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滚柱直线导轨副的力学性能分析

作　者: 刘曙光
导　师: 张新宝
学　校: 华中科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 滚柱直线导轨副寿命刚度动刚度滚柱修形刚度试验机
分类号: TG502.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 133次
引　用: 3次
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内容摘要

滚柱直线导轨副作为机床的关键功能部件,对机床加工精度起着至关重要的影响。随着数控技术的不断发展,滚柱直线导轨副正向着高精度化、高速化、高承载能力化、高寿命化的方向发展,但其基础理论研究却很不完善。因此,研究滚柱直线导轨副的力学特性具有非常现实的意义。本文首先介绍了滚柱直线导轨副的结构特点,以接触力学为理论基础,分析了滚柱与平面之间的接触特点,并以Palmgren-lundberg公式为理论基础,建立了滚柱直线导轨副的寿命计算模型。在本文第三章结合有限元分析软件,建立了滚柱直线导轨副在存在预紧力与导轨副变形时的垂直拉压刚度、偏载M_x时刚度、偏载M_y时刚度计算模型,由于其它方向的刚度与已建立的刚度计算模型相同,因而建立了所有方向刚度计算得模型。同时本章还建立了滚柱直线导轨副在承受复合力系时的刚度计算模型,以及实际应用中工作平台的刚度计算模型,以及直线导轨副的动刚度计算模型。本文在第四章分析了滚柱直线导轨副中素线为直线的滚柱在承受载荷时会产生应力集中现象,并为了减小应力集中,本文以Johns-Gohar公式为理论基础,提出了新的滚柱两端修形理论,该理论具有计算速度快、通用性强等特点。本文在5章分析刚度试验机的原理及结构特点,并对实验结果与理论结果进行了对比分析,解释了产生误差的原因。综上所述,本文对滚柱直线导轨副及工作平台进行了静力学分析,并取得了一定的研究成果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题的来源  9
  1.2 目的及意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
  1.4 应用前景预测  12
  1.5 本课题的主要研究内容  12-13
2 滚柱直线导轨副结构特点及基础理论  13-21
  2.1 理论前提  13
  2.2 滚柱直线导轨副结构  13-15
  2.3 圆柱体与平面的二维接触  15-17
  2.4 滚柱直线导轨副寿命分析  17-20
  2.5 本章小结  20-21
3 滚柱直线导轨副刚度分析  21-51
  3.1 受垂直载荷时刚度计算  21-23
  3.2 M_x 载荷时刚度计算  23-24
  3.3 M_y 载荷时刚度计算  24-25
  3.4 滚柱有效承载数目的计算  25-26
  3.5 预紧力对刚度的影响  26-33
  3.6 考虑滑块、导轨变形时刚度计算  33-43
  3.7 滚柱直线导轨副额定静载荷  43
  3.8 滚柱直线导轨副受复合力时刚度计算  43-46
  3.9 工作台的刚度计算  46-49
  3.10 滚柱直线导轨副动刚度分析  49-50
  3.11 本章小结  50-51
4 直线导轨副滚柱两端修形  51-62
  4.1 直线滚柱边缘效应  51-52
  4.2 滚子受力变形分布  52-54
  4.3 滚柱的修形  54-55
  4.4 z_m，y_m，k_1 讨论  55-59
  4.5 偏载时各参数变化  59
  4.6 优化  59-61
  4.7 本章小结  61-62
5 仿真与实验  62-69
  5.1 仿真  62-64
  5.2 实验原理  64-65
  5.3 刚度试验设备及实验  65-66
  5.4 实验数据分析  66-68
  5.5 本章小结  68-69
6 全文总结与展望  69-71
  6.1 全文总结  69
  6.2 滚柱直线导轨副力学分析展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
附录1 刚度试验机结构  76-78
附录2 试验曲线  78-82
附录3 攻读学位期间发表的学术论文  82

滚柱直线导轨副的力学性能分析

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