[发明专利]滚动直线导轨副静态刚度计算与结构参数设计方法

权利要求书

1.一种滚动直线导轨副静态刚度计算与结构参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：提出滚道赫兹接触区外载荷与变形线性化假设，将滚道结合部接触关系简化为等效弹簧模型，基于赫兹点接触理论与有限元法，建立滚珠滚道柔性接触模型：

P_ij＝k_cijΔ_cij＝k_Hzδ_ij^3/2＝k_rijΔ_rij

上式中，P_ij表示第i列滚道第j个滚珠所受接触力，k_cij、k_rij和k_Hz分别表示第i列滚道中j位置处滑块、导轨和滚珠的等效刚度，Δ_cij、Δ_rij和δ_ij分别表示第i列滚道中j位置处滑块、导轨和滚珠的变形量；

根据所述滚珠滚道柔性接触模型得到滚珠滚道接触力与导轨、滚珠、滑块变形的关系；

步骤S2：考虑滚珠直线导轨副滚道内滚珠的预紧量，计算每个滚珠处滚道间的初始曲率中心距，采用下式：

A₀＝r_c+r_r-d₀，δ₀＝d-d₀

上两式中，A₀表示未预紧时每列滚道内滑块与导轨曲率中心之间的初始距离，r_c和r_r分别表示滚道内滑块、导轨的曲率半径，d₀表示滚珠的公称直径；δ₀表示通过每列滚道内滚珠截面处滚道间的初始预紧量，d表示预紧后滚珠的实际直径；

步骤S3：根据步骤S1和步骤S2得到的结果，计算滚珠直线导轨副的垂向刚度、水平刚度、转动角刚度、俯仰角刚度及偏摆角刚度；所述垂向刚度、水平刚度、转动角刚度、俯仰角刚度及偏摆角刚度的计算过程相同，包括：

给定相应载荷，建立滚珠直线导轨副在给定载荷方向的位移与各滚珠滚道结合部的变形协调关系；

由步骤S1建立的滚珠滚道柔性接触模型，计算在给定载荷作用下的导轨副各滚珠滚道接触力；

建立滚珠直线导轨副的相应载荷下的平衡方程，求解滚珠直线导轨在给定载荷方向的位移，计算得到相应的刚度；

步骤S4：将滚珠直线导轨副系统刚度的最大值对应的设计变量取值，确定为设计变量的最佳值，对滚动直线导轨副结构参数设计。