滚动直线导轨副载荷特性和结构特点对刚度影响的研究

滚动直线导轨副是精密滚动功能部件,具有优良的运动精度,磨损少,寿命长,速度快,无爬行,启动时无震颤,润滑方便,高刚性,容许负荷大,很好的经济性能等特点。广泛应用于数控机床、医疗机械、半导体制造装置、航空航天、汽车、铁路运输和各种检测机械等,但目前国内外同样产品在质量、精度和寿命等多项性能方面的差距比较大,而且结构大多参考国外的产品。因此对滚动直线导轨副进行研究以提高各项性能是很必要的。 本文研究的内容主要包括滚动直线导轨副静刚度的数学模型的研究、结构的研究、钢珠的运动的分析、影响静刚度的因素的分析、进行有限元仿真、找出其影响规律,具体可分如下三个方面: 第一,在理论方面,对现有滚动直线导轨副静刚度的力学模型、结构进行研究;利用赫兹理论知识,研究了影响滚动直线导轨副刚度的因素。而且借鉴滚动轴承的运动关系,研究了导轨承载区滚珠的运动方式,并推导出了其速度和旋滚比等的计算公式。 第二,在对滚动直线导轨副深刻理解的基础上,利用弹性力学有限单元方法,采用专业非线性有限元软件ABAQUS,建立研究不同结构特点和载荷特性对刚度影响的物理模型,并对计算结果进行理论分析,而且与理论模型计算的结果进行比较验证。 第三,通过有限元仿真的结果,分别找出不同结构特点和载荷特性对刚度影响的曲线,如轨道曲率大小、接触角的大小、有无预加载荷对刚度影响的变化曲线,然后通过这些曲线总结出对刚度的影响规律。