数控机床滚珠丝杠副优化设计.pdfVIP

2010年 10月 机床与液压 0ct．2010 第38卷 第20期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vol_38No．20 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．20．003 数控机床滚珠丝杠副优化设计 孙奎洲，周金宇 (江苏技术师范学院，江苏常州 213001) 摘要：滚珠丝杠是数控机床重要的传动部件，它的精度与可靠性直接影响加工零件的质量。以滚珠丝杠副的疲劳寿命 和静载荷为约束条件 ，以滚珠丝杠副的体积最小为 目标函数建立数学模型，利用Matlab程序实现滚珠丝杠的优化设计。实 例证明，该方法在保证滚珠丝杠疲劳寿命和刚度的前提下可有效减小成本，符合产品开发要求。此方法简单 、实用，并可 应用于同类产品的优化设计。 关键词：数控机床；滚珠丝杠副；优化设计；Matlab 中图分类号：TH128 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2010)2O一007—3 Optimum DesignonBallScrew UnitofCNC MachineTool SUN Kuizhou。ZHOUJinyu (JiangsuTeachersUniversityofTechnology，ChangzhouJiangsu213001，China) Abstract：Ballscrew unitisanimportanttransmissioncomponentsofCNC machinetoo1． Itsaccuracyandreliabilitydirectlyaf- fectsthequalityofmechnaicalparts．Takingthefatiguelifeandstaticloadofballscrewunitastheconstraintsandthesmallestvolume asthegoalfunction，itsmathematicalmodelwasestablished andtheballscrew unitoptimizationdesignwasrealizedusingMatlab． Theapplicationresuhprovesthatusingthismethodcaneffectivelyreducethecostunderthepremiseofguaranteeingfatiguelifeand stiffnessoftheballscrew unit． Itmeetstheproductdevelopmentrequirement．Thismethodissimple，practical，andcanbeapplied tooptimizethedesignofsimilarproducts． Keywords：CNC machinetool；Ballscrew unit；Optimum design；Matlab 近年来，滚珠丝杠副以其优越的技术性能，在各 力和变形情况 ，与一 类NC、CNC机床、加工中心、精密测量仪器、现代 般的推力 向心轴承十 化武器装备、原子能反应堆传动装置等领域里得到了 分相似。因此 ，可 以 越来越广泛的应用，传统的滑动螺旋传动逐步被高精 把滚珠丝杠副近似地 度、高效率的滚动螺旋传动所代替。滚珠丝杠副是数 视为承受纯轴向工作 控机床重要的传动部件 ，它的精度与可靠性直接影响 载荷的推力 向心球轴 加工零件的质量。以往在设计滚珠丝杠副时一般只考 承，并把它作为滚珠 虑其静强度，很少考虑疲劳寿命要求 以及经济性要 丝杠副受力分析及变 求 ，因此需在综合约束下进行优化设计。 形计算 的力学模 型。