面向行星滚柱丝杠副载荷均布的螺纹牙修形方法

基于行星滚柱丝杠副(PRSM)螺纹牙载荷分布和螺纹牙受载变形关系,提出了滚柱螺纹牙的一种修形方法。采用不同的修形量分别对螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙进行修形,并对修形后的螺纹牙载荷分布进行计算分析,结果表明,滚柱螺纹牙修形对接触对的载荷分布有较大的影响,螺母侧和丝杠侧载荷分布对修形量的敏感程度不同。通过滚柱螺纹牙修形量对螺纹牙载荷分布的影响规律研究,得到了在文中所给PRSM参数下,螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙修形量的最优值,可以为未来PRSM均载设计提供理论指导。     

不同安装方式下行星滚柱丝杠副载荷分布研究

综合考虑行星滚柱丝杠副轴段刚度、螺纹牙刚度和接触刚度及安装方式、受力状态等因素,建立了行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布计算模型。在对计算模型验证的基础上,详细分析了安装方式、受力状态、结构参数和牙型参数等对螺纹牙载荷分布的影响规律。结果表明,决定螺纹牙载荷分布规律的主要因素是行星滚柱丝杠副的材料参数、结构参数与安装方式,其中丝杠与螺母的轴向累积弹性变形是引起行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布不均的主要原因。螺纹牙刚度对载荷分布的影响较小,随着螺纹牙刚度的减小,载荷分布不均程度逐渐降低。此外,滚柱螺纹牙个数与螺距对载荷分布的影响很大,载荷分布不均程度随着螺纹牙个数的增大或螺距的增大而增大。     

提高轧钢机压下丝杠螺纹副寿命的设计

本文根据轧钢机压下丝杠螺纹副的实际受载和失效情况，对螺纹副的设计问题进行了分析研究，表明采用通常改变螺距的方法不能达到螺纹副载荷完全均匀分布，而改变螺母牙厚度的方法可实现这一要求，从而达到提高寿命的目的，论文给出了不同参数时实现均载分布的螺母螺纹牙在起始处所充许的最大无量纲厚度，为螺母牙变刚度设计提供了依据。     

考虑误差的行星滚柱丝杠副滚柱承载分布

为改善滚柱螺纹牙承载分布,在丝杠受轴向拉力和螺母受轴向压力作用下,基于滚柱两接触侧变形协调关系,建立考虑误差的滚柱螺纹牙承载分布计算模型.将计算的滚柱各螺纹牙承载比与直接刚度法计算结果进行对比,验证了模型的正确性.系统分析负载、接触角、螺旋升角、滚柱螺纹牙数和螺纹副材料弹性模量比对滚柱承载分布规律的影响.结果表明:在相同误差分布下,负载越小,滚柱螺纹牙承载分布波动越大,负误差更有利于降低前3个螺纹牙承载比例;接触角或螺旋升角越小,滚柱螺纹牙承载分布越均匀;随着螺纹牙数增大,各螺纹牙承载比例逐渐降低,且误差对承载比的影响变小;降低丝杠或螺母弹性模量可有效改善滚柱螺纹牙承载分布.     

凸凹接触式行星滚柱丝杠的啮合承载特性

为提高行星滚柱丝杠的承载能力,分析优化行星滚柱丝杠的螺纹牙型,提出一种基于凸凹接触的啮合方式。设计凹圆弧的丝杠和螺母牙型轮廓,基于空间啮合理论推导螺纹曲面方程、空间啮合方程,并基于赫兹接触理论和变形协调方程建立负载分布模型;采用数值计算的方法对啮合点位置、轴向间隙和接触应力进行求解,系统揭示了牙侧角、螺距等参数对啮合点位置、轴向间隙和负载分布的影响规律,并对比分析标准式和凸凹式行星滚柱丝杠的接触应力。结果表明:牙侧角对轴向间隙的影响最大,丝杠和螺母的凹圆弧半径变化对接触点位置和轴向间隙几乎没有影响,但对承载能力影响十分明显;与标准式相比,凸凹接触式行星滚柱丝杠的承载能力有较大的提高,丝杠和螺母凹圆弧半径越小承载能力提高越明显。本研究为研制高承载、高使用寿命的行星滚柱丝杠提供了优化设计和分析的依据。     

行星滚柱丝杠副摩擦力矩及传动效率研究

以行星滚柱丝杠副为研究对象,基于赫兹接触理论和等效球的方法,分别计算了由材料弹性滞后、滚柱自旋滑动和润滑油粘滞阻力所产生的摩擦力矩,分析了接触角、螺旋升角和滚柱牙数对摩擦力矩的影响规律．在此基础上,建立了行星滚柱丝杠副传动效率计算模型,研究了丝杠转速和上述结构参数与传动效率的关系．结果表明,引起摩擦力矩的主要原因是滚柱的自旋滑动;丝杠转速增加导致传动效率呈递减趋势,相同丝杠转速下,较大的轴向载荷能获得较高的传动效率;较大的接触角能够减小摩擦力矩和提高传动效率;螺旋升角对摩擦力矩的影响很小,但能提高传动效率;增加螺纹牙数有利于提高承载能力,并降低总摩擦力矩．     

