滚珠丝杠副性能测试平台及轴向静刚度的研究

• 作 者: 陈晶晶
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 滚珠丝杠副 性能测试 轴向静刚度 接触分析 赫兹接触理论

本文研究分析了滚珠丝杠副性能的检测及其轴向静刚度：优化了原有综合性能测试平台，建立了滚珠丝杠副轴向静刚度的理论模型，并利用有限元对轴向静刚度的主要影响因素一滚珠与滚道的接触刚度进行了分析，最后设计了滚珠丝杠副轴向静刚度测试的专用夹具。　　
首先根据企业生产实践的需求，对原有滚珠丝杠副综合性能测试平台进行了技术改造。在对比分析国内外滚珠丝杠副产品测试技术的基础上，采用新的、高精度的测试手段更新原有测试平台；根据国标最新要求将噪声测试和温升测试引入现有平台；针对原有平台不能进行负载情况下性能测试的缺点，设计了专用的液压加载系统。　　
比较全面、深入的分析了滚珠丝杠副的轴向静刚度。详细的阐述了拉、压杆件理论、厚壁圆筒理论和赫兹接触理论；利用上述理论建立了滚珠丝杠副轴向静刚度的数学模型；对赫兹接触理论进行了深入的数学研究，结合椭圆积分的近似计算公式探讨了该数学模型的解析解。滚珠丝杠副各参数对其轴向静刚度的影响在上述模型中显式化，为设计者快速估算产品轴向静刚度提供了数学依据。通过实例证明了该模型适用于各种不同的滚珠丝杠副产品。　　
详细的介绍了接触问题的有限元分析理论及ANSYS中进行接触分析的步骤。在对滚珠丝杠副接触原型深入分析的基础上，建立了滚珠与螺母滚道及丝杠滚道的接触模型，并对滚珠与滚道的接触刚度进行了仿真。找出了应力集中点，得到了螺母在外加轴向力作用下的轴向弹性变形数据，与理论推导结论和实际产品破坏形式相吻合。　　
探讨了滚珠丝杠副轴向静刚度的测试技术；利用材料试验机，通过专用夹具的设计，探寻了一条低成本可行的轴向静刚度的检测方案。