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行星滚柱丝杠副刚度及效率的分析与研究

发布时间:2018-07-22 16:59
【摘要】:行星滚柱丝杠副以其高速、重载、效率高、工作寿命长等特点,被广泛的应用到各种精密直线传动及大推力传动的场合,将逐步代替滚珠丝杠成为高精重载直线传动的首选零部件。但是由于国内对行星滚柱丝杠副的研制尚处于起步阶段,很多基础理论还不完善,本文主要针对行星滚柱丝杠副的刚度、摩擦力及效率等性能进行分析,并对其主要影响因素进行了探讨,为产品结构优化设计及系列化研制提供了理论基础。 本文首先分别采用赫兹理论和分形理论对行星滚柱丝杠副的接触变形进行了数学建模及数值分析计算,并对两种理论的计算结果进行了对比;其次在考虑丝杠的扭转变形与轴向拉压变形、丝杠副组件的轴向拉压变形、接触变形、螺纹变形等因素的情况下,对行星滚柱丝杠副的载荷分布进行了数学建模及计算,并对其轴向静刚度进行了分析计算,同时对影响轴向静刚度的各种因素如预紧力的施加方式及大小、螺旋升角、接触角等进行了分析;然后对行星滚柱丝杠副的摩擦力产生机理进行了研究,同时对其影响因素如预紧载荷、加工制造误差、润滑特性等进行了探讨,最后对其效率进行了数学建模及计算,同时对其主要影响因素如螺旋升角、接触角等进行了分析。 本文的创新点在于:应用分形理论实现对行星滚柱丝杠副接触刚度的数学建模与分析计算,并与基于赫兹理论的接触刚度模型计算结果进行了对比;对行星滚柱丝杠副的轴向静刚度、摩擦力及效率分别进行了数学建模及数值计算,并对其影响因素进行了探讨。本文的研究成果为行星滚柱丝杠副的结构优化分析、产品研制及应用提供了一定的理论基础与借鉴价值,为行星滚柱丝杠副的基础理论深入研究奠定了基础。
[Abstract]:The planetary roller screw pair is widely used in various precision linear transmission and large thrust transmission occasions because of its high speed, heavy load, high efficiency, long working life and so on. Will gradually replace ball screw as the first choice parts of high-precision heavy-duty linear transmission. However, due to the fact that the development of planetary roller screw is still in its infancy and many basic theories are not perfect, this paper mainly analyzes the stiffness, friction and efficiency of planetary roller screw. The main influencing factors are discussed, which provides a theoretical basis for product structure optimization design and serial development. In this paper, the contact deformation of the planetary roller screw pair is modeled and numerically analyzed by Hertz theory and fractal theory respectively, and the results of the two theories are compared. Secondly, considering the torsional deformation and axial tension deformation of the lead screw, axial tension deformation, contact deformation, thread deformation and so on, the load distribution of the planetary roller screw is modeled and calculated. The axial static stiffness is analyzed and calculated, and the factors influencing the axial static stiffness, such as the way and magnitude of pretightening force, spiral rising angle, contact angle and so on, are analyzed. Then the friction mechanism of the planetary roller screw pair is studied, and the influencing factors such as preload, manufacturing error and lubrication characteristics are discussed. Finally, the mathematical model and calculation of its efficiency are carried out. At the same time, the main influencing factors such as spiral angle and contact angle are analyzed. The innovation of this paper lies in: applying fractal theory to realize the mathematical modeling and analysis of the contact stiffness of the planetary roller screw pair, and comparing the results with the contact stiffness model based on Hertz theory; The axial static stiffness, friction force and efficiency of the planetary roller screw pair are modeled and numerically calculated, respectively, and the influencing factors are discussed. The research results of this paper provide a certain theoretical basis and reference value for the structure optimization analysis, product development and application of the planetary roller screw pair, and lay a foundation for the further study of the basic theory of the planetary roller screw pair.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH136

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本文编号:2138144

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