直线滚动导轨结合部的静刚度解析.pdfVIP

2014年7月 机械设计与制造工程 Ju1．2014 第43卷 第 7期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．7 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．07．019 直线滚动导轨结合部的静刚度解析 刘 洁 (延安大学 化学与化工学院，陕西 延安 716000) 摘要 ：介绍了影响结合部静态特性的主要 因素及接触理论 ，并通过非线性接触表面层理论对直线 滚动导轨圆柱结合部的接触变形进行了解析计算，可为机械结构的静态特性提供结合部的边界 条件。 关键词 ：结合部 ；接触理论 ；非线性 中图分类号：TH161．12 文献标识码 ：A 文章编号 ：2095—509X(2014)07—0079—04 机床中各结合面的静、动态特性对机床的性能 函数关系。而实际机械结构中，力从一个构件传到 有显著的影响，要分析这些影响，就必须弄清构成 另一个构件都是由结合面上的法向和切向力来实现 结合面的构件的变形以及结合面上压力的分布状 的，所以研究结合面的切向静态特性是十分必要的。 况。机床结合面静态基础特性参数包括单位结合 面积上的法向接触刚度和切 向接触刚度 ，它们具有 I 结合面的基础接触特性理论 非线性特性，结合面静态基础特性影响因素很多， 1．1 接触理论 主要有反映结合面 自身基本特性的因素和反映结 在结合部接触面上有无数个点互相接触，当结 合部结构及工况的因素。前类因素包括连续变化 合部受到静载荷作用时，结合面表现出弹性性质， 因素 (如初始面压、表面粗糙度)和非连续变化因 每个接触点在某一个坐标轴的方 向上的特性可以 素(如结合面材质、介质状况、加工方法等)。机床 用如图i所示的弹簧元件来等效描述。由于结合 结构中零件与结合面既互相依附，又互相影响。在 面形状误差(比如平行度)、油膜等的存在，当构件 结合面上接触压力分布与接触变形大小必须满足 受到动载荷作用时，结合面会产生轻微的滑移，这 一 定的非线性协调关系。因此，在机床结构的静态 时结合面表现出既有弹性又有阻尼的性质，每个接 基础特性计算 中，零件与结合部的静态基础特性计 触点在某一个坐标轴的方向上的特性可以用弹簧 算必须同时进行…。 并联阻尼器元件来等效描述，如图2所示。 机床的刚度是影响加工精度 的重要因素之一， 机床是由若干基本构件及这些构件问的结合面所 构件 I 组成，所以机床的总刚度是由各个基本构件的刚度 Q 及各个结合面的刚度来共同决定的。关于结合面 I 的刚度及其影响因素的研究，对不同材料的结合 刚度 面、不同的接触表面状况业界 已经作 了大量的研 厂 究，获得 了在不同条件下接触变形与接触面压力的 关系。研究表明：结合面的静刚度不仅与接触压力 D 构件 2 有关 ，同时还与结合面处构件 的材料、接触表面的 加工方法、润滑条件等有关。结合面刚度与压力成