滚珠丝杠参数驱动模型及仿真

滚珠丝杠型号及参数表一、介绍滚珠丝杠是一种常用于传递转动运动和直线运动的机械元件，广泛应用于机床、工业自动化设备和精密仪器等领域。

滚珠丝杠不仅具有高效传动、精度高的特点，还能承受较大的载荷。

本文将介绍滚珠丝杠的型号及参数，并提供一个参数表，以帮助读者了解和选择适合自己需求的滚珠丝杠。

二、滚珠丝杠型号及参数表以下是几种常见的滚珠丝杠型号及其参数的详细介绍：1. 滚珠丝杠型号A•直径（D）： 10mm•丝距（P）： 2mm•负载能力（C）： 500N•额定转速（N）： 3000rpm•回转精度（P0）： 0.01mm•重复定位精度（Ps）： 0.003mm•长度（L）： 200mm•推力力矩（Ma）： 10N·m•自锁力矩（Mr）： 5N·m2. 滚珠丝杠型号B•直径（D）： 16mm•丝距（P）： 4mm•负载能力（C）： 1000N•额定转速（N）： 4000rpm•回转精度（P0）： 0.02mm•重复定位精度（Ps）： 0.005mm•长度（L）： 300mm•推力力矩（Ma）： 20N·m•自锁力矩（Mr）： 10N·m3. 滚珠丝杠型号C•直径（D）： 20mm•丝距（P）： 5mm•负载能力（C）： 2000N•额定转速（N）： 5000rpm•回转精度（P0）： 0.03mm•重复定位精度（Ps）： 0.01mm•长度（L）： 400mm•推力力矩（Ma）： 30N·m•自锁力矩（Mr）： 15N·m4. 滚珠丝杠型号D•直径（D）： 25mm•丝距（P）： 6mm•负载能力（C）： 3000N•额定转速（N）： 6000rpm•回转精度（P0）： 0.04mm•重复定位精度（Ps）： 0.015mm•长度（L）： 500mm•推力力矩（Ma）： 40N·m•自锁力矩（Mr）： 20N·m5. 滚珠丝杠型号E•直径（D）： 30mm•丝距（P）： 8mm•负载能力（C）： 4000N•额定转速（N）： 7000rpm•回转精度（P0）： 0.05mm•重复定位精度（Ps）： 0.02mm•长度（L）： 600mm•推力力矩（Ma）： 50N·m•自锁力矩（Mr）： 25N·m三、选型指南选择合适的滚珠丝杠型号需要考虑如下因素：1.载荷能力：根据应用场景的负载要求，选择滚珠丝杠的负载能力。

---公称直径。

即丝杠的外径，常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120，不过请注意，这些规格中，各厂家一般只备16~50的货，也就是说，其他直径大部分都是期货（见单生产，货期大约在30~60天之间，日系产品大约是2~2.5个月，欧美产品大约是3~4个月）。

公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大，具体数值可以查阅厂家产品样本。

这里只说明两个概念：动额定负荷与静额定负荷，前者指运动状态下的额定轴向负载，后者是指静止状态下的额定轴向负载。

设计时参考前者即可。

需要注意的是，额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理论寿命越高。

推荐：直径尽量选16~63。

2---导程。

也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离，常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小导程现货产品一般只有5、10，大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位数前两位指直径，后两位指导程），其他规格多数厂家见单生产。

导程与直线速度有关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。

推荐：导程尽量选5和10。

3---长度。

长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。

有些厂家只计算全长，但有些厂家需要提供螺纹长度。

螺纹长度中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。

前者是指螺纹部分的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度，螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量（如果需要安装防护罩，还要考虑防护罩压缩后的长度，一般按防护罩最大长度的1／8计算）。

在设计绘图时，丝杠的全长大致可以按照一下参数累加：丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。

特别需要注意的是，如果你的长度超长（大于3米）或长径比很大（大于70），最好事先咨询厂家销售人员可否生产，总体的情况是，国内厂家常规品最大长度3米，特殊品16米，国外厂家常规品6米，特殊品22米。

