雙螺母預(yù)緊的滾珠絲杠受力程度

 隨著科學(xué)的發(fā)展，對機床生產(chǎn)的精度要求越來越高，這就對機床上零件的精度提出了更高的要求。本文主要分析了雙螺母預(yù)緊滾珠絲杠副的受力程度及其接觸應(yīng)力范圍，重點研究了雙螺母預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向剛度，并建立了軸向剛度的計算公式。本文主要分析滾珠絲杠副軸向剛度的影響因素。

 隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國滾珠絲杠副的發(fā)展正逐步跟上世界的步伐，朝著高速、高精度和低功耗的方向發(fā)展。大型絲杠是發(fā)展的產(chǎn)物。作為機床不可缺少的重要組成部分，它也為機床的高速發(fā)展指明了方向。在機床高速發(fā)展的同時，也需要保證其零件的加工精度。只有好的質(zhì)量才能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。在機床系統(tǒng)中，滾珠絲杠副的軸向剛度是影響定位精度的最重要因素。在傳統(tǒng)的機床設(shè)計中，滾珠絲杠副的軸向剛度一直是需要解決的技術(shù)重點，也是我國機床發(fā)展中的一個薄弱環(huán)節(jié)。因此，對高速滾珠絲杠軸向剛度的研究也為我國機床的更好發(fā)展提供了理論依據(jù)和現(xiàn)實意義。研究預(yù)緊滾珠絲杠副軸向現(xiàn)狀并分析

對于數(shù)控機床來說，滾珠絲杠副是一個重要的部件，滾珠絲杠副的軸向剛度是決定整個機床動態(tài)性能的關(guān)鍵。為了避免出現(xiàn)問題，應(yīng)該建立機床直線導(dǎo)軌與滾珠絲杠副結(jié)合部的動態(tài)特性的理論模型，以保證在實際運行中不出現(xiàn)問題。建立理論模型的前提是計算直線滾動導(dǎo)軌的線性剛度、滾珠絲杠副和角接觸球軸承的軸向剛度，用有限元法分析具有關(guān)節(jié)動態(tài)參數(shù)的加工中心的動態(tài)特性，保證其正常運行。

 如果考慮機床運行時滾珠絲杠的軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，就需要建立數(shù)控機床滾珠絲杠副驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)模型。該模型的復(fù)雜之處在于滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，但許多專家學(xué)者提出了建模方法，其中統(tǒng)一了不同固定形式的絲杠傳動鏈的等效靜剛度計算模型，采用分離參數(shù)建模的方法建立了絲杠傳動鏈的動剛度模型。利用滾珠絲杠滾道的力和力矩平衡方程，考慮接觸角變化和接觸變形的影響，建立了復(fù)合載荷下滾珠絲杠剛度的精確數(shù)學(xué)模型。這三個模型新穎，符合新時代的科學(xué)理念，可以考慮作為分析螺旋傳動鏈剛度特性的模型。

著名專家胡峰及其團隊在對絲杠軸向支撐剛度識別的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)初參數(shù)分析方法，建立了絲杠的初參數(shù)矩陣方程。利用初始參數(shù)值，建立了絲杠支撐點軸向剛度的識別模型。該識別模型主要通過實驗來識別絲杠支撐點的軸向剛度，該識別模型中的有限元方法也廣泛應(yīng)用于滾珠絲杠副剛度的研究中。雙螺母軸向平移的預(yù)緊研究

 對于滾珠絲杠副彈性接觸變形的模型研究，在此基礎(chǔ)上對軸向變形公式進行了改善﹐通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)得出對軸向變形量和滾珠絲杠副傳動性能的影響原因，并且運用有限元模型對滾珠絲杠副其進行接觸分析和軸向變形的原因進行證實，并通過分析得出最合適的滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這樣可以合最大限度的降低滾珠絲杠副的軸向變形量，提高機床的傳動機能，在雙螺母軸向平移的預(yù)緊研究中要考慮螺旋升角的問題。

為解決這個問題我們建立了滾珠絲杠副的受力模型，通過分析螺旋升角對滾珠絲杠副彈性變形的影響，并利用有限元法得到最佳的解決辦法﹐滾珠在空間上的運動的不確定性，滾珠絲杠副的幾何參數(shù)是非常復(fù)雜的，所以要引入螺旋升角，假如絲杠不動，左螺母治絲杠中心軸向左平移 △LL，右螺母沿絲杠中心軸向右平移 △LR ,此時該滾珠絲杠已達到初始預(yù)緊狀態(tài)。若左、右螺母滾道參數(shù)相同，則預(yù)緊狀態(tài)。若左、右螺母滾道參數(shù)相同，則：LL=△LR=△L

 因為螺母是左右對稱的，所以以右螺母為例分析右螺母的情況。因為這個平移的距離是相等的，所以曲線到點的距離也是相等的。但由于主法線的不同，不是等距曲線。只有點和點所在的曲線是等距曲線。

 點所在曲線到點所在曲線的距離為 go=rs+rn-2rb，令θ1=θ´-θ。由上式求出 θ1 并代入式 2即可得到右螺母初始預(yù)緊時的軸向平移量 △LR。如果左右螺母滾道和滾珠參數(shù)相同，那么墊片的最小厚度為 △L1+△LR=2△LR。若墊片厚度大于該值，預(yù)緊力大于零，處于預(yù)緊狀態(tài)︰若墊片厚度小于或等于該值，預(yù)緊力等于零，處于非預(yù)緊狀態(tài)。

 螺母所受壓力與滾道所受壓力之間的關(guān)系，綜合了兩者的關(guān)系并提出了相應(yīng)的模型建立，但 由于滾珠與滾道間的摩擦力遠遠小于對軌道的正壓力，所以在分析過程中忽略了其摩擦力以及慣性力，對于實際的操作有些誤差。