机床与液压

作者：王晓强，王彪，田英健，谭奥，刘梦豪

单位：河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院；河南科技大学机电工程学院

关键词：滚珠丝杠副;定位精度;动力学;响应曲面预测模型;双目标优化

基金：国家自然科学基金联合基金项目（U1804145）；国家重点研发计划（2018YFB2000405；2022YFC2805702）

为提高滚珠丝杠副传动的数控机床定位精度，基于Hertz接触理论和牛顿第二定律，建立滚珠丝杠副动力学理论模型，利用Adams进行滚珠丝杠副动力学仿真分析，研究不同转速和轴向载荷对滚珠丝杠副的影响。结果表明：随着滚珠丝杠副转速增加，滚珠与螺母滚道间接触力增大，滚珠的振动幅值增大；随着轴向载荷增加，滚珠振动幅值降低，且轴向载荷和滚珠与螺母滚道间的接触力无明显关系。根据上述动力学分析结果，设计正交试验，基于试验结果，构建接触力峰值和动态特性均值二阶响应曲面预测模型，并通过显著性分析验证模型的可行性。利用响应变量优化器对滚珠丝杠副工况参数进行双目标优化，通过定位精度测量试验验证结果的可靠性。结果表明：最优工况参数为转速600 r/min、轴向载荷500 N。优化预测值与仿真值误差均小于5%，优化后定位精度高达2.7 μm，验证了滚珠丝杠副优化后工况参数的可行性。

来源：2025年第18期

《机床与液压》期刊编辑部

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