1610滚珠丝杠参数1610滚珠丝杠是一种常用的传动装置，广泛应用于各种机械设备中。

本文将从滚珠丝杠的结构、工作原理、参数以及应用领域等方面进行介绍。

一、滚珠丝杠的结构1610滚珠丝杠由螺纹轴、滚珠、滚珠循环系统、轴承和壳体等组成。

螺纹轴是滚珠丝杠的核心部件，它具有一定的螺旋角度，滚珠则通过滚珠循环系统与螺纹轴相连接，实现螺纹轴的旋转运动。

二、滚珠丝杠的工作原理滚珠丝杠是通过滚珠在螺纹轴与螺母之间的滚动来实现螺旋运动的。

当螺纹轴旋转时，滚珠被带动滚动，从而推动螺母在螺纹轴上移动。

由于滚珠与螺纹轴和螺母之间的接触点少，滚珠丝杠具有较小的摩擦阻力和较高的传动效率。

三、滚珠丝杠的参数1. 直径：1610滚珠丝杠的直径为16mm，表明螺纹轴的直径为16mm。

2. 螺距：1610滚珠丝杠的螺距为10mm，表示螺纹轴每转一圈，螺母在轴向上移动10mm。

3. 进给：1610滚珠丝杠的进给为10mm，表示螺母在一次滚珠循环中移动的距离为10mm。

4. 额定负载：1610滚珠丝杠的额定负载为1000N，表示在额定负荷下，滚珠丝杠的工作效果和寿命可以得到保证。

5. 寿命：1610滚珠丝杠的寿命为5000公里，表示在正常使用条件下，滚珠丝杠的寿命为5000公里。

四、滚珠丝杠的应用领域1610滚珠丝杠具有结构简单、传动效率高、定位精度高等优点，因此在许多领域得到广泛应用。

1. 机床设备：1610滚珠丝杠可用于各类数控机床、加工中心等设备中，实现工件的定位和加工精度要求。

2. 自动化设备：1610滚珠丝杠可用于自动化生产线、物流输送系统等设备中，实现物料的输送和定位控制。

3. 机器人：1610滚珠丝杠可用于机器人关节传动，实现机器人的运动和精确定位。

4. 医疗设备：1610滚珠丝杠可用于医疗设备中的调节机构，如手术床、检查床等，实现对患者位置的调整。

五、总结1610滚珠丝杠是一种常用的传动装置，具有结构简单、传动效率高、定位精度高等优点。

第3章交流伺服运动控制系统模型及仿真分析3.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统3.1.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统简介3.1.2永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的组成图3-1交流伺服运动控制系统的集中控制结构1. 控制器图3-2运动控制卡的功能图2交流伺服运动控制系统2. 伺服电机及驱动器图3-3两相交流伺服电机工作原理图图3-4交流伺服电机的机械特性图3-5交流伺服电机控制方式交流伺服运动控制系统 3图3-6交流伺服电机的运行特性3. 检测元件4. 典型机械结构图3-7具有高精度滚珠丝杠驱动机构的运动平台图3-8滚珠丝杠和螺母机构的工作原理图3-9滚珠丝杠螺母机构的调整4交流伺服运动控制系统图3-10预加载荷消除间隙3.2 PMSM伺服系统的数学模型3.2.1PMSM的基本结构及种类图3-11 PMSM的结构图图3-12 PMSM转子的三种结构形式交流伺服运动控制系统 5 3.2.2 PMSM的数学模型图3-13 PMSM等效结构坐标图图3-14永磁同步电动机dq旋转坐标图3.2.3 PMSM等效电路图3-15 dq轴表示的电压等效电路图6交流伺服运动控制系统3.2.4 PMSM的矢量控制原理3.2.5 PMSM的矢量控制方式3.2.6 PMSM解耦状态方程图3-16交流永磁同步电机系统框图3.3 PMSM伺服运动控制系统电流环设计3.3.1影响电流环性能的主要因素分析1. 反电动势的干扰以及PI电流调节器的影响图3-17电流环简化控制框图2. 逆变器传输特性以及零点漂移的影响3.3.2电流环PI综合设计图3-18 PMSM矢量控制系统原理图交流伺服运动控制系统7图3-19电流环动态结构图3.4 PMSM伺服运动控制系统速度环设计3.4.1速度环PI综合设计图3-20 PMSM电流、速度双闭环动态结构框图图3-21采用PI控制的速度环动态结构框图3.4.2滑模变结构基本原理8交流伺服运动控制系统图3-22二阶系统的状态轨迹3.4.3 PMSM伺服运动控制系统速度环的变结构设计图3-23速度调节器简化动态结构图图3-24速度环滑模变结构调节器结构图3.5 PMSM伺服运动控制系统位置环设计3.5.1变结构控制在伺服运动控制系统中的应用剖析3.5.2 PMSM伺服运动控制系统位置环的变结构设计图3-25位置环滑模变结构调节器结构图交流伺服运动控制系统9 3.6 PMSM伺服运动控制系统仿真分析3.6.1基于矢量控制的电流滞环仿真分析1. 