航天工况下滚珠丝杠的接触特性及摩擦效率分析

发布时间：2017-06-06 01:07

  本文关键词：航天工况下滚珠丝杠的接触特性及摩擦效率分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航天伺服精密传动机构中的滚珠丝杠由于载荷和工作条件的特殊性,其接触变形、摩擦磨损、破坏机理与通用滚珠丝杠传动相比有天壤之别,对于航天工况下的滚珠丝杠副研究有着十分必要的意义。 本文结合弹塑性力学、摩擦学、热力学对滚珠丝杠副进行了理论研究和探讨。首先基于赫兹理论结合塑性变形特点对滚珠丝杠副进行了弹塑性接触变形建模,根据滚珠丝杠副的特点分别从数学计算模型和有限元仿真,对滚珠丝杠副的接触变形问题进行了探索。其次根据滚珠丝杠副摩擦力矩的发生机制特点,构造了滚珠丝杠副摩擦力矩的计算模型,分析讨论了各种因素条件对滚珠丝杠副摩擦力矩的影响,基于热变形基本方程和有限元理论对于滚珠丝杠副的温升和热变形建立了数学模型,在确定约束条件和热载荷的基础上建立了滚珠丝杠副的稳态温度场分析模型,并给出了热位移变形图。最后根据有无预紧情况分别对滚珠丝杠副的传动效率进行了数学模型计算。 本文的研究对于面向航天工况的伺服精密滚珠丝杠传动的优化设计有着一定的理论价值,为航天机电伺服机构的小型化、轻量化设计提供了一定的技术支持。
【关键词】：滚珠丝杠 弹塑性变形 摩擦力矩 有限元 热变形
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V423
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景及意义8
• 1.2 滚珠丝杠副简介8-13
• 1.2.1 滚珠丝杠副工作原理8-9
• 1.2.2 滚珠丝杠副的特点9-10
• 1.2.3 滚珠丝杠副的分类10-12
• 1.2.4 滚珠丝杠副的基本尺寸12
• 1.2.5 滚珠丝杠副的精度和材料12-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.3.1 国外的研究发展情况13
• 1.3.2 国内的研究发展情况13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 2 滚珠丝杠副的接触变形15-26
• 2.1 概述15
• 2.2 滚珠丝杠副的弹性变形15-19
• 2.2.1 Hertz接触理论15-17
• 2.2.2 滚珠与滚道的弹性变形17-19
• 2.3 滚珠丝杠副的塑性变形19-20
• 2.4 丝杠副的弹塑性变形计算20-21
• 2.5 滚珠丝杠副的有限元建模仿真21-25
• 2.6 本章小节25-26
• 3 滚珠丝杠副摩擦力矩分析26-44
• 3.1 概述26
• 3.2 滚珠丝杠副摩擦力矩产生机理分析26-29
• 3.2.1 滚珠丝杠副弹性滞后引起的纯滚动摩擦26-27
• 3.2.2 滚珠丝杠副滚珠与滚道间的差动摩擦27
• 3.2.3 滚珠自身的自旋滑动摩擦27
• 3.2.4 滚珠丝杠副滚珠与滚珠间的滑动摩擦27-28
• 3.2.5 返向装置内的滚珠摩擦28
• 3.2.6 润滑剂粘滞摩擦28-29
• 3.3 滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素分析29-37
• 3.3.1 预紧力对滚珠丝杠摩擦力矩的影响29-31
• 3.3.2 滚珠循环方式对滚珠丝杠摩擦力矩的影响31-32
• 3.3.3 滚道参数对滚珠丝杠摩擦力矩的影响32-35
• 3.3.4 载荷对滚珠丝杠摩擦力矩的影响35-36
• 3.3.5 材料、润滑对滚珠丝杠摩擦力矩的影响36-37
• 3.4 滚珠丝杠副摩擦力矩分析计算37-42
• 3.4.1. 丝杠滚道内的摩擦分析计算37-38
• 3.4.2. 返向器内滚珠滑动摩擦分析计算38-39
• 3.4.3. 滚珠进出返向器时摩擦分析计算39-42
• 3.5 滚珠丝杠副预紧力的确定42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 滚珠丝杠副温升及热变形分析44-54
• 4.1 概述44
• 4.2 滚珠丝杠的发热及理论计算44-48
• 4.2.1 滚珠丝杠热分析基础44-45
• 4.2.2 滚珠丝杠的发热量计算45-46
• 4.2.3 滚珠丝杠副热对流的计算46-48
• 4.3 滚珠丝杠的温升及热变形分析48-49
• 4.4 滚珠丝杠温升的有限元仿真模拟49-51
• 4.5 滚珠丝杠副发热的影响因子和改进方法51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 5 滚珠丝杠副的传动效率及磨损分析54-68
• 5.1 概述54
• 5.2 滚珠丝杠副效率分析54-62
• 5.2.1 滚珠丝杠副无预紧下的效率54-56
• 5.2.2 滚珠丝杠副有预紧下的效率56-60
• 5.2.3 滚珠丝杠副数学模型计算60-62
• 5.2.4 滚珠丝杠副防止逆传动的方法62
• 5.3 滚珠丝杠副失效分析62-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

【参考文献】

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本文编号：425027