滚柱直线导轨副接触问题的动力学分析

作     者：熊小辉 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛宽民

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：滚柱直线导轨副 动态特性 五自由度非线性动力学模型 波纹度 

摘      要：随着现代工业的发展，滚柱直线导轨副的使用越来越广泛，其工作过程中的动态特性也越来越受到企业的重视，对滚珠直线导轨的质量要求也越来越高，其中振动和噪音是影响滚柱直线导轨副质量的关键因素，振动将直接导致滚柱直线导轨副导向精度降低。本文将着重从导轨的振动特性展开研究。 本文分析了滚柱进入返向器的动态特性，主要分析滚柱从承载区进入非承载区的频率，以及在返向器内的接触碰撞问题。主要结合弹流理论和加工误差等因素对滚柱直线导轨副进行动态特性分析。首先基于赫兹接触理论，分析滚柱与导轨和滑块的接触力与变形的数学表达式，然后基于弹流理论分析滚柱与导轨，滚柱与滑块接触载荷和运动速度对接触中心处油膜厚度的影响，并得出油膜厚度表达式，为建立滚柱直线导轨五自由度动力学模型提供依据。 所建立的滚柱直线导轨五自由度动力学模型主要考虑波纹度和润滑等因素。利用谐波函数建立滑块，轨道和滚柱的波纹度模型。然后在考虑波纹度、润滑和预紧力的条件下，建立针对于滑块的五自由度动力学模型。利用龙格库塔数值求解方法对动力学方程求解。然后对结果进行分析得出波纹度对滚柱直线导轨副动态特性的影响。通过对仿真结果的分析，研究了波纹度对滚柱直线导轨固有频率的影响规律。