前言目前，市场上高速高精加工机床的进给驱动，主要由传统的旋转伺服电机和精密高速滚珠丝杠组成，从伺服电机到移动部件间有一系列机械元件，势必存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应造成运动滞后和其他非线性误差，而且滚珠丝杠副的移动速度和加速度已提高接近极限。直线电机的出现，实现了机床直线轴的直接驱动，

为解决现有的乏燃料立式剪切机在剪切乏燃料过程中所存在的未经剪切的元件掉入溶解器、刀架滚轮磨损等一系列问题,提出一种卧式送料剪切机的翻转机构方案,使得乏燃料组件由竖直位置翻转至水平位置。这种结构以双液压缸联动举升来实现燃料组件的翻转动作,并以滚珠丝杠副机构来实现燃料组件反转后的水平横移运动。介绍了翻转机构的工作原理并确定举升机构和横移结构设计及其参数。在完成剪切机翻转机构设计后,为保证其设计合理性对卧式剪切机送料系统翻转机构关键部件的主要失效模式进行了详细可靠性分析,并建立可靠性分析模型,最后得出具体可靠性计算结果。

滚珠丝杠副额定动、静载荷加载试验是滚珠丝杠副验收时必要测试环节。以工业计算机、交流伺服电动机和用比例溢流阀为调压元件的液压系统构建滚珠丝杠副加载试验台,进行额定静载荷加载试验时,通过比例溢流阀压力的PID控制能够精确稳定加载液压缸输出的加载力;进行额定动载荷跑合加载试验和效率测试时,以比例溢流阀背压作为负载,用交流伺服电动机驱动滚珠丝杠副跑合,跑合速度易于控制。经实际使用验证,试验台工作可靠、稳定。

为了验证HHT对处理滚珠丝杠副振动信号的有效性,通过对构造的调频、调幅混合信号进行HHT分析,并通过相关系数、均方误差、能量分布等指标分析各分量与构造信号的关联性,发现HHT对处理非平稳、非线性信号的有效性。进而引入实验数据,以同样的思路对振动信号进行分析,并计算各IMF分量对应的3个指标值,以图像的形式反映出各分量与原始振动信号的关联性,发现各IMF分量所携带能量都较小,说明滚珠丝杠副运行平稳、正常。通过FFT变换求出并绘制的首个IMF分量频谱图,更清楚地反映了实验台的固有频率所对应的幅值。整个分析过程表明,用HHT方法处理滚珠丝杠副振动信号是有效的。

滚珠丝杠副磨损是导致机床精度降低或丧失的主要原因。针对滚珠丝杠副滚道磨损问题,基于弹性接触理论分析得出丝杠滚道接触应力大于螺母滚道,二者接触应力差异导致磨损的差异。建立三维模型结合ANSYS软件对滚珠丝杠副磨损过程进行模拟分析,结果表明丝杠滚道磨损大于螺母滚道。基于表面织构化机制,提出对丝杠滚道表面进行织构化,通过ANSYS软件对改造后的滚珠丝杠副磨损进行分析,得到了丝杠滚道表面织构化后磨损量由5.89μm下降到5.15μm,织构化后磨损量下降了0.74μm,同比下降了12.6%,表面织构化对丝杠滚道起到了一定的减磨效果。

针对数控机床进给系统滚珠丝杠副高速运行时润滑不良、磨损较大的情况,基于Hertz接触理论对滚珠丝杠副的接触应力进行计算并确定了织构的加工位置,建立了有、无织构的滚珠丝杠副分析模型,对滚珠丝杠副的接触应力和润滑特性进行有限元分析,并对比分析了有、无织构时滚珠丝杠副的接触与润滑性能。结果表明,有织构时虽会增大滚珠丝杠副的接触应力,但在织构两侧产生的流体动压可使滚珠丝杠副形成流体摩擦,极大改善其润滑性能,从而起到很好的减摩效果。

滚珠丝杠副预紧力丧失将导致机床进给精度及加工质量受到显著影响,实时监测滚珠丝杠副预紧力的变化并对其健康状态作出诊断具有重大意义。提出了一种将EMD（Empirical Mode Decomposition）与MSE（Multi-Scale Entropy）相结合的信号处理方法进行预紧力丧失的故障诊断;设计了一种新型双螺母预紧力调节装置,用于采集不同预紧力水平下的螺母振动信号,通过EMD分解得到振动信号第一特征频率附近的IMF（Intrinsic Mode Function）分量,接着计算该IMF多个尺度下的熵值,分别以多尺度熵值与第一特征频率为特征向量建立BP神经网络进行预紧力丧失的诊断。诊断结果表明,以多尺度熵作为故障诊断特征向量时,神经网络的诊断正确率相比后者提高了50%。研究结果可用于基于振动特征的滚珠丝杠副预紧力丧失的故障诊断,对于促进滚珠丝杠副健康状态监测方法的发展具有重大意...

基于Hertz接触理论和Archard黏着磨损模型,分别分析和计算了高承载滚珠丝杠副的接触变形和磨损量;在此基础上,为了进一步研究高承载滚珠丝杠副的变形情况,提出了一种综合考虑高承载滚珠丝杠副弹性接触变形、弹塑性接触变形和Archard黏着磨损这几种影响因素的分析和计算方法;结果表明：利用这种方法可以更加全面地分析与计算出滚珠丝杠副在受载时及卸载后的总变形量。研究结果为深入开展高承载滚珠丝杠副的接触变形和磨损理论的相关研究提供了理论依据。

滚珠丝杠副润滑失效将导致进给精度及加工质量受到显著影响，因此通过振动信号对其润滑条件进行在线识别并对失效状态作出诊断具有重大意义。文章通过试验模拟了滚珠丝杠副油润滑不良、油润滑充分和脂润滑充分三种润滑条件。首先提出了基于小波包分解（WPD）的振动信号能量提取算法，计算得到不同润滑条件下振动信号不同频率带上的信号能量；然后建立了遗传算法（GA）优化后的BP神经网络；最后将信号能量作为特征向量导入至遗传神经网络中进行训练并进行测试。测试结果表明，神经网络的诊断正确率达到90%。研究结果可用于滚珠丝杠副润滑失效的故障诊断，对于促进滚珠丝杠副健康状态监测方法的发展具有重大意义。

螺帽是飞机襟翼收放机构中滚珠丝杠副装置的螺母元件,其上铣出螺旋槽。文中根据仿型原理设计了一款便捷的回珠槽仿型铣具,阐述了其工作原理,并借助CATIA软件对其虚拟样机进行了运动仿真验证。与挂轮加工相比,仿形铣具操作简单,加工的工件螺旋槽尺寸形位公差更好。