行星滚柱丝杠副滑动特性的分析与研究

以行星滚柱丝杠为研究对象,分别建立未考虑与考虑弹性变形时丝杠和滚柱之间的相对滑动速度的数学模型。通过matlab对其模型进行仿真,仿真结果表明:未考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加;螺旋升角对相对滑动速度的影响不受接触点位置的影响。考虑弹性变形时,螺旋升角增加,相对滑动速度增加,但影响不大;接触角增加,相对滑动的速度减小。螺旋升角与接触角的增加都可以提高行星滚柱丝杠的传动效率。     

差动式行星滚柱丝杠预紧转矩分析与求解

针对差动式行星滚柱丝杠的空间螺旋面啮合特点,对预紧条件下滚柱与丝杆啮合处的相对滑动和由此引发的摩擦力及摩擦力矩进行了详细的分析。综合考虑了滚柱与螺母间接触椭圆上因几何滑动带来的附加摩擦转矩对滚柱平衡的影响,建立了该类型丝杠预紧转矩的计算模型。结合某一具体规格的差动式行星滚柱丝杠给出了不同导程下预紧载荷对应的预紧转矩,结果表明预紧转矩随导程和预紧载荷的增加而增加,为该类型差动式行星滚柱丝杠的设计与应用提供理论依据。     

行星滚柱丝杠弹性接触变形计算与分析

采用Hertz接触理论对行星滚柱丝杠在静态载荷作用下的丝杠与滚柱点接触变形进行了计算研究。Hertz接触理论中的两类完全椭圆积分采用数值计算方法在MATLAB中完成求解。文中分析了行星滚柱丝杠副接触角、丝杠直径等参数对丝杠与滚柱接触变形及应力分布的影响,接触角越大装置轴向承载能力越大。     

行星滚柱丝杠副螺旋曲面啮合机理研究

行星滚柱丝杠副是一种通过多个滚柱与丝杠及螺母之间螺旋曲面啮合传递动力与运动的传动机构。基于多头螺纹结构特点,建立了丝杠、滚柱和螺母螺纹的曲面方程。利用啮合曲面的连续相切接触条件,通过引入丝杠、滚柱或螺母螺旋曲面沿轴线移动的矢量,提出一种行星滚柱丝杠副啮合点位置与轴向侧隙的计算方法。在此基础上,推导得出丝杠和滚柱与螺母和滚柱之间的啮合方程以及轴向侧隙公式,将该啮合方程与现有计算方法进行比较验证其正确性,并进一步分析了当丝杠、滚柱和螺母牙型角相同时行星滚柱丝杠副的啮合点位置、轴向侧隙以及啮合螺旋曲面之间的轴向间隙分布。结果表明:丝杠和滚柱的啮合点会偏向二者螺纹牙顶;螺母和滚柱的啮合点位于螺纹中径切点处;为实现无侧隙设计,丝杠、滚柱和螺母应具有不同牙厚。     

基于结构参数的标准式行星滚柱丝杠副寿命分析

以用于飞机机电作动器的标准式行星滚柱丝杠副为研究对象,针对其寿命分别利用力学理论进行计算获得解析解、利用ANSYS Workbench软件进行有限元仿真分析,并将解析解与仿真结果进行对比,两者的偏差值最大不超过5%。在此基础上,分析了丝杠导程(螺纹升角)对丝杠副寿命的影响,结果表明,随着丝杠导程(螺纹升角)增大,丝杠副寿命逐渐增大,说明适当增大丝杠导程(螺纹升角),可以提高丝杠副的寿命。同时分析了滚柱根数对丝杠副寿命的影响,随着滚柱根数的增多,接触点个数随之增加,丝杠副寿命逐渐变大,从增大丝杠副寿命的角度来看,滚柱根数越多越好。研究为研制高可靠性长寿命的行星滚柱丝杠副提供了优化设计和分析的依据。     

行星滚柱丝杠副啮合原理研究进展

行星滚柱丝杠副具有承载能力大、传动精度高以及环境适应性好等特点,已在工程领域得到广泛应用。目前关于行星滚柱丝杠副的研究主要涉及设计参数匹配、运动学分析、静刚度计算、摩擦力矩及效率计算和加工制造等方面,而针对行星滚柱丝杠副啮合原理的研究却不多见。本文根据行星滚柱丝杠副的结构组成对其啮合特征进行了描述,总结分析了现有行星滚柱丝杠副啮合原理研究成果,并在此基础上对行星滚柱丝杠副啮合原理研究方向进行了展望。     

