滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)建模與分析研究.pdf

1、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副主要由導(dǎo)軌、滑塊、滾珠及其附件組成，由于存在大量的滾動(dòng)接觸結(jié)合部，在支撐方向靜載荷及動(dòng)載荷作用下，其會(huì)發(fā)生復(fù)雜的力學(xué)行為，直接影響著數(shù)控機(jī)床的加工精度和加工效率。獲得滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及數(shù)控機(jī)床部件或整機(jī)系統(tǒng)力學(xué)性能分析都有重要的意義。
　　首先，本文從滾動(dòng)結(jié)合部接觸特性出發(fā)，在充分考慮滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副實(shí)際結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)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(dòng)直線

2、導(dǎo)軌副靜力學(xué)建模方法并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。依據(jù)Hertzian接觸理論，進(jìn)行了滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)解析建模研究，基于實(shí)驗(yàn)對(duì)所創(chuàng)建的解析模型進(jìn)行了修正，獲得了較為精準(zhǔn)的修正解析模型。在考慮滾動(dòng)結(jié)合部接觸特性的基礎(chǔ)上，研究了滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副精細(xì)有限元建模，提出應(yīng)用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副組件有限元模型來(lái)代替整體有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)分析的方法，顯著提高了考慮接觸的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)分析的效率。應(yīng)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(yù)緊力及

3、幾何參數(shù)對(duì)單個(gè)滾珠受力情況和滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)特性的影響規(guī)律。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)模型的建立為后續(xù)創(chuàng)建滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副精細(xì)動(dòng)力學(xué)分析模型提供參考。
　　其次，本文圍繞滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副支撐方向的動(dòng)力學(xué)特性，研究了滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副解析建模方法及精細(xì)有限元建模方法。應(yīng)用彈簧阻尼器對(duì)滾珠與溝槽之間的接觸特性進(jìn)行模擬，在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副靜力學(xué)建模的基礎(chǔ)上，獲得上、下排彈簧的剛度。在充分考慮滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)形式以及滾珠分布的基礎(chǔ)上，利用Lagra

4、nge方程建立了滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副支撐方向解析模型，應(yīng)用有限元軟件建立了精細(xì)動(dòng)力學(xué)有限元分析模型，并進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，充分說(shuō)明滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副解析及有限元?jiǎng)恿W(xué)模型的正確性。應(yīng)用所創(chuàng)建的模型分析了靜載荷、預(yù)緊力及幾何參數(shù)對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副固有特性的影響及動(dòng)載荷對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律，為滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的工程應(yīng)用提供借鑒。
　　最后，將研究獲得的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副建模方法應(yīng)用到某數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的動(dòng)力學(xué)特性分析中，與工程方法進(jìn)行對(duì)比，并應(yīng)