新型滚珠丝杠副端塞式反向器的优化设计与分析.pdf

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1、机械设计与制造第5期88MachineryDesign&Manufacture2014年5月新型滚珠丝杠副端塞式反向器的优化设计与分析郝大贤，王科社，查初亮，闰海峰(1．北京信息科技大学，北京100192；2．北京机床研究所，北京100102)摘要：滚珠与反向器的碰撞与摩擦，是导致滚珠丝杠副摩擦力矩产生波动的一个重要原因，也是导致反向器失效的主要原因。因此需要对反向器回珠曲线进行优化，降低滚珠与反向器的碰撞力，提高反向器的流畅}生。提出了一种新型多段圆弧端塞式反向器的设计思路与优化方法。采用Matlab进行有约束的非线性优化，得到

2、优化后回珠曲线，得到优化后反向器的PrQ／E三维模型，利用ADAMS仿真软件对优化前和优化后的反向器进行动力学分析，仿真结果表明优化后新型端塞式反向器能有效的降低滚珠与反向器的碰撞力，并使碰撞力更加均匀，有利于提高反向器的流畅性。关键词：滚珠丝杠i反向器；Matlab；ADAMS；优化设计中图分类号：TH16；TH132．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)05—0088—03ANewEndPlugReturnTubeofBallScrewOptimizationDesignandAnalysisHAODa-x

3、ian，WANGKe—she，ZHAChu-Iiang。，YANHai-feng(1．BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China；2．BeijingMachineToolResearchInstitute，Beijing100102，China)Abstract：CollisionandfrictionbetweenballandthereturntubeisanimportantFeo~onthatgeneratesballscrewf

4、rictiontorquefluctuation．h’Salsothethecol~eofreturntubefailure．Soitneedstooptimizethereturntubecurvetoreducecollisionforcebetweenballandreturntube，andimprovethefluencyreturntube．Itputsforwardanewdesignandoptimizationmethodofseveralcirculararcsendplugtypereturntube．Usi

5、ngMatlabtohaveaconstrainednonlinear~timizationthengettheoptimizedcurve．Builds3DmodeloftheoptimizedreturntubebyProe．UsesADAMSsimulationsoj~waretoanalyzethereturntubedynamicsbothbeforeandq，拓rtheoptimization．TheresultsshowthatthenewoptimizedendplugtypereturntubeVaneffect

6、ivelyreducethecollisionsforcebetweenballandthereturntube．ThecollisionforceismoreunifoItisbenefittothefluencyofthereturntubeKeyWords：BallScrew；ReturnTube；Matlab；ADAMS；OptimizationDesign化结果[。文献用ANSYS对滚珠丝杠副反向器进行参数化建模1引言分析。文献圄推导了滚珠进入导珠管的碰撞接触计算公式，并采用目前，高速滚珠丝杠副传动系统仍然是高速机床进给

7、驱动有限元方法对其碰撞的瞬态特性进行了研究，获得了影响导珠管系统的主要形式，一般认为：驱动速度达到60m／min以上，加减速寿命的主要影响因素。度在1g左右，精度达到国家标准GB／T18587．1_3中的p3级以上，针对反向器回珠曲线，提出了一种新型多段圆弧端塞式反性能指标达到设计要求者，可称之为精密高速滚珠丝杠~lt'l。随着向器的设计思路与优化方法。针对精密天工流畅型端塞式反向器机械产品高速化、高精度化与复合化发展，为适应现代加工的要DS4716进行优化设计，仿真结果表明优化后新型端塞式反向器求，高性能的滚珠丝杠副已成为滚珠丝

8、杠副产品发展的趋势圜。能有效的降低滚珠与反向器的碰撞力，并使碰撞力更加均匀，有滚珠丝杠副反向器回珠曲线是影响滚珠丝杠副性能的关键利于提高反向器的流畅性。因素。反向器的优劣直接影响到滚珠丝杠副的低频噪声，振动，温升，使用寿命和丝杠最大进给速度。目前端