检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2021年第6期42卷 37-47页

作者：龚梦辉周华西周长光庄皓然冯虎田南京理工大学机械工程学院南京210094

滚珠丝杠副因高精度、高可靠性等特点,被广泛应用于机械、航空航天及核工业等领域。传统滚珠丝杠副寿命计算方法是以疲劳点蚀为失效判定依据,而在航空航天等极限载荷工况下,滚珠丝杠副需要在短时间内承受几近额定静载荷的负载,其主要失... 详细信息

滚珠丝杠副因高精度、高可靠性等特点,被广泛应用于机械、航空航天及核工业等领域。传统滚珠丝杠副寿命计算方法是以疲劳点蚀为失效判定依据,而在航空航天等极限载荷工况下,滚珠丝杠副需要在短时间内承受几近额定静载荷的负载,其主要失效形式将变为塑性变形失效。因此,基于疲劳点蚀的疲劳寿命理论和计算方法不再适用。基于滚珠丝杠副的塑性接触变形特性提出了疲劳弹性寿命的概念及计算方法。基于滚珠丝杠副刚性试验台设计了疲劳弹性寿命测试方法并进行了试验,发现提出的疲劳弹性寿命计算方法的误差在15%以内。通过灵敏度分析,对滚珠丝杠副疲劳弹性寿命的影响最大的为适应比,其次是接触角、导程、轴向载荷、丝杠节圆直径,滚珠直径最小。

关键词：滚珠丝杠副极限载荷塑性变形疲劳弹性寿命

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不同负载工况下双螺母滚珠丝杠副动态传动效率的试验研究

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仪器仪表学报 2021年第1期42卷 99-107页

作者：潘承莹祖莉南京理工大学机械工程学院南京210094

工程上一般采用斜面模型计算滚珠丝杠副传动效率,无法体现负载对传动效率的影响,且缺乏试验验证,因此有必要研究不同载荷下滚珠丝杠副的传动效率。从丝杠的受力分析入手,考虑接触变形,融合结构参数与实际工况,提出了传动效率计算模型。... 详细信息

工程上一般采用斜面模型计算滚珠丝杠副传动效率,无法体现负载对传动效率的影响,且缺乏试验验证,因此有必要研究不同载荷下滚珠丝杠副的传动效率。从丝杠的受力分析入手,考虑接触变形,融合结构参数与实际工况,提出了传动效率计算模型。为验证传动效率计算模型的有效性,研制了丝杠副传动效率试验台,并对4010型双螺母滚珠丝杠副开展了传动效率试验。结果表明:传动效率模型计算值与试验台试验值均随着负载的增加而提高,最终趋于稳定,传动效率计算模型能够更准确的计算丝杠副在不同负载下的效率值,与目前使用的工程选型计算公式相比,更具科学性。实际工程选型设计时,可根据负载工况,使用传动效率计算模型进行效率的有效估算。

关键词：滚珠丝杠副传动效率斜面模型负载工况

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滚珠丝杠副超声减摩振子参数优化与试验研究

滚珠丝杠副超声减摩振子参数优化与试验研究

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作者：谢友明辽宁工业大学

学位级别：硕士

如今的制造业发展是离不开数控车床的发展,滚珠丝杠副作为其关键核心零部件,该部件的摩擦磨损决定着车床的精度,从而影响产品的质量。本文以滚珠丝杠副为研究对象,基于减摩机理,提出一种利用超声振动来实现滚珠丝杠副减摩的方法。由Hert... 详细信息

如今的制造业发展是离不开数控车床的发展,滚珠丝杠副作为其关键核心零部件,该部件的摩擦磨损决定着车床的精度,从而影响产品的质量。本文以滚珠丝杠副为研究对象,基于减摩机理,提出一种利用超声振动来实现滚珠丝杠副减摩的方法。由Hertz接触理论及Wallaschek的超声振动下的刀具减摩理论建立了滚珠丝杠副的动态接触模型,并推导了滚珠丝杠副的超声振动减摩公式。在此理论上对滚珠丝杠副结构参数接触角、丝杠直径、丝杠导程、曲率比和工况参数丝杠转速、轴向载荷对减摩影响进行数值分析。减摩率最大为8.25%,此时接触角、曲率比、丝杠直径为别为45.3°、1.05、20mm。利用有限元分析软件对激振器的结构进行了初步设计,并确定了减摩振子的振动模态。由减摩振子的模态分析对激振器套筒长度、激振器法兰厚度及内孔直径进行正交试验,通过优选得到最佳组合以及确定了激振器套筒长度、激振器套筒内径、激振器法兰厚度尺寸分别为27mm、11mm、6mm,并研制了样件。激振器与滚珠丝杠的螺母通过螺栓在法兰处相连,结果发现频率在30KHz附近可激发减摩振子的二阶扭转振动模态,实现对滚珠丝杠副的减摩。最后搭建了滚珠丝杠副超声振动减摩系统进行了静态减摩测试,在静态减摩测试中振动组均比无激振组的摩擦启动力矩小。并计算得到该减摩振子的静态平均减摩率约为8.26%,与对滚珠丝杠副的结构参数及工况参数对摩擦力矩的影响数值分析结果相吻合,验证了该减摩方法的可行性。

