精密滾珠絲杠副是數(shù)控機床的關(guān)鍵功能部件,隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展,對滾珠絲杠副的線速度提出了越來越高的要求。滾珠絲杠副的高速化同時帶來了振動、噪聲和由于摩擦引起的溫升等諸多問題,噪聲和溫升成為制約滾珠絲杠副高速化的關(guān)鍵因素。研究摩擦和噪聲等高速滾珠絲杠副的動力學(xué)性能,分析影響滾珠絲杠副高速性能的關(guān)鍵因素,為高速滾珠絲杠副的設(shè)計和制造提供理論和技術(shù)支持,具有重要的理論價值和實際意義。本文應(yīng)用接觸力學(xué)、碰撞力學(xué)、彈流動力潤滑和結(jié)構(gòu)噪聲的理論,結(jié)合實驗研究了滾珠絲杠副的摩擦力矩和高速下的噪聲問題,研究內(nèi)容主要包括:1)應(yīng)用Hertz接觸理論,在考慮螺旋升角的情況下,分析了滾珠在工作滾道中的接觸特性及各結(jié)構(gòu)參數(shù)對接觸特性的影響。2)根據(jù)運動學(xué)理論,分析滾珠絲杠副中滾珠與絲杠軸之間的運動關(guān)系,探討各結(jié)構(gòu)參數(shù)對滾珠自旋和滑移運動的影響。3)應(yīng)用Hertz接觸模型和牛頓第二定律,建立了滾珠與返向器碰撞的力學(xué)模型,設(shè)計了測量碰撞接觸時間的試驗裝置。研究分析了碰撞角度、結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)對碰撞力的影響。分析了滾珠碰撞后的運動變化情況,以及在循環(huán)返向滾道中的運動流暢性。4)根據(jù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點,研究分析了滾... 