电流滞环控制图3-26具有电流滞环的A相控制原理图图3-27电流滞环跟踪控制电流波形示意图图3-28三角波载波比较方式控制电路图10交流伺服运动控制系统2. 电流环仿真分析图3-29 PMSM位置伺服系统矢量控制仿真结构图图3-30常规电流滞环控制仿真模块交流伺服运动控制系统11图3-31三角波载波比较方式电流滞环控制仿真模块图3-32电流滞环控制输出的三相定子电流波形ia、ib、ic图3-33 SPWM控制输出的三相定子电流波形ia、ib、ic12交流伺服运动控制系统图3-34 q轴电流iq图3-35电磁转矩Te图3-36转子电角速度ω3.6.2伺服运动控制系统变结构仿真图3-37串级滑模变结构控制位置伺服系统的结构框图交流伺服运动控制系统13图3-38负载扰动时系统的速度响应曲线图3-39转动惯量变化时系统的速度响应曲线。

毕业设计（论文）报告题目基于solidworks的滚珠丝杠传动机构的设计与装配系别中德机电学院专业机电一体化技术班级机电0901学生姓名刘如峰学号 100091508指导教师唐霞2012年 4 月摘要本设计介绍了利用Solidworks软件，来完成数控十字滑台工作原理的仿真设计。

通过对数控十字滑台工作原理分析、组成零件创建、零件组装和动画演示等一系列过程，使原本抽象的工作原理转化为直观的动画演示。

并分析比较Solidworks软件三维建模技术的特点及优势，证明Solidworks软件在进行实物仿真过程中易学、好用方便、快捷等特点动画演示不需要专门的播放器，提高了动画演示的推广和应用。

关键词：数控十字滑台；Solidworks软件；仿真设计AbstractThis design is introduced the use of solidworks software, to complete a CNC cross platform sliding working principle of the simulation design. Through numerical control machine to the slippery work principle analysis, composition parts to create, assembly and animation and so on a series of process, make originally the abstract principle of work into intuitive animation. Analyzed and compared Solidworks software of 3 d modeling technical characteristics and advantages, prove Solidworks software in the physical simulation process to learn, use convenient, quickly and so on the characteristic animation does not need special player, improve the extension and application of the animation.Key words: Nc's cross platform sliding; Solidworks software; The simulation design目录摘要 1Abstract 1第1章绪论 11.1 SolidWorks软件特点 11.1.1 特点 11.1.2全动感用户界面 11.1.3 配置管理 21.1.4 协同工作 21.1.5 装配设计 21.1.6 工程图 31.2课题的研究意义 3第 2章十字滑台各零件的设计 6 2.1总体设计 62.2 十字滑台底板三维实体的设计 6 2.3导轨副零件设计 72.3.1滚珠传动中各零件的设计 7 2.3.2导轨条设计 82.4滚珠丝杠螺母副零件 102.4.1丝杠的设计 102.4.2 螺母座的设计 122.4.3螺母卡的设计 15第3章装配图设计 173．1装配过程 173.2运动模拟设计 213.2.1运动模拟设计是虚拟样机技术的组成 213.2.2运动模拟设计 21第4章结束语 224.1总结 224.2 展望 22致谢 23参考文献 23第1章绪论1.1 SolidWorks软件特点1.1.1 特点Solidworks软件功能强大，组件繁多。

