行星滚柱丝杠机构运动仿真及承载特性研究

发布时间：2017-05-06 11:02

  本文关键词：行星滚柱丝杠机构运动仿真及承载特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：行星滚柱丝杠是一种依靠螺纹传动实现回转运动和直线运动互换的传动机构，该机构综合了行星轮系、滚珠丝杠、滚针轴承的运动特点，通过在主丝杠周围设置若干行星螺纹滚柱，可大幅增加传动过程中丝杠副的受力接触面积，具有承受载荷大、传动精度高、使用寿命长的突出优点。 介绍了标准式行星滚柱丝杠和反转式行星滚柱丝杠的工作原理，推导了主要零部件的结构参数计算公式，利用CATIA软件建立了行星滚柱丝杠的三维模型；讨论了滚柱螺纹齿与内齿圈螺纹齿之间存在的节圆匹配偏差现象，分析了该类偏差引起的滚柱与螺母之间的相对滑动速度与轴向位移；通过对两种行星滚柱丝杠的运动仿真计算了螺母或丝杠的运动速度，并与理论值相比较，验证了模型的正确性；通过对滚柱与螺母、丝杠之间设置接触条件，研究了机构承受极限负载情况下螺母和丝杠的速度变化情况，分析了速度产生波动的原因，计算了滚柱螺纹齿与内齿圈、滚柱螺纹齿与丝杠端螺纹齿之间的作用力矩。 通过ANSYS Workbench软件建立了标准式行星滚柱丝杠和反转式行星滚柱丝杠的有限元模型，预测了机构承受极限静载荷作用下滚柱、丝杠及螺母的等效应力应变以及综合位移分布；分析了不同牙型角条件下丝杠与滚柱接触处的等效应变分布，研究了滚柱个数对丝杠、螺母最