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滚动直线导轨作为高档数控机床精密支承导引部件,其静动态特性不仅直接影响自身的承载能力与抑振性,还会对整机动态性能产生影响。本文研究了滚动直线导轨的静动态特性,并以某公司生产的AW1100慢走丝线切割机床为研究对象,分析了导轨对整机动态性能的影响规律,具体包括: (1)基于Hertz接触理论,对滚珠与沟槽的接触状态进行分析,求得单个滚珠与滑块、轨道接触部位弹性趋近量与载荷的函数关系;在此基础上,系统的分析了整个导轨所受外力与位移的关系,建立了导轨的静刚度模型,并设计实验装置进行了验证;通过改变预压量、沟槽曲率半径系数以及初始接触角的大小,分析了三种特性参数对导轨静刚度的影响规律,为导轨设计与应用提供了依据。 (2)提出一种变刚度变阻尼模型识别导轨动态特性参数的方法,具体包括:使用INSTRON8801拉伸机作动端对导轨进行位移简谐激励,通过改变激励的幅值与频率,获得导轨在不同激励情况下的力—位移迟滞曲线,在此基础上,使用变刚度变阻尼模型识别出各迟滞曲线的阻尼及一阶、三阶刚度系数,并使用识别结果重构的方法验证模型准确性。 (3)以某公司生产的AW1100慢走丝线切割机床为研究对象,基于workbench有限元分析软件,使用弹簧单元模拟该线切割机床导轨结合部进行整机模态分析,所得结果通过整机激振实验进行了验证;通过改变导轨的预压量与沟槽曲率半径系数,获得两种特性参数对整机各阶固有频率的影响规律,为机床设计时导轨选型提供了依据。