發(fā)布時(shí)間：2017-10-10 08:46

  本文關(guān)鍵詞：高承載工況下滾珠絲杠副的接觸變形與剛度分析

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【摘要】：精密滾珠絲杠副在航天伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用越來(lái)越為廣泛,其極限承載能力與剛度是兩項(xiàng)重要的性能指標(biāo),對(duì)其研究是非常必要的,而分析滾珠絲杠副的載荷分布是進(jìn)行這兩項(xiàng)研究的前提。目前,在研究滾珠絲杠副載荷分布時(shí)都是簡(jiǎn)單地按照滾珠均載來(lái)分析,這與實(shí)際情況有較大的偏差。本文結(jié)合彈塑性理論以及變形協(xié)調(diào)條件建立了求解滾珠絲杠副載荷分布的模型,以此為基礎(chǔ)重點(diǎn)研究了滾珠絲杠副的接觸變形及軸向接觸剛度,并對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 本文首先以赫茲理論為基礎(chǔ),研究航天工況下滾珠絲杠副的接觸特性,推導(dǎo)了滾珠絲杠副滾珠法向載荷與彈塑性接觸變形的數(shù)學(xué)計(jì)算公式,建立了變形協(xié)調(diào)條件下滾珠絲杠副載荷分布的模型,并分析了絲杠副的幾何誤差對(duì)載荷分布的影響規(guī)律。其次,根據(jù)所建立的滾珠絲杠副載荷分布模型,重點(diǎn)研究了滾珠絲杠副的軸向接觸剛度以及接觸角與軸向載荷的變化關(guān)系,并推導(dǎo)了接觸角增量與軸向載荷的計(jì)算公式。最后,結(jié)合對(duì)滾珠絲杠副軸向接觸剛度的研究,建立了以滾珠絲杠副最大軸向接觸剛度為主要優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)滾珠絲杠副相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。并運(yùn)用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行仿真,通過(guò)變形分析結(jié)果與理論結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了理論模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：滾珠絲杠副 變形協(xié)調(diào) 載荷分布 軸向接觸剛度 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH132.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 選題的背景與意義7-8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 滾珠絲杠副的發(fā)展8-9
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容10-12
• 2 高承載工況下滾珠絲杠副彈塑性接觸變形分析12-24
• 2.1 赫茲點(diǎn)接觸理論12-15
• 2.1.1 赫茲點(diǎn)接觸理論基礎(chǔ)12-13
• 2.1.2 點(diǎn)接觸應(yīng)力和變形計(jì)算13-15
• 2.2 彈塑性接觸理論15-19
• 2.2.1 滾珠絲杠副彈塑性力學(xué)模型的簡(jiǎn)化16-17
• 2.2.2 塑性接觸變形理論17-19
• 2.3 滾珠絲杠副的接觸變形模型分析19-20
• 2.4 滾珠均勻受載情況下的接觸變形計(jì)算20-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 滾珠絲杠副的載荷分布及接觸角研究24-39
• 3.1 引言24
• 3.2 滾珠絲杠副載荷分布模型的建立24-29
• 3.2.1 滾珠絲杠副滾珠等效受力模型的研究24-26
• 3.2.2 考慮誤差情況下變形協(xié)調(diào)關(guān)系的建立26-27
• 3.2.3 滾珠受載模型的建立27-29
• 3.3 無(wú)幾何誤差下滾珠絲杠副載荷分布實(shí)例計(jì)算及接觸變形分析29-32
• 3.3.1 無(wú)誤差時(shí)滾珠受載的實(shí)例計(jì)算29-31
• 3.3.2 滾珠受載不均時(shí)接觸變形分析31-32
• 3.4 幾何誤差對(duì)滾珠絲杠副載荷分布的影響32-34
• 3.5 滾珠絲杠副的接觸角研究34-38
• 3.5.1 無(wú)載荷作用下的接觸角34-35
• 3.5.2 軸向載荷作用下的接觸角35-37
• 3.5.3 接觸角與軸向載荷變化的實(shí)例計(jì)算37-38
• 3.6 本章小節(jié)38-39
• 4 預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛度研究39-48
• 4.1 滾珠絲杠副軸向接觸剛度的影響因索39-41
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)39-40
• 4.1.2 滾珠絲杠副的預(yù)緊方式40-41
• 4.2 預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向接觸變形與剛度41-45
• 4.2.1 滾珠過(guò)盈量Δd的計(jì)算41-42
• 4.2.2 無(wú)載荷時(shí)預(yù)緊滾珠絲杠副的接觸變形分析42-43
• 4.2.3 外載荷作用時(shí)預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向接觸變形分析43-44
• 4.2.4 預(yù)緊滾珠絲杠副軸向接觸剛度分析44-45
• 4.3 軸向接觸變形與軸向接觸剛度的求解45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 以滾珠絲杠副軸向接觸剛度為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化48-57
• 5.1 優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型48-54
• 5.1.1 設(shè)計(jì)變量的選取48
• 5.1.2 目標(biāo)函數(shù)的建立48-52
• 5.1.3 約束條件的確立52-54
• 5.2 基于MATLAB的GUI優(yōu)化工具的尋優(yōu)計(jì)算54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 6 優(yōu)化前后滾珠絲杠副有限元變形分析及剛度計(jì)算57-62
• 6.1 有限元模型的建立57-59
• 6.2 優(yōu)化前后有限元的結(jié)果分析59-60
• 6.3 有限元模型與理論模型的結(jié)果對(duì)比60-61
• 6.4 本章小結(jié)61-62
• 7 總結(jié)與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66

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本文編號(hào)：1005427