陈　飞

(江淮汽车股份有限公司技术中心变速箱研究院，安徽 合肥 230601)



·机电工程·

基于Hertz接触理论的滚动直线导轨副静力学解析建模

陈飞

(江淮汽车股份有限公司技术中心变速箱研究院，安徽 合肥 230601)

摘要：为研究滚动直线导轨副的静力学特性，基于Hertz接触理论，从分析单个滚珠与沟槽的接触入手，在综合考虑滚动直线导轨副结构特点基础上建立静力学模型，并对其垂直方向刚度进行理论求解；然后运用CoFEM模型对该模型进行验证，进而分析不同外载荷及预紧力对滚动直线导轨副静力学特性的影响。结果表明：在不同外载荷作用下，滚动直线导轨副表现出分段非线性性质；增加预紧力可显著增加系统的刚度，从而提高系统稳定性。

关键词：直线导轨；静力学；分析模型；赫兹接触理论

滚动直线导轨副由于定位精度高、容许负载大、刚度高、变形小等突出特点，在高精度数控机床中得到了广泛的应用[1-4]。为实现高精度、高刚度、易保养等特点，滚动直线导轨副的结构比较复杂，主要由轨道、滑块、滚珠、端盖板、钢珠保持架及其他附件组成，如图1所示。滚珠在轨道与滑块沟槽之间连续滚动，使得滑块相对于轨道发生直线运动，将传统轨道与滑块之间的滑动变为滚珠与沟槽之间的滚动，大大减小了摩擦力的作用，从而减小磨损，延长使用寿命。滚动直线导轨副中，滚珠与导轨及滑块沟槽之间存在大量的接触作用。接触作用为一种典型的强非线性行为，很难获得滚动直线导轨副准确的支撑刚度。……