基于表面织构的滚珠丝杠副接触特性与润滑特性研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于表面织构的滚珠丝杠副接触特性与润滑特性研究学位申请人：邹欢学科专业：机械工程指导教师：刘乐平教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和

2、撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密期内容。本人签名____________导师签名__________

3、日期__________摘要基于表面织构的滚珠丝杠副接触特性与润滑特性研究摘要一个国家的制造业要想向更高精度更高速度的方向发展，滚珠丝杠副必然起着举足轻重的作用。滚珠丝杠副是数控机床传动系统的重要元件之一，其传动精度与速度与数控机床的加工精度与效率息息相关，传动精度与速度越高，相应的数控机床的加工精度与效率也越高，但是滚珠丝杠副的高速化会导致磨损严重、变形过大等诸多问题，这些都会在一定程度上影响到滚珠丝杠副传动时的精确性与使用寿命，继而影响到机床的加工精度，故需要对滚珠丝杠副的各方面性能探索研究。本文以高速高精GSCK200A型数控车床X轴进

4、给系统的滚珠丝杠副作为研究对象，仿真分析了丝杠滚道表面有织构与无织构时滚珠丝杠副的接触与润滑特性，并对两者的分析结果进行了对比，旨在探讨丝杠滚道表面有织构结构时能否减小滚珠丝杠副的摩擦磨损。本文的主要内容如下：（1）通过阅读大量文献，了解了目前滚珠丝杠副在减摩润滑方向的研究现况，及表面织构的研究现状、研究方法与研究成果。（2）运用赫兹接触理论对丝杠滚道表面无织构的滚珠丝杠副进行了接触应力与接触变形的计算，得到轴向力与两者的关系图；在丝杠滚道表面设计了一种参数的表面织构，并给出了两接触表面有织构结构时的接触应力计算模型。（3）利用ANSYS分别

5、对丝杠滚道表面无织构与有织构的滚珠丝杠副在施加不同轴向位移的情况下进行接触分析，并对比讨论了两者的分析结果；改变丝杠滚道表面织构的参数（形状、尺寸、位置），并逐一分析了不同参数的表面织构对滚珠丝杠副接触应力的影响。（4）详细阐述了滚珠丝杠副摩擦磨损的来源及影响因素，并对现有作用于滚珠丝杠副的减摩措施及表面织构的减摩机理进行了探讨。（5）依据雷诺方程及Hamrock-Dowson的最小油膜公式，推导出了丝杠滚道表面无织构与有织构时滚珠丝杠副最小油膜厚度的表达式，得出了一般转速条件下滚珠丝杠副的润滑状态类型；利用FLUENT分别对丝杠滚道表面无织

6、构时与有不同参数织构结构时的滚珠丝杠副简化模型进行了流体润滑仿真分析，并对分析结果进行了对比与探讨，得出了相应的结论。关键词：滚珠丝杠副，表面织构，接触特性，摩擦，润滑，FLUENTIAbstractStudyonContactandLubricationCharacteristicsofBallScrewBasedonSurfaceTextureABSTRACTForacountry'smanufacturingindustrytodevelopinthedirectionofhigherprecisionandhigherspeed,th

7、eballscrewisboundtoplayanimportantrole.TheballscrewisoneoftheimportantpartsofthetransmissionsystemofCNCmachinetools.ThetransmissionprecisionandspeedarecloselyrelatedtothemachiningaccuracyandefficiencyoftheCNCmachinetools.Thehighertransmissionprecisionandspeedofit,thehigherm

8、achiningprecisionandspeedoftheCNCmachinetoolwillbe.However,thehighspeedofballscrew