運(yùn)動參數(shù)對滾珠絲杠的影響

滾珠絲杠副的軸向剛度為與滾珠絲杠副相關(guān)聯(lián)的零部件剛度的串聯(lián)總和。其中以絲杠、螺母組件和支承軸承的軸向剛度影響最大，其他零部件的影響較小，可忽略不計。只有深入的了解各個組件的的影響軸向剛度的因素，才能比較合理地建立求解滾珠絲杠副軸向接觸變形、軸向剛度的模型。滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，結(jié)構(gòu)參數(shù)眾多，且各個參數(shù)之間存在相互關(guān)聯(lián)。每個參數(shù)的選取都會對滾珠絲杠副的定位精度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響絲杠副的軸向剮度。本文重點(diǎn)討論接觸角、間隙、螺旋升角、絲杠副直徑和滾珠直徑對絲杠副軸向剛度的影響。

隨著高速機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，具有高精度，高速度、高加速度、高負(fù)荷的滾珠絲杠副在機(jī)械傳動系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但高速重載工況的實(shí)現(xiàn)過程會面臨很多新的問題。

理論上來說，滾珠絲杠的線速度可以簡單地通過提高轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，但是，提高絲杠的轉(zhuǎn)速也同樣存在很多問題，一是不能超過臨界轉(zhuǎn)速，超過臨界轉(zhuǎn)速可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，影響滾珠絲杠副的穩(wěn)定性；二是高速重載工況條件下的滾珠絲杠副的運(yùn)動機(jī)理、變形特征、磨損機(jī)理不同于傳統(tǒng)工況，ＤＮ值較大，離心力作用非常明顯，具體的反應(yīng)出來就是剛性差，噪聲超標(biāo)，摩擦力加大，性能一致性差，疲勞損傷加快，絲杠的壽命大大下降。

而且，滾珠絲杠副中存在間隙，間隙在高速度和高加速度工況下對滾珠絲杠副的傳動性能的影響更是不可小視，特別是其帶來的動力學(xué)效應(yīng)更值得關(guān)注。由于問隙的存在，在運(yùn)動過程中運(yùn)動副元素會產(chǎn)生失去接觸的現(xiàn)象，待再恢復(fù)接觸時會發(fā)生碰撞，引起劇烈的振動。碰撞時加速度、運(yùn)動副反力的幅值可能達(dá)到零間隙的幾倍甚至十幾倍。在高速機(jī)械中，運(yùn)動副中的間隙對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)也會產(chǎn)生很大的影響，可以產(chǎn)生劇烈的噪聲和磨損，造成絲杠副的剛度嚴(yán)重下降。

速度的增大和能實(shí)現(xiàn)頻繁精密的換向本來是滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)速度和加速度達(dá)到一定的程度時，會引起滾珠絲杠副的劇烈振動，使整個滾珠絲杠副系統(tǒng)的剛度下降。