基于ANSYS的滚珠丝杠反向器参数化建模分析.pdf

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1、第25卷第5期山东建筑大学学报Vo1．25No．52010拄1O月JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSITY0et．2010文章编号：1673—7644(2010)05—0481—03基于ANSYS的滚珠丝杠反向器参数化建模分析唐文成，宋现春，姜洪奎，周宏斌，荣伯松，何纪承(山东建筑大学机电工程学院，山东济南250101)摘要：滚珠丝杠返向器的回珠槽半径是影响返向器工作性能的重要参数。以有限元仿真分析软件ANSYS为基础，建立端盖式滚珠丝杠反向系统的三维仿真模型，并通过优化求解器

2、对反向器的关键几何参数进行了优化计算，经过比较分析优化数据，得到回珠槽内表面考查点应力最小时的回珠槽轨迹半径和其截面半径之比。结合实际试验台的试验结果比较分析，优化后的返向器回珠槽内表面的最大应力明显减小，初步实现设计参数的优化设计。关键词：滚珠丝杠；反向器；有限元；应力中图分类号：TH132．1文献标识码：AParametricanalysisofthemodelofthereflectorofballscrewbasedonANSYSTANGWen—cheng，SONGXian—chun，JIANGH

3、ong—kui，eta1．(SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)Abstract：Theradiusofthereturntunnelofthereflectorisanimportantparameterinfluencingtheper—formanceofthereflector．Thethree—dimensionalsimulationmodelofthe

4、circlesystemofthecappedballscrewissetupinANSYS．Thekeygeometricparameteroftheturnerisoptimizedthroughtheop—timizationsolver．Theratiooftheradiusofthereflectorchanneltracktotheradiusofthesectionofthechannelisobtainedwhenthestressatobservationpointalongtheinn

5、ersurfaceofthereflectorchannelissmallest．Throughthecomparativeanalysisoftheactualtestresults，themaximumstressa—longtheinnersurfaceofthereturntunnelofthereflectordecreasedobviously．Theoptimaldesignpa—rametersareachievedpreliminarily．Keywords：ballscrew；refl

6、ector；finiteelement；stress0引言分布等问题，基本上涵盖了滚珠丝杠副的各个方面，但是在滚珠丝杠副的性能研究方面多是20年前的国外对滚珠丝杠副的研究主要是日本、瑞典、德工作，基本上是以中低速滚珠丝杠副为主，且对端盖国、美国和韩国，虽然相关的文献并不多，但所研究式反向器的研究很少。近年国内外学者对返向器材的内容基本涵盖了丝杠副的结构、运动学、接触变料、结构形式进行了研究改进，一般是在定性分析的形、刚度、载荷与寿命、摩擦、润滑、噪声、温升和热场基础上提出改进的方向。收稿日期：2010—0

7、6—23基金项目：国家自然科学基金项目(50675124)；山东省科技攻关计划项目(2008GG10oO4【x】9)作者简介：唐文成(1984一)，男，山东泰安人，在读硕士，主要从事高速重载精密滚珠丝杠的动力学仿真研究．E-mail：haixiang9999@yahoo482山东建筑大学学2010本文采用ANSYS有限元软件，建立反向器的有限元模型，加载求解，进行应力场分析和优化设计，为改善反向器结构参数提供仿真试验数据。1基本分析过程1．1建立模型滚珠以一定的速度通过滚道。滚道沟道由弧形滚道和直线滚道组

8、成，根据济宁博特精密滚珠丝杠厂工艺材料手册，反向器采用特种ABS工程塑料，图2节点应力分布图其弹性弹性模量E：1．01×l0“，泊松比为0．3。滚珠使用轴承钢，其弹性模量E=2．0lx1O，泊松比为0．3。按表1中的参数建立图1所示的几何模型。根据结构特征采用实体建模选用单元类型Solid164。表1反向器主要几何参数参数数佰滚道中径／nm螺旋升角／(。)滚珠半径／mⅢ滚道截面半径／mri3图3节点应变分布图结果显示，通道内表