行星滚柱丝杠副螺纹牙均载设计方法研究

为实现行星滚柱丝杠副(PRSM)的螺纹牙均载设计,使作用载荷尽可能在滚柱螺纹牙间均匀分布,从PRSM结构参数设计与螺纹精度设计2个层面展开研究。根据螺纹牙设计的弯曲与剪切强度条件与接触屈服条件,得到螺纹牙额定载荷与极限载荷计算方法以及PRSM参数设计准则。在参数设计层面,按照PRSM参数设计的一般流程,采用单因素方法研究了主要设计参数对载荷分布的影响规律,揭示了设计参数对载荷分布影响的基本规律,用于指导均载设计中参数优化。结果表明,各参数优化设计的关键是使丝杠、滚柱与螺母三者的轴段刚度有利于载荷均匀分布。在螺纹精度设计层面,研究了服从不同正态分布的随机螺距误差对载荷分布的影响,基于其影响规律,提出螺纹精度设计与公差带位置控制方法,实现PRSM螺纹牙均载设计。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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．     

行星滚柱丝杠技术专利分析

<正>行星滚柱丝杠是一种由主丝杠、滚柱、螺母、齿圈、法兰盘等组成,可实现直线运动与旋转运动相互转换的精密传动机构,具有高承载、长寿命、抗冲击、高可靠性等特点,应用于航空航天、新能源装备、高精密机床、汽车、船舶与机器人等高端技术领域。基于行星滚柱丝杠在各个领域的重要地位,尤其是在航空航天领域广泛应用,开展行星滚柱丝杠技术的知识产权分析研究具有较为重要的意义。     

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。     

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。     

分析测量普通螺纹牙形半角的方法

对测量方法：螺纹样板比较法、万能工具显微镜测量法两大类共四种测量方法行了比较,指出了其优劣。并提供在影像法中采用“压线法”,利用系统极限误差定量分析原则对四种测量方法行系统误差分析,以此来作为选定测量方法的依据。     

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。     

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。     

面向数控机床智能化的滚珠丝杠副研究进展

随着数控机床智能化的发展,滚珠丝杠副已是高性能数控机床不可或缺的功能部件。直线进给是数控机床最主要的进给形式之一,滚珠丝杠副作为普遍应用的直线进给机构,具有传动效率高、磨损小、寿命长及自锁特性等优点。文章围绕机床数控技术的发展阶段,分析了数控机床向智能化方向发展的现状,从滚珠丝杠副的典型失效形式及表现、多种失效检测方法、智能维护以及误差补偿等方面综述了滚珠丝杠副的研究进展,并展望滚珠丝杠副的多元化发展方向。     

滚珠花键副轮齿修形的有限元法研究

滚珠花键副是一种新型移动副,用于低阻力传递大扭矩。在扭矩作用下,花键副轮齿将发生变形,从而引起在不同齿之间以及在同一齿的齿宽方向载荷分布不均,造成局部应力集中,降低花键副寿命。文中利用有限元法对花键副轮齿在载荷作用下的变形进行研究,提出消除载荷集中的轮齿修形方法。     

滚珠丝杠副精度保持性加速退化试验方法

为了研究滚珠丝杠副精度保持性,实现快速预测其精度寿命,建立了其精度保持性加速退化试验方法。利用滚珠丝杠副磨损物理仿真模型开展了滚珠丝杠副精度保持性加速退化仿真试验。结果表明：实现了滚珠丝杠副寿命的快速预测,为开展精密滚珠丝杠副精度保持性加速退化试验研究提供了理论依据。     

滚珠丝杠副的选型自动化

以滚珠丝杠理论设计为基础，提出利用计算机，在输入设计参数和类型时，自动计算和查表，从而实现选择型号的方法和设计过程的自动化，以提高滚珠丝杠的设计效率和设计质量。设计实例表明，其界面友好，具有一定的工程实际意义。     

滚子丝杠副的原理分析

本文分析了滚子丝杠副的运动原理及啮合原理，推导出参数计算公式并由啮合原理求出滚 子的空间螺旋面方程。     

滚珠丝杠副的可靠性设计

根据滚珠丝杠副工作中,实际负协和工作寿命等均呈分布状态性质,把规定的可靠度目标值,直接设计到滚珠丝杠副中,克服了传统“安全系数”设计方法的不足。