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表 2.4 接触角对垂直静刚度影响

接触角 滚珠最大应力 垂直变形量 垂直静刚度

30 581.75 26.755 971.78

45 708.13 33.572 774.45

60 819.05 47.884 542.98

图 2.8 接触角对垂直静刚度影响

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可以明显看出看出，在其他参数不变时，导轨副垂直静刚度随着接触角的增大而减小， 滚珠最大应力随接触角的增大而增大，并且两者都近乎线性相关。

2.2.4 滚珠间隙的影响

保证滚珠直径为 5mm、接触角为 45°、曲率比为 0.52 不变，分别建立滚珠间隙为 0.2mm、 0.5mm、0.8mm 的滚动直线导轨副的简化模型，仿真结果如表 2.5 所示，并绘制图 2.9。

表 2.5 滚珠间隙对垂直静刚度影响

滚珠间隙 滚珠最大应力 垂直变形量 垂直静刚度

0.5 708.13 33.572 774.45

1.5 723.28 31.180 833.87

2.5 741.47 28.774 903.59

图 2.9 滚珠间隙对垂直静刚度影响

可以明显看出看出，在其他参数不变时，导轨副垂直静刚度随着滚珠间隙的增大而减小， 即在滚珠数目相同时，滑块体积越大则导轨副静刚度值越大，而滚珠最大应力改变幅度不大。

2.2.5 结论 综合上诉有限元分析结果，可以得出如下结论： 1）导轨副垂直静刚度随着滚珠直径的增大而增大； 2）导轨副垂直静刚度随着曲率比的增大而减小； 3）导轨副垂直静刚度随着接触角的增大而减小； 4）导轨副垂直静刚度随着滚珠间隙的增大而增大；

5）综合而言，改变结构参数，施加相同载荷时，滚珠最大应力随导轨副静刚度增加而减 小，验证了滚珠与滚道间接触刚度的提高，使导轨副静刚度提高。

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2.3 滚柱直线导轨副静刚度影响分析

本节采用控制变量法对滚柱直线导轨副滚柱直径、接触角、滚柱间隙等结构参数对导轨 副静刚度的影响进行有限元分析，简化模型材料均设置为 GCr15，施加载荷为总载荷的 2/N， 即 500N，滚柱数目均为 104 个，且均匀分布，改变某一结构参数仿真得到对应的滚柱最大应 力（MPa）、导轨副垂直变形量（μ m）和相应的垂直静刚度（N/μm），将仿真结果列于附录 A 表 2 中，并作出如下分析。

2.3.1 滚柱直径的影响

保证接触角为 45°、滚柱间隙为 0.5mm 不变，分别建立滚柱直径为 4mm、5mm、6mm 的 滚动直线导轨副的简化模型，结果如表 2.6 所示，并绘制图 2.10。

表 2.6 滚柱直径对垂直静刚度影响 (责任编辑：qin)