关键词：滚珠丝杠副超声减摩参数优化正交试验接触特性

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面向滚珠丝杠副的孤立森林无监督诊断方法研究

面向滚珠丝杠副的孤立森林无监督诊断方法研究

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作者：梁秦东莞理工学院

学位级别：硕士

滚珠丝杠副作为各类机械设备的主要部件之一,对其进行高效、精准的故障诊断是工业生产中必不可少的环节。然而,传统的故障诊断方法往往会消耗大量的物力和人力成本,影响诊断效率。所以本课题以滚珠丝杠副为研究对象,利用振动信号和驱动... 详细信息

滚珠丝杠副作为各类机械设备的主要部件之一,对其进行高效、精准的故障诊断是工业生产中必不可少的环节。然而,传统的故障诊断方法往往会消耗大量的物力和人力成本,影响诊断效率。所以本课题以滚珠丝杠副为研究对象,利用振动信号和驱动端融合信号的特点,结合孤立森林、神经网络和迁移学习的优势,对滚珠丝杠副的无监督机械故障诊断方法开展了相关研究。主要研究内容如下: 对孤立森林算法、经典神经网络和迁移策略进行了理论分析,针对传统故障诊断方法需要大量标签样本训练模型,和从头开始训练模型费时费力的难题,首次提出一种基于孤立森林的无监督机械故障诊断方法。该方法首先循环利用孤立森林优秀的异常检测能力,巧妙地通过检测基准-比较数据集上的异常样本比例来自动生成源域样本的伪标签;其次,将大量带伪标签的源域样本用于迁移模型的预训练,并保存预训练的参数后,利用目标域的少量标记样本进行参数微调;最后,完成目标域的迁移故障诊断。该方法不需要工程师具备丰富的先验知识,并且很大程度减少了从头训练模型的时间,为基于振动信号或驱动端融合信号的滚珠丝杠副故障诊断实验提供理论和方法基础。设置滚珠丝杠副故障实验,采集实验平台的振动信号,利用振动信号特征明显、易于采集的优点,将振动信号应用于基于孤立森林的无监督故障诊断方法中,依次经过源域样本的伪标签生成、神经网络预训练和目标域少量样本的参数微调过程后,完成了基于振动信号的滚珠丝杠副无监督故障诊断实验和分析。滚珠丝杠副的振动信号用于完成同一设备不同工况下的跨工况迁移故障诊断,并将齿轮箱和CWRU轴承实验的振动信号用于完成不同设备下的跨设备迁移故障诊断。通过5个常见神经网络的实验结果证明该方法不仅能缓解标记源域样本需要消耗大量资源的难题,还可以有效避免浪费在跨工况和跨设备条件下重新训练模型的时间。针对振动信号存在采集设备昂贵,且易受环境和传动路径干扰的缺点,提出基于驱动端多源信号融合的孤立森林无监督故障诊断方法。分析滚珠丝杠副电机电流和转速信号的特殊采集方法,有效提取驱动端信号特征。利用驱动端信号不易受外界因素干扰的优点,把电流和转速信号进行融合,并将其应用于本研究所提方法中,完成基于驱动端多源信号融合的故障诊断,同时也实现了跨工况诊断。经过实验对比分析进一步验证了该方法在微调策略和诊断准确率方面的优势。设计并开发了滚珠丝杠副故障诊断平台,实现了基于孤立森林的伪标签生成功能,和基于振动信号或驱动端融合信号的故障诊断功能,为工程师对设备进行保养和维修提供参考。

