摘要：针对小型立式加工中心的竖直轴滚珠丝杠进给系统，由于主轴箱等移动部件质量较小而未安装平衡重装置，此时移动部件的重力将直接作用到滚珠丝杠的传动系统上，在重力和初始预紧力综合作用下，丝杠螺母副和轴承副的实际状态将发生变化，进而影响该动结合部的接触刚度。主轴箱等移动部件处于全行程内不同位置时，即丝杠的受力作用点会发生变化，从而改变该系统的传动刚度，最终影响该系统的动态性能。以传统的竖直轴滚珠丝杠进给系统为研究对象，采用集中参数法进行动力学模型等效，建立考虑传动刚度变化的变系数动力学方程。理论计算移动部件重力作用下丝杠螺母副、轴承副的等效轴向刚度，进一步分析考虑丝杠受力作用点改变时传动刚度的变化规律，最终研究进给系统的固有频率和加速度频响在全行程内的变化规律。最后以某三轴立式加工中心的竖直轴进给系统为案例，进行了模态试验，理论与试验结果具有良好的一致性。

关键词：竖直轴进给系统 无平衡重 变系数 全行程 动态特性 

单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安710049