直线滚动导轨副的选择程序及寿命分析VIP专享

直线滚动导轨副的选择程序及寿命分析 滚动直线导轨副实际使用大约有20 年，作为一种新型的滚动功能部件，它已被广泛应用于精密仪器、数控机床等方面。对滚动直线导轨副最重要的是要了解其负荷性能，如果载荷分布状态知道，就可以估算滚动直线导轨副的静动负荷能力、运行寿命和可靠性；同时，当导轨副系统在现场安装组合时，导轨副许容安装误差、系统的精度寿命状况以及在此条件下的使用寿命及可靠性可以预测，并且可以判定导轨副系统所需的驱动力、作为设计滚珠丝杠等驱动系统的设计依据。 1 导轨副载荷计算 1.1 力和力矩的关系 如图 1 所示，以两根导轨四滑块工作台为例，并设定 X、Y、Z 坐标系；力的分量在垂直于X 轴的平面内，系统上作用有如下五种力及力矩载荷； (1)Fy：垂直载荷；(2)Fz：水平载荷；(3)Mz：颠覆力矩；(4)Mx：摆动力矩；(5)My：摇动力矩；为分析简便，视工作台和导轨、滑块除沟槽部分外的结构均为刚体。设置坐标原点于O。 图 1 承受力及力矩的工作台系统 图 2 力的简化示意图 对于力载荷可采用等效处理法，其原理如图 2 所示；对于力矩作用无需进行简化。 1.2 滑块反力计算 如图 1。设 K 为滑块编号，它在 Y 轴及Z 轴方向的各反力为：Fryk、Frzk，如式(1)～(8)。 (1)滑块 K=1 (1) (2) (2)滑块 K=2 (3) (4) (3)滑块K=3 (5) (6) (4)滑块K=4 (7) (8) 1.3 工作台的位移计算 工作台的位移形式如图3 所示。对应于力和力矩的作用可分为以下五种分量，即： (1)α1=Y 轴方向的位移；(2)α2=颠覆角；(3)α3=摆动角；(4)α4=Z 轴方向的位移；(5)α2=摇动角；工作台上任意点M(x 、y 、z )在 Y 轴及 Z 轴方向的位移设为δy、δz，可用下式表示： δy=α1+α2x+α3z (9) δz=α4+α5x -α3y (10) 1.4 静不定系滑块反力 在静不定系中，对应于外载荷及力矩作用时的位移分量有α1～α5 作为未知数，给与适当的初始值，由数值方法可求得各滑块内各钢球的弹性变形及载荷。 为提高运动精度以及使用承受负荷的有效钢球数尽可能的多，滑块沟槽两端设计有半径为R 的过渡曲线，如图4。因此必须考虑过渡曲线对载荷及弹性变形的影响。计算按以下选取宽度Xr、λc〔3〕: Xr=3Da;λc=0.002Da； 图3 工作台位移形式 图4 沟槽表面与钢球配合状态 在过渡曲线上不同点给予钢球的间隙λx是不同的，参照文献〔3〕可按以下式计算： λx=R(1-cosθ) ｜Xz｜｜Ux-Xr｜ (11) 图5 表示...