行星滚柱丝杠副载荷分布及刚度计算

针对以往行星滚柱丝杠副刚度计算结果精度不足的问题,依据赫兹弹性接触理论,以滚柱为研究对象,对3种变形分别进行理论分析和计算:螺纹和滚柱之间的点接触螺纹槽的赫兹接触变形;丝杠和螺母分别与滚柱接触时的轴向变形;丝杠和螺母分别与滚柱接触时螺牙的变形.在分析行星滚柱丝杠副载荷分布规律的基础上,建立新的刚度数学模型.利用Matlab软件编写计算程序,得出行星滚柱丝杠副的轴向刚度曲线,并通过与试验数据进行对比,验证了该模型的正确性.     

行星式滚柱丝杠副的摩擦机理研究

分析了行星滚柱丝杠副由于弹性滞后和自旋滑动等因素所产生的摩擦特性,导出了摩擦力矩和所加载荷之间的关系．计算结果和实验结果对比验证了所得结论是正确的,从而为行星滚柱丝杠副的设计以及润滑、寿命等方面的研究提供了理论依据．     

行星式滚柱丝杠副的摩擦机理研究

分析了行星滚柱丝杠副由于弹性滞后和自旋滑动等因素所产生的摩擦特性，导出了摩擦力矩和所加载荷之间的关系。计算结果和实验对比验证了所得结论是正确的，从而为行星滚柱丝杠副的设计以及润滑、寿命等方面的研究提供了理论依据。     

中空行星滚柱丝杠副热变形研究

针对螺纹啮合摩擦生热和轴承旋转摩擦生热两类主要热源,分别计算了中空行星滚柱丝杠副热边界条件。基于有限元方法,建立了中空行星滚柱丝杠副等效热分析模型。分别研究了丝杠在无冷却、水冷却和油冷却三种情况下的热分布;以及油冷却下,不同冷却液流量和丝杠转速对热变形的影响规律。研究结果表明:水冷效果比油冷效果好,三种情况下轴承处的发热最为严重。冷却液流量的增加能够显著降低丝杠温升,并减小热变形。丝杠转速越大,温升和热变形越大。研究结果可对中空行星滚柱丝杠副冷却方式选择、温度控制和热误差预估提供参考。     

考虑弹性变形的行星滚柱丝杠副滚滑特性

为了揭示行星滚柱丝杠副滚滑机理,基于滚柱螺纹球面牙型特点,采用等效球的方法,分别建立了未考虑弹性变形和考虑弹性变形的行星滚柱丝杠副滚滑分析模型.通过求解两侧接触点的相对滑动速度,研究其滚滑特性.采用滑-滚比表征两接触侧滑动量与滚动量的相对关系,分别计算了两接触侧滑-滚比,并重点研究了螺纹结构参数中接触角、螺旋升角和滚柱螺纹牙数对两接触侧滑-滚比的影响规律.分析结果表明,考虑弹性变形,丝杠与滚柱接触侧会产生相对滑动,且两接触侧沿螺旋线切向产生的相对滑动速度最大;接触角和螺旋升角对两接触侧滑-滚比的影响趋势均相反,增大螺旋升角更有利于降低螺母侧滑-滚比;滚柱螺纹牙数对两接触侧滑-滚比的影响较小.     

差动式行星滚柱丝杠承载特性分析

基于空间啮合理论与赫兹接触理论展开差动式行星滚柱丝杠承载特性分析,综合考虑由滚柱与丝杆初始啮合点偏置引起的接触点位置变化对承载特性的影响,建立差动式行星滚柱丝杠空间啮合几何学模型,采用数值方法对滚柱和丝杆的啮合点位置和主曲率进行求解,推导出单个滚柱螺纹齿面载荷分布和承载能力计算几何模型,将模型计算结果与直接刚度法计算结果进行对比,验证了模型的正确性;系统分析了牙型角、螺距、滚柱螺纹节数、丝杆与滚柱材料弹性模量比等因素对差动式行星滚柱丝杠载荷分布和承载能力的影响规律。     

基于空间螺旋理论的行星滚柱丝杠副自由度计算与分析

基于空间螺旋理论开展行星滚柱丝杠副(PRS,planetary roller screw)机构学分析,综合考虑PRS作为空间螺旋机构的运动特点,建立了PRS机构运动简图。通过修正的G-K公式计算PRS的自由度,从理论上分析系统各构件对机构自由度的影响。通过开展不同数量构件条件下的机构自由度计算分析,对比了单滚柱、单挡圈条件下机构自由度,得出了增加滚柱与挡圈的数量对于机构自由度的运动特性的影响。理论计算结果在一定程度上揭示了PRS运动学原理。     

基于蒙特卡洛方法的滚珠丝杠副运动可靠性分析

对滚珠丝杠副的可靠性分析有利于提高机床的传动精度.用赫兹空间接触理论对滚珠丝杠副的接触变形进行分析,得到了滚珠丝杠副的接触变形量函数.在无法预先确定变形量函数分布类型的条件下,用蒙特卡洛数字仿真方法,实现了滚珠丝杠副运动可靠性分析.用MATLAB生成随机数,并对各参数进行随机抽样,得到滚珠丝杠副的运动误差和运动可靠度值,并得到丝杠各加工尺寸参数精度等级与可靠度的关系曲线.对加工工艺与尺寸误差等因素对滚珠丝杠副运动可靠性的影响作出评价.     

双滚柱少齿差行星传动齿形综合与精度优化

围绕精密机械装备对精密传动的需求,针对双滚柱少齿差行星传动进行齿形综合研究和精度优化设计. 利用曲面单参数的包络方法建立中心轮和行星轮的共轭齿廓方程,对齿廓方程进行曲率分析,提出利用圆形滚柱作为行星轮齿的可行性. 再根据齿廓曲率半径的极值确定出圆形滚柱行星轮齿的中心,建立圆形滚柱行星轮齿的齿形方程. 为保证传动精度,建立双滚柱少齿差行星传动的齿形优化模型,采用粒子群优化算法,得到满足设计条件的齿形参数优化结果. 对优化结果进行传动误差分析,验证双滚柱少齿差行星传动作为精密传动的可行性.     

小螺距滚柱牙型非接触式检测与偏差评价方法

行星滚柱丝杠副(planetary roller screw mechanism, PRSM)是旋转运动与直线运动相互转化的新型重载精密传动装置，螺纹牙型加工质量直接决定其传动精度和承载性能。针对小螺距PRSM滚柱牙型非完整短圆弧检测评价的难题，利用高精度三坐标测量机对滚柱轴向截面牙型非接触式检测，提出了基于非线性内点算法的滚柱牙型曲线拟合方法，验证了滚柱牙型曲线的拟合精度；建立了滚柱螺纹牙型偏差评价模型和偏差评价方法，绘制了基于本偏差模型的牙型偏差评价图，分析并总结了滚柱牙型偏差分布规律。提出的小螺距PRSM滚柱牙型检测评价方法，拟合残差平方和达到1.5×10^-4数级，牙型半径拟合精度控制在6μm,牙型圆心z₀坐标拟合精度控制在9.8μm,能够定量评判滚柱牙型形状精度和位置精度，在工程实际中具有可行性。