混合陶瓷削邊圓柱滾動導軌副的研究與設計.pdf

1、作為一種精密的滾動功能部件，滾動直線導軌副的性能直接影響著機床的性能。隨著數(shù)控機床對重載、高速、高精、低噪音、高可靠性導軌副的要求越來越高，傳統(tǒng)的金屬滾動直線導軌副難以滿足要求。為繼承傳統(tǒng)導軌副的優(yōu)點并彌補不足，本文以SBR滾動圓柱導軌副為平臺，提出混合陶瓷滾動圓柱導軌副，并為拓展導軌副的應用范圍，研發(fā)混合陶瓷削邊圓柱滾動導軌副(削邊對象為圓柱導軌體)，并對其載荷與接觸特性進行了研究。
　　首先對比了工程陶瓷與高碳鉻軸承鋼(GCr

2、15)的主要性能參數(shù)，確定了滾動體材料，提出混合陶瓷滾動圓柱導軌副，對其結構參數(shù)和額定載荷進行了分析。
　　基于等質(zhì)量設計了滾子，并設計了削邊圓柱式多用途導軌體、保持鏈及預緊結構，分析了導軌副額定載荷及精度的影響因素，并與滾動圓柱導軌副進行了對比，所設計的混合陶瓷削邊圓柱滾子導軌副的承載能力比混合陶瓷滾動圓柱導軌副高一個數(shù)量級。
　　根據(jù)Hertz理論和Palmgren公式，計算了滾動圓柱導軌副與削邊圓柱滾動導軌副的接觸應力

3、及接觸變形，并用有限元分析進行了驗證。對比分析了滾動體為金屬與陶瓷、球與滾子時導軌副的接觸變形和接觸應力，為改善直母線滾子的“邊緣效應”，設計了滾子凸度，確定了最佳凸型和凸度量。
　　基于彈性梁彎曲變形理論，對不同預緊力及空心度下混合陶瓷削邊圓柱空心滾子導軌副的接觸特性進行了有限元分析，確定了具有最佳應力分布時的空心度。基于等剛度，采用Design Exploration目標驅(qū)動優(yōu)化工具對陶瓷修型滾子進行了減重優(yōu)化設計，為高剛、高