关键词：滚珠丝杠副故障诊断无监督孤立森林振动信号驱动端融合信号

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汽车制动系统用滚珠丝杠副振动检测方法

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浙江大学学报（工学版） 2021年第8期55卷 1529-1537,1547页

作者：刘文涛赵坤汪久根宋丽浙江大学机械工程学院浙江杭州310058 慈兴集团有限公司技术中心浙江宁波315301 济南大学机械工程学院山东济南250022

针对汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动检测技术进行研究.根据汽车制动系统用滚珠丝杠副的结构、尺寸和运动特征,提出振动检测方法,研制振动检测设备;基于运动学得出滚珠丝杠副在螺母旋转条件下的滚珠公转角速度、自转角速度及滚珠通过反... 详细信息

针对汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动检测技术进行研究.根据汽车制动系统用滚珠丝杠副的结构、尺寸和运动特征,提出振动检测方法,研制振动检测设备;基于运动学得出滚珠丝杠副在螺母旋转条件下的滚珠公转角速度、自转角速度及滚珠通过反向器频率的表达式;以某电动助力制动系统用滚珠丝杠副为试验对象,在螺母旋转驱动以及不同转速条件下测量丝杠沿轴向和径向的振动.通过分析振动幅值的时频分布特征,发现被测丝杠副在滚珠通过反向器频率及其倍频附近具有较大的振动幅值.采用一倍频程均方根(RMS)评价汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动水平,得到滚珠丝杠副的振动能量在不同转速条件下的倍频程分布特征.

关键词：螺旋传动制动系统滚珠丝杠副螺母旋转振动试验

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基于动态调整梯度惩罚WGAN的滚珠丝杠副故障检测方法

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数字技术与应用 2025年第1期43卷 16-18页

作者：金灵雨邢景揚李芳芳许文轩南通大学

为了智能化监测滚珠丝杠副的状态,本文研究了基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP)方法。通过引入梯度惩罚项,从而更准确地评估生成数据与真实数据之间的差异。第一,搭建神经网络训练判别器,通过生成器生成正常状态的样本数... 详细信息

为了智能化监测滚珠丝杠副的状态,本文研究了基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP)方法。通过引入梯度惩罚项,从而更准确地评估生成数据与真实数据之间的差异。第一,搭建神经网络训练判别器,通过生成器生成正常状态的样本数据,并将其与实际观测数据进行比较,以提高对异常数据的识别精度;第二,将该方法应用于滚珠丝杠副的不同退化状态,并进行对比分析。实验结果表明,训练的判别器能够准确区分滚珠丝杠副的正常状态、低退化状态、中退化状态和高退化状态,有效提升了状态监测的性能。

关键词：生成数据滚珠丝杠副生成对抗网络智能化监测惩罚项异常数据生成器状态监测

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滚珠丝杠副支承轴颈相对滚道中心线径向圆跳动的检测方法

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数控机床市场 2023年第5期 63-66页

作者：李小春周霞南京工艺装备制造有限公司

1.序言,随着国产滚珠丝杠副的高速、高精、高质量发展,其对检测的要求也不断优化提升;其中滚珠丝杠副的精度决定着滚珠丝杠副在机床中的安装精度和运动精度,目前国家标准中对滚珠丝杠副的安装要求有着明确的规定,若跳动和位置精度不合格... 详细信息

1.序言,随着国产滚珠丝杠副的高速、高精、高质量发展,其对检测的要求也不断优化提升;其中滚珠丝杠副的精度决定着滚珠丝杠副在机床中的安装精度和运动精度,目前国家标准中对滚珠丝杠副的安装要求有着明确的规定,若跳动和位置精度不合格,则安装很难达到要求。

关键词：滚珠丝杠副径向圆跳动位置精度运动精度安装要求中心线安装精度国家标准

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高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

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工程科学与技术 2021年第2期53卷 178-186页

作者：王民孙铁伟董朝阳孔德顺高相胜北京工业大学材料与制造学部先进制造技术重点实验室北京100124 电火花加工技术北京市重点实验室北京100191 中国铁道科学研究院标准计量研究所北京100081

在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差,提出... 详细信息

在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差,提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法。首先,基于Frenet−Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过2维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢,通过运用变分原理将接触问题转成极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,2维卷积运算和对应的2维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解。在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用2维快速傅里叶变换(FFT)技术方便快速地计算接触区域弹性变形。将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值,计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同。最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度。研究结果表明,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性。

