行星滾柱絲杠匯總

1、載荷計(jì)算行星滾柱絲杠在實(shí)際使用中 , 很多情況下絲杠的速度及所承受的軸向載荷 都是變化的。為計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 , 首先須計(jì)算出絲杠所受的平均載荷。當(dāng)速度不變時(shí) , 所受載荷也是固定不變的， 而當(dāng)速度改變時(shí) , 載荷也隨之而 變。此時(shí)作用在絲杠上的平均載荷可由下式計(jì)算：若速度及載荷方向不變 , 而載荷大小在其最大值及最小值之間變化 , 此時(shí) 平均載荷可由下式計(jì)算：從而可計(jì)算出當(dāng)量動(dòng)載荷：根據(jù)計(jì)算出的當(dāng)量動(dòng)載荷 , 就可以選取合適的絲杠。 此外 , 還應(yīng)進(jìn)行靜載荷 計(jì)算。驅(qū)動(dòng)力矩絲杠加速時(shí)所需總的驅(qū)動(dòng)力矩可由下式計(jì)算：行星滾柱絲杠的效率取決于其工作條件：它在任何條件下都不會(huì)自鎖 , 絲杠和螺母都可以

2、作為主動(dòng)件，因此 , 其效率 有正效率，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)， 變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 其 計(jì)算公式如下：臨界速度行星滾柱絲杠的臨界轉(zhuǎn)速由下式計(jì)算：高速切削技術(shù)在我國(guó)尚處于起步階段 , 行星滾柱絲杠作為一種新型的高效 絲杠將會(huì)逐步得到實(shí)際應(yīng)用。一種新型的高速進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) - 行星滾柱絲杠】滾柱絲杠副具有較大接觸半徑的滾動(dòng)體 （圖1, R 可看作為等效滾珠半徑 ） , 這樣在導(dǎo)程小到只有 1 或2mm時(shí) 仍可獲得很高的承載能力 （ 約為滾珠絲杠副的 20 倍 ） , 并且強(qiáng)度高 , 可靠性好。此外 , 和滾珠絲杠副相比 , 行星式滾柱絲杠副還具有壽命長(zhǎng)、 振動(dòng)小、噪聲 低、螺母和螺桿易分離等優(yōu)點(diǎn)行星

3、式滾柱絲杠副的工作原理是螺桿轉(zhuǎn)動(dòng) , 推動(dòng)滾柱沿螺桿和螺母組成的 滾道作行星式運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)將螺桿、 滾柱和螺母的接觸半徑及頭數(shù)控制到一定的數(shù)值時(shí) , 螺母與滾柱在軸向近似無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)螺母與滾柱同步地沿螺桿的軸線運(yùn)動(dòng)。滾柱與螺桿及螺母的接觸為點(diǎn)接觸 , 滾柱兩端有外齒輪 ; 內(nèi)齒環(huán) 4 安裝于 螺母的兩端 , 與滾柱兩端的齒輪相嚙合。 這兩個(gè)齒輪副的嚙合保證螺母與滾柱協(xié) 調(diào)工作 , 減小導(dǎo)向螺桿的滑動(dòng) , 保持滾柱工作時(shí)的一致性 ; 導(dǎo)環(huán)5 保證各滾柱 間有相同的間距 , 避免相互間摩擦 , 改善受力狀態(tài)。主要由絲杠、螺紋滾柱、齒圈、保持架和螺母等組成。 螺紋滾柱為單頭螺紋 , 均勻排列在螺母的內(nèi)螺

4、紋圓周上 , 其螺旋角與螺母相同 , 以確保滾柱在螺母內(nèi) 不產(chǎn)生軸向竄動(dòng) 。1. 螺桿的頭數(shù)是滾柱頭數(shù)的兩倍； 2. 螺桿的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)（ v）速等于公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速；3. 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母同滾柱無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，螺桿和螺母的頭數(shù)相同！ 螺母和滾柱共同進(jìn)給的軸向位移為 : 【行星式滾柱絲杠副的運(yùn)動(dòng)特性及參數(shù)選擇】一彈性滯后彈性滯后 （金屬在彈性區(qū)內(nèi)加載卸載時(shí)，由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，使加載線于卸載線不 重合而形成一封閉回線， 是為彈性滯后。 封閉回線稱(chēng)為彈性滯后環(huán)。 存在滯后環(huán)現(xiàn)象說(shuō)明加 載時(shí)消耗于金屬的變形功大于卸載時(shí)金屬放出的變形功，因而有一部分變形功為金屬所吸 收。這部分吸收的功就稱(chēng)為金屬的內(nèi)耗，其大小用

