[發明專利]基于確信可靠性的滾珠絲杠副軸向靜剛度可靠性分析方法

有效

• 申請號: 202110033925.6
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112881171B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 周長光;龔夢輝;周華西;馮虎田;韓軍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于確信可靠性的滾珠絲杠副軸向靜剛度可靠性分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，建立滾珠絲杠副軸向靜剛度模型；所述滾珠絲杠副軸向靜剛度模型為：

式中，Δ_a(x)為滾珠絲杠副的軸向變形量，x為滾珠絲杠副結構參數組成的向量，包括載荷F_a、節圓直徑D、滾珠直徑d、適應比f、初始預緊力F_p、滾珠與滾道之間的接觸角α、螺旋升角β，即：x＝(d,D,α,β,f,F_a,F_p)，i為單個螺母滾珠循環圈數，z為單圈承載滾珠數，E′為當量彈性模量，m_as、m_an為接觸橢圓長軸系數，K(e_s)、K(e_n)為第一類完全橢圓積分，∑ρ_s、∑ρ_n分別為絲杠或螺母與滾道接觸點處的主曲率和：

F₂為施加軸向載荷后工作螺母所受合力，通過下式迭代求出：

步驟2，建立滾珠絲杠副軸向靜剛度的性能裕量模型；所述滾珠絲杠副軸向靜剛度的性能裕量模型為：

式中，Δ_th為滾珠絲杠副允許最大軸向變形量；

步驟3，計算滾珠絲杠副的設計裕量，具體為：

將滾珠絲杠副參數的名義值x_N代入所述性能裕量模型計算滾珠絲杠副的設計裕量，即：

m_d＝g_m(x_N)

所述名義值x_N為其中，μ_d,μ_D,μ_α,μ_β,μ_f,分別為參數滾珠直徑d、節圓直徑D、滾珠與滾道之間的接觸角α、螺旋升角β、適應比f、載荷F_a、初始預緊力F_p的均值；

步驟4，計算滾珠絲杠副軸向靜剛度的隨機不確定因數S，具體過程包括：

步驟4-1，采用結構可靠性法計算滾珠絲杠副的經典概率可靠度R_p；

步驟4-2，根據所求的R_p，在標準正態分布表查找對應的分布值即：

式中，為標準正態分布函數的反函數；

步驟4-3，計算隨機不確定性因數S：

步驟5，計算滾珠絲杠副的認知不確定因數R，具體過程包括：

步驟5-1，根據GJB7688確定現階段滾珠絲杠副所在技術成熟度等級，確定滾珠絲杠副在該等級的等級條件；

步驟5-2，對滾珠絲杠副的每個等級條件賦予若干評分值，分別為r_i,1,r_i,2,…,r_i,N，其中i為第i個等級條件，N為每個等級條件對應的評分值數量；

步驟5-3，計算平均條件質量和條件質量到平均條件質量的絕對距離d_i,j：

步驟5-4，計算評分值權重和條件權重

式中，M為需要賦予評分值的等級條件的總數；

步驟5-5，計算等級得分L和技術成熟度得分CS：

式中，K_max為技術成熟度評價標準中總的技術成熟度等級，K為當前滾珠絲杠副所處技術成熟度等級；

步驟5-6，計算認知不確定指標P_r：

步驟5-7，計算認知不確定因數R：

步驟6，計算滾珠絲杠副軸向靜剛度的確信可靠度R_B，計算公式為：

式中，Φ_N(·)為標準正態分布函數。