雙螺母預(yù)緊的滾珠絲杠受力程度

 隨著科學(xué)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床生產(chǎn)的精度要求越來越高，這就對(duì)機(jī)床上零件的精度提出了更高的要求。本文主要分析了雙螺母預(yù)緊滾珠絲杠副的受力程度及其接觸應(yīng)力范圍，重點(diǎn)研究了雙螺母預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向剛度，并建立了軸向剛度的計(jì)算公式。本文主要分析滾珠絲杠副軸向剛度的影響因素。

 隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國滾珠絲杠副的發(fā)展正逐步跟上世界的步伐，朝著高速、高精度和低功耗的方向發(fā)展。大型絲杠是發(fā)展的產(chǎn)物。作為機(jī)床不可缺少的重要組成部分，它也為機(jī)床的高速發(fā)展指明了方向。在機(jī)床高速發(fā)展的同時(shí)，也需要保證其零件的加工精度。只有好的質(zhì)量才能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。在機(jī)床系統(tǒng)中，滾珠絲杠副的軸向剛度是影響定位精度的最重要因素。在傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)中，滾珠絲杠副的軸向剛度一直是需要解決的技術(shù)重點(diǎn)，也是我國機(jī)床發(fā)展中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。因此，對(duì)高速滾珠絲杠軸向剛度的研究也為我國機(jī)床的更好發(fā)展提供了理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)意義。研究預(yù)緊滾珠絲杠副軸向現(xiàn)狀并分析

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，滾珠絲杠副是一個(gè)重要的部件，滾珠絲杠副的軸向剛度是決定整個(gè)機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵。為了避免出現(xiàn)問題，應(yīng)該建立機(jī)床直線導(dǎo)軌與滾珠絲杠副結(jié)合部的動(dòng)態(tài)特性的理論模型，以保證在實(shí)際運(yùn)行中不出現(xiàn)問題。建立理論模型的前提是計(jì)算直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的線性剛度、滾珠絲杠副和角接觸球軸承的軸向剛度，用有限元法分析具有關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)參數(shù)的加工中心的動(dòng)態(tài)特性，保證其正常運(yùn)行。

 如果考慮機(jī)床運(yùn)行時(shí)滾珠絲杠的軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，就需要建立數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。該模型的復(fù)雜之處在于滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，但許多專家學(xué)者提出了建模方法，其中統(tǒng)一了不同固定形式的絲杠傳動(dòng)鏈的等效靜剛度計(jì)算模型，采用分離參數(shù)建模的方法建立了絲杠傳動(dòng)鏈的動(dòng)剛度模型。利用滾珠絲杠滾道的力和力矩平衡方程，考慮接觸角變化和接觸變形的影響，建立了復(fù)合載荷下滾珠絲杠剛度的精確數(shù)學(xué)模型。這三個(gè)模型新穎，符合新時(shí)代的科學(xué)理念，可以考慮作為分析螺旋傳動(dòng)鏈剛度特性的模型。

著名專家胡峰及其團(tuán)隊(duì)在對(duì)絲杠軸向支撐剛度識(shí)別的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)初參數(shù)分析方法，建立了絲杠的初參數(shù)矩陣方程。利用初始參數(shù)值，建立了絲杠支撐點(diǎn)軸向剛度的識(shí)別模型。該識(shí)別模型主要通過實(shí)驗(yàn)來識(shí)別絲杠支撐點(diǎn)的軸向剛度，該識(shí)別模型中的有限元方法也廣泛應(yīng)用于滾珠絲杠副剛度的研究中。雙螺母軸向平移的預(yù)緊研究

 對(duì)于滾珠絲杠副彈性接觸變形的模型研究，在此基礎(chǔ)上對(duì)軸向變形公式進(jìn)行了改善﹐通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)得出對(duì)軸向變形量和滾珠絲杠副傳動(dòng)性能的影響原因，并且運(yùn)用有限元模型對(duì)滾珠絲杠副其進(jìn)行接觸分析和軸向變形的原因進(jìn)行證實(shí)，并通過分析得出最合適的滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這樣可以合最大限度的降低滾珠絲杠副的軸向變形量，提高機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)能，在雙螺母軸向平移的預(yù)緊研究中要考慮螺旋升角的問題。

為解決這個(gè)問題我們建立了滾珠絲杠副的受力模型，通過分析螺旋升角對(duì)滾珠絲杠副彈性變形的影響，并利用有限元法得到最佳的解決辦法﹐滾珠在空間上的運(yùn)動(dòng)的不確定性，滾珠絲杠副的幾何參數(shù)是非常復(fù)雜的，所以要引入螺旋升角，假如絲杠不動(dòng)，左螺母治絲杠中心軸向左平移 △LL，右螺母沿絲杠中心軸向右平移 △LR ,此時(shí)該滾珠絲杠已達(dá)到初始預(yù)緊狀態(tài)。若左、右螺母滾道參數(shù)相同，則預(yù)緊狀態(tài)。若左、右螺母滾道參數(shù)相同，則：LL=△LR=△L

 因?yàn)槁菽甘亲笥覍?duì)稱的，所以以右螺母為例分析右螺母的情況。因?yàn)檫@個(gè)平移的距離是相等的，所以曲線到點(diǎn)的距離也是相等的。但由于主法線的不同，不是等距曲線。只有點(diǎn)和點(diǎn)所在的曲線是等距曲線。

 點(diǎn)所在曲線到點(diǎn)所在曲線的距離為 go=rs+rn-2rb，令θ1=θ´-θ。由上式求出 θ1 并代入式 2即可得到右螺母初始預(yù)緊時(shí)的軸向平移量 △LR。如果左右螺母滾道和滾珠參數(shù)相同，那么墊片的最小厚度為 △L1+△LR=2△LR。若墊片厚度大于該值，預(yù)緊力大于零，處于預(yù)緊狀態(tài)︰若墊片厚度小于或等于該值，預(yù)緊力等于零，處于非預(yù)緊狀態(tài)。

 螺母所受壓力與滾道所受壓力之間的關(guān)系，綜合了兩者的關(guān)系并提出了相應(yīng)的模型建立，但 由于滾珠與滾道間的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對(duì)軌道的正壓力，所以在分析過程中忽略了其摩擦力以及慣性力，對(duì)于實(shí)際的操作有些誤差。