埋头弹步枪导轨曲线槽的设计分析

为研究不同导轨曲线槽形状对埋头弹步枪导轨-弹膛机构运动特性以及弹膛突耳与导轨曲线槽接触力的影响,以某中口径埋头弹步枪为对象,基于一次函数、二次函数、三次函数和五次多项式函数设计了4种导轨曲线槽,建立了相应的导轨-弹膛机构的三维模型,采用Adams建立了导轨-弹膛机构的虚拟样机模型,利用Abaqus建立了导轨-弹膛机构有限元模型,并进行了仿真研究与分析。仿真结果表明:选用不同导轨曲线槽时,活动弹膛升降速度、导轨曲线槽与突耳间的接触力、以及导轨曲线槽的接触应力明显不同,最大接触应力主要分布在导轨曲线槽起始位置和终止位置;选择五次多项式函数作为导轨轮廓曲线时,导轨曲线槽起始位置和终止位置的接触应力较其他导轨曲线槽的接触应力小。

20 MN压剪试验机工作台导轨表面隆起形状研究

20 MN压剪试验机进行压剪试验时,由于工作台承受偏心加载,导致其下方的滚动导轨块受力不均,使滚动导轨块出现低周疲劳破坏。同时,这种不均匀力还导致工作台产生不均匀变形,影响工作台寿命及检测精度。为解决上述问题,对工作台在压剪条件下的载荷情况进行分析,并对工作台进行静态仿真。通过提取导轨面上变形数据,进行多项式拟合,提出导轨隆起曲面结构,分析得到优化曲面,有效提高了滚动导轨块受力均匀性,减小了工作台变形,为工作台导轨的设计与改善提供了有力支撑。

ZJ119卷接机组吸丝导轨的改进研究

ZJ119卷接机组在样机调试阶段出现烟支空头空松的问题。通过对烟丝成型和输送部分的结构与受力分析,决定对吸丝导轨的结构和配件加工工艺进行改进。这样可以使烟丝运行时吸丝带更加平稳,降低导轨两侧烟丝的阻力,并减小烟丝束紧头在运行中滑移,从而降低烟支空头。通过对吸丝导轨的改进,有效地提高了烟支端部紧头的密度,解决了烟支空头空松问题。

机床导轨技术研究综述

对机床技术中的关键技术之一——导轨技术的研究进行了梳理,论述了其形式分类、原理及目前的研究现状和研究重点,对今后导轨技术的研究发展进行了展望。

基于磁流体轴承的大载荷磁流体二维导轨平台研究

在现有的精密机床中,空气静压导轨平台存在阻尼突变、载荷不高的问题,基于磁流体轴承,提出了一种大载荷磁流体二维导轨平台。首先,对基于磁流体的导轨平台关键问题进行了研究,包括空气损耗问题和磁流体尾迹问题;然后,采用磁流体压力轴承设计了一个双U形导轨平台结构,并将顶部、底部和侧部轴承垫紧密地放置在一起,从而在动子上形成了一个储液层;采用上下磁化配置的导轨平台具有6个轴承垫,每个轴承垫由多个小型磁体组成;其次,对载荷能力、刚度和涡流阻尼进行了数值模拟;最后,选用了煤油基磁液、铝材和铁素体不锈钢制备了一台平台样机,进行了平台的性能测试,对该导轨平台的有效性进行了验证。研究结果表明:该平台的平面度为±7μm,具有较高的可重复性,明显优于现有基于磁流体轴承的精密运动系统;在相同行程和尺寸条件下,与气动平台相比,该平台的最大有效载荷为140 N,提高了40%;阻尼在2 N·s/m至4 N·s/m之间相对恒定,且可预测,解决了气动平台的阻尼突变问题,有利于实现导轨平台高精度定位的目的。

基于PSD的分离式长导轨直线度测量方法研究

利用分段拼接测量方法能够将PSD激光准直测量系统测量范围扩大,相较于传统长导轨直线度测量方法,该方法可同时适用于连续型导轨和分离式超长导轨的直线度测量。首先,在(-5~+5) mm测量范围内,通过激光干涉仪分别测得激光准直测量系统的接收靶在水平和竖直方向上的位移,误差均优于±(1μm+1%H)。然后,在40 m范围内与激光准直测量系统的直线度测量精度进行对比,二者水平方向直线度误差相差0.06 mm,竖直方向直线度误差相差0.13 mm。最后,在70 m分离式超长导轨上,测得水平方向直线度为0.50 mm,竖直方向直线度为0.53 mm。该方法可迅速定位和调整直线度误差极值点位置,能够较为有效地解决分离式超长导轨的直线度装配调试问题。

空间站机械臂末端执行器用导轨设计与验证

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS_(2)复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04~0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.