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)
    1.3 滾珠絲杠副的高速化趨勢及技術(shù)對策
        1.3.1 滾珠絲杠副的高速化趨勢
        1.3.2 滾珠絲杠副的高速化所帶來的問題
        1.3.3 滾珠絲杠副高速化的技術(shù)對策
    1.4 精密滾珠絲杠副的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 課題研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第二章 滾珠在工作滾道中的接觸特性
    2.1 概述
    2.2 Hertz接觸理論
    2.3 滾珠與工作滾道的接觸特性
        2.3.1 主曲率與曲率和的計算
        2.3.2 接觸載荷
        2.3.3 接觸壓力和變形分析
    2.4 滾珠絲杠副設(shè)計參數(shù)對滾珠接觸特性的影響
        2.4.1 接觸角對接觸特性的影響
        2.4.2 螺旋升角對接觸特性的影響
        2.4.3 曲率比對接觸特性的影響
    2.5 滾道加工誤差對接觸載荷的影響
        2.5.1 加工誤差對接觸角的影響
        2.5.2 加工誤差對接觸載荷的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 滾珠在工作滾道中的運動分析
    3.1 概述
    3.2 滾珠絲杠副中的基本運動關(guān)系
    3.3 滾珠通過返向器的頻率
    3.4 滾珠的自旋運動
    3.5 滾珠的滑移
    3.6 本章小結(jié)
第四章 滾珠在循環(huán)返向器中的動力學(xué)性能分析
    4.1 概述
    4.2 碰撞模型的描述
    4.3 入口處滾珠與返向器的碰撞力學(xué)模型
        4.3.1 滾珠與返向器的碰撞接觸理論模型
        4.3.2 模型的試驗驗證
    4.4 各種因素對碰撞力影響的數(shù)值模擬
        4.4.1 速度對碰撞力的影響
        4.4.2 DN值和碰撞角對碰撞力的影響
        4.4.3 螺旋升角對碰撞力的影響
        4.4.4 材料的彈性模量對碰撞力的影響
        4.4.5 滾珠質(zhì)量對碰撞力的影響
        4.4.6 返向器滾道截面與滾珠的曲率比對碰撞力的影響
    4.5 滾珠在返向過程中的流暢性分析
        4.5.1 入口處滾珠與返向器的碰撞對滾珠速度的影響
        4.5.2 返向滾道的曲率變化對滾珠運動流暢性的影響
        4.5.3 滾珠在返向滾道內(nèi)的推擠碰撞
        4.5.4 返向器裝配誤差對滾珠流暢性的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 滾珠絲杠副摩擦力矩的理論分析
    5.1 概述
    5.2 滾珠絲杠副摩擦力矩產(chǎn)生機理
        5.2.1 彈性滯后阻力
        5.2.2 差動滑動摩擦
        5.2.3 自旋滑動摩擦
        5.2.4 滾珠之間的摩擦
        5.2.5 滾珠在返向器中的摩擦
        5.2.6 潤滑劑的粘滯摩擦
    5.3 摩擦力矩分析模型
        5.3.1 由預(yù)緊載荷引起的摩擦力矩
        5.3.2 摩擦力矩分析模型
    5.4 滾珠絲杠副的彈流潤滑分析
        5.4.1 Reynolds方程
        5.4.2 點接觸彈流油膜厚度
        5.4.3 滾珠絲杠副的潤滑狀態(tài)判別
        5.4.4 脂潤滑彈流膜的特征
    5.5 滾道制造誤差對摩擦力矩的影響分析
        5.5.1 載荷對滑動摩擦系數(shù)的影響
        5.5.2 滾道參數(shù)的隨機誤差對摩擦力矩的影響
        5.5.3 滾道加工誤差對摩擦力矩影響的平均效應(yīng)
    5.6 摩擦力矩波動頻率的討論
    5.7 本章小結(jié)
第六章 滾珠絲杠副摩擦力矩的實驗研究
    6.1 概述
    6.2 摩擦力矩測量分析系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.1 摩擦力矩實驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.2.2 信號采集分析系統(tǒng)
            6.2.2.1 信號采集
            6.2.2.2 AR功率譜分析
            6.2.2.3 線性趨勢信號的剔除
    6.3 摩擦力矩測量結(jié)果與分析
        6.3.1 不同結(jié)構(gòu)滾珠絲杠副的摩擦力矩特性
        6.3.2 潤滑介質(zhì)對摩擦力矩的影響
        6.3.3 1Hz波動的原因討論
    6.4 滾珠絲杠副高速下的溫升試驗
        6.4.1 溫升測量方法
        6.4.2 溫升測量結(jié)果分析
    6.5 滾珠絲杠副磨粒的鐵譜分析
    6.6 本章小結(jié)
第七章 端部偏轉(zhuǎn)式高速滾珠絲杠副噪聲機理的實驗研究
    7.1 概述
    7.2 振動噪聲測量分析系統(tǒng)
        7.2.1 高速精密滾珠絲杠副綜合性能實驗臺
        7.2.2 振動噪聲采集分析儀
    7.3 滾珠絲杠副噪聲的實驗與分析
        7.3.1 實驗條件
        7.3.2 插管式與端部偏轉(zhuǎn)式滾珠絲杠副噪聲頻譜特性
    7.4 滾珠絲杠副振動的實驗與分析
        7.4.1 4032絲杠副的軸向振動實驗與頻譜分析
        7.4.2 4032滾珠絲杠副的徑向振動實驗與分析
    7.5 滾珠絲杠副螺母振動的激勵頻率分析
        7.5.1 滾珠對返向器的沖擊頻率
        7.5.2 滾珠通過返向器頻率的驗證
        7.5.3 絲杠軸波紋度的激勵頻率
    7.6 潤滑脂對滾珠絲杠副噪聲的影響
    7.7 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文、參與課題及獲得獎勵
    發(fā)表論文
    參與課題
    獲得獎勵
英文論文
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]滾珠絲杠副摩擦力矩測量系統(tǒng)的研制[J]. 宋現(xiàn)春,張剛,厲超.  山東建筑大學(xué)學(xué)報. 2007(03)
[2]滾珠絲杠副摩擦力矩影響因素及測試方法研究[J]. 劉曉慧,宋現(xiàn)春.  工具技術(shù). 2006(06)
[3]基于扭矩測量的交流伺服工作臺摩擦建模與仿真研究[J]. 張濤,路長厚,李泉.  潤滑與密封. 2006(04)
[4]精密滾珠絲杠磨削加工中的熱變形控制[J]. 宋現(xiàn)春,王兆坦,劉現(xiàn)銀.  制造技術(shù)與機床. 2006(01)
[5]滾珠絲杠的溫升及熱變形對策[J]. 于旭年,荊福義.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2005(11)
[6]短時AR譜分析及在內(nèi)燃機故障診斷中的應(yīng)用[J]. 李濤,李艾華,王濤,尚玉沛.  振動、測試與診斷. 2005(04)
[7]從CIMT2005中國國際機床展看數(shù)控機床滾動功能部件的發(fā)展[J]. 宋現(xiàn)春.  機械工人.冷加工. 2005(06)
[8]緊隨數(shù)字化制造技術(shù)與裝備同步發(fā)展的滾動功能部件產(chǎn)品[J]. 黃祖堯.  世界制造技術(shù)與裝備市場. 2005(03)
[9]實現(xiàn)滾珠絲杠螺母副高速化的技術(shù)措施[J]. 曹建國,陳世平.  機床與液壓. 2005(05)
[10]高速滾珠絲杠副綜合性能試驗臺的研制開發(fā)[J]. 宋現(xiàn)春,劉劍,王兆坦,劉憲銀,李保民.  工具技術(shù). 2005(03)

博士論文
[1]大導(dǎo)程滾珠絲杠副動力學(xué)性能及加工方法研究[D]. 姜洪奎.山東大學(xué) 2007
[2]斜碰撞振動系統(tǒng)動力學(xué)研究[D]. 韓維.南京航空航天大學(xué) 2003
[3]球軸承振動的研究[D]. 趙聯(lián)春.浙江大學(xué) 2003



本文編號：3647286