高速滚珠丝杠副动态接触特性求解.pdf

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1、高速滚珠丝杠副动态接触特性求解徐正华，孙杰(辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001)SolutionofDynamicContactCharactericsofHigh——speedBallScrewXUZheng—hua，SUNJie(SchoolofMechanicalEngineering，LiaoningShihuaUniversity，Fushun113001。China)摘要：高速滚珠丝杠副广泛应用于数控机床，其suitsindicatesthatthemethodiSfeasible．内部动态接触特性的求解是研究滚珠丝杠副传动性Keywords；high—speedb

2、allscrew；dynamic能的理论基础。在分析了动态特性方程组中各个方contactcharacterics；actualcontactangles；solution程的最终变量为实际接触角的基础上，提出了以接domainofcontactangles；Newton—Raphson触角为变量迭代求解动态特性方程组的计算方法，并通过对接触角变化量的特点进行分析，准确地确0引言定了接触角求解域。该方法较Newton—Raphson方法简化了计算工作量。最后运用该方法和New—滚珠与两侧滚道的动态接触特性是影响滚珠丝ton—Raphson方法对算例进行对比求解，计算结果杠副传动性能的关键因素[

3、1]。近年来研究高速滚珠表明了方法的可行性。丝杠副动态接触特性时主要采用Newton—Raph-关键词：高速滚珠丝杠副；动态接触特性；实际son方法[2]，该方法的迭代收敛性对初始值的选接触角；接触角求解域；Newton—Raphson取依赖性大，且所求解的动态特性方程组中各变量中图分类号：TH132相互耦合，导致计算复杂、收敛性差。文献标识码：A考虑到高速运转时，滚珠丝杠副中滚珠的离心文章编号：1001—2257(2014)03—0074—04力和陀螺力矩会引起接触角和接触变形的变化，建Abstract：Thehigh—speedballscrewiswidely立了动态特性方程组。分析辅助

4、方程组中各方程变usedinnumerically—controlledmachinetool，and量的传递关系，得到了各方程的最终变量为实际接thesolutionofit’Sinteriordynamiccontactcharac—触角。从而把接触角作为变量迭代求解动态特性方tericsisthetheoreticalbasistostudythetransmis—程组，并通过理论分析确定了接触角求解域。该方sionperformanceofballscrew．Onthebasisofan—法求解过程简洁，避免了Newton—Raphson方法的alysingthatultimateva

5、riableforeachequation计算复杂性。wereactualcontactangles，acomputingiterative1动态特性方程组methodwhoseiterationvariableswerecontactan—glestosolvetheequationsetofdynamicbehavior1．1主方程组wasputforward．Inaddition，byanalyzingcharac—主方程组包括滚珠丝杠副几何方程、变形方程、teristicsofchangesincontactangles，morespecific滚珠平衡方程和螺母平衡方程。如图1所示，

6、假设螺母侧滚道不转，为螺母solutiondomainofcontactangleswasdeterminedaccurately．Themethodavoidscomputationalcom—侧滚道曲率中心，高速运转时，滚珠中心由移动plexityofNewton—Raphson．Finally，theexample至，丝杠侧滚道曲率中心由移动至0，螺母侧接触角由a。变为a，丝杠侧接触角由a。变为Ot。wassolvedbyusingthemethodandtheNewton—Raphsonmethodseparately，theconsistencyofre一几何方程为：A1一Bdbsi

7、nao+筑／cosa(1)收稿日期：2013—10—16A2一Bd6COSao(2)·74·《机械与电子)2014(3)B为滚珠两侧滚道曲率常数，可通过查表求sim一Qssin口一c。s一0(5)得；为滚珠直径；为丝杠侧轴向变形；为螺旋升角；A和A为接触变形后丝杠侧滚道曲率中心Q,cCoOsSa,-Qnsina一simna+F一0(6)的X，Z坐标。Q(—s，)为作用在接触面上的法向载荷。螺母轴向