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滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素及测试方法研究

精密滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件,其制造水平的高低在很大程度上决定了数控机床的精度高低。随着机械产品、数控机床向高速化、高精度化、复合化与环保化方向发展,对滚珠丝杠副的性能提出了越来越高的要求。摩擦力矩是滚珠丝杠副的重要的使用性能参数,它直接影响到能量的损耗、温度的变化(过分的温升将导致润滑剂恶化、磨损加剧,甚至导致工作表面烧伤)以及噪声、振动的变化,因此摩擦力矩的测量是滚珠丝杠副出厂检测的基本要求。目前我国除台湾地区外高速滚珠丝杠副的发展水平和国外相比还有不小的差距。除了原材料和加工设备的精度等因素外,没有完善的试验检测手段也是制约其发展的一个重要原因。基于此我们研制了滚珠丝杠副摩擦力矩测试仪,经过传感器选择、软硬件设计、接口电路设计等环节,可实现以下功能:根据采集到的数据实时绘制摩擦力矩变化曲线;计算分析测量数据;显示“中/英报告”、“打印测量报告”、“打印用户报告”;每次测量结果、力矩数据及被测丝杠参数可以存盘作为资  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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滚珠丝杠副综合性能测评方法与试验研究

本文针对国内滚珠丝杠副综合性能测评体系理论基础不够完善,测试方法与评价方法无法系统地比较境内外滚珠丝杠副性能差距的现状,开展了滚珠丝杠副综合测评方法与试验研究。滚珠丝杠副的性能有刚性、摩擦力矩、精度、温升、噪声、可靠性,根据测评体系原则以及行业协会、境内四家滚珠丝杠副龙头企业的要求,选取了摩擦力矩、精度、温升、噪声为滚珠丝杠副综合性能核心性能指标,对境内外5家滚珠丝杠副的产品进行了测试与评价,并且将测试的结果在行业内发布。首先,根据滚珠丝杠副的性能指标原则以及行业的要求,选取了综合性能指标,建立了综合性能测评体系,确定了滚珠丝杠副综合性能测试与评价方法。其次,研究了滚珠丝杠副综合性能测评的影响因素,分别针对影响滚珠丝杠副动态精度、温升、噪声指标的重要影响因素进行了分析,建立了滚珠丝杠副温升模型以及动态精度测试模型,并且通过试验验证了模型的准确性。然后,对测评体系中的主研发的摩擦力矩试验台、综合性能试验台等测试设备进行了主要误差分...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东建筑大学
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滚珠丝杠副可靠性试验台开发及试验研究

滚动功能部件可以实现旋转运动与直线运动之间的相互转换,其应用领域非常广泛,例如应用在飞机起落架上面、汽车转向机构、数控机床的进给传动机构等方面。滚珠丝杠副作为一种高效、节能的传动与定位元件,因具有高效快速、节省能源、零间隙高刚度传动、跟踪灵敏、不污染环境且对环境的适应性强等特点,高速精密滚珠丝杠副成为各类大型机床的不可替代的关键功能部件。目前在滚珠丝杠副可靠性理论以及标准检测评估方面研究不够深入,缺乏有效的试验装置和检测手段。论文结合课题组承担的国家重大科技专项“滚动功能部件产业化关键工艺技术及装备开发与应用”(2012ZX04002013)、国家自然科学基金项目“非常态工况下滚珠丝杠副传动失效机理及其试验研究”(51375279),围绕滚珠丝杠副可靠性失效机理、试验台总体设计以及检测系统的开发设计等内容,主要开展了如下几方面工作:首先对滚珠丝杠副常见的失效形式以及失效原理进行了分析、阐述,对影响滚珠丝杠副寿命的主要因素进行了探...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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滚珠丝杠副性能退化机理与试验研究

本课题以“高档数控机床”国家科技重大专项“功能部件测试试验共性技术研究与能力建设”为背景。通过探究滚珠丝杠副性能退化机理,设计开展加速性能退化试验,并基于性能退化数据进行可靠性分析,实现对滚珠丝杠副主要性能失效寿命的合理预测,从而指导企业进行科学维护,减少经济损失,具有极大的工程应用价值。主要开展了以下工作:首先从接触特性及摩擦磨损的角度对滚珠丝杠副的性能退化机理展开研究,并选取影响丝杠副实际功能中最重要的两种性能特性——精度及预紧力作为主要研究对象,分析其性能退化机理,为加速性能退化试验的开展打下了理论基础。其次针对预紧力计算中摩擦系数取值存在的问题,基于滚珠丝杠副的结构特点建立了滚珠与滚道的运动学及动力学模型,推导了滚珠丝杠副摩擦系数计算公式,并通过预紧力调节装置与摩擦力矩测量系统对摩擦系数进行了测定,给出了合理的滚珠丝杠副摩擦系数选用标准。在此基础上,为确定科学合理的加速性能退化试验方案,搭建了滚珠丝杠副性能退化试验平台;...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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高速螺母驱动型滚珠丝杠副动力学特性研究

数控机床的大型化和高速化,不但要求机床主轴转速不断提高,而且进给速度也要求越来越快。常规的滚珠丝杠副,尤其是大型、重型高档数控机床用的大行程丝杠副,自身重量较螺母大得多,因此丝杠旋转惯性力很多,导致发热、变形和能耗严重,变形的丝杠在旋转过程中又会产生振动和噪声,降低了设备的工作精度。这是目前一个亟待解决的问题。因此本研究根据运动的相对性,提出新型“螺母驱动型滚珠丝杠副”,把传统的“丝杠驱动方式”改为“螺母驱动方式”。本研究借助于数学建模、力学分析、计算分析软件和实验研究等方法,在构建滚动体运动学、接触模型及进给系统结构动力学模型基础上,对螺母驱动型滚珠丝杠副高速传动性能进行研究,研究内容主要包括:1.根据运动学理论,对高速螺母驱动型滚珠丝杠副滚动体运动学进行分析。求解了滚珠滚动速度与驱动螺母轴转速之间的运动关系,推导出滚动体公转和自转角速度,求取双螺母内滚动体接触点位置及滑动速度。理论分析得出相同驱动速度时螺母驱动型滚珠丝杠副滚...  (本文共156页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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滚珠丝杠副退化机理与评估系统研究

滚珠丝杠副凭借其高精度、高效率、高刚度、运行平稳等特点在精密机械、自动化、半导体等领域广泛应用。滚珠丝杠副在工作过程中性能逐渐衰退,传动精度逐渐降低,最终导致失效并造成巨大的经济损失,因此对滚珠丝杠副的性能状态进行实时评估具有十分重要的意义。本文应用接触力学、碰撞力学、弹流润滑等理论,分析滚珠丝杠副的结构参数对接触角、接触压力和接触变形的影响,建立了载荷分布模型并对滚珠丝杠副系统的轴向刚度进行了分析。对滚珠在工作滚道和反向器内的运动进行了分析,对摩擦力矩的来源和影响因素进行了研究,建立了摩擦力矩的理论模型。通过对载荷、转速、润滑、温度和误差之间的相互影响的分析,揭示了不同工况下滚珠丝杠副的性能退化机理。在此基础上确定了性能状态的评估指标。为了方便、有效、低成本地实现性能状态监测,减少传感器的使用,以滚珠丝杠副在数控机床上的应用为例,研究并建立了评估指标的间接测量方法。对数控机床上的滚珠丝杠副的性能状态进行了评估。以配备西门子84...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>