滚动功能部件精度保持性实验台热固耦合分析.pdf

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1、第4期组合机床与自动化加工技术No．42014年4月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueApr．2014文章编号：1001—2265(2014)04—0l12—04D0I：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．04．030滚动功能部件精度保持性实验台热固耦合分析木马星国，何腾飞，徐嘉宁，尤小梅(沈阳理工大学机械工程学院，沈阳110159)摘要：为研究滚动功能部件精度保持性实验台中滑鞍和滚珠丝杠在大载荷下热一固耦合变形对实验台精度影响，利用SolidWorks建立滑鞍及滚珠丝杠的CAD模型，并进行结构简化。

2、在对滑鞍上导轨及滚珠丝杠热传导和受力分析基础上，采取有限元方法，在SolidWorksSimulation中获得滑鞍及滚珠丝杠的温度场。在此基础上分析了滑鞍及滚珠丝杠的热一固耦合变形，验证了滑鞍及滚珠丝杠的变形满足实验精度要求。关键词：热固耦合；滚动直线导轨；滚珠丝杠；精度保持性中图分类号：文献标识码：ATheThermo-mechanicalCoupledAnalysisofPrecisionRetentivityExperimentTableofScrollFunctionalComponentsMAXing-guo，HETeng—fei，XUJia·ning，YOUXiao-me

3、i(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159，China)Abstract：Forstudyingtheimpactofthethermo—mechanicalcoupleddeformationonprecisionoftheexpefi—menttable，theCADandFEAmodelsoftheballscrewsandthesuppo~oflinearrollingguidewerebuiltonSolidWorks．Basedontheanalysisofheatcondu

4、ctionandforces，thetemperaturefieldandthermo-mechani-calcoupleddeformationofballscrewsandsuppo~oflinearrollingguidewerecalculatedonSolidWorksSim—ulation．Theresultsshowthatthethermo-mechanicalcoupleddeformationmeettheaccuracyrequirementoftheexperiment．Keywords：thermo-mechanicalcoupled；linearrollin

5、gguide；ballscrews；precisionretentivity0前言滚动功能部件主要包括滚珠丝杠和滚动直线导轨，目前国内滚动功能部件高端产品严重依赖国外进口⋯。国产滚动功能部件在精度保持性方面严重落后国外同类产品。为研究滚动功能部件精度保持性，以现有成熟机床产品为基础搭建滚动功能部件精度保持性实验台。实验台在实验时主要承重部件滑鞍及驱动丝杠要承受超过正常工作条件下的实验载荷，由此带1．底座2底座导轨3．滑鞍4．小轴承座5．来的温升以及结构变形对实验台精度的影响必须考滑鞍导轨6．滑台7．丝杠8．大轴承座9．伺服电机虑。图1实验台几何模型1精度保持性实验台2滑鞍热源及边界条件

6、的确定用SolidWorks建立的实验台几何模型如图1所滑鞍和导轨的对流边界条件按大空间自然对流状示。态处理，按下式计算滑鞍上面的滑台通过驱动丝杠带动，沿直线导轨Nu=C(GrPr)(1)在滑鞍上左右移动，滑鞍的底部通过固定滑块与底座Gr=(At)／v(2)上的导轨相连。h=NuA／L(3)收稿日期：2013—08—20；修回日期：2013一o9—22基金项目：工信部”高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：国产滚动功能部件在中高档数控机床上的示范应用(2012ZX04011—021)作者简介：马星国(1963一)，男，沈阳人，沈阳理工大学教授，工学博士，研究方向为机械设计及理论，机

7、械(车辆)动力学，(E—mail)maxingguo1234@sina．com；通讯作者：何腾飞(1989一)，男，山东成武人，沈阳理工大学硕士研究生，研究方向为机械设计及理论，(E—mail)hetendei．1@163．tom。2014年4月马星国，等：滚动功能部件精度保持性实验台热固耦合分析·113·其中：C，n一常数，根据热源及流体液态选取；表l滑鞍材料物理l生能参数表一格拉晓夫数；Pr一普朗特常数；g一重力加速度；口一空气的膨胀系数；