行星滚柱丝杠副弹塑性接触分析

针对行星滚柱丝杠副弹塑性接触问题,以赫兹接触理论及弹塑性力学为基础,建立了丝杠与滚柱单对接触模型,得出一种判断行星滚柱丝杠副是否进入屈服状态的方法。其次,基于有限元法建立其弹塑性接触的数值模型,分析了载荷与行星滚柱丝杠副弹塑性接触变形的关系。进一步的计算表明,滚柱先于丝杠屈服,且在塑性变形量较小的载荷范围内,运用赫兹公式计算接触应力仍然可行。通过对行星滚柱丝杠副的弹塑性接触分析,得出其额定静载荷对应的塑性变形量,对未来行星滚柱丝杠副的设计提供了理论依据。     

螺纹牙型角对行星滚柱丝杠副接触特性影响研究

以行星滚柱丝杠副为研究对象,建立了单对滚柱与丝杠啮合副的接触模型。采用有限元软件ABAQUS计算分析了滚柱与丝杠的接触应力。为了研究螺纹牙型角对行星滚柱丝杠副接触特性的影响,分别设计了牙型角为60°,80°,85°,90°,95°的螺纹啮合副,对比研究了不同牙型角时滚柱螺纹牙最大接触应力及其最大相对误差,丝杠螺纹牙最大接触应力及其最大相对误差。结果表明:滚柱与丝杠的最大接触应力均发生在第1节螺纹牙上,且随螺纹牙型角的增大,最大接触应力整体呈增大趋势;螺纹牙型角为90°时,滚柱螺纹牙最大接触应力的最大相对误差最小,滚柱受载更均匀,传动更平稳,从而有利于提高行星滚柱丝杠副的使用寿命。通过研究螺纹牙型角对行星滚柱丝杠副接触特性的影响,为行星滚柱丝杠副设计提供指导。     

循环式行星滚柱丝杠副的自由度与运动学分析

循环式行星滚柱丝杠副与标准式行星滚柱丝杠副之间存在较大差异,尤其是循环式行星滚柱丝杠副所特有的环槽滚柱结构和凸轮复位机构.本文基于循环式行星滚柱丝杠副的工作原理和结构,针对循环式行星滚柱丝杠副的空间机构运动特点,利用约束螺旋理论计算了循环式行星滚柱丝杠副的自由度.建立了循环式行星滚柱丝杠副的运动学模型,对关键结构参数和...     

行星滚柱丝杠副预紧力研究

对行星滚柱丝杠滚柱、螺母及丝杠相对位置与结构进行分析,利用赫兹接触理论对行星滚柱丝杠副中滚柱与丝杠、滚柱与螺母接触点的弹性变形进行计算,进而对行星滚柱丝杠副的预紧力进行分析,得出预紧力、预紧量、接触角之间的关系。     

行星滚柱丝杠副轴向弹性变形的有限元分析

以行星滚柱丝杠副为研究对象,综合考虑螺纹牙接触角和螺旋升角的影响,利用有限元方法计算轴向弹性变形,将有限元解和解析解进行对比,最大误差为4.85%。在此基础上,分析了不同轴向负载作用下接触角和螺旋升角对轴向弹性变形的影响。结果表明,轴向弹性变形中,赫兹接触变形为主要变形;螺纹牙的弹性变形和von Miese应力变化趋势一致,且呈现明显的载荷分布;轴向变形随着接触角和螺旋升角的增大而减小。可见,合理增大接触角和螺旋升角有利于提高行星滚柱丝杠副的传动精度。     

行星式滚柱丝杠副的运动特性及参数选择

对行星式滚柱丝杠副的工作原理、运动特性及几何关系进行分析研究,推导出表达运动关系的方程式,给出了其各参数选择的公式,尤其是滚柱两端齿轮齿数的计算方法。     

行星滚柱丝杠副主曲率计算与接触特性分析

根据丝杠、滚柱和螺母螺旋滚道曲面特点,建立了通用化的法截面内零件的轮廓方程和滚道螺旋曲面方程。通过将滚道截面的原点定义在对应零件的中心轴上,避免了现有模型中将滚道截面原点定义在螺纹牙轮廓中心而带来的繁琐坐标变换问题。其次,利用微分几何原理推导了丝杠-滚柱接触侧和螺母-滚柱接触侧在相应接触位置的主曲率,与传统的基于等效球法计算行星滚柱丝杠副主曲率进行了对比。利用赫兹接触理论求解了滚柱与滚道间的主曲率差、接触椭圆面积及最大接触应力,并讨论了行星滚柱丝杠副结构参数对接触特性的影响规律。结果表明:丝杠和螺母滚道在某一主平面内的主曲率不是零,使用等效球模型计算主曲率会带来较大误差;增大螺纹螺距使得滚柱两接触侧的主曲率差变大,但几乎不影响接触椭圆的面积和滚柱螺纹曲面两接触侧的最大接触应力;增大法向牙侧角会使两接触侧的主曲率差和接触面积同时减小,但过大的法向牙侧角会导致接触应力和摩擦力增大。     

