基于ANSYS滚动直线导轨副钢球制造误差的研究.pdf

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1、第8期机械设计与制造2010年8月MachineryDesign&Manufacture205文章编号：1001—3997(2010)08—0205—02基于ANSYS滚动直线导轨副钢球制造误差的研究孙俊兰姜大志(盐城工学院机械工程学院，盐城224009)StudyofsteeIball’SmanufactureerrorforlinearmotionballguideonANSYSrSUNJun—lan．JIANGDa—zhi(YanchengInstituteofTechnology，SchoolofMechanicalEngineering

2、，Yancheng224009，China)【摘要】滚动直线导轨副中的钢球制造误差大小直接影响了它的整体性能，这篇文章从滚动直线导轨副其结构特点和工作过程中的受载特性，来研究和分析钢球制造过程中的允许误差，以及钢球制造误差与预加载荷、外部载荷之间的变化关系。该项研究是依据弹性力学及有限元方法，并通过ANSYS软件进行简化、建模实现数值计算的。关键词：滚动直线导轨副；制造误差；预加载荷【Abstract】Steelball’SmanufactureerroraffectperfarmanceofLMG．Steelball’Smanufacturea

3、llowerrorisstudied．1tisstudiedthattheerrorassociatewithLMGSconstructandloadingcharacter．Itisarta—lyzedthattheerrorchangewithpreloadingandworkloading．Itaccordingtoelasticmechanicsandfiniteel——ementmethod，It’smodelisestablishedandnumericalcommutationisexecutedbyANSYS．Keywords：L

4、inearmotionballguide；ManufactureerrOr；Preloading中图分类号：TH16文献标识码：A1—日!LIJ—吾—～2研究思路滚动直线导轨副作为精密直线导向运动部件，已经越来越多该项研究是针对滚动直线导轨副的具体结构和在实际工作地被各种数控机械、自动化装备等所应用。随着直线导轨副应用载荷状况的条件下，通过弹性力学中的弹性体受载和变形协调关的范围日益扩大，技术提升和对产品性能要求越来越高已经成为系，借助于有限元的数值方法，求解和判断滚动直线导轨副中的必然趋势，目前国内产品在结构上大多参考国外的同类产品，但钢球的允

5、许制造误差的范围。具体的研究思路，如图1所示。同样产品在质量、精度和寿命等多项性能方面与国外产品仍有较3结构简化及有限元建模大差距。因此研究滚动直线导轨副各元件的制造误差对提高产品滚动直线导轨副的结构，如图2所示。性能是很必要的。关于滚珠尺寸的制造误差对滚动直线导轨性能的影响，还没有见到相关的研究和报导。事实上，钢球制造误差的大小将对整个滚动直线导轨副的性能将产生很大的影响，它不但是导轨刚度和载承能力的重要影响因素之一，而且还与导轨的运动精度、摩擦力、导轨的磨损、驱动力、振动、寿命等有着直接的关系，该项目是针对滚动直线导轨副工作过程中的受力特点来

6、研究钢球可能图2滚动直线导轨副的结构的允许制造误差范围。具体研究对象选择具有代表性的THK公司的HSR一25R型研究对象的确定导轨，其结构组成，其包括滚珠、挡板、滑块、密封垫片、保持器、端(包括产品类型和结构参数)盖以及轨道等，为了便于建模，需对导轨副进行合理的模型简化，J，滚动直线导轨的结构简化和有限元模型建立所以在建模时仅考虑滑块、滚珠和轨道这三部分，如图3中的1、(包括结构简化建模、单元类型选择、材料性能确定、网格划分、接触对类型、边界条件、求解器选择等)2．3所示，并把这三部分都看成弹性体。载荷特性选择与确定l(包括预加载荷特性、外载荷大

7、小)lJ，l(包括最偏小离条理件想尺寸极限约束条件的确定l、最大实体极限约束条件的确定)l+结果分析、寻找规律图1研究思路图图3结构简化图及相关尺寸★来稿日期：2009—10—20206孙俊兰等：基于ANSYS滚动直线导轨副钢球制造误差的研究第8期在单元的选择方面，轨道和滑块选用Solidi86单元，钢球选和3．982mm。用Solid185单元。导轨模型材料选用的是：弹性模量E为2．07E+经ANSYS软件计算，u=6的导轨模型，当中间钢球误差值达5，治松比0_3，密度为7800Kg／m，的高碳铬轴承钢GCrl5。直线导到2．95~m时，其等效

8、应力场分布中的最大应力值为1240MPa，轨的基本结构参数为：D=3．97mm，1-4，Z=14。现将=1，4，7，8，接触应力为164