滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床的重要滾動(dòng)功能部件,其可靠性決定了整個(gè)機(jī)床的性能和精度。而國內(nèi)滾珠絲杠副在可靠性（精度、故障和疲勞壽命）方面與國外產(chǎn)品存在一定差距,因此本文從磨損機(jī)理出發(fā),分析可靠性指標(biāo),制定和開展?jié)L珠絲杠副加速可靠性試驗(yàn),基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析故障,進(jìn)行加速模型建模與分析。主要進(jìn)行了以下工作:（1）總結(jié)分析了滾珠絲杠副可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo),分為精度保持性,故障可靠性和疲勞壽命。針對(duì)滾珠絲杠副的精度保持性,從摩擦磨損的角度出發(fā),研究了滾珠絲杠副精度變化情況,通過絲桿行程誤差的變化反映絲杠滾道的磨損,摩擦力矩的變化來反映絲杠滾道和螺母滾道的綜合磨損情況,建立了絲杠滾道的磨損預(yù)測(cè)模型和雙螺母滾珠絲杠副摩擦力矩?fù)p失模型。（2）建立了關(guān)于軸向載荷、運(yùn)行速度和試驗(yàn)頻次的等效加速失效時(shí)間模型,并基于加速模型制定了兩種運(yùn)行速度下的滾珠絲杠副軸向載荷A+A步進(jìn)加載可靠性加速試驗(yàn)方案,并從彈塑性力學(xué)的角度分析了不改變滾珠絲杠副失效機(jī)理情況下軸向應(yīng)力取值范圍,結(jié)合調(diào)研的滾珠絲杠副實(shí)際使用工況設(shè)置了試驗(yàn)參數(shù)和條件;以檢測(cè)的滾珠絲杠副綜合性能（定位精度、重復(fù)定位精度、反向間隙、噪聲和溫升）為標(biāo)準(zhǔn)篩選了性能接近的樣件... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

滾珠絲杠副示意圖

碩士學(xué)位論文基于等效加速失效時(shí)間模型的滾珠絲杠副可靠性試驗(yàn)及分析112滾珠絲杠副可靠性衡量指標(biāo)及分析滾珠絲杠副的各項(xiàng)性能指標(biāo)是衡量滾珠絲杠副質(zhì)量好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，主要包括入庫性能、綜合性能和可靠性性能，如圖2.1所示。本文主要研究滾珠絲杠副在運(yùn)行后的可靠性性能�？煽啃怨こ痰恼Q生已近半個(gè)世紀(jì)的歷史，包括可靠性設(shè)計(jì)、可靠性增長(zhǎng)、可靠性試驗(yàn)、可靠性數(shù)據(jù)采集和分析、可靠性預(yù)計(jì)等，不僅需要學(xué)習(xí)可靠性的相關(guān)理論，更需要學(xué)習(xí)基于試驗(yàn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理和分析的方法。產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)到使用、維修和報(bào)廢都包含了可靠性理論。本文從滾珠絲杠副的磨損研究的基礎(chǔ)出發(fā)，借鑒滾動(dòng)軸承的研究，確定滾珠絲杠副的可靠性指標(biāo)研究絲杠副的可靠性。圖2.1滾珠絲杠副性能分類2.1滾珠絲杠副可靠性衡量指標(biāo)可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3187-94《可靠性、維修性術(shù)語》可知，其概念定義為“產(chǎn)品在規(guī)定條件下與規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力”。對(duì)滾珠絲杠副而言：規(guī)定條件為工作條件、環(huán)境條件、潤(rùn)滑條件等；規(guī)定時(shí)間為設(shè)計(jì)任務(wù)書中預(yù)期工作時(shí)間；規(guī)定功能為精度保持、性能良好、無疲勞失效以及各項(xiàng)性能在要求范圍之內(nèi)；能力則是一種概率，一般以可靠度衡量。對(duì)于滾珠絲杠副而言，可靠性指標(biāo)主要涉及精度、故障和疲勞壽命三個(gè)方面。從圖2.2可以看出，可靠性指標(biāo)并不是相互獨(dú)立的，在整個(gè)疲勞壽命周期內(nèi)，伴隨著滾珠絲杠副的精度喪失和故障的發(fā)生。在一些對(duì)滾珠絲杠副的精度性能要求不高只需傳動(dòng)功能的場(chǎng)合下，即使精度喪失，滾珠絲杠副的工作壽命仍沒有終止，所以在研究滾珠絲杠副的可靠性性能時(shí)，可以同時(shí)綜合的檢測(cè)

2滾珠絲杠副可靠性衡量指標(biāo)及分析碩士學(xué)位論文12各項(xiàng)性能，系統(tǒng)的研究滾珠絲杠副的可靠性。圖2.2滾珠絲杠副可靠性指標(biāo)示意圖2.2滾珠絲杠副精度保持性精度保持性是指滾珠絲杠副在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)精度保持在某一精度等級(jí)而不喪失的能力，是評(píng)價(jià)滾珠絲杠副機(jī)械性能的一個(gè)重要指標(biāo)，并用有效精度保持時(shí)間或者精度壽命表示其精度保持性的強(qiáng)弱。有效精度保持時(shí)間是指在一定工作條件下指滾珠絲杠副的精度保持在規(guī)定的等級(jí)范圍內(nèi)而未喪失的時(shí)間[57]。精度指標(biāo)是衡量滾珠絲杠副精度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合GBT17587.3-1998《滾珠絲杠副第3部分：驗(yàn)收條件和驗(yàn)收檢驗(yàn)》，其精度指標(biāo)主要包括：有效行程內(nèi)平均行程偏差e、任意2π弧度內(nèi)行程變動(dòng)量V2π、任意300mm行程行程變動(dòng)量V300、有效行程內(nèi)行程變動(dòng)量Vu和摩擦力矩的變化量。在判斷滾珠絲杠副的精度等級(jí)時(shí)要綜合考量各個(gè)精度指標(biāo)，進(jìn)而估計(jì)和判斷。滾珠絲杠副在運(yùn)行過程中，滾珠與絲杠和螺母的摩擦磨損會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠副的精度指標(biāo)發(fā)生變化，隨著運(yùn)行里程的增加，磨損的不斷加劇，滾珠絲杠副的精度指標(biāo)將達(dá)不到工作要求的等級(jí)，即滾珠絲杠副的精度喪失，一些高精度機(jī)床或者產(chǎn)品對(duì)滾珠絲杠副的精度和性能要求較高，精度喪失將不能滿足加工或生產(chǎn)需求，則需更換新的高精度滾珠絲杠副，而通過分析大量滾珠絲杠副精度喪失的數(shù)據(jù)就可以得出該型號(hào)的滾珠絲杠副的有效精度保持時(shí)間。本文基于前人在滾珠絲杠副磨損研究的基礎(chǔ)上建立精度磨損與摩擦力矩和絲杠行程誤差的關(guān)系，通過滾珠絲杠副摩擦力矩來反應(yīng)螺母和絲杠的磨損情況，建立摩擦力矩退化模型；通過滾珠絲杠副的行程誤差來反映絲杠滾道的磨損情況，建立絲杠磨損模型。2.2.1雙螺母滾珠絲杠副受力分析對(duì)于雙螺母預(yù)緊滾珠絲杠副來說，在無外部負(fù)載時(shí)，螺母A

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