基于有限元仿真的行星滚柱丝杠动态特性分析

通过CATIA对行星滚柱丝杠机构进行三维建模,采用有限元仿真技术分析了机构的6阶固有频率,得到了各阶模态主振型图,分别研究了支承方式、螺母工作位置、离心力等因素对机构固有频率的影响。研究表明,采用两端固定支承的行星滚柱丝杠固有频率较高,适宜在高速工况下使用;螺母工作行程越大,机构整体抗振性能越低,承受的极限转速也越小;机构高速运转时产生的离心力将导致零部件的变形增大,降低其传动精度,在具有高精度要求的工况下,不宜采用过高转速。     

圆锥滚子轴承轴向定位预紧刚度计算

研究轴向定位预紧状态下圆锥滚子轴承的刚度计算方法。首先，由轴向载荷作用下轴承内外圈相对位移及力平衡关系，推导圆锥滚子轴承的轴向刚度计算公式；其次，由轴向定位预紧轴承受径向载荷时各滚子的变形，推导出轴承的径向刚度计算公式；并且，经合理近似给出上述径、轴向刚度公式的简便计算公式，最后，将公式的计算结果同实验数据作对比，表明公式的误差较小，可以实际应用。     

行星滚柱丝杠副的结构参数优化分析

首先分析了行星滚柱丝杠副的传动原理,其次将行星滚柱丝杠中行星齿轮的部分结构参数作为设计变量,最后利用乘除法和模拟退火算法对这些设计变量进行了优化分析,从而在保证设计质量的前提下,缩短了设计周期,减少了设计成本.     

精密行星滚柱丝杠的传动特性

设计了一种基于行星滚柱丝杠的精密传动机构。根据机电伺服系统的使用要求,分析了行星滚柱丝杠的传动特性。详细阐述了该传动机构的组成、工作原理和主要特点,分析了传动精度和传动效率这两项核心技术指标,得到了各项误差对传动精度的影响程度,如行星滚柱丝杠单向传动误差和回程误差,驱动电机、联轴器、支撑轴承、测量装置和控制系统等的中间装置误差,以及环境因素误差等,推导了传动效率与接触角、螺旋升角的相互关系。最后,构建了实验平台,测试了行星滚柱丝杠的传动精度和传动效率,结果表明其传动精度优于1.5μm,传动效率优于74%。得到的结果验证了设计的传动机构结构紧凑、承载能力强、传动效率高,传动精度好,在精密传动领域有较大的应用价值。     

预紧力对行星滚柱丝杠轴向变形及摩擦的影响

介绍了一种比较常用的预紧力的施加方法,分别研究了预紧力对行星滚柱丝杠副的轴向变形及摩擦力的影响,找出预紧力与二者之间的关系并分别建立其数学模型,作出预紧力对轴向变形以及摩擦力的影响的关系图,最后通过分析计算给出一个恰当的预紧力的范围,为设计和安装提供依据.     

An improved accuracy-measuring method in manufacturing the lead screw of grating ruling engine

A measuring method was studied to further improve the manufacturing accuracy of the lead screw. Firstly, factors that can axially displace the screw shaft were analyzed and a relationship between factors and axial displacement was given. The axial displacement of the screw shaft was measured using a laser interferometer, and results show that the variation amplitude of the screw-shaft axial displacement was about 80 nm while the variation period was consistent with the rotation period of the screw shaft. Next, two methods of measuring the manufacturing accuracy of the lead screw were considered: a traditional method that measures the absolute position of the nut and an improved method that measures the displacement between the nut and screw shaft. A No. 4 screw shaft was manufactured under the guidance of results obtained using the improved measuring method. Experimental measurements were then made; results show that the pitch displacement errors obtained using the traditional and improved measuring methods were 0.6 and 0.4 μm, respectively, indicating that the improved measuring method is more exact. Finally, an echelle grating ruled by a grating ruling engine that used the No. 4 screw shaft as a macro-positioning element was introduced. Its excellent parameters indirectly show that the improved measuring method has better accuracy.