申请/专利权人：湖南科技大学

申请日：2021-12-16

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114201833B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.04.05#实质审查的生效;2022.03.18#公开

摘要：本发明属于直线滚动导轨动态载荷计算技术领域，公开了一种考虑直线度误差的直线滚动导轨动态载荷计算方法及系统，滑块速度、型号以及直线度公差等级确定；直线滚动导轨系统刚度求解；直线度公差数值模拟；滚珠变形量、接触角求解；滑块瞬时受力分析；滑块动态载荷求解。本发明的方案考虑滚道曲率中心直线度误差，求解了滑块的动态载荷；当已知滚道曲率中心直线度公差等级时，可以求解非运动方向载荷，建立几何误差等级和动载荷系数的匹配关系，为滑块选型设计提供理论依据；在已知导轨型号和滑块动态载荷的情况下，以滑块要实现的运动精度为目标，可以为直线滚动导轨直线度误差精度等级的确定提供理论依据。

主权项：1.一种考虑直线度误差的直线滚动导轨动态载荷计算方法，其特征在于，所述考虑直线度误差的直线滚动导轨动态载荷计算方法包括以下步骤：步骤一，确定滑块速度、型号以及直线度公差等级；步骤二，直线滚动导轨系统刚度求解；步骤三，直线度公差数值模拟；步骤四，滚珠变形量、接触角求解；步骤五，滑块瞬时受力分析；步骤六，滑块动态载荷求解；所述步骤二中的直线滚动导轨刚度求解包括：在直线滚动导轨运动过程中的单个滚珠和导轨滑块的接触状态中，Fs为单个滚珠所受的法向接触力，OP为滚珠和导轨滑块接触面的法线，β为接触角，O1为滚珠的圆心，O2为滑块滚道上与滚珠接触点的曲率中心，O3为导轨滚道上与滚珠接触点的曲率中心，R1，R2，R3分别为滚珠的半径，滑块滚道的曲率半径和导轨滚道的曲率半径；当滚珠沿法线OP方向受到法向接触力为Fs时，滚珠沿法线方向的变形量δ为： 根据Hertz接触理论，滚珠和导轨滑块接触产生的接触面为椭圆，椭圆的长半轴为a，短半轴为b： 式中，为第一类完全椭圆积分；为椭圆接触面的离心率；为接触面椭圆长半轴a的系数；为接触面椭圆轴比；为第二类完全椭圆积分；为接触面椭圆短半轴b的系数；ν1，ν2分别为滚珠和导轨滑块上的滚道的泊松比；E1，E2分别问滚珠和导轨滑块上的滚道的弹性模量；Fs为单个滚珠在法线OP方向所受的接触力；∑S为滚珠和滚道接触点的主曲率之和；令由于Ke，m1，ν1，ν2，E1，E2，∑S等参数是由滚珠和导轨滑块的固有属性所决定，ks为常数，则公式1转化为：Fs＝ks·δ324根据刚度的定义，求Fs对δ的微分，得到滚珠-导轨-滑块之间的刚度为： 根据式5可知，滚珠-导轨-滑块之间的接触刚度kn是关于滚珠受到法向接触力Fs后沿接触点法线方向的变形量δ的函数，当法向接触力变化时，由式5可得滚珠变形量δ随之变化，从而影响滚珠-导轨-滑块之间的接触刚度。

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