第 43 卷第 5 期2023 年 10 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 5Oct.2023 Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis平面滚珠丝杠副多结合面建模与动态特性分析∗李中凯1，孙冉1，2，邹光宇1（1.中国矿业大学机电工程学院　徐州， 221116） （2.徐州威卡电子控制技术有限公司　徐州， 221009）摘要为了提高平面运输设备的传送效率与定位精度，针对x‑y轴平面滚珠丝杠副的多机械装配界面，应用吉村允效法确定螺栓联接界面的法向压缩刚度和切向运动刚度，采用赫兹接触理论确定丝杠螺母、轴承和导轨内接触界面的径向或法向压缩刚度。

基于ABAQUS软件建立x‑y直线进给系统的动力学模型，通过锤击法模态试验和文献对比研究，证明了所提理论模型以及结合面刚度计算的正确性。

数值仿真了工作台质量、滑块间距及导轨间距对于系统动态行为的影响，并给出设计建议值。

通过医疗剪刀毛坯平面进给机床设计试验，验证了所获得动态系统设计规律的有效性。

关键词滚珠丝杠；平面进给系统；结合面建模；动态特性中图分类号TH113；TH132.1引言滚珠丝杠进给系统由于其高灵敏度、高效率、高精度等诸多优点，已成为当代进给系统中最常用的直线传动机构。

然而，滚珠丝杠是一种细长、低刚度元件，在外力作用下极易产生变形、振动和噪声，这种丝杠传动系统的位置精度和稳定性通常受到机械部件结构振动模态的限制，其动态特性对设备定位精度、传动性能和故障诊断有着重要影响［1］。

国内外许多学者围绕滚珠丝杠进给系统进行了动力学建模与分析。

陈勇将等［2］基于丝杠滚道面力与力矩的平衡方程，推导出载荷作用下滚珠丝杠副的刚度数学模型。

蒋书运等［3］借助赫兹（Hertz）接触理论计算滚珠丝杠副的结合面刚度，建立了动力学模型，并基于有限元法分析该模型的动态特性。

杨勇等［4］基于铁木辛柯梁假设，考虑丝杠轴的横向剪切，建立丝杠与工作台系统动力学模型。

微型滚珠丝杆参数
微型滚珠丝杆是一种用于线性运动的传动装置，通常由滚珠丝杆、导轨、轴承、驱动装置等组成。

其具有精度高、稳定性好、寿命长、重量轻等优点，广泛应用于机械、仪器、电子设备、医疗器械等领域。

微型滚珠丝杆的参数主要包括以下几个方面：
1. 导程：指在螺纹转一周时，滚珠丝杆向前或向后移动的距离。

其单位为毫米或英寸。

常见的导程包括1mm、2mm、4mm等。

2. 直径：指滚珠丝杆的外径或直径。

其单位为毫米或英寸。

不
同直径的滚珠丝杆具有不同的负载和转速特性。

3. 尺寸：包括滚珠丝杆的长度、宽度、高度等。

不同尺寸的滚
珠丝杆适用于不同的应用场景。

4. 精度等级：滚珠丝杆的精度等级通常分为C0、C1、C2等级，其越高表明其精度越高。

5. 最大负载：指滚珠丝杆能承受的最大负载。

其单位为牛顿或
磅力。

最大负载与滚珠丝杆的直径、导程等参数有关。

6. 最大转速：指滚珠丝杆能承受的最大转速。

其单位为转每分钟。

最大转速与滚珠丝杆的直径、导程等参数有关。

以上是微型滚珠丝杆的主要参数介绍，不同参数的选择需根据具体应用需求进行评估和选择。

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滚珠丝杠2010参数滚珠丝杠是一种常用的传动装置，广泛应用于机械设备中。

