滚珠丝杠副的横向振动控制研究

• 作 者: 李凤蛟
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 滚珠丝杠副 振动控制 多重调谐质量阻尼器 参数优化 数控机床 伺服进给系统

滚珠丝杠副是数控机床伺服进给系统中应用最广泛的机械传动部件，其精度与可靠性直接影响工件的加工质量。滚珠丝杠副细长轴的结构形式容易发生振动，导致其高速性能难以实现，并且随螺母位置的移动，滚珠丝杠副的动态性能也是不断发生变化的。本文针对滚珠丝杠副在工作过程中螺母位置不断变化的实际情况，改变滚珠丝杠副的结构，在空心丝杠中加入多重调谐质量阻尼器(MTMD)来抑制不同螺母位置时滚珠丝杠副螺母位置处和滚珠丝杠副整个行程上的最大横向振动。文章中对含多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副进行了建模及仿真，并对螺母位置处滚珠丝杠副的横向振动进行了试验验证。　　首先，文章中介绍了滚珠丝杠副的工作特性及分类，并且讨论了滚珠丝杠副的支撑方式和振动形式。滚珠丝杠副在工作过程中会产生弯曲、轴向及扭转振动，本文对滚珠丝杠副的横向振动控制进行研究。　　其次，建立了含有多重调谐质量阻尼器的滚珠丝杠副在螺母和两端轴承位置处受弹性支撑的动力学模型。利用动力学方程求取了滚珠丝杠副系统的频率响应函数，对不同螺母位置时螺母位置处和滚珠丝杠副整个行程上的最大振动进行了抑制，利用Minimax算法对MTMD参数进行了优化，优化结果显示，利用MTMD对滚珠丝杠副的横向振动进行抑制，可以使滚珠丝杠副螺母位置处和整个行程上的最大幅值均减小90％左右。　　最后，利用阻尼器减振原理，设计了阻尼器。通过模态测试软件对螺母位置处的滚珠丝杠副的频率响应函数进行测试，并且与无阻尼器时的频率响应函数的最大幅值进行对比，实验结果表明，减振滚珠丝杠副螺母位置处的横向振动幅值比不加阻尼器时的最大横向振动幅值减小了42.7％，抑振效果良好。