[发明专利]一种滚珠丝杠载荷谱的提取方法

摘要

本发明属于接触力学领域，一种滚珠丝杠的载荷谱提取方法。建立单螺母滚珠丝杠副载荷分布模型；基于赫兹接触理论，根据变形协调原理，建立螺母滚珠丝杠副载荷分布非线性方程组；对单滚珠模型接触载荷非线性方程组进行求解；建立滚珠丝杠副高速运动状态动态接触特性的求解模型，并对非线性方程组进行数值求解；依据从数控系统获得的工作位置及伺服电机力矩电流随时间变化关系，计算丝杠螺母副接触载荷随位置变化规律；编制滚珠丝杠螺母副的载荷谱。利用本发明精确确定丝杠螺母副各部件载荷谱，为进给系统可靠性设计提供依据。

主权项

一种滚珠丝杠螺母副载荷谱的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立单螺母滚珠丝杠副载荷分布模型；步骤1‑1，丝杠螺母副轴向外侧为具有螺旋轨道的螺母，内侧为具有螺旋轨道的丝杠，中间为滚珠；总圈数为丝杠螺母副的滚珠圈数；步骤1‑2，设每半导程的滚珠受力相同，上半周为Q1,Q2,…,Qj，接触角为α1,α2,…αj；下半周为Qi,Qi+1,…,Qz，接触角为αi,αi+1,…αz；丝杠上半周接触应变为εS‑1,εS‑2,…,εS‑j，下半周接触应变为εS‑i,εS‑i+1,…,εS‑z；螺母上半周接触应变为εN1,εN2,…,εNj，下半周接触应变为εNi,εNi+1,…,εNz；其中j和z‑i为上半周和下半周滚珠圈数，i＝j+1；步骤1‑3，将杠驱动力F作用在丝杠中心，将F一半分别作用在上、下螺母部，方向与丝杠驱动力相反，作为工作台对丝杠副的作用力；步骤2，基于赫兹接触理论，根据变形协调原理，同时在对单圆弧和双圆弧滚珠丝杠副在发生接触变形时接触角进行计算的基础上，建立单螺母滚珠丝杠副载荷分布非线性方程组；步骤3，对单滚珠模型接触载荷非线性方程组进行求解；步骤4，建立滚珠丝杠副高速运动状态动态接触特性的求解模型，并对非线性方程组进行数值求解；步骤5，依据从数控系统获得的工作位置及伺服电机力矩电流随时间变化关系，计算丝杠螺母副接触载荷随位置变化规律；步骤6，滚珠丝杠试验及载荷计算；步骤7，滚珠丝杠螺母副载荷谱编制。