混合陶瓷滚珠直线导轨副接触特性与动力学分析

摘要

作为精密的滚动功能部件，混合陶瓷滚珠直线导轨副继承了金属导轨副的诸多优点，也弥补了其中的一些不足。导轨副接触特性与动力学性能对其结构设计以及结构动力修改起到了非常重要的作用。本文以HGH30CA型滚珠直线导轨副为参照对象，对比分析Si3N4滚珠导轨副与GCr15滚珠导轨副的内部接触特性和动力学性能，为混合陶瓷滚珠直线导轨副的深入研究做一些基础工作。　　在导轨副内部接触特性研究中，基于Hertz接触理论建立简化接触模型，对比分析了Si3N4滚珠与GCr15滚珠在法向载荷、适应度等方面对接触特性产生的影响，有限元仿真结果和接触模型理论分析具有较好的一致性。在导轨副动态特性分析中，建立动态特性解析模型，利用Lagrange方程对解析模型进行了求解，对比分析了两种材料滚珠导轨副的截型结构参数、适应度、滚珠数目等对导轨副的模态产生的影响。有限元仿真得出的模态分析结果与理论分析结果之间的误差在可控范围内。　　基于动力学理论分析了处在导轨副有效承载区内滚珠滚动、滑移运动、自转运动以及陀螺运动，确定了旋滚比，对比分析了不同材料滚珠在适应度、法向接触载荷以及滚珠直径方面对滑移率产生的影响。建立了滚珠与返向器对心碰撞模型，分析了碰撞力的影响因素，分析了返向器安装误差对碰撞产生的影响。利用ADAMS软件对比分析了两种材料滚珠与返向器间的碰撞，其仿真结果与理论分析结果具有较好的一致性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的背景与意义

1.2 国内外研究现状概述

1.3 课题主要研究内容

第2章 混合陶瓷滚珠直线导轨副内部接触分析

2.1 导轨副内部接触类型概述

2.2 滚珠直线导轨副内部接触分析

2.3 导轨副内部接触特性的有限元仿真

2.4 本章小结

第3章 混合陶瓷滚珠直线导轨副动态特性分析和仿真

3.1 滚珠直线导轨副动力学分析基础概述

3.2 混合陶瓷滚珠直线导轨副模态分析

3.3 固有频率影响因素分析

3.4模态分析的有限元仿真

3.5本章小结

第4章 混合陶瓷滚珠直线导轨副中滚珠运动与碰撞分析

4.1承载区内滚珠的运动分析

4.2滚珠与返向器的碰撞分析

4.3 ADAMS仿真验证滚珠的运动及碰撞

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