高速双螺母滚珠丝杠副的磨损特性研究

摘要

精密定位是任何加工或机械运动的关键技术，滚珠丝杠副是精密定位中常用的零部件，滚珠以滚动方式作为螺母与丝杠间动力传输界面，大幅降低运动时的摩擦阻力。经过一段时间的使用，滚珠与螺母、丝杠间会发生磨损，形成轴向间隙使螺母预压效果逐渐减退,影响了系统的加工精度。因此，滚珠丝杠副的磨损现象不容忽视。本文围绕高速滚珠丝杠副的磨损特性进行了研究，主要工作有：
　　分析了滚珠杠副的运动特性，包括滚珠的自动、公转及其自旋运动，根据空间坐标系法，建立滚珠丝杠副的运动学方程，推异出滚珠与滚道接触点处的线速度和相对滑动速度，分析讨论丝转速和轴向载荷对接触点相对滑动速度的影响。
　　根据静力学平衡条件对较珠丝杠副进行受力分析，建立了滚珠与滚道接触点处的法向接触载荷的力学模型。以赫兹接触理论为基础，对弹塑性力学模型进行简化，推异出滚珠丝杠副弹塑性接触变形的数学模型，并对其进行数值仿真，得到不同工况下滚珠与滚道接触点处的接触变形曲线。
　　对滚珠丝杠副的动态磨损特性进行研究，建立了高速滚珠丝杠副磨损的微接触模型和预紧力减小的数学模型，研究了轴向载荷和丝杠转速对接触面处磨损频率、单粗糙峰的磨损深度及有效接触率的影响，最后得到了磨损率随轴向载荷和丝杠转速的变化曲线，探讨了轴向磨损量对预紧力的影响，并分析了不同丝杠转速和接触椭圆离心率情况下，轴向磨损量和预紧力的变化趋势。

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1绪论

1.1前言

1.2课题研究的背景、动机及意义

1.3滚珠丝杠副磨损特性的研究现状

1.4滚珠丝杠副的特性与结构参数

1.5本文主要研究内容

2高速滚珠丝杠副的运动学分析

2.1滚珠与滚道空间坐标的描述

2.2滚珠的运动分析

2.3滚珠与滚道接触的运动分析

2.4本章小结

3高速滚珠丝杠副的接触特性分析

3.1滚珠丝杠副的力学模型

3.2滚珠丝杠副弹性接触变形

3.3滚珠丝杠副塑性接触变形

3.4接触变形分析与数值仿真

3.5本章小结

4高速滚珠丝杠副的磨损分析与计算模型的建立

4.1滚珠丝杠副的磨损机理

4.2磨损的表示

4.3高速滚珠丝杠副的磨损计算

4.5滚珠丝杠副的磨损特性

4.6 磨损和预紧力的关系

4.7本章小结

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文