[发明专利]一种滚珠丝杠式惯容器理想线性惯质系数的非线性修正方法

摘要

本发明公开一种滚珠丝杠式惯容器理想线性惯质系数的非线性修正方法。首先基于弗莱纳标架理论和赫兹接触理论，推导了滚珠丝杠副的滚珠与滚道之间的相对滑动速度和滑动摩擦力矩，从而得到滚珠滑动的摩擦功率，它与激励功率的比值就是滚珠滑动摩擦的效率；再引入滚珠滚动摩擦的效率，最终将滚珠丝杠式惯容器的理想线性惯质系数修正为非线性惯质系数。本发明考虑了滚珠丝杠式惯容器中滚珠与滚道之间的摩擦非线性，更加符合实际情况，相比数值仿真得出的惯质系数的修正方法，本发明的修正方法简单可靠，可为滚珠丝杠式惯容器的设计及其在工程减振系统中的应用提供更加精确的惯质系数,推动和发展了关于惯容器的理论方法，具有实际的工程意义。

主权项

1.一种滚珠丝杠式惯容器理想线性惯质系数的非线性修正方法，其中所述滚珠丝杠式惯容器的类型为丝杠旋转式或螺母旋转式；所述滚珠丝杠惯容器中的滚道类型为单圆弧滚道、双圆弧滚道或矩形滚道；所述滚珠的循环方式为内循环方式或外循环方式；其特征在于，包括如下步骤：步骤1：以丝杠中心轴为Z轴建立固定坐标系W，并且随滚珠运动的轨迹建立弗莱纳坐标系F；步骤2‑1：计算滚珠与丝杠的椭圆接触面中心在滚珠侧的速度V_b,bs以及在丝杠侧的速度V_s,bs；步骤2‑2：计算滚珠与丝杠螺母的椭圆接触面中心在滚珠侧的速度V_b,bn以及在丝杠螺母侧的速度V_n,bn；步骤3‑1：计算滚珠与丝杠的椭圆接触面中心点差动角速度W_bs；步骤3‑2：计算滚珠与丝杠螺母的椭圆接触面中心点差动角速度W_bn；步骤4‑1：计算滚珠与丝杠的椭圆接触面应力分布q_bs；步骤4‑2：计算滚珠与丝杠螺母的椭圆接触面应力分布q_bn；步骤5‑1：计算滚珠与丝杠椭圆接触面的滑动摩擦力矩M_bs；步骤5‑2：计算滚珠与丝杠螺母椭圆接触面的滑动摩擦力矩M_bn；步骤6‑1：计算滚珠与丝杠椭圆接触面的滑动摩擦功率P_bs；步骤6‑2：计算滚珠与丝杠螺母椭圆接触面的滑动摩擦功率P_bn；步骤7：计算滑动摩擦效率η₁；步骤8：查询滚动摩擦效率η₂；步骤9：修正非线性惯质系数；其中，步骤7所述滑动摩擦效率η₁计算方法是：η₁＝(P_bs+P_bn)/P_in，其中P_in激励功率；步骤8所述滚动摩擦效率η₂的查询方法是：根据滚珠丝杠副的螺旋升角α和滚动摩擦系数μ'_f查到其中μ'_f取值范围一般为0.0036～0.0038；步骤9所述非线性惯质系数修正方法是：将滚珠丝杠式惯容器的理想线性惯质系数：b_linear＝(2π/p)2*J，修正为非线性惯质系数：b_nonlear＝(2*π/p)²*J*(1‑η₁‑η₂)，其中p为滚珠丝杠式惯容器中滚珠丝杠副的导程，J为飞轮的转动惯量。