张巍等：考虑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力建模与试验 ·1723· 60 的，因此，可以间接的得到：随着导轨使用时间的增加， ◆一接触角45°.预紧力380N 55 日一接触角45°预紧力960N 预紧力下降导致摩擦力下降，而接触角变大导致摩擦 % 力增加. 5 4.6预紧力对摩擦力拐点影响仿真 40 直线导轨副的初始预紧力对摩擦力的拐点也有一 定的影响.分析图10可知，单个滚珠预紧力越大，产 0 生摩擦力拐点的外载荷越大，图10还给出了不同接触 25 角情况下的滑块摩擦力拐点的曲线.预紧力越大，滑 块摩擦力出现拐点的载荷越大，相同预紧力情况下，接 15 触角越大，滑块摩擦力出现拐点的载荷越大 100 600 0.5 1.01.52.02.53.03.54.0 滚珠接触变形m 一+一接触角45° 500 日一接触角50° 图8不同预紧力下滑块摩擦力与滚珠变形的关系 接触角65· Fig.8 Relationship between ball deformation and preload under dif- 短400 ferent preload 由图8可以看出，当接触角相同、预紧力不同时， 300 随外载荷或变形量的增加，滑块摩擦力的拐点明显不 200 同，在载荷较小时摩擦力差别较大，外载荷或变形过了 转折点后，不同预紧力情况下的导轨的两条摩擦力曲 100 线走势趋于平行.预紧力越大，滑块摩擦力越大.然 而，随外载荷的加大这个差距变小并趋于稳定 0102030405060708090100 初始预紧力N 4.5接触角对摩擦力影响仿真 利用2.1节的结果，对接触角与滑块摩擦力的仿 图10初始预紧力与摩擦力拐点的关系 Fig.10 Relationship between the turning point of friction and the in- 真见图9 itial preload +一接触角40 4.7接触角对摩擦力拐点的影响仿真 11 a一接触角50° 日一接触角65 接触角的大小不仅影响导轨摩擦力的大小而且还 影响导轨摩擦力的拐点，图11给出了不同接触角下的 导轨受载而产生摩擦力拐点的载荷的大小.接触角越 大，摩擦力出现拐点的载荷越大.同时，预紧力越大， 滑块摩擦力相应越大，使滑块受摩擦力出现拐点的外 载荷的走势变陡 450 +一预紧力10N 400 日一预紧力40N 0 1 2 3 456 7 8 日一预紧力80N 滚珠接触变形m 350 ≤300 图9接触角对滚珠摩擦力影响 Fig.9 Influence of contact angle on friction 2.50 200 分析图9可知，接触角对直线导轨副的摩擦力有 比较大的影响，外载荷越大或者滚珠变形越大，接触角 1.50 对摩擦力影响越大.相同载荷条件下，初始接触角越 100 大，滑块运动所受摩擦力就越大 随着直线滚动导轨副的工作时数的增加，预紧力 40 455055 6065 70 和初始接触角均会发生相应的变化，而预紧力和接触 初始接触角( 角都与滚珠或者滚道的磨损量有关，磨损量越大预紧 图11接触角对摩擦力拐点的影响 力越小、接触角越大.由于磨损量与变形量是同方向 Fig.11 Influence of contact angle on turning point of friction张 巍等: 考虑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力建模与试验 图 8 不同预紧力下滑块摩擦力与滚珠变形的关系 Fig． 8 Ｒelationship between ball deformation and preload under dif￾ferent preload 由图 8 可以看出，当接触角相同、预紧力不同时， 随外载荷或变形量的增加，滑块摩擦力的拐点明显不 同，在载荷较小时摩擦力差别较大，外载荷或变形过了 转折点后，不同预紧力情况下的导轨的两条摩擦力曲 线走势趋于平行． 预紧力越大，滑块摩擦力越大． 然 而，随外载荷的加大这个差距变小并趋于稳定． 4. 5 接触角对摩擦力影响仿真 利用 2. 1 节的结果，对接触角与滑块摩擦力的仿 真见图 9． 图 9 接触角对滚珠摩擦力影响 Fig． 9 Influence of contact angle on friction 分析图 9 可知，接触角对直线导轨副的摩擦力有 比较大的影响，外载荷越大或者滚珠变形越大，接触角 对摩擦力影响越大． 相同载荷条件下，初始接触角越 大，滑块运动所受摩擦力就越大． 随着直线滚动导轨副的工作时数的增加，预紧力 和初始接触角均会发生相应的变化，而预紧力和接触 角都与滚珠或者滚道的磨损量有关，磨损量越大预紧 力越小、接触角越大． 由于磨损量与变形量是同方向 的，因此，可以间接的得到: 随着导轨使用时间的增加， 预紧力下降导致摩擦力下降，而接触角变大导致摩擦 力增加． 4. 6 预紧力对摩擦力拐点影响仿真 直线导轨副的初始预紧力对摩擦力的拐点也有一 定的影响． 分析图 10 可知，单个滚珠预紧力越大，产 生摩擦力拐点的外载荷越大，图 10 还给出了不同接触 角情况下的滑块摩擦力拐点的曲线． 预紧力越大，滑 块摩擦力出现拐点的载荷越大，相同预紧力情况下，接 触角越大，滑块摩擦力出现拐点的载荷越大． 图 10 初始预紧力与摩擦力拐点的关系 Fig． 10 Ｒelationship between the turning point of friction and the in￾itial preload 图 11 接触角对摩擦力拐点的影响 Fig． 11 Influence of contact angle on turning point of friction 4. 7 接触角对摩擦力拐点的影响仿真 接触角的大小不仅影响导轨摩擦力的大小而且还 影响导轨摩擦力的拐点，图 11 给出了不同接触角下的 导轨受载而产生摩擦力拐点的载荷的大小． 接触角越 大，摩擦力出现拐点的载荷越大． 同时，预紧力越大， 滑块摩擦力相应越大，使滑块受摩擦力出现拐点的外 载荷的走势变陡． · 3271 ·