[發明專利]一種基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法有效
| 申請號： | 202011166859.1 | 申請日： | 2020-10-27 |
| 公開（公告）號： | CN112360941B | 公開（公告）日： | 2021-10-15 |
| 發明（設計）人： | 付曉軍;劉更;李欣;王海偉;馬尚君 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | F16H25/22 | 分類號： | F16H25/22;F16H25/24;G06F30/17;G06F17/16;G06F119/14;G06F111/04 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 多滾柱 承載 行星 滾柱絲杠 螺紋 牙受力 計算方法 | ||
本發明公開了一種基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法，包括：根據螺紋牙接觸位置，對絲杠、滾柱、螺母進行離散處理；根據各個滾柱和絲杠之間、各個滾柱和螺母之間的相對軸向位置，及絲杠的約束條件，建立伴隨矩陣；假設已知各個螺紋牙所受接觸力，計算接觸剛度并建立剛度矩陣；根據伴隨矩陣和剛度矩陣，及受力平衡和變形協調條件，確定行星滾柱絲杠離散系統中各個單元的彈性變形和螺紋牙受力情況。本發明能夠實現不同絲杠約束和螺母負載狀態下，各個螺紋牙受力狀態的計算，并可以討論不同滾柱個數對行星滾柱絲杠承載特性的影響，為行星滾柱絲杠的強度剛度校核、摩擦磨損分析和結構設計提供的載荷條件。
技術領域
本發明涉及行星滾柱絲杠傳動靜力學技術領域，更具體的涉及一種基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法。
背景技術
行星滾柱絲杠是一種利用多個滾柱與絲杠和螺母之間螺旋曲面嚙合將旋轉運動轉化為直線運動的傳動機構。由于多個滾柱提供了大量螺紋牙參與承載，使得該機構具有高推重比和抗沖擊載荷的優點。雖然多個滾柱共同分擔了外載荷，但是當前學者在行星滾柱承載計算過程中僅考慮單一滾柱與絲杠和螺母之間的接觸，并假設各個滾柱的受力和變形是相同的。由于絲杠和滾柱螺紋螺旋升角的影響，各個滾柱的位置并不關于絲杠軸線呈中心對稱分布。這種位置的差異會引起各個滾柱受力和變形的不同，因此分配在各個滾柱螺紋牙上的總載荷是不同的。此外，由于多個滾柱同時與絲杠和螺母相接觸，所以各個滾柱與絲杠和螺母之間的受力和變形存在相互耦合關系。然而，目前鮮有文獻涉及考慮多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法。
發明內容
本發明實施例提供一種基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法，用以解決上述背景技術中存在的問題。
本發明實施例提供一種基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠螺紋牙受力計算方法，包括：
根據螺紋牙接觸位置，對基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠結構中的絲杠、滾柱、螺母進行離散處理；
根據各個滾柱和絲杠之間、各個滾柱和螺母之間的相對軸向位置，及絲杠的約束條件，建立行星滾柱絲杠離散系統的伴隨矩陣；
假設已知各個螺紋牙所受接觸力，計算接觸剛度并建立行星滾柱絲杠離散系統的剛度矩陣；
根據伴隨矩陣和剛度矩陣，及受力平衡和變形協調條件，確定行星滾柱絲杠離散系統中各個單元的彈性變形和螺紋牙受力情況。
進一步地，所述行星滾柱絲杠結構包括：絲杠、螺母、滾柱、內齒圈和保持架；
所述螺母兩端安裝有所述內齒圈，每一個所述內齒圈內安裝有所述保持架，所述滾柱的端部安裝在所述保持架的銷孔中，所述滾柱的直齒與所述內齒圈相嚙合，所述滾柱的螺紋與所述螺母相接觸，具有多頭螺紋結構的所述絲杠旋轉裝入包括螺母、滾柱、內齒圈和保持架的子裝配體中，且所述絲杠的軸線與所述螺母的軸線重合，所述絲杠的螺紋與所述滾柱相接觸。
進一步地，所述根據螺紋牙接觸位置，對行星滾柱絲杠結構中的絲杠、滾柱、螺母進行離散處理；具體包括：
根據滾柱和螺紋牙數量，確定絲杠、滾柱、螺母彈簧單元個數，確定絲杠和滾柱之間、螺母和滾柱之間接觸單元個數，確定對應于絲杠、螺母、滾柱彈簧單元的節點數量，以及確定基于多滾柱承載的行星滾柱絲杠離散系統中單元和節點數量；其中，
neS＝neN＝nT·nroller-1
neq＝2nT-1(q＝1,2,...,nroller)
neSq＝neNq＝nT
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