【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种建模方法，特别涉及一种基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法。
技术介绍
滚珠导轨滑块内，由钢珠在滑块与导轨之间作滚动循环，使得其支撑负载能沿着导轨作直线运动。在运动机构中，导轨滑块主要起着导向和支撑作用，其动力学特性对其整个运动机构有着重要的影响。围绕滚珠导轨滑块的建模与研究一直是国内外相关研究的重点。近年来，随着有限元理论与技术的不断深入发展，众多国内外学者采用有限元方法对滚珠导轨滑块结合部进行建模与力学性能研究，并且在大型商用有限元软件中，针对滚珠导轨滑块结合部已形成对应的特定单元类型。综合现有相关研究，目前基于有限元方法的滚珠导轨滑块结合部建模中，常采用弹簧单元对导轨滑块结合部进行简化，并通过赋予此弹簧单元对应的刚度等属性数值，对滚珠导轨滑块结合部进行建模仿真。根据弹簧类型的不同可以将该建模方法分为两大类，一类为基于线性弹簧单元的滚珠导轨滑块结合部建模；另一类为基于非线性弹簧单元的导轨滑块结合部建模。部分研究直接采用第一类方法进行建模，该方法虽然简单，但是由于导轨滑块非线性特性的存在，在特定工况下会造成导轨滑块建模力学性能求解精度...
【技术保护点】
一种基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，确定滚珠导轨滑块结合部的边界载荷，所述边界载荷的确定方法包括：步骤11，基于几何约束关系，分别建立滚珠导轨滑块结合部上、下排滚珠的几何方程；步骤12，建立滚珠导轨滑块结合部的力学方程；步骤13，根据滚珠导轨滑块的相关技术参数，基于所述几何方程和力学方程，绘制滚珠导轨滑块结合部的载荷‑位移特性曲线；步骤14，基于载荷‑位移特性曲线，确定滚珠导轨滑块结合部的刚度突变点与边界载荷；步骤2，通过边界载荷对滚珠导轨滑块结合部实际使用工况进行量化界定，确定采用线性或非线性弹簧单元对滚珠导轨滑块结合部进行有限元仿真建模。
【技术特征摘要】
1.一种基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，确定滚珠导轨滑块结合部的边界载荷，所述边界载荷的确定方法包括：步骤11，基于几何约束关系，分别建立滚珠导轨滑块结合部上、下排滚珠的几何方程；步骤12，建立滚珠导轨滑块结合部的力学方程；步骤13，根据滚珠导轨滑块的相关技术参数，基于所述几何方程和力学方程，绘制滚珠导轨滑块结合部的载荷-位移特性曲线；步骤14，基于载荷-位移特性曲线，确定滚珠导轨滑块结合部的刚度突变点与边界载荷；步骤2，通过边界载荷对滚珠导轨滑块结合部实际使用工况进行量化界定，确定采用线性或非线性弹簧单元对滚珠导轨滑块结合部进行有限元仿真建模。2.根据权利要求1所述的基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法，其特征在于，步骤2中，根据滚珠导轨滑块结合部实际使用工况，计算滚珠导轨滑块结合部的实际最大受载，若其数值小于所述边界载荷，则采用线性弹簧单元进行有限元仿真建模，反之采用非线性弹簧单元进行有限元仿真建模。3.根据权利要求1所述的基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法，其特征在于，步骤11中，所述上排滚珠的几何方程为：BDa(sinφ0ctgφ1-cosφ0)＝δ；所述下排滚珠的几何方程为：BDa(cosφ0-sinφ0ctgφ2)＝δ；其中，B＝Rr/Da+Rs/Da-1；式中，Rr为导轨沟槽半径，Rs为滑块沟槽半径，Da为插入沟槽后滚珠的直径，φ0为初始接触角，φ1为上排滚珠受载变形后的接触角，φ2为下排滚珠受载变形后的接触角，δ为滑块在承受垂直载荷时、滑块和导轨之间在垂直载荷作用方向上的趋近量。4.根据权利要求3所述的基于边界工况分析的滚珠导轨滑块结合部建模方法，其特征在于，步骤12中，所述滚珠导轨滑块结合部的力学方程包括上、下排滚珠同时受压时的力学方程以及下排滚珠恢复预变形后仅上排滚珠受压时的力学方程；其中，所述上、下排滚珠同时受压时的力学方程为： 2 z ( F 1 cosφ 1 - F 3 cosφ 2 ) = F z BD a ( sinφ 0 - sinφ 1 ) sinφ 1 = βK h ( F 1 2 / 3 - F 0 2 / 3 ) BD a ( ...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，李纯金，周宏根，田桂中，袁春元，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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