【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械工程领域，尤其涉及一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法。
技术介绍
1、滚珠丝杠是数控机床的重要传动部件，其传动精度和可靠性直接影响机床加工精度和工作可靠性。目前，针对滚珠丝杠的可靠性分析工作已经开始，主要是以丝杠的磨损失效为主，以预紧力为滚珠丝杠性能退化指标，建立滚珠丝杠性能退化模型，开展滚珠丝杠的可靠性分析(孙奎洲，周金宇.数控机床滚珠丝杠副优化设计[j].机床与液压,2010,38(20):7-9+41.)。另外，重载条件下滚道和滚动体的点蚀也是滚珠丝杠失效的重要形式之一，该工况条件下滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析工作也得到了有效开展(刘璐,周华西,陈传海等.基于竞争失效模型的滚珠丝杠副可靠性设计建模[j].吉林大学学报(工学版),2022,52(2):458-465.)。但是，上述相关方法均是基于连续切削假设进行的，滚珠丝杠载荷均为平稳载荷，没有考虑实际加工过程中因机床断续切削产生的反复机械冲击力对滚珠丝杠性能的影响，降低了滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析准确度。
2、因此，为提高滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析准确度，并进一步提高其寿命预测精度，本专利技术充分考虑断续切削产生的反复机械冲击力对滚珠丝杠接触疲劳性能的影响，建立一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法，对提高滚珠丝杠可靠性分析精度，延长滚珠丝杠服役寿命具有重要作用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法，包括以下步骤：
4、s1，考虑断续切削造成的周期性反复机械力冲击对滚珠丝杠接触疲劳性能的影响，建立考虑反复机械力冲击的等效载荷模型fam；
5、s2，以滚动轴承疲劳寿命理论为基础，分别建立滚珠丝杠幅的滚珠丝杠滚道和丝杠螺母滚道的接触疲劳可靠度模型sij和sej；
6、s3，根据机械可靠性设计理论，考虑滚珠丝杠的结构为一串联系统，建立滚珠丝杠的可靠性计算模型s，并考虑断续切削导致的机械力冲击效应，结合步骤s1中得到的等效载荷模型fam，建立考虑断续切削冲击的滚珠丝杠可靠性分析模型sr，即得到考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法。
7、步骤s1中，所述考虑机械力冲击的等效载荷模型建立过程为：
8、假设载荷时程内前后两个载荷分别为fa1和fa2，且假设两者之间为线性变化，冲击周期为t0，fa1和fa2在独立条件下的额定寿命l1和l2分别为：
9、
10、其中，c为基本额定动载荷；p为寿命指数，当滚动体为球体时p＝3。
11、基于miner准则：
12、
13、其中，ni为相应应力幅下的循环次数；li为材料达到破坏时对应应力幅的循环次数。
14、将式(1)带入式(2)可得到等效载荷fam的积分形式：
15、
16、由于两载荷fa1和fa2间为线性变化，则：
17、
18、则等效载荷fam为：
19、
20、步骤s2中，所述滚珠丝杠滚道和丝杠螺母滚道的接触疲劳可靠度模型sij和sej的计算过程为：
21、根据滚珠丝杠与滚动轴承原理上的类似性，以滚动轴承疲劳寿命理论为基础，分别得到滚珠丝杠滚道和滚珠螺母滚动的接触疲劳可靠度：
22、
23、
24、其中，si和se分别为丝杠滚道和螺母滚道的接触疲劳可靠度，ki和ke分别为丝杠滚道和螺母滚道的的接触疲劳可靠度系数，q为丝杠载荷，l为丝杠运行的转数。
25、当s＝9/10，l＝106转时，计算得到的q即为额定载荷，则式(6)和(7)可表示为：
26、
27、其中，ci和ce分别为丝杠滚道和螺母滚道的单个滚动体额定载荷，可根据滚珠丝杠的结构参数计算得到。
28、由式(6)-(9)可得：
29、
30、以滚珠丝杠运行一个有效行程为周期，建立可靠性分析模型。一个线数为ps的单螺母丝杠在一个运行周期内，螺母滚道的应力循环圈数为m-2ps；而m个丝杠滚道中，应力循环圈数为1～(2ps-1)圈的滚道各1个，其余的m-2ps+1个滚道的应力循环圈数为2ps。
31、当滚珠丝杠运行n个周期，其转动l圈时：
32、n＝l/(m-2ps) (12)
33、令nt＝n/2，根据式(6)，m个丝杠滚道的可靠度可采用式(13)表示：
34、
35、其中，sij(i≤j≤m)表示丝杠第j个滚道的可靠度。
36、同样地，根据式(7)，丝杠螺母滚道的可靠度可采用式(14)表示：
37、
38、即：滚珠丝杠和螺母滚道可靠度sij和sej分别为：
39、
40、步骤s3中，所述滚珠丝杠接触疲劳可靠性计算模型s的推导过程为：
41、根据机械可靠性设计理论，滚珠丝杠是一个串联系统，其整体可靠度s为丝杠和螺母各滚道可靠度的乘积。因此，滚珠丝杠可靠度s可采用式(17)表示：
42、
43、即：
44、
45、令
46、则滚珠丝杠接触疲劳可靠度模型s可表示为：
47、
48、考虑断续切削过程中产生的反复机械冲击力，即fa不是一个固定值，本专利技术将步骤s1中计算得到的fam带入式(18)中，即得到考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性模型sr：
49、
50、本专利技术的有益效果为：面向机床切削过程中断续切削工况的客观事实，建立了一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法，能够将断续切削冲击产生的反复机械冲击力对滚珠丝杠接触疲劳的影响纳入可靠性分析中，可提高滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析准确度。
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1.一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接触疲劳可靠性分析方法，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种考虑断续切削冲击的滚珠丝杠接...
【专利技术属性】
技术研发人员：童林军，程锋，刘先建，
申请(专利权)人：江苏安东智能装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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