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滚珠丝杠副是各种精密仪器和工业装备中最常用的传动部件,它的制造水平对精密仪器的精度和制造装备的质量有直接影响。精度保持性是滚珠丝杠副的重要性能参数,研究精度保持性对提高滚珠丝杠副的性能具有重要意义。近年来我国对滚珠丝杠副的可靠性和精度保持性的理论研究有了很大进步,但是在测试技术方面有待提高。本课题围绕滚珠丝杠副精度保持性的试验台设计及其测试方法开展相关研究。 首先建立了滚珠丝杠副精度损失模型。根据赫兹接触理论,考虑有预紧力和加载力的条件下,研究了滚珠丝杠副接触变形,再结合滚珠的运动学分析,分析了精度损失量与预紧力、丝杠转速、运行时间、螺旋角和接触角等因素的相互变化规律,为精度保持性研究提供理论指导。 其次根据试验台的技术指标和主要测试功能,介绍了滚珠丝杠副精度保持性试验台的整体结构,提出了一种基于伺服电机加载的试验台总体设计方案;阐述了试验台设计的参照依据和研究过程以及试验台的工作原理;给出了试验过程并且提出了试验台测控系统整体方案,包括硬件和软件设计的基本功能要求。 然后根据滚珠丝杠副精度保持性的测试要求,对滚珠丝杠副加载力和温度测试系统做了说明,其中对滚珠丝杠副导程精度测试系统以及摩擦力矩测试系统做了重点介绍;说明了测试系统软件测试流程和硬件测试的原理,包括传感器的选取、安装使用方法等;详细陈述了滚珠丝杠副精度保持性考核评价方法。 最后对不同厂家的滚珠丝杠副开展摩擦力矩试验和导程精度试验。通过行程误差测量仪和试验台两种方式的测量数据对比,发现测量结果相近;比较试验台测量数据和理论计算结果,两者的数据吻合度趋势一致,证明了试验台测量数据的准确性和可靠性;分析了影响滚珠丝杠副摩擦力矩和精度损失的有关因素,为改进和进一步完善试验台的设计提供了理论支持。