行星滚柱丝杠副螺纹牙均载设计方法研究

张文杰, 刘更, 佟瑞庭, 马尚君

(西北工业大学 陕西省机电传动与控制工程实验室, 陕西 西安　710072)



行星滚柱丝杠副螺纹牙均载设计方法研究

张文杰, 刘更, 佟瑞庭, 马尚君

(西北工业大学 陕西省机电传动与控制工程实验室, 陕西 西安710072)

摘要：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。

关键词：行星滚柱丝杠副；载荷分布；均载设计；参数设计；精度设计；公差带

行星滚柱丝杠副(planetary roller screw mechanism,PRSM)作为一种滚动螺旋传动装置，以承载能力大的显著优势，兼之具有高精度及长寿命等优点，广泛应用于海事、石油、化工、冶金及机床等行业[1-3]。PRSM工作时主要依靠丝杠、滚柱与螺母之间螺纹牙的啮合进行运动与动力的传递，螺纹牙工作面承受交变载荷，螺纹牙参数设计对承载性能及寿命有重要影响。……