滚珠丝杠进给系统动力学建模与动态特性分析

论文摘要

考虑滚珠丝杠进给系统中各结合面接触刚度的影响,提出一种有限元建模方法,用于研究滚珠丝杠进给系统的动态特性。将丝杠螺母、导轨滑块和滚动轴承简化为弹簧-质量模型。基于Hertz接触理论推导出其接触刚度的计算公式,采用多单元混合的方法划分网格,建立整个进给系统的有限元模型,仿真得到承载台的前五阶模态振型和固有频率;采用锤击激励法对滚珠丝杠进给系统进行模态试验,试验结果表明仿真和试验得到的模态振型基本一致,固有频率的最大误差为8.9%;基于该有限元模型分析了主轴质量、滚动导轨副预紧力以及滑块间距对进给系统振型分布和固有频率的影响。所提出的动力学建模方法和研究结果对滚珠丝杠进给系统的动态特性分析和结构优化具有参考价值。

论文目录

• 1 滚珠丝杠进给系统的功能结构
• 2 结合面的建模与计算
•   2.1 固定结合面
•   2.2 滚动结合面
•     2.2.1 滚动导轨副的弹簧质量模型与接触刚度
•     2.2.2 轴承的弹簧质量模型与接触刚度
•     2.2.3 滚珠丝杠副的弹簧质量模型与接触刚度
• 3 有限元建模与模态分析
•   3.1 有限元建模
•   3.2 有限元模态分析
• 4 模态试验验证
•   4.1 定条件下的试验验证
•   4.2 变条件下的试验验证
• 5 动态特性影响因素分析
•   5.1 主轴质量的影响
•   5.2 滚动导轨副预紧力的影响
•   5.3 滑块间距的影响
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 付振彪,王太勇,张雷,杨倩

关键词: 滚珠丝杠进给系统,动力学建模,接触,有限元仿真,模态试验

来源: 振动与冲击 2019年16期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 金属学及金属工艺,自动化技术

单位: 天津大学机械工程学院,北京工业大学应用数理学院

基金: 国家自然科学基金项目(51475324),天津科学技术委员会研究项目(16PTGCCX0080)

分类号: TG659

DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.16.009

页码: 56-63

总页数: 8

文件大小: 474K

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