滾動直線導軌副靜力學及動力學建模與分析研究.pdf

1、滾動直線導軌副主要由導軌、滑塊、滾珠及其附件組成，由于存在大量的滾動接觸結合部，在支撐方向靜載荷及動載荷作用下，其會發(fā)生復雜的力學行為，直接影響著數(shù)控機床的加工精度和加工效率。獲得滾動直線導軌副靜力學及動力學參數(shù)的變化規(guī)律，對于其結構設計以及數(shù)控機床部件或整機系統(tǒng)力學性能分析都有重要的意義。
　　首先，本文從滾動結合部接觸特性出發(fā)，在充分考慮滾動直線導軌副實際結構形式的基礎上，分別采用解析及有限元兩種手段，較為系統(tǒng)地研究了滾動直線

2、導軌副靜力學建模方法并用實驗進行了驗證。依據(jù)Hertzian接觸理論，進行了滾動直線導軌副靜力學解析建模研究，基于實驗對所創(chuàng)建的解析模型進行了修正，獲得了較為精準的修正解析模型。在考慮滾動結合部接觸特性的基礎上，研究了滾動直線導軌副精細有限元建模，提出應用滾動直線導軌副組件有限元模型來代替整體有限元模型進行靜力學分析的方法，顯著提高了考慮接觸的滾動直線導軌副靜力學分析的效率。應用所創(chuàng)建的修正解析模型及組件有限元模型分析了靜載荷、預緊力及

3、幾何參數(shù)對單個滾珠受力情況和滾動直線導軌副靜力學特性的影響規(guī)律。滾動直線導軌副靜力學模型的建立為后續(xù)創(chuàng)建滾動直線導軌副精細動力學分析模型提供參考。
　　其次，本文圍繞滾動直線導軌副支撐方向的動力學特性，研究了滾動直線導軌副解析建模方法及精細有限元建模方法。應用彈簧阻尼器對滾珠與溝槽之間的接觸特性進行模擬，在滾動直線導軌副靜力學建模的基礎上，獲得上、下排彈簧的剛度。在充分考慮滾動直線導軌副結構形式以及滾珠分布的基礎上，利用Lagra

4、nge方程建立了滾動直線導軌副支撐方向解析模型，應用有限元軟件建立了精細動力學有限元分析模型，并進行對比驗證，充分說明滾動直線導軌副解析及有限元動力學模型的正確性。應用所創(chuàng)建的模型分析了靜載荷、預緊力及幾何參數(shù)對滾動直線導軌副固有特性的影響及動載荷對滾動直線導軌副動力學響應的影響規(guī)律，為滾動直線導軌副的工程應用提供借鑒。
　　最后，將研究獲得的滾動直線導軌副建模方法應用到某數(shù)控機床工作臺的動力學特性分析中，與工程方法進行對比，并應