它通过滚珠在螺纹轴上滚动，实现转动运动和线性运动的转换。

滚珠丝杠的参数是指其尺寸、精度和负载能力等方面的特性。

首先，滚珠丝杠的参数之一是螺距。

螺距是指螺纹轴上单位长度内的螺纹数。

螺距越大，每转一圈滚珠丝杠的线性位移就越大，速度也就越快。

螺距的选择要根据具体的应用需求来确定，一般来说，大螺距适用于快速移动的场合，而小螺距适用于需要较高精度的场合。

其次，滚珠丝杠的参数还包括导程和导向角。

导程是指滚珠丝杠每转一圈所产生的线性位移。

导程越大，滚珠丝杠的线性位移就越大，速度也就越快。

导向角是指滚珠与螺纹轴之间的夹角，它决定了滚珠丝杠的刚度和负载能力。

导向角越小，滚珠丝杠的刚度和负载能力就越大。

此外，滚珠丝杠的参数还包括滚珠直径和滚珠数量。

滚珠直径越大，滚珠丝杠的负载能力就越大，但摩擦力也会增加。

滚珠数量越多，滚珠丝杠的负载能力和刚度就越大，但摩擦力也会增加。

因此，在选择滚珠丝杠时，需要根据具体的负载要求和运动速度来确定滚珠直径和滚珠数量。

最后，滚珠丝杠的参数还包括精度等级和预紧力。

精度等级是指滚珠丝杠的制造精度，一般分为C0、C1、C2等级，精度等级越高，滚珠丝杠的定位精度就越高。

预紧力是指滚珠丝杠在运动过程中的预紧程度，预紧力越大，滚珠丝杠的刚度和负载能力就越大，但摩擦力也会增加。

综上所述，滚珠丝杠的参数包括螺距、导程、导向角、滚珠直径、滚珠数量、精度等级和预紧力等。

这些参数的选择要根据具体的应用需求来确定，以满足机械设备的运动要求和负载要求。

在选择滚珠丝杠时，需要综合考虑各个参数之间的关系，以达到最佳的传动效果和使用效果。

滚珠丝杠的参数选择不仅关系到机械设备的性能和寿命，还关系到生产效率和产品质量，因此在实际应用中需要慎重选择。

---公称直径。

即丝杠的外径，常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120，不过请注意，这些规格中，各厂家一般只备16~50的货，也就是说，其他直径大部分都是期货（见单生产，货期大约在30~60天之间，日系产品大约是2~2.5个月，欧美产品大约是3~4个月）。

公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大，具体数值可以查阅厂家产品样本。

这里只说明两个概念：动额定负荷与静额定负荷，前者指运动状态下的额定轴向负载，后者是指静止状态下的额定轴向负载。

设计时参考前者即可。

需要注意的是，额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理论寿命越高。

推荐：直径尽量选16~63。

2---导程。

也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离，常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小导程现货产品一般只有5、10，大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位数前两位指直径，后两位指导程），其他规格多数厂家见单生产。

导程与直线速度有关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。

推荐：导程尽量选5和10。

3---长度。

长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。

有些厂家只计算全长，但有些厂家需要提供螺纹长度。

螺纹长度中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。

前者是指螺纹部分的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度，螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量（如果需要安装防护罩，还要考虑防护罩压缩后的长度，一般按防护罩最大长度的1／8计算）。

