一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113959611A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111136191.0(22)申请日2021.09.27(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人林明星赵佳佳王称心宋现春姜洪奎(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人任欢(51)Int.Cl.G01L5/00(2006.01)G06F17/15(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法(57)摘要本发明涉及一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，包括以下步骤：根据滚珠丝杠副的设定几何参数和物理参数获取单颗滚珠的正压力；根据得到的正压力获取滚珠接触区域的初始压力；对获取的初始压力进行调节，并对预先设定的初始温度进行调节，直至调节后的目标压力满足设定压力模型，调节后的目标压力和目标温度满足设定的能量模型；根据目标压力和目标温度得到粘性剪力，根据粘性剪力得到粘性摩擦力，进而得到粘滞摩擦力矩；根据获得的粘滞摩擦力矩和由轴向荷载摩擦力矩模型得到的轴向荷载摩擦力矩得到滚珠丝杠副的摩擦力矩，采用本发明的估算方法能够准确对滚珠丝杠副的摩擦力矩进行估算。CN113959611ACN113959611A权利要求书1/1页1.一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，包括以下步骤：根据滚珠丝杠副的设定几何参数和物理参数获取单颗滚珠的正压力；根据得到的正压力获取滚珠与滚道接触区域的初始压力；对获取的初始压力进行调节，并对预先设定的初始温度进行调节，直至调节后的目标压力满足设定压力模型，调节后的目标压力和目标温度满足设定的能量模型；根据目标压力和目标温度得到粘性剪力，根据粘性剪力得到粘性摩擦力，进而得到粘滞摩擦力矩；根据获得的粘滞摩擦力矩和由轴向荷载摩擦力矩模型得到的轴向荷载摩擦力矩得到滚珠丝杠副的摩擦力矩。2.如权利要求1所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，获得单颗滚珠的正压力后，对滚珠与滚道的接触区域进行网格划分，得到每个网格处的初始压力，对每个网格处的初始压力和设定的初始温度均进行调节，直至调节后的目标压力满足设定压力模型，调节后的目标压力和目标温度满足设定的能量模型。3.如权利要求1所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，根据卷吸速度、油膜厚度、润滑油粘度和润滑油密度得到压力模型。4.如权利要求3所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，所述卷吸速度根据双螺母滚珠丝杠副设定的油膜上下表面的速度获得。5.如权利要求3所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，所述油膜厚度根据设定的刚体中心油膜厚度、滚珠和螺母滚道接触区域的弹性变形量及滚珠和螺母滚道接触区域的粗糙度获得。6.如权利要求5所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，所述粗糙度参数利用非高斯随机粗糙表面模拟的方法获取。7.如权利要求6所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，非高斯随机粗糙表面模拟的方法包括以下步骤：步骤a：生成高斯分布的随机序列；步骤b：根据设定的自相关函数，获取自相关系数矩阵的初值；步骤c：根据自相关系数矩阵的初值，得到自相关系数矩阵；步骤d：根据自相关系数矩阵获取需要生成非高斯粗糙表面的偏态值和峰度值；步骤e：获取偏态值和峰度值对应的非高斯随机序列；步骤f：根据非高斯随机序列获取非高斯粗糙表面的粗糙度。8.如权利要求7所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，步骤d中，利用Johnson转换系统步骤a生成的高斯分布的随机序列转换为步骤d中获取的偏态值和峰度值对应的非高斯随机序列。9.如权利要求1所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，对获得的粘性剪力进行数值积分得到粘滞摩擦力。10.如权利要求1所述的一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法，其特征在于，根据获得的粘滞摩擦力及双螺母滚珠丝杠副的丝杠公称直径、滚珠直径及接触角得到粘滞摩擦力矩。2CN113959611A说明书1/7页一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法技术领域[0001]本发明涉及双螺母滚珠丝杠副技术领域，具体涉及一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法。背景技术[0002]这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。[0003]滚珠丝杠副的摩擦力矩是指各种阻碍滚珠和丝杠运动的摩擦因素所构成阻力矩，它反映了滚珠丝杠副的摩擦特性，是滚珠丝杠副的重要性能参数之一，在滚珠丝杠副设计时经常作为优化目标之一加以考虑。由于滚珠丝杠副的摩擦力矩受较多因素的影响，使