基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析.pdf

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1、·机械制造与研究·杨峰，等·基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析杨峰，范元勋(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：滚珠丝杠传动刚度是影响机床精度的关键因素之一，而丝杠的传动刚度，主要取决于该丝杠副在载荷的作用下丝杠的轴向变形、滚珠与滚道间的接触变形和支承轴承的轴向接触变形三者的大小。通过建立滚珠丝杠传动中关键零件受力分析的有限元模型，对滚珠丝杠传动三种主要轴向变形进行计算，并分析三种变形对丝杠传动刚度的影响大小，为提高丝杠的传动精度，改进滚珠丝

2、杠副的性能提供了参考。关键词：滚珠丝杠；刚度；轴向变形；精度；有限元中图分类号：TH133文献标志码：A文章编号：1671-5276(20l1)06-0027-04CalculationandAnalysisofBallScrewDriveRigidityBasedonABAQUSYANGFeng，FANYuan—xun(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstrac

3、t：Therigidityofbalscrewtransmissionisoneofthekeyfactorsofmachinetools’precision，whichmainlydependsonthesizeofbalscrew’Saxialdeformation，contactdeformationbetweenballandgrooveandsupportingbearingaxialcontactdeformation，whenthebalscrewsareonload．Thisarticleesta

4、blishesthefiniteelementmodelofkeypartsofbalscrew，calculatesthevaluesofthreeaxialdeformations，analyzesthedeformationefectonrigidityandthengivesareferencetotheaccuracyandperformanceim·provementofballscrew．Keywords：balscrew；rigidity；axialdeformation；accuracy；fin

5、iteelement0引言滚珠丝杠副是应用非常广泛的机械传动之一，精密滚珠丝杠副越来越广泛地应用在机床工业、石油钻井、航空和兵器工业等领域。滚珠丝杠副之所以得到如此广泛的应用，主要原因是滚珠丝杠副具有高效率和高精度的图1丝杠螺母示意图特点。滚珠丝杠副是一种新型的螺旋传动元件，它由四部分形和支持丝杠的轴承的轴向接触变形三者的大小。轴向组成：螺母、丝杠、滚珠和回珠返向器⋯，其原理是通过滚变形量小，则刚度大，反之，则刚度小。因此本文就这三种珠在丝杠轴和螺母间的转动传递力和位移。滚珠丝杠副变形作计算分析。是一种精密的传动

6、装置，为了减小变形误差对传动精度的影响，对传动系统的刚度进行计算分析是非常有必要的。2丝杠轴向变形计算分析1滚珠丝杠传动的刚度滚珠丝杠的拉伸压缩变形在滚珠丝杠副总的轴向变形量中占有较大比重，其轴向变形的大小与丝杠的支承方滚珠丝杠传动系统的刚度J，一般用弹性系数K表式有关。丝杠的支承方式分为一端固定和一端自由，一端示，单位为N／mrn。若设轴向工作载荷为P(N)，弹性变形固定和一端游动，两端支承，两端固定四种。根据高精度量为e(mln)，则：K=P／e(N／mm)。此处值是由定位精要求，本文选择两端固定的支承方式，

7、相对其他支承方式，度和丝杠精度而定的滚珠丝杠传动系统所需的弹性系数。这种支承方式产生的总轴向变形量是最小的。一般希望滚珠丝杠传动系统的轴向位移误差小于定位精选取丝杠公称直径为20mm，导程为5mm，滚珠直径度的一半。滚珠丝杠的刚度愈高，则所设计的机床的机械2．92mill，滚道曲率比值为1．11，丝杠长度为120mm，轴精度亦高。向载荷为10kN时的对其进行变形分析。首先对丝杠进如图1所示，滚珠丝杠副的刚度主要取决于该丝杠副行实体建模，适当简化并导人有限元分析软件ABAQUS在载荷的作用下丝杠的轴向变形、滚珠与滚

8、道间的接触变中，然后对其划分网格生产单元和节点，如图2所示。作者简介：杨峰(1987一)，男，山东泰安人，硕士研究生，研究方向为机械制造与自动化。MachineBuilding8Automation，Dec2011，40(6)：27～30·27··机械制造与研究·杨峰，等·基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析果基本吻合，但变形量8：与6I申相比要小10倍左右。根据