5、回線面積度量。 ）和自旋滑動(dòng)是摩擦產(chǎn) 生的主要原因。根據(jù)Hertz 理論, 在滾動(dòng)體與溝槽的接觸處 , 產(chǎn)生一接觸橢圓：則滾動(dòng)體前進(jìn)單位距離時(shí)，在接觸區(qū)的前半部 ( y> 0) ，壓力做的功： N = 3bBQ/ 8 。但是,接觸區(qū)后半部在滾動(dòng)過(guò)程中做的功實(shí)際上并不等于 N， 也就是由 彈性 滯后 而造成了能量損失，用系數(shù) 來(lái)表示。由于滾動(dòng)體同時(shí)和螺桿及螺母的滾道 接觸, 因此, 在兩接觸處將同時(shí)有彈性滯后產(chǎn)生 , 都有能量損失 , 在此, 也就 是 摩擦力的功 。二自由滑動(dòng)由行星式滾柱絲杠副的運(yùn)動(dòng)關(guān)系可知 , 滾柱在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終繞平行于螺 桿軸線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 而滾柱在相對(duì)于螺桿和螺母滾

6、動(dòng)時(shí)其接觸點(diǎn)法線和轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成 a角(a= 45°) 。所以滾柱相對(duì)于螺桿和螺母的滾動(dòng)不是純滾動(dòng) , 而是滾動(dòng)和相對(duì) 滑動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。接觸點(diǎn)因變形成為橢圓面 ，故該運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是一種 自旋滑動(dòng) ，這種滑動(dòng)必然 引起摩擦。在行星滾柱絲杠副中 , 引起摩擦力矩的主要原因是滾柱的自旋滑動(dòng) . 因?yàn)樵谛惺?滾柱絲杠副中 , 滾柱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線總是和螺桿平行 , 而接觸點(diǎn)受力方向是和螺桿 軸線成a= 45 °,滾柱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不自由 , 故在運(yùn)動(dòng)時(shí) ,其自旋滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦要 比滾珠絲杠副的大。 【行星式滾柱絲杠副的摩擦機(jī)理研究】行星滾柱絲桿優(yōu)點(diǎn)：( 1) 是面接觸的滾動(dòng)摩擦副 , 傳動(dòng)效率高

7、, 承載能力大 , 軸向剛度高。 ( 2) 抗沖擊能力強(qiáng) , 能承受較大的沖擊載荷。 ( 3) 能在惡劣環(huán)境 ( 粉塵、結(jié)冰、化 學(xué)沉積、潤(rùn)滑不足和核輻射等 ) 下可靠工作。 ( 4) 既可實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng) ( 60 100m-min) , 又可實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給 ( 1 um) , 可承受 700 rad/s2 的角加速度。 ( 5) 拆卸方便 , 螺母組件可帶著滾柱從絲杠上卸下而不散離。重型滾珠絲杠副直徑 125 250mm, 導(dǎo)程20 50 mm, 整體加工長(zhǎng)度 5. 8 m（ 超 過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度可用特殊工藝加工 ） , 承受動(dòng)載荷可達(dá) 110 t 。圖 2是我公司為寶鋼、 武鋼、邯鋼配套的大型空心重

8、載滾珠絲杠副 , 直徑160 mm、導(dǎo)程32 mm、全長(zhǎng)1 600 mm、精度 5 級(jí)、最大動(dòng)載荷 60 t 。 山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司Hertz接觸理論 給出了計(jì)算點(diǎn)接觸副接觸壓力與變形的全部解。 滾柱與滾道的 接觸特性分析 是研究滾柱絲杠副性能的基礎(chǔ)。Fig. 2 The position of the con tact point on the screw, and the corresponding Frenet frameR(0) = rs(cos 例 + sin + & tan ask)(1)Furthermore, the helix angle is rela

9、ted to the helix radius and lead asThe unit vectors of the Frenet coordinate system are written with respect to the world coordinate system ast = - cos cxs sin Oi + cos as cos f)j + sin ask(3)b = sin as sin ffi 一 sin as cos + cos askThe coordinate transformation between the world and Frenet frames,

10、as shown in Fig. 2. can be written as一 sin 00-cos 0sin as sin 0一 sin as cos 0cos asiibThus, the position vector of the contact point can be expressed in terms of the Frenet coordinate system asR = rs(0 sin as tan ast - n + 0 sin asb)Fig. 3 (a) Locati on of con tact points on the normal plane; and (b

11、) screw-roller contact with elastic deformationFrom the basic geometry of the RSM. the leads of the screw and nut are recognized to be equal, i.e., /5=/ the helix angles of the nut and roller are equal, i.e., aR, and the components' helix radii are related as rN=rs+2rR. Together with the relationships for lead