考虑了滚珠载荷0引言的不均匀性，但未给出滚珠载荷的计算模型。目前，在滚珠丝杠副的研究中，

6、考虑滚珠MEI等Ⅲ在考虑丝杠和螺母轴向变形的情况下，载荷分布影响的较少，对滚珠载荷分布的分析建立了滚珠载荷计算模型，但是忽略了支承形也不够深入。胡建忠等[1分析了接触点法向变式和载荷条件的影响。形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系，1载荷分布模型建立了轴向刚度模型，但是在分析中假设滚珠载荷相等。宋现春等[2对滚珠丝杠副弹性变形1．1单螺母滚珠载荷分布模型进行了有限元分析，考虑了滚珠载荷的不均匀滚珠丝杠副在轴向载荷作用下，滚珠与滚道性，但是将滚珠载荷作简单的单调递减处理，发生接触，根据赫兹接触理论，滚珠与丝杠、

7、螺母与实际情况存在偏差。黄寿荣等口]建立了滚珠滚道接触点，处的接触变形为：收稿日期：2016—03—14作者简介：橱阳(1991一)，男，江苏常州人，硕士研究生，研究方向为数控技术I陈蔚芳(1966-)，女，江苏南京人，教授，研究方向为现代集成嗣造与柔性制造。·25·坎l畈县室吾—KsPA分别为丝杠和螺母的截面积。l(1)第i个和第i+1个滚珠与滚道的接触状态沿螺一KNP号旋升角方向的展开如图2所示。丝杠和螺母在实际K，K分别为接触点，T处的接触变形系载荷作用下产生的变形导致滚珠与滚道接触点的数；P为滚珠所受的

8、法向载荷。因此单个滚珠在法向位置发生偏移，从而使得第i个和第i+1个滚珠与载荷P作用下与滚道接触的总变形量为：滚道的接触变形发生变化。忽略滚珠和滚道的初始艿一KP号一(Ks+K)P号(2)误差，则第i个丝杠、螺母微元体的轴向变形量与第单螺母滚珠丝杠副的受力分析如图l所示，Ds表示i个、第i+1个滚珠与滚道接触变形量轴向分量的丝杠轴外径，D表示螺母外径。F和F表示施加变化量相互抵消，即在