关键词：滚珠丝杠副接触应力最小余能原理共轭梯度法赫兹接触

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滚珠丝杠副支承轴颈相对滚道中心线径向圆跳动的检测方法

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金属加工（冷加工） 2023年第9期 45-48页

作者：李小春周霞南京工艺装备制造有限公司江苏南京211178

近年来,随着机床数控化、柔性化的不断发展,滚珠丝杠副作为机床高精密线性传动的滚动功能部件,其制造精度直接影响机床整体的位置精度,对制造出来的滚珠丝杠副做精密的检测也是各个滚珠丝杠副制造厂家关注的重点。针对国家标准GB/T 1758... 详细信息

近年来,随着机床数控化、柔性化的不断发展,滚珠丝杠副作为机床高精密线性传动的滚动功能部件,其制造精度直接影响机床整体的位置精度,对制造出来的滚珠丝杠副做精密的检测也是各个滚珠丝杠副制造厂家关注的重点。针对国家标准GB/T 17587.3—2017新增的检测要点“E6.2”,创新性地制作了专用检测工装,并提出了滚珠丝杠副的支承轴颈相对于滚珠螺纹中心线的径向圆跳动检测的实际操作方法,还对该测量系统进行了MSA测量系统分析,验证了使用该检测工装的测量重复性与再现性。

关键词：滚珠丝杠副支承轴颈跳动 GB/T 17587.3—2017 检具MSA

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重载滚珠丝杠副结构优化设计及其刚度有限元分析研究

重载滚珠丝杠副结构优化设计及其刚度有限元分析研究

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作者：侯硕太原科技大学

学位级别：硕士

滚珠丝杠副作为电动缸、高精度数控机床等自动化机械设备的主要传动部件,其结构设计的合理性直接关系到其自身承载能力和刚度特性,亦影响相关设备的综合性能的发挥;滚珠丝杠副在重载工况下往往会出现大的轴向变形,进而对丝杠的轴向刚度... 详细信息

滚珠丝杠副作为电动缸、高精度数控机床等自动化机械设备的主要传动部件,其结构设计的合理性直接关系到其自身承载能力和刚度特性,亦影响相关设备的综合性能的发挥;滚珠丝杠副在重载工况下往往会出现大的轴向变形,进而对丝杠的轴向刚度造成很大的影响。为了提高其轴向刚度,本文以重载滚珠丝杠副作为研究对象,从丝杠副的轴向刚度的影响因素、接触变形理论、结构优化、有限元仿真分析、试验验证等方面进行研究,主要内容如下: (1)对重载滚珠丝杠副的轴向刚度的影响因素进行逐个分析,重点讨论了结构参数变化对轴向刚度的影响,为后文针对丝杠副的结构优化设计变量的选取提供了依据。基于赫兹接触理论,对丝杠副中的滚珠与滚道面接触处情况进行相关研究工作,通过建立重载滚珠丝杠副轴向接触变形的理论模型,并在此基础上推导了丝杠副在承受外部载荷或预紧力情形下的轴向接触变形和刚度的计算公式。 (2)为探索重载滚珠丝杠副的最佳优化设计参数组合,本文以重载滚珠丝杠副的最大轴向接触刚度为设计目标,基于机械优化设计理论设计了两种优化设计方案并分别建立优化数学模型,利用MATLAB软件中的优化工具箱求解并获得最优设计。将两种优化方案进行结果对比分析,并得出最终优化设计方案。 (3)采用有限元仿真分析法对优化前后的丝杠副三维模型分别进行静、动态分析。通过静态分析得出其结构应变、轴向变形和应力,并以此计算出丝杠副的轴向接触刚度,优化前后的有限元结果验证了最终优化设计方案的合理性和准确性。通过动态分析(模态分析)可获得优化前后丝杠副结构的固有频率和振型,进而得出丝杠副结构的薄弱位置,为丝杠副结构增强改进提供了依据。 (4)利用重载滚珠丝杠副加载试验台,通过选取对重载滚珠丝杠副加载后测出的轴向载荷,进行了轴向刚度的测量试验,经试验测得结果与有限元仿真结果做对比,进一步验证了最终优化方案的合理性和准确性。本文所做的研究使重载滚珠丝杠副的轴向刚度得到了一定的提升,并为国内承受大吨位载荷的滚珠丝杠副的结构参数优化设计提供了一定的参考依据,为推动国产重载滚珠丝杠副替代进口具有重要的理论意义和工程价值。

关键词：滚珠丝杠副重载轴向刚度轴向接触变形优化设计

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