[发明专利]一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法

权利要求书

1.一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）依据供应商手册，提取CAD模型驱动参数及动力学分析参数，并建立数据库；

所述的CAD模型驱动参数包括：零件建模主驱动参数，用于驱动零件的建模；零件建模顺序驱动参数，用于确定零件的建模顺序及零件间的主驱动参数关系；

（2）依据数据库驱动参数，建立相应丝杠螺母组件的CAD参数化几何模型；

（3）根据丝杠螺母尺寸参数，在有限元分析软件中建立简化的丝杠螺母副动力学模型；

（4）通过CAD及CAE软件二次开发，从数据库中提取丝杠螺母组件有限元分析参数，利用有限元分析软件的命令流语言，加载至丝杠螺母副动力学模型。

2.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（1）所述的零件建模主驱动参数包括：丝杠驱动参数为丝杠直径和丝杠长度；螺母驱动参数为螺母内径；轴承驱动参数为轴承内径；轴承座驱动参数和电机座驱动参数为轴承座内径。

3.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（1）所述的零件建模顺序驱动参数是：丝杠直径驱动螺母内径，丝杠轴端直径驱动轴承内径，轴承外径驱动轴承座内径和电机座内径；根据装配关系，后建模的零件的主驱动参数依据先建模的零件的对应参数确定。

4.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（1）所述的动力学分析参数包括材料属性和结合面参数，用于有限元分析。其中，材料属性包括密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数和热传导率；结合面参数包括：轴承副刚度和阻尼，螺母副刚度和阻尼。

5.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（2）所述的建立相应丝杠螺母组件的CAD参数化几何模型过程如下：

1）依据零件驱动参数数据库，确定各零件的建模顺序：丝杠→螺母/轴承→电机座/轴承座，先建模的零件驱动后建模的零件；

2）依据零件模型尺寸参数数据库，建立丝杠、螺母、轴承、电机座和轴承座CAD几何模型；

3）根据丝杠螺母组件装配关系，生成丝杠螺母组件装配模型。

6.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（3）所述的在有限元分析软件中建立简化的丝杠螺母副动力学模型，是从数据库中提取驱动参数，利用有限元分析软件的命令流语言的点、线、面命令，建立简化的等效模型，用于有限元分析。

7.根据权利要求6述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，所述的CAD模型的驱动参数包括：丝杠长度、直径，螺母安装面尺寸，电机座和轴承座尺寸。

8.根据权利要求6述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，所述的简化的等效模型如下：

1）将丝杠简化为一根梁单元，其直径与丝杠CAD模型的直径相同，长度与丝杠CAD模型的长度相同；

1）将轴承简化为一个节点单元，并与丝杠的端点重合，两者间用轴承刚度单元连接，能够添加X、Y、Z三个轴向刚度和阻尼值；

3）将轴承座和电机座分别简化为壳单元，并应用Mean单元与轴承连接，Mean单元表示轴承的位移取轴承座/电机座上节点位移的平均值；

4）将螺母部分由滚动体和螺母安装面表示；滚动体由一个节点代表，与丝杠上对应位置的节点重合，两者应用轴承刚度单元连接，能够添加X、Y、Z三个轴向刚度和阻尼值；

5）将螺母安装面简化为壳单元，与滚动体应用Mean单元连接，Mean单元表示滚动体的位移取螺母安装面上节点位移的平均值。

9.根据权利要求1述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，步骤（4）所述的分析参数包括：1）各零件材料属性：密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数和热传导率，添加至各零件模型上；2）动力学参数：轴承副的刚度和阻尼值、螺母副的刚度和阻尼值，添加至等效模型的轴承刚度连接单元上。

10.根据权利要求1所述的一种面向机床有限元分析的丝杠螺母数据库建立方法，其特征在于，通过有限元分析软件二次开发程序，从数据库中提取有限元分析参数，应用有限元分析软件的命令流语言将有限元分析参数自动加载至丝杠螺母等效CAE模型中，为机床的设计与仿真分析的提供支撑。