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考虑非均匀载荷分布的滚珠丝杠静接触刚度建模方法研究

陈勇将 汤文成 袁闯范 孙景凯

陈勇将, 汤文成, 袁闯范, 孙景凯. 考虑非均匀载荷分布的滚珠丝杠静接触刚度建模方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (10): 71-79. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.10.010
引用本文: 陈勇将, 汤文成, 袁闯范, 孙景凯. 考虑非均匀载荷分布的滚珠丝杠静接触刚度建模方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (10): 71-79. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.10.010
CHEN Yongjiang, TANG Wencheng, YUAN Chuangfan, SUN Jingkai. Research on modeling method of ball screw contact stiffness considering nonuniform load distribution[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (10): 71-79. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.10.010
Citation: CHEN Yongjiang, TANG Wencheng, YUAN Chuangfan, SUN Jingkai. Research on modeling method of ball screw contact stiffness considering nonuniform load distribution[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (10): 71-79. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.10.010

考虑非均匀载荷分布的滚珠丝杠静接触刚度建模方法研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.10.010
基金项目: 中国博士后科学基金面上项目资助(2019M651965)
详细信息
    作者简介:

    陈勇将,男,1982年生,博士,副教授,研究方向为机床动力学分析与性能测试,已发表论文12篇,获江苏省双创博士。E-mail:545541301@qq.com

    通讯作者:

    陈勇将,男,1982年生,博士,副教授,研究方向为机床动力学分析与性能测试,已发表论文12篇,获江苏省双创博士。E-mail:545541301@qq.com

  • 中图分类号: TH113.1

Research on modeling method of ball screw contact stiffness considering nonuniform load distribution

  • 摘要: 以双螺母垫片预紧式滚珠丝杠为研究对象,建立了可考虑非均匀载荷分布的双螺母垫片预紧式滚珠丝杠静接触刚度模型,并通过实验验证了模型的有效性。建立的模型可基于丝杠或螺母滚道为分析对象,着重分析了不同轴向载荷作用方向和大小对所有相位角处滚珠与滚道间接触角和法向接触力不均匀性的影响,以及接触角和法向接触力的分布不均匀性对轴向静接触刚度的影响,并获得以下结论:主要受接触角分布不均匀性的影响,以丝杠滚道为分析对象、轴向载荷负向时的轴向静接触刚度值较大;主要受法向接触力分布不均匀性的影响,随着轴向载荷的增大,不考虑载荷非均匀性模型获得的轴向静接触刚度值会逐渐偏离考虑载荷非均匀性模型获得的轴向静接触刚度值。

     

  • 图  1  双螺母垫片预紧式滚珠丝杠基本结构及法平面内滚珠与滚道接触状态示意

    图  2  不同轴向载荷方向作用下丝杠、螺母滚道曲率中心位置变化关系

    图  3  滚珠丝杠轴向静接触刚度测量原理及平台

    图  4  理论计算的轴向静接触刚度值与实验测量值的对比

    图  5  轴向载荷对接触角分布规律的影响

    图  6  轴向载荷对接触角均值及标准差的影响

    图  7  轴向载荷对法向接触力值和分布规律的影响

    图  8  轴向载荷对法向接触力均值及标准差的影响

    图  9  轴向静接触刚度随轴向载荷变化情况

    表  1  FFZD3206-5型双螺母垫片预紧型滚珠丝杠主要参数

    参数
    丝杠节圆直径 $ {d_0} $/mm32
    导程 $ P $/mm6
    滚珠直径 $ {D_w} $/mm3.969
    滚道的曲率比 $ {f_S} $, $ {f_N} $/mm0.54
    单个螺母的滚珠数 $ Z $62
    单个螺母的圈数 $ n $2.5
    预紧载荷/N1 665
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-07-11

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