行星滚柱丝杠副刚度特性分析及试验验证

为了研究行星滚柱丝杠刚度特性对舵机的影响,本文建立了行星滚柱丝杠的刚度模型。采用微分几何方法描述行星滚柱丝杠非标准螺纹的空间曲面特征,基于赫兹接触理论建立了一种行星滚柱丝杠刚度模型;分析了轴向负载、螺纹接触角和滚柱数量对行星滚柱丝杠轴向刚度的影响规律,并搭建了行星滚柱丝杠刚度测试试验台,开展了轴向刚度验证试验。研究结果表明:行星滚柱丝杠轴向刚度随着接触角和滚柱数量的增大而增大;在相同负载条件下,接触角度和滚柱数量越大,轴向刚度增加速度越快。试验结果与本文模型的计算结果之间的最大误差为8. 3%,验证了本文所建立的行星滚柱丝杠刚度模型。     

反向式行星滚柱丝杠承载分布及寿命分析

反向式行星滚柱丝杠是一种承载能力强,精度高、寿命长的直线传动机构。目前国内外对该机构的研究较少且不能综合分析不同承载条件下各结构参数对载荷分布及疲劳寿命的影响。因此,作者建立了其载荷分布、轴向变形和寿命的计算模型。在柱面坐标系中分别建立丝杠、滚柱和螺母的曲面方程;利用曲面啮合理论求出IPRS一个节距内滚柱分别与丝杠和螺母的啮合点;依据曲面方程和啮合点位置,利用赫兹接触理论建立啮合面接触变形的精确计算方式。根据赫兹变形、组件轴向变形及螺牙变形的几何关系建立载荷分布计算模型,并依据该模型得出特定参数下IPRS承载端的轴向变变形;依据求出的载荷分布、基于Lundberg-Palmgren方程建立寿命评估模型。将承载端轴向变形计算结果与实验数据对比,验证了该模型的准确性。针对关键参数于IPRS性能的影响进行分析,结果表明：载荷分布主要受螺牙数目、滚柱数目和螺旋角的影响,偏载率随着三者增加而增大;轴向刚度受滚柱数目、螺牙数目、螺旋角和螺母外径影响较大,其随滚柱数目和螺母外径的增大而增大,随螺牙数目和螺旋角的增大先增大后减小;接触疲劳寿命受滚柱数目、牙型半径、螺牙数目和接触角影响较大,其随着滚柱数目、牙型半径、螺牙数目的增大而增大,随着接触角的增大而减小。     

螺纹间的载荷分布

螺纹联近及螺旋传秘在机械设备中应用极广,其螺纹间载荷分布不均匀的规律早由茹柯夫斯基得出。螺纹间载荷分布的不均匀性,对螺纹联接和螺旋传动装置带来不利影响,导致螺纹磨损不均匀,进而引起破坏,材料承载能力亦未能充分发挥,对于承受重载的轧钢机、压力机的调整螺母和传动螺母,分析它的螺纹间载荷分布规律,影响因素,进而作出更合理结构设计,是有实践意义的。这里仅依据见到的几篇资料所介绍的分析螺纹间载荷分布规律的方法,综合作的一篇研究报告,说明在一般受载情形下螺纹间载荷分布规律如何分析得到,并具体应用来试分析教学中设计的起重螺旋,它的螺纹间载荷分布规律,至于深入分析其影响因素,作出合     

行星滚柱丝杠传动机构非线性建模与仿真

以行星滚柱丝杠为研究对象,针对伺服控制所关注的传动间隙和机构刚度2个非线性因素,建立了基于行星滚柱丝杠的摆动摇臂式弹载伺服系统传动机构非线性数学模型。重点建立了该传动机构的传动间隙模型、间隙动态计算模型及变刚度模型,结合行星滚柱丝杠运动学模型和摆动摇臂式传动机构传动模型,最终得到行星滚柱丝杠传动机构非线性数学模型。据此进行了带载条件下的伺服机构性能仿真,分析了间隙与刚度对伺服机构性能的影响,并使用性能向量法对不同传动间隙和组件刚度的影响进行了评价总结。     

接触角螺旋升角对滚柱丝杠副传递效率的影响

建立行星滚柱丝杠副的传递效率数学模型,对行星滚柱丝杠副的正传递效率进行研究,并对传动效率影响较大的接触角和螺旋升角进行定量定性的分析,得出了螺旋升角最优值为5°,接触角45°为最佳值,为行星滚柱丝杠副的结构参数优化及产品系列化设计提供参考。     

