基于滑块滚道型面参数检测的滚动直线导轨副接触性能研究

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随着滚动直线导轨副在工业领域的广泛应用,人们对其精度的要求也越来越高。为了满足更高的使用需求,对滚动直线导轨副各组件进行研究具有重要的应用价值。本文将基于滑块滚道型面参数的检测对导轨副接触性能进行研究,具体的研究工作如下:根据波矩和波高的比值,将滑块滚道型面参数分为微观层面的波纹度和宏观层面的几何形状。首先研究了波纹度对导轨副接触性能的影响,根据粗糙度轮廓仪检测滑块滚道的微观形貌,采用正弦波曲线模拟滚道表面的波纹度,建立波纹度模型求解滚珠与滚道接触变形量,进而仿真了波纹度对接触变形量的影响。其次研究了几何形状参数对导轨副接触性能的影响,主要包括滚道过渡曲线和滚道中径。对于滑块滚道过渡曲线,从滚珠等刚度原则出发,对曲线进行了优化设计,并利用Workbench对优化前后的导轨副进行接触分析。结果表明,滑块滚道过渡曲线能够有效地减缓滚珠滚道接触变形量、接触应力的突变;对于滑块滚道中径,根据导轨副的几何特征,分析了中径与接触角、滚道间距的关系,进而建立了滚道中径与接触变形量的关系模型,得到了滚道中径偏差与滚珠直径偏差的等效关系。并根据变形接触理论,分析了滚道中径对导轨副预紧摩擦力的是非线性影响。然后,针对滑块滚道中径测量的问题,搭建了滑块滚道型面参数检测系统。其中的硬件测控系统,主要包括运动控制模块和数据采集模块。同时基于Visual Studio平台、C#语言开发了参数检测系统控制软件,主要包括运动控制模块、数据采集模块、数据处理模块、数据库模块以及UI界面设计等。基于型面轮廓参数获取、误差补偿以及拟合算法,提出了滑块滚道中径的检测方法,最终通过试验验证了检测系统的准确性、重复性以及滚道中径检测方法的正确性。最后,通过参数型面检测系统测量了滑块滚道中径,利用预紧摩擦力测量系统对滑块滚道中径偏差影响下的预紧摩擦力进行了测量,实际测量结果与理论的最大偏差为6.89%,从而验证了滚道中径和导轨副预紧摩擦力的对应关系。接着基于滚道中径的测量结果,完成了同规格不同批次导轨、滑块的滚珠匹配,结果表明,导轨副的预紧摩擦力都符合设计要求,可有效提高导轨副的装配效率。最终根据滚道中径偏差与滚珠直径偏差的等效关系,在导轨副预紧力分级的基础上,完成了滑块滚道中径精度的分组,为实际应用起到了一定的指导作用。
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