为了研究某型号滚珠丝杠受角振动驱动速度和高载荷加载时的动力学特性,基于显式时间积分方法,建立了考虑滚珠出入反向器过程的柔体动力学模型与对照模型。两者动力学特性的对比结果表明,高载荷下运行的滚珠丝杠有一定几率出现瞬间卡滞现象,该现象源于滚道内滚珠与反向器内滚珠的碰撞及滚珠出入反向器时的滚珠法向力加载与卸载等过程的共同作用。研究结果为以提高滚珠丝杠动态性能为目标的优化设计提供了参考。

针对内循环滚珠丝杠副中滚珠与反向器之间碰撞和摩擦易导致反向器失效的问题，以减小滚珠与反向器之间接触碰撞力和摩擦力矩为目标，正弦曲线和五次抛物曲线叠加权重比系数为设计变量，对现有反向器回珠曲线进行优化计算。在获得最优回珠曲线后，建立三维模型并进行多体动力学仿真分析。仿真结果表明：优化后的反向器回珠曲线有效的降低了滚珠与反向器之间的碰撞力和摩擦力矩，滚珠运行更加流畅，滚珠丝杠副的动态性能得到明显改善。

反向器的优劣直接影响到滚珠丝杠副的使用性能,而回珠曲线是影响滚珠丝杠副性能的关键因素。文中通过对反向器进行力学分析,得出一种新型的滚珠丝杠副反向器的回珠曲线,并对此设计曲线在ADAMS中进行仿真分析,对比分析优化前后端塞式滚珠丝杠副反向器的运动情况,结果表明优化后的多段圆弧式反向器与滚珠的碰撞力明显减小,大大提高了滚珠丝杠副反向器的流畅性。

建立了反向器与滚珠的三维装配模型,基于Pro/E-ANSYS Workbench-LS DYNA对端塞和外插管反向器进行了动力学联合仿真,研究了反向器与滚珠发生碰撞时反向器的应力应变情况,得到反向器与滚珠发生碰撞瞬时的应力变化图。同时,分析对比了端塞式反向器与外插管反向器在高速进给方面的受力情况,验证了反向器与滚珠碰撞时,由于滚珠沿切线方向进入端塞反向器,在入口处与反向器发生法向碰撞的力很小,而外插管管舌跟切口处的应力较大。得出结论,端塞式反向器比外插管式反向器更适合于高速滚珠丝杠。