螺纹齿传递载荷规律的研究

本文采用虚拟接触载荷法研究了螺纹齿啮合的接触状态，讨论了粘滞、光滑和摩擦滑接触条件。计算了螺栓和管螺纹连接时，载荷沿齿的分布规律，选取适当的管螺纹锥度可改善载荷的分布规律。所得结果物目前公认的理论解和数值解符合较好。     

螺距误差与API8牙圆螺纹套管接头上扣扭矩的关系

本文研究了螺距误差对螺纹牙对盈分布的影响，求出了由于过盈产生的接触压力，进而得到装配扭矩，从理论上揭示了螺距误差对扭矩的影响规律，为进一步深入分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础。     

虑及结构参数误差的滚珠丝杠接触载荷建模与分析

为提高滚珠丝杠副的定位精度,提出了一种复合载荷作用下考虑滚珠几何误差的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型,分析了在不同轴向载荷和径向载荷复合作用下所有滚珠接触载荷分布状况,在此基础上分析了滚珠几何误差对滚珠动静态接触载荷分布的影响。仿真分析结果表明:本文提出的载荷分布模型对提高滚珠丝杠副的位置精度预测及其定位误差补偿有较好的参考意义。     

螺栓结构应力的再分析

本文采用虚拟接触载荷法模拟分析螺纹齿面的啮合现象,在线弹性,弹塑性小变形条件下,研究了直螺栓和锥螺栓中的应力分布规律,并给出了螺纹面上的接触压应力分布规律,线弹性解与理论解符合较好。     

行星滚柱丝杠副齿轮变位系数的优化

变位系数是行星滚柱丝杠副设计的重要参数,将内齿圈和滚柱端齿的变位系数作为设计变量,通过对其失效形式的分析,确定优化设计的目标函数;通过对几何结构分析,确定一系列约束条件,建立变位系数的优化数学模型,采用复合形法求解方法获得最佳变位系数。     

面向飞机数字化装配的工艺接头承载分析

针对大飞机数字化装配工艺需求,设计一种工艺接头用于定位器与机身之间的过渡连接.为了保证飞机装配质量,对机身工艺接头的承载能力和机身受力状态进行有限元建模和分析.采用带耦合约束的梁单元模拟螺栓受力,分析机身与螺栓的载荷分布情况.分析结果表明,机身与工艺接头之间的接触应力较小,机身隔框上的最大应力只有螺栓孔区域应力的1/3.各螺栓的受载情况差别较大,且有较大的轴向载荷作用.分析工艺接头的结构特征和设计参数对螺栓载荷分布的影响,总结了一些螺栓载荷分布规律:布置在隔框周向边缘的螺栓径向载荷较大,在加载位置附近的螺栓轴向载荷较大;增加机身连接面板的厚度能够使螺栓的受载均匀化,增加螺栓数量可以减小螺栓的径向载荷,对轴向载荷的影响不显著.     

同步带传动的载荷分布研究

采用有限元法对同步传动中参与啮合的所有带齿进行了强度分析与计算，从而精确地得出了在围齿区的带齿载荷的分布规律，并通过试验验证了理论分析的正确性，通过计算分析了影响载荷分布的多种因素，从而提出了提高同步带带齿强度，使带载荷均匀分布的有效方法。     

气体钻井预防钻具失效分析

气体钻井具有自身特点,气体钻井钻具受高速流体冲蚀作用,钻具磨损严重,空气锤反馈的冲击波使钻具接头螺纹容易断裂,气体钻井钻具频繁失效进而影响钻进速度,增加钻井成本。基于岩石力学和气固两项流理论,对气体钻井钻具受流体冲蚀进行分析 ,建立了环空混合物返速模型,实例计算回压对环空返速的影响。为避免钻具受高速流体冲蚀,应使环空混合物返速介于最小携岩速度和临界冲蚀速度之间。基于力学理论,提出增大井口回压的方法,推导出钻具接头螺纹在预紧力作用下的变形协调方程,应用有限元对钻具螺纹进行应力分析,找出钻具螺纹接头各螺纹牙载荷的分布规律,得出螺纹应力集中区,给出预防钻具失效提高螺纹强度的措施。     

圆锥外螺纹的线阵CCD非接触检测方法

为了提高圆锥外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,提出了基于线阵CCD的非接触测量方法.建立了包括计算机运动控制、图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外圆锥螺纹在平行光场中的投影来获取螺纹图像.针对正投影时螺旋线对螺纹牙的投影产生局部遮挡的现象,通过调整螺纹轴线与光轴的角度消除遮挡,获取完整的螺纹牙投影.1维CCD图像信号经过中值滤波处理后进行一阶差分提取螺纹牙的轮廓点.对螺纹轮廓分段拟合并以亚像素级的轮廓推导出螺纹尺寸的计算公式.实验表明,该系统可以完成各项螺纹参数测量,精度高于5μm,重复性好,易于实现自动化测量.