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滚珠丝杠副作为重要的传动部件,被广泛应用于各行各业中。随着机械行业传动机构“高速、高精、高效”的发展趋势,对滚珠丝杠副的要求也相应的不断提高。因此,研发高dn值、高加速度、高刚性、高精度、低噪音的滚珠丝杠副,对今后的设计、制造与应用提供技术参考。 本文提出了一种简易设计计算方法,用来对滚珠丝杠副受力、运动、应力、应变、接触刚度等参数进行分析计算。借助MATLAB等计算绘图工具,研究了滚珠丝杠副接触角对转速、轴向接触变形、轴向接触刚度和滚珠螺旋比的影响,综合考虑确定初步最佳接触角,并对常用接触角和初步最佳接触角的性能进行对比,最终得出某滚珠丝杠副最佳接触角为41°,工作效率提高了1.8%,对实际生产具有应用价值。 运用理论知识分析并建立滚珠丝杠不同安装方式下的弯曲变形曲线方程,得出各种方式下最大的变形位置及最大变形量。另外,利用ANSYS-Workbench对四种不同安装方式下进行了模态分析,获得模态变形图。理论和软件两种分析方式得到了一致的结果,验证了结果的正确性。 利用Pro/E建立端塞式和外插管式滚珠丝杠副受力变形模型,在ANSYS-Workbench进行有限元分析,得出弹性接触力与接触变形图,比较分析得出在某一相同工况下,端塞式比外插管式滚珠丝杠性能更好一些。另外,利用ADAMS对整体系统进行动力学分析,通过仿真得到滚珠的运行速度变化情况、滚珠与丝杠、螺母之间的碰撞力曲线图。结果显示滚珠与丝杠的应力稍大一些,且滚珠间在滚道内的碰撞要比反向过程内剧烈。这为以后高性能滚珠丝杠副的前期设计提供了仿真实验平台,对研究滚珠丝杠副的接触力、运动情况具有重要的参考价值。