复合润滑结构改善滑动导轨表面爬行现象研究

滑动导轨在低速重载时产生爬行现象,严重影响机床的加工精度。为了改善滑动导轨的爬行现象,对滑动导轨表面复合润滑结构的设计和摩擦力分阶段表征进行了研究。在激光烧蚀微织构的基础上,采用高温高压镶嵌法制备了复合润滑微织构,基于摩擦试验,提出了摩擦力分阶段表征方法,探索了不同复合润滑结构对各阶段摩擦力特征参数的影响规律,建立了复合润滑结构改善爬行现象的理论模型,找到抑制爬行现象性能最优的复合润滑结构。研究结果表明:表面微织构仅影响摩擦力的严重黏滑和爬升阶段,而复合润滑结构对整个启动阶段都有显著影响。填充二硫化钼(MoS 2)的正弦沟槽与六边形凹坑组合的多级复合润滑结构(SF-3)改善表面接触状态和抑制爬行现象的效果最好。与光滑表面(SS)试样相比,SF-3试样爬行时间缩短了72%,第Ⅰ阶段失稳力减小了69.83%,第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的摩擦突跃力分别减小了75.91%和80.17%。

基于激光PSD的导轨直线度测量研究

针对航天型号导轨装配时直线度测量存在受导轨结构特征、导轨长度、装配位置等条件限制导致的测量效率问题,对基于激光PSD(Position Sensitive Detector,位置敏感器件)的导轨直线度测量方法进行了研究,设计了由PSD接收器、测距模块、信号处理单元及运动单元组成的自动化测量系统,使用激光跟踪仪作为标准器对系统的测量精度进行验证,测量精度优于±0.1 mm,测量效率提高5倍,经软硬件适用性改造后,亦可适用于多种大型导轨的空间直线度、宽度等尺寸测量。

滚动直线导轨设计研究（英文）

结合实际经验及理论研究,针对滚动导轨抗震性差及使用不稳定等缺点,运用有限元软件ANSYS对影响导轨精度因素的主轴导轨系统进行了模态分析和计算,对相应零部件曲面进行优化设计,采用适当增加导轨表面硬度的方法提高导轨精度和使用寿命,并对导轨系统进行静力学仿真以确定自身静刚度,通过实验证实此导轨的高刚度性能。提出了设计时注重选材和受力分析计算,使用时也要注意防尘防护、润滑及适当预紧。

设计参数不确定条件下滚动直线导轨运动性能分析

为了研究几何参数不确定性对直线导轨动态运动性能的影响,用区间数表示几何参数的不确定性。基于赫兹接触理论,分析滚动直线导轨实际受载情况,建立了二自由度动力学分析模型,求解得到滚动直线导轨水平方向和垂直方向动态位移;根据直线导轨精度等级,确定水平和垂直方向位移公差范围。通过对比实际动态位移与位移公差范围,得到了直线导轨水平方向和垂直方向上动态位移位于运动公差合理区间内的时间占比。通过对不同精度等级的SHS-45R直线导轨的分析可以得到,随着导轨精度等级的提高,水平和垂直方向上动态位移位于运动公差合理区间内部的比例逐渐变小。

煤矿用坑道钻机矩形滑动导轨结构设计

矩形导轨因其结构简单、刚性强、承载力大等特点成为煤矿用坑道钻机最常用的导轨截面形式。扼要介绍了常用滑动导轨的结构形式及应用特点,分析了矩形导轨在动载荷作用下的受力情况,给出了提高矿用坑道钻机导轨运动平稳性和使用寿命的具体措施。通过对比和分析得出,"L"形滑块加耐磨镶条的导轨型式能够较好地解决滑块导向面磨损严重和滑块成组更换互换性差的问题。论述了矿用坑道钻机矩形导轨防护方式的选取、防护机构的设计和导轨润滑方式的选择,矿用坑道钻机导轨应该采用以工作环境中的煤矸尘微粒为润滑介质的固体润滑方式。

表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明:当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。