在设计绘图时，丝杠的全长大致可以按照一下参数累加：丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。

特别需要注意的是，如果你的长度超长（大于3米）或长径比很大（大于70），最好事先咨询厂家销售人员可否生产，总体的情况是，国内厂家常规品最大长度3米，特殊品16米，国外厂家常规品6米，特殊品22米。

基于ANSYS Workbench的滚动丝杠模态分析[摘要]运用ANSYS分析软件对数控机床纵、横向进给滚动丝杠进行模态分析，得出了比较精确直观的结论，验证了数控机床关键传动装置结构设计的合理性。

【关键词】ANSYS；滚动丝杠；模态分析数控机床的滚珠丝杠支承方式与其传动精度和刚度有很大关系，本文运用ANSYS Workbench进行模态分析，比较某数控机床纵向进给丝杠（型号ZD5010-4P7×2220×2435）和横向丝杠（型号ZD3205-4P7×604×740），在不同支承约束条件下的固有频率和振型，并进行仿真模拟，验证了工艺方案的可行性。

一、有限元模型建立运用UG NX6创建纵、横向进给丝杠，为了减小工作计算量，故在对精度影响不大的前提下对模型做了适当简化，去除了螺纹和键槽等一些细节信息，将模型导入ANSYS Workbench 13。

定义材料属性、实常数和材料单元类型属性等。

丝杠的材料选用Gr15，故可以通过查表得到所需要的各种参数，具体的参数值分别为：弹性模量2l0GPa，泊松比0.3，密度7850kg／m3，硬度(HRC) 62～64，热膨胀系数12.4×10-6℃，热导率41.87～50.24W/(m·k)。

划分网格要注意网格的密度，不能太密，否则会导致计算机计算量迅速增加，严重的可能会导致计算不能进行。

同时网格密度也不能太稀疏，否则得不到比较精确的求解。

本次分析采用多域法网格划分。

设定Manual Source，Relevance60，Relevance Center Medium；短、长丝杠的Edge Sizing值为24和32，Element size 值为5mm和10mm。

短丝杠共划分生成实体单元数目50919个，节点11248个；长丝杠共划分生成实体单元数目190687个，节点44460个。

约束处理时，“固定-固定”支承结构，两端X、Y、Z三个方向的平移自由度全部被约束；固定-支承”支承结构，一端X、Y、Z三个方向的平移自由度全部被约束，另一端X、Y两个方向的平移自由度被约束，Z向为自由。

基于有限元的滚珠丝杠的应力分析摘要：滚珠丝杠副作为精密线性传动元件其应用范围相当广泛。

丝杠作为滚珠丝杠副的重要部件之一，其在运行过程中易出现弯曲变形从而影响滚珠丝杠副的定位精度，严重时甚至可能导致滚珠丝杠副无法正常工作。

导致这种现象的主要原因是丝杠内部应力过大。

因此，研究丝杠中应力的分布情况对于提高滚珠丝杠副的承载能力便具有重要意义。

本文通过visual studio2005对pro/e二次开发实现滚珠丝杠的参数化建模，然后在分析了丝杠的支承方式和载荷情况后，应用有限元方法对丝杠进行应力分析，得出了丝杠应力状态与相关影响因素如中空孔直径和滚珠数目等的关系，最后提出了相应的优化措施。

关键词：滚珠丝杠应力状态支承方式弯曲变形1、前言滚珠丝杠副作为精密设备用元件，其原理是在通过滚珠在丝杠轴和螺母间的转动传递力和位移，即将丝杠的旋转运动变为螺母的线性位移。

