滾珠絲杠中的滾動摩擦機制

滾珠絲杠中的滾動摩擦主要有以下四種機制。

彈性滯后：當剛性球在粘彈性平面上滾動時，由于壓縮區(qū)和反向松弛區(qū)的不對稱變形，彈性接觸力不平衡，形成球滾動的阻力矩。

塑性變形：剛性球沿塑性平面滾動。在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下，接觸平面發(fā)生塑性變形，接觸平面的變形阻力，產(chǎn)生阻礙球滾動的切向反應(yīng)和偏心的法向反應(yīng)，形成滾動摩擦。

界面粘附：化學和物理吸附發(fā)生在固體表面，導(dǎo)致滾動球的摩擦阻力。

界面微滑：界面微滑主要有三種情況；一、彈性微滑。當剛性球體在彈性平面上滾動時，由于球體與接觸面材料的彈性模量不同，球體每旋轉(zhuǎn)一周的平動距離小于其周長。二、幾何微滑。當球體在滾道內(nèi)滾動時，接觸區(qū)域是球體上的橢圓表面。如果滾道的弧半徑與球體非常接近，橢圓表面的長短軸相對較大，垂直于滾動方向的平面上有較長的接觸弧，則接觸弧上各點的線速不同，只有對稱的兩點是瞬時轉(zhuǎn)心，兩點兩側(cè)有不同程度的微滑動。三、牽引微滑。當法向力和外力矩共同作用于球體時，球體在平面上的接觸區(qū)域?qū)⑹艿届o摩擦的影響，由接觸面上的粘附區(qū)和微滑區(qū)共同提供。

滾珠絲杠副中，滾珠與滾道的彈性模量相當，因此不考慮滾珠與滾道之間的彈性微滑。幾何微滑是滾珠在滾道內(nèi)滾動的產(chǎn)生滾動阻力的主要原因。同時，考慮到滾珠與滾道接觸面在滾珠絲杠副預(yù)緊力作用下的彈性變形。因此，根據(jù)疊加原理，滾珠絲杠副中的動態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩可以由彈性變形引起的摩擦阻力矩、滾珠自旋阻力矩、幾何滑動引起的摩擦阻力矩和循環(huán)返回裝置產(chǎn)生的滾珠阻力矩組成。

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