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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 滾珠絲杠副滾珠返向器滾道型線(xiàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 文章首先分析了滾珠與返向器的碰撞接觸模型，建立了滾珠在返向器內(nèi)循環(huán)流暢性的優(yōu)化目標(biāo)，提出了一種雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
- 詳細(xì)介紹：
- 滾珠在滾珠絲杠副返向器內(nèi)的撞擊是滾珠絲杠副低頻噪聲的主要原因，也是影響滾珠絲杠副壽命的主要因素。如何優(yōu)化設(shè)計(jì)滾珠返向器成為提高滾珠絲杠副可靠性和動(dòng)力學(xué)性能的關(guān)鍵，但是目前對(duì)滾珠絲杠副流暢性缺乏評(píng)價(jià)模型。文章首先分析了滾珠與返向器的碰撞接觸模型以及滾珠鏈循環(huán)力學(xué)模型，建立了滾珠在返向器內(nèi)循環(huán)流暢性的優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)置設(shè)計(jì)變量和約束，最后提出了一種雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法(即遺傳算法)。本文以重新優(yōu)化設(shè)計(jì)新型端塞式滾珠返向器為例，優(yōu)化結(jié)果表明基于本文提出的優(yōu)化方法所求得的最優(yōu)解，使得滾珠與返向器之間的碰撞接觸力最低，滾珠在返向器中循環(huán)流暢性達(dá)到最好。將雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化方法應(yīng)用于滾珠絲杠副的滾珠返向器滾道型線(xiàn)的設(shè)計(jì)，具有實(shí)際工程意義。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：提出降低滾珠在滾珠絲杠副返向器內(nèi)的撞擊產(chǎn)生低頻噪聲，提高滾珠絲杠副壽命的方法。 基本思路：通過(guò)發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠存在的缺點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法的不足，經(jīng)過(guò)分析問(wèn)題的本質(zhì)，然后提出相應(yīng)對(duì)策，在滾珠絲杠副運(yùn)行過(guò)程中滾珠與返向器內(nèi)碰撞接觸過(guò)程的分析基礎(chǔ)上，建立了滾珠與返向器之間的碰撞接觸模型，提出了一種新型雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性： 本文思路是由發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的邏輯觀(guān)念組成，通過(guò)研究問(wèn)題本質(zhì)以及基于前人理論提出新的模型并設(shè)計(jì)出新的軌道型線(xiàn)，根據(jù)本文提出優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，提出高效全局尋優(yōu)搜索算法。 先進(jìn)性：1.建立了滾珠與返向器的碰撞接觸模型。 2.創(chuàng)新地提出了新型返向器軌道型線(xiàn)——雙圓弧軌道型線(xiàn) 3.使用新的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法——遺傳算法
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.為提高滾珠絲杠性能，減小滾珠絲杠低頻噪音和延長(zhǎng)滾珠絲杠壽命提供依據(jù) 2.并為進(jìn)一步滾珠返向器軌道型線(xiàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 滾珠在滾珠絲杠副返向器內(nèi)的撞擊是滾珠絲杠副低頻噪聲的主要原因，也是影響滾珠絲杠副壽命的主要因素。如何優(yōu)化設(shè)計(jì)滾珠返向器成為提高滾珠絲杠副可靠性和動(dòng)力學(xué)性能的關(guān)鍵，但是目前對(duì)滾珠絲杠副流暢性缺乏評(píng)價(jià)模型。文章首先分析了滾珠與返向器的碰撞接觸模型，建立了滾珠在返向器內(nèi)循環(huán)流暢性的優(yōu)化目標(biāo)，提出了一種雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化結(jié)果表明基于本文提出的優(yōu)化方法所求得的最優(yōu)解，使得滾珠與返向器之間的碰撞接觸力最低，滾珠在返向器中循環(huán)流暢性達(dá)到最好。將雙圓弧滾道型線(xiàn)和優(yōu)化方法應(yīng)用于滾珠絲杠副的滾珠返向器滾道型線(xiàn)的設(shè)計(jì)，具有實(shí)際工程意義。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 以上情況屬實(shí)
參考文獻(xiàn)
- [1] M. Ninomiya and K. Miyaguchi, Recent technical trends in ball screws[J]. NSK Tech Journal: Motion Control, 664(1998): 1-3. [2] B. Claudio and L. Luca, A general elastic-plastic approach to impact analysis for stress state limit evaluation in ball screw Bearings return system[J]. International Journal of Impact Engineering, in press. [3] P.H. Jui, J.S. Wu and J.Y. Chiu, Impact failure analysis of re-circulating mechanism in ball screw[J]. Engineering Failure Analysis, 11(2004): 561-573. [4] H.K.Jiang, X.C. Song and Z.Y. Zhang, Dynamics analysis and simulation of re-circulating mechanism in ball screw[C]. Proceedings of the 12th International Manufacturing Conference, Xi’an, China, 223-227,2006. [5] 程光仁，施祖康，張超鵬. 滾珠螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [6] X.C.Song,et al. Research and development of test system of combination property of high-speed ball screw unit[J]. Tool Engineering. 3(2005): 34-36.
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前返向器滾道型線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法： 目前國(guó)內(nèi)返向器的設(shè)計(jì)一般采用蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，而隨著滾珠絲杠副進(jìn)給速度的提高，越來(lái)越需要新的設(shè)計(jì)方法和理論對(duì)返向器的滾道型線(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)滾珠絲杠副滾珠循環(huán)性還沒(méi)有確切的評(píng)價(jià)參數(shù)。 目前返向器滾道型線(xiàn)為單元弧的形式，其缺點(diǎn)比較明顯。滾珠與返向器之間的碰撞力大小與滾道型線(xiàn)半徑成反比，因此如果降低碰撞力的大小必須增大滾道型線(xiàn)的半徑，如果采用在單圓弧返向器的滾道型線(xiàn)，就必須加大返向器的尺寸，而這也增加了滾道長(zhǎng)度和滾珠個(gè)數(shù)。由滾珠鏈循環(huán)力學(xué)模型可以看出，滾珠數(shù)目的增多勢(shì)必會(huì)增大滾珠鏈的驅(qū)阻比。 單元弧的滾道型線(xiàn)不利于提高滾珠絲杠副的滾珠循環(huán)的流暢性。
