梁玉鵬，李夢(mèng)奇，鄧霜梅，王 斌

（邵陽(yáng)學(xué)院 機(jī)械與能源工程系，湖南 邵陽(yáng) 422000）

1 滾珠絲杠副摩擦力矩來(lái)源

滾珠絲杠副中的摩擦力矩按照產(chǎn)生機(jī)理的不同主要來(lái)源于滾珠與絲杠及螺母滾道之間的摩擦（包括彈性滯后、差動(dòng)滑動(dòng)和自旋滑動(dòng)）、滾珠之間的滑動(dòng)摩擦、滾珠在反向器中的摩擦以及潤(rùn)滑劑的粘滯阻力。其中，楔緊效應(yīng)所產(chǎn)生的摩擦力矩是滾珠螺旋副中摩擦力矩的主要因素，它的大小和變化直接影響滾珠螺旋副總的摩擦力矩大小及穩(wěn)定性。

1.1 潤(rùn)滑劑產(chǎn)生的粘性摩擦

在有潤(rùn)滑劑作用下的滾珠絲杠副中，滾珠運(yùn)動(dòng)需要克服潤(rùn)滑劑產(chǎn)生的黏性摩擦力。阻力大小取決于潤(rùn)滑劑的量。根據(jù)彈流潤(rùn)滑理論求得潤(rùn)滑劑引起的阻力為8。

1.2 滾珠與滾道接觸產(chǎn)生的摩擦

（1）彈性滯后引起的摩擦力矩

滾珠絲杠副理想模型下的滾壓接觸不會(huì)產(chǎn)生阻力，但事實(shí)上不存在絕對(duì)的彈性體，即使在彈性極限范圍內(nèi)，一個(gè)加載到卸載的過(guò)程中也有能量的消耗，從而產(chǎn)生彈性滯后。

早在1958年，Greenwood和Tabor估算了彈性滯后引起的滾動(dòng)阻力。在1962年，Drutowski通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，滾動(dòng)摩擦力與受力材料體積呈線性關(guān)系。文獻(xiàn)對(duì)滾動(dòng)摩擦機(jī)理從摩擦學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行了探討，得出了滾動(dòng)阻力來(lái)自微觀滑動(dòng)和彈性滯后，但并未對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)學(xué)驗(yàn)證；文獻(xiàn)通過(guò)對(duì)承受預(yù)加載荷的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的分析，建立了彈性滯后摩擦力矩?fù)p失數(shù)學(xué)模型；

圖1 滾珠絲杠副摩擦機(jī)理分解圖

（2）差動(dòng)滑動(dòng)引起的摩擦力矩

滾珠絲杠副滾珠在滾道中滾動(dòng)時(shí)，由于外加預(yù)緊力的作用，接觸點(diǎn)處將發(fā)生彈性接觸變形，其接觸處為一橢球面。存在滾動(dòng)差動(dòng)滑動(dòng)和自轉(zhuǎn)差動(dòng)滑動(dòng)所帶來(lái)的差動(dòng)滑動(dòng)摩擦。

文獻(xiàn)依據(jù)Hertz理論求解出差動(dòng)滑動(dòng)摩擦損失數(shù)學(xué)模型，該模型承受預(yù)加載荷并假定鋼球處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合Hertz理論，簡(jiǎn)化了分析和計(jì)算，容易得到穩(wěn)定解，用于差動(dòng)滑動(dòng)摩擦力矩分析。文獻(xiàn)分析了高速球軸承接觸區(qū)內(nèi)的差動(dòng)滑動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下潤(rùn)滑油的流變特性，得到了差動(dòng)滑動(dòng)速度、滾滑比、摩擦因數(shù)等在接觸區(qū)內(nèi)的分布狀態(tài)，進(jìn)而確定了高速球軸承的差動(dòng)滑動(dòng)摩擦熱量。

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