闭式矩形静压气浮导轨快速优化设计

针对闭式矩形静压气浮导轨静态性能较差,主流的优化设计方法耗时久的问题,本文快速优化设计了一款闭式矩形静压气浮轴承。首先,采用FLUENT软件搭建了矩形气浮轴承的仿真模型,采用此模型进行仿真计算,分析了不同节流孔分布位置和节流孔个数对矩形气浮轴承的静态性能影响,并确定了最优的节流孔分布位置和节流孔个数。再通过响应面优化设计方法分析拟合了节流器结构参数与气浮轴承的承载力、刚度和耗气量的曲线,结合响应面曲线图快速得到矩形气浮轴承的最优设计参数,缩短了分析时间,优化后的结构参数承载能力和刚度分别提高了11.27%和80%,耗气量降低了15.86%,最终进行了实验验证,实验测试值和仿真值曲线基本拟合一致,表明了该方法在气体静压轴承结构参数设计中的可靠性和准确性。本文对矩形静压轴承的快速设计优化具有重要参考价值。

基于弹塑性理论的复杂截面导轨校直模型研究

为解决具有复杂截面导轨的横向和纵向弯曲变形校直问题,建立校直挠度的理论模型,并给出明确的校直行程公式。首先,分析导轨基于线性强化弹塑性材料的弹塑性阶段应力与应变几何关系;其次,依据弯矩与应力的表达式,结合弯矩的轴向变化规律,确定塑性阶段校直压力的范围,得到校直压力与总校直挠度和初始挠度的关系;最后,建立校直的理论计算模型。为验证理论模型的正确性,在ABAQUS中建立导轨的线性强化弹塑性力学模型,采用一端固定一端滑动的约束,加载头加载的方式,仿真校直压力与挠度之间的关系。结果表明,理论模型与有限元仿真的挠度与校直压力曲线规律完全一致,验证了理论模型的可行性与正确性。

考虑结合部热变形的滚动导轨刚度特性分析

为提高滚动导轨副动态刚度,基于弹性力学中Hertz接触理论,考虑外载荷、预紧力、热变形等因素的影响下,对滚动导轨副进行了动态Hertz接触刚度建模。从单个滚珠-滚道接触特性出发,对比分析了滚珠-滚道接触变形关系。以某NSK直线导轨为对象,分析了导轨副在3种预紧力等级下不同垂直载荷对导轨副刚度特性影响规律。运用有限元软件对比仿真分析了不同垂直载荷下导轨副Hertz接触变形以及热变形对导轨副接触刚度的影响,结果表明:预紧力对临界载荷的影响较大从而影响滚动导轨副的刚度;摩擦热变形随着载荷的增加使导轨副接触刚度降低,对比验证了考虑热变形的接触刚度建模方法的合理性以及模型的准确性。

液体静压导轨及其设计研究

介绍了液体静压导轨工作原理、特点、分类及适用场合 ,分析了承载能力、油膜刚度、油膜厚度以及导轨间隙等静压导轨设计的影响因素。

导轨结构化表面的拓扑磨削的仿真研究

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建立结构化表面与结构化砂轮间的拓扑映射矩阵,设计相应的结构化砂轮;通过MATLAB进行磨削运动学仿真获得磨削参数对表面形貌的影响规律。研究结果表明:合理选取砂轮转速、工件进给速度和磨削深度等参数,采用拓扑磨削的方法可以在工件表面磨削出满足导轨表面要求的结构化表面;随着磨削深度的增大,导轨花纹长度与宽度增大,高点所占面积比减少。

某型号锯铣机横梁的含间隙导轨布置方式优化

为满足某型号锯铣机的精密加工需求,考虑导轨间隙、运动速度变化对横梁进给过程中变形量的影响,并对导轨布置方式提出改善方案。分析横梁的装配方式和受力过程,对锯铣机横梁进行三维模型简化,考虑不同的导轨布置方式,对简化模型开展静力学仿真分析,获得横梁进给至最远端的情况下横梁形变最大情况;考虑间隙对现有导轨布置方式的影响,进行刚柔耦合运动仿真分析,得出间隙值的大小对横梁的横向形变存在影响,导轨与滑块之间的间隙值越大,横梁的横向形变越明显,对纵向形变的影响不大。考虑实际工作情况,在导轨与滑块间隙为0.03 mm的前提下,对四种导轨布置方式开展动力学仿真分析,得到横梁四处测量点处的形变曲线。结果表明:横梁上下布置方式能够有效降低横梁进给过程中的形变,且静态结构稳定,横梁进给至最远端处的形变量较小,优于其他方案。研究结果为锯铣机的设计制造提供参考。

数控机床导轨的选用

文章分析了滑动导轨、静压导轨和滚动导轨的特点 ,对其装配难易、防撞性、经济性和可维修性进行了比较 ;认为尽管在数控机床高速发展的趋势下 ,滚动导轨应用越来越广泛 ,是机床发展的主流 ,并越来越多地取代滑动导轨 ,静压导轨由于结构复杂 ,制造成本高 ,一般极少采用 ,而滑动导轨具有其独特的优势 ,仍在中。