滾珠絲杠的仿真建模|加工中心
第三章高速實心/空心滾珠絲杠熱動態性能分析與研究3.1仿真建模及仿真的邊界條件3.1.1滾珠絲杠的仿真建模從某種意義上講，模型是對實際系統的一種近似描述，當然越精確越好，但一味追求精確，模型就會變得特別復雜，以致沒有實際意義。如果適當降低模型的精度要求，忽略次要因素，模型就可以簡單些，在計算量和求解上就體現出優勢。所以在建立實際系統的模型時，要兼顧精確性和復雜性兩方面的因素。在建立空心/實心滾珠絲杠仿真模型時，網格劃分的原則與模型假設為仿真提供了必要的前提。網格劃分的原則：一般來說，穩態分析中網格上結點溫度比實際溫度要低。也就是說，如果加密網格，溫度將增加，但加密到一定程度，結果將不顯著增加(也就是說，結果收斂)。對于溫度梯度大的地方網格劃分應該細分，對于溫度梯度小的地方，網格劃分應該稀疏些。當網格不斷細化的過程中，仿真的結果不再變化，說明網格劃分合適[35]。仿真與理論的參數差別：溫度變化造成結構材料的物性變化。如金屬的彈性模量、剪切模量隨溫度的升高而減小；泊松比隨溫度變化不大。線膨脹系數大體上隨溫度的升高而線性增加；導熱系數隨溫度的增加而減小；比熱容隨溫度的增加而增加。由于滾珠絲杠上的這些參數受溫度的變化很小，故本課題在理論推導熱變形時忽略溫度變化對結構材料的物性造成的影響。然而，仿真過程中軟件會根據溫度場的變化實時更新相關的參數。在處理溫度場與結構場的耦合時，本文先求解溫度場再將溫度場的結果帶入結構場求解結構熱變形。圖3.1是仿真的流程圖。從中可以看出在仿真過程中先進行溫度場的仿真，再進行結構場的仿真，而結構場的結果不再影響溫度場。另外，在仿真中無需分別對溫度場、結構場兩次劃分網格。在ANSYS/Workbench中可自動實現網格的轉化。結構場控制方程中包含溫度場參數（熱應力項），但是導熱方程中一般不包含應力和應變等結構場參數。弱耦合算法先求解導熱控制方程獲得溫度場，對比同一時間步的初始和終止狀態計算得到全部離散節點上的溫度增量（熱載荷）；其次根據熱載荷和其他載荷求解結構場控制方程獲得結構變形、應力和應變。在以后每次計算過程中，弱耦合算法首先更新導熱系統的幾何定義域（即坐標參數），然后順序計算導熱系統控制方程和結構系統控制方程。本文采用弱耦合即熱仿真的溫度場分布作為熱變形結構的熱載荷；而結構的應變產生的熱對溫度分布的影響忽略。在實際工程問題中，這種方法比直接耦合要方便一些，因為分析使用的是單場，不用進行多次迭代計算。本文采摘自“空心滾珠絲杠在精工機床伺服進給系統中的應用研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！
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