与传统的传递动力的螺杆相比，滚珠丝杠副工作时不需要克服螺杆与螺母螺纹间的滑动摩擦力，其运转情况与轴承相似，因而具有很高的机械效率。

同时，滚动接触也减少了磨损，延长了使用寿命。

滚珠丝杠副被广泛的应用于各种先进设备中，如高速精密定位轴，机器人技术，度量设备和各种精密仪器等。

随着滚珠丝杠副的应用范围越来越广，改进滚珠丝杠副的性能对于提高其相应产品质量便具有重要意义。

滚珠丝杠副第一次应用是在20 世纪30 年代，GM 公司将其应用于汽车驾驶装置。

70 余年来，国内外不少学者在研究滚珠丝杠副方面做了大量的研究工作。

Xuesong Mei, Masaomi Tsutsumi, Tao Tao 和Nuogang Sun 对在存在加工误差下滚珠间的载荷分布进行了计算，并提出可通过正向误差来使载荷分布更加均匀【1】。

Jui-Pin Hung, James Shih-shyn Wu, Jerry Y.Chiu 对滚珠在循环过程中对返回管的冲击进行了计算，并用有限元分析方法对返回管的载荷分布情况进行了分析，提出改进返回管的几何形状可改善载荷分布情况，其分析的重点在于滚珠对返回管的冲击【2】。

第19卷 第12期 中 国 水 运 Vol.19 No.12 2019年 12月 China Water Transport December 2019收稿日期：2019-07-26作者简介：曹云鹏（1994-），男，上海理工大学机械工程学院在读硕士生。

基于HyperWorks 的滚珠丝杠安装参数识别曹云鹏，郑 路（上海理工大学 机械工程学院，上海 200093）摘 要：滚珠丝杠是机床常用的进给装置，滚珠丝杠的安装刚度及预紧力是影响整个机床动力学分析的一个重要因素，对机床的加工性能有很大的影响。

为求得滚珠丝杠的安装刚度及预紧力，本文基于HyperStudy 多学科优化集成软件环境，利用HyperMesh、Optistruct 和HyperStudy 构建了一套参数优化集成系统，对滚珠丝杠的安装刚度和轴向预紧力进行了识别。

关键词：HyperWorks；结合面参数识别；遗传算法中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）12-0099-02引言滚珠丝杠作为机床上最常见的传动部件，其安装刚度及预紧力对机床的加工精度有很大的影响 [1]。

由于滚珠丝杠在组装的过程中会存在零部件生产批次、安装方式的差异，导致其成品的轴向预紧力也不尽相同，所以对于已安装完成的机床的结合面刚度及预紧力进行识别，不仅可作为滚珠丝杠生产中的质量检查手段，也可为机床改进提供依据。

本文先在HyperMesh 中进行滚珠丝杠的有限元建模，之后在计算机辅助设计优化软件HyperStudy 中搭建完整的优化流程，确认优化流程准确无误后，对某型号的滚珠丝杠实物进行测试，通过贝叶斯运行模态分析法（BOMA）对实验对象进行模态参数提取，得到其固有频率，并以此为拟合目标对滚珠丝杠的安装参数进行识别。

一、滚珠丝杠模型建立本文所研究的滚珠丝杠为THK 公司所生产，型号为SBK 4040-5.6，属于球保持器型高速滚珠丝杠。

丝杆滚珠参数
丝杆滚珠是一种常用的传动元件，其参数对于传动效率和精度影响很大。

以下是丝杆滚珠的主要参数：
1. 螺纹公称直径（D）：丝杆滚珠的螺纹公称直径是指丝杆螺纹的最大直径，一般与丝杆的直径相同。

2. 螺距（P）：丝杆滚珠的螺距是指螺纹的节距，即螺纹每转一周所移动的距离。

3. 滚珠直径（d）：滚珠直径是指丝杆滚珠中滚珠的直径。

4. 滚珠径（Dw）：滚珠径是指滚珠的轮廓高度，即滚珠的直径与轮廓高度的比值。

5. 滚珠中心距（L）：滚珠中心距是指相邻两个滚珠中心之间的距离。

6. 滚珠丝杆导程（n）：滚珠丝杆导程是指螺纹每转一周所移动的距离，即螺纹节距与螺纹数的比值。

这些参数的选择应该根据具体的传动需求来确定，以达到最佳的传动效果和精度。

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