[發(fā)明專利]一種基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410067034.2
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103867676B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王民;梁亞棟;高相勝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F16H25/22
• 分類號: F16H25/22;B23Q5/54
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，屬于滾珠絲杠副振動控制領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著數(shù)控機床向著高速化、精密化發(fā)展，對滾珠絲杠副的性能要求也越來越高。滾珠絲杠副是數(shù)控機床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的機械傳動部件，由絲杠和螺母組成，可實現(xiàn)絲杠旋轉(zhuǎn)運動到螺母直線運動的轉(zhuǎn)換。由于絲杠結(jié)構(gòu)為細(xì)長軸，尤其在大型數(shù)控機床中，工作臺行程較長，絲杠長徑比很大，導(dǎo)致絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛性和抗振性能下降，絲杠副的工作臨界速度受到橫向固有頻率的限制而難于提高。隨著數(shù)控機床進(jìn)給速度和切削速度的不斷提高，對滾珠絲杠副的臨界轉(zhuǎn)速和抗振特性提出了更高的要求。對于滾珠絲杠副的橫向振動控制，國內(nèi)外的學(xué)者進(jìn)行了大量研究，通過文獻(xiàn)檢索，尚未找到基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了提高滾珠絲杠副高速性能，控制絲杠橫向振動，提高臨界轉(zhuǎn)速，設(shè)計了一種用于控制滾珠絲杠副橫向振動的新型摩擦阻尼棒，通過設(shè)計摩擦棒和絲杠內(nèi)孔的過盈量，調(diào)節(jié)摩擦棒和絲杠內(nèi)孔接觸面的摩擦力，以實現(xiàn)高效摩擦阻尼耗能，抑制滾珠絲杠副在高速旋轉(zhuǎn)下的橫向振動。?

一種新型的基于摩擦阻尼耗能的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)：包括滾珠絲杠副(1)、摩擦減振棒(2)，所述滾珠絲杠副(1)的絲杠為中空結(jié)構(gòu)，摩擦減振棒(2)為多指瓣的長圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)有中心通孔。摩擦減振棒內(nèi)裝于空心絲杠中，摩擦減振棒(2)外圓表面與空心絲杠內(nèi)孔表面采用過盈配合，保證摩擦減振棒與絲杠內(nèi)孔適度的接觸壓力，以產(chǎn)生摩擦阻尼。摩擦減振棒(2)的多指瓣結(jié)構(gòu)可以?保證減振棒在橫向方向具有適度彈性，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時各指瓣可被離心力壓覆在絲杠內(nèi)孔表面，以增強摩擦阻尼。?

所述一種新型摩擦阻尼減振中空滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，通過合理設(shè)計摩擦減振棒外圓和絲杠內(nèi)孔過盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸以調(diào)節(jié)摩擦減振棒和絲杠內(nèi)孔摩擦力及摩擦阻尼減振棒在絲杠橫向方向的剛度，以實現(xiàn)最佳的摩擦阻尼耗能，有效控制滾珠絲杠副橫向振動。?

本發(fā)明的有益作用是：?

相比于目前已有的減振絲杠結(jié)構(gòu)，該方法結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，可靠性高，可操作性強。并且，通過合理設(shè)計摩擦減振棒外圓和絲杠內(nèi)孔過盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸可以實現(xiàn)最佳的摩擦阻尼耗能，有效控制滾珠絲杠副橫向振動。。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)圖；?

圖2為摩擦減振棒結(jié)構(gòu)圖。?

附圖中：1、滾珠絲杠副，2、摩擦減振棒。?

圖3兩個摩擦減振棒固定于絲杠空腔內(nèi)，螺母位于絲杠中間位置時螺母處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線圖。?

圖4未加加摩擦減振棒的絲杠，螺母位于絲杠中間位置，螺母位置處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線圖。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。?

如圖1所示，減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)包括空心滾珠絲杠副和兩個摩擦減振棒。?兩個摩擦減振棒指瓣部分深入滾珠絲杠中心通孔內(nèi)，減振棒通過其外圓柱面過盈配合固定在中空滾珠絲杠內(nèi)，摩擦減振棒見圖2。?

通過優(yōu)化設(shè)計摩擦減振棒指瓣部分外圓和絲杠內(nèi)孔過盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸，保證減振棒指瓣和絲杠內(nèi)孔適度壓力和指瓣具有適度的彈性。?

滾珠絲杠副一般為絲杠做旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動螺母帶動工作臺直線移動。當(dāng)滾珠絲杠工作轉(zhuǎn)速接近其臨界轉(zhuǎn)速，或者當(dāng)工作臺受橫向動態(tài)負(fù)載頻率接近滾珠絲杠臨界轉(zhuǎn)頻時，絲杠橫向彎曲振動振幅增大。當(dāng)振幅增大到一定程度時，摩擦減振棒指瓣和絲杠內(nèi)孔表面發(fā)生微觀滑動摩擦并產(chǎn)生沿絲杠軸向的摩擦力，進(jìn)而通過摩擦阻尼消耗絲杠彎曲振動能量，從而滾珠絲杠橫向彎曲振動會得到有效抑制。?

實施效果：取直徑0.025米、長1米中空絲杠，將兩個摩擦減振棒固定于絲杠空腔內(nèi)，通過優(yōu)化設(shè)計過盈量、指瓣數(shù)量和中心孔直徑，得到螺母位于絲杠中間位置時螺母處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線如圖3所示。而對于未加加摩擦減振棒的絲杠，當(dāng)螺母位于絲杠中間位置，螺母位置處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線如圖4所示，從頻率響應(yīng)曲線幅值可以看出，加上阻尼器后絲杠的振動響應(yīng)幅值減小了70％左右。?