滾珠絲杠副的模態(tài)分析及其運動可靠性分析.pdf

1、滾珠絲杠副因具有高精度、高效率、高剛度、運行平穩(wěn)等特點而廣泛的運用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器和精密數(shù)控機床。雖然滾珠絲杠副早在十九世紀就得以應(yīng)用，并且取得了很多研究成果。但是隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展，滾珠絲杠副也不斷地向高速化方向發(fā)展，而由此帶來的運動噪音、振動和運動可靠性問題也得到了研究者的日益關(guān)注。
　　本文首先根據(jù)加工中心中滾珠絲杠副的安裝位置要求以及滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式和支撐方式，對滾珠絲杠副進行參數(shù)化建模，減少了設(shè)計過程中不

2、必要的重復(fù)建模工作，從而大大提高了工作效率。
　　通過對滾珠絲杠副振動與噪聲產(chǎn)生因素的分析，得到了其噪聲產(chǎn)生的原因與特點。應(yīng)用有限元軟件ANSYS研究和分析了滾珠絲杠以及滾珠絲杠副的固有振動特性，分別得到前八階模態(tài)和振型圖。比較二者之間固有頻率和振型差異，得到了支撐結(jié)構(gòu)與螺母降低了滾珠絲杠固有頻率以及局部相對變形量的結(jié)論。通過對螺母處于不同位置時滾珠絲杠副的模態(tài)分析，得出了螺母在運行過程中絲杠副固有頻率隨之變化的結(jié)論。提出了如何根

3、據(jù)ANSYS的模態(tài)分析結(jié)果結(jié)合機床噪聲振動源來區(qū)分絲杠副的固有成分的方法，從而可以避免由于其他同頻干擾或激振造成絲杠的共振，對進給系統(tǒng)以至整個機床系統(tǒng)的設(shè)計都有指導(dǎo)意義。
　　由赫茲空間接觸理論得到了滾珠絲杠副的接觸變形量函數(shù)。用蒙特卡洛數(shù)字仿真方法，實現(xiàn)了滾珠絲杠副運動可靠性分析。在無法預(yù)先確定變形量函數(shù)分布類型的條件下，用MATLAB生成隨機數(shù)，用VC++調(diào)用數(shù)據(jù)并對各參數(shù)進行隨機抽樣，統(tǒng)計其小于許用運動誤差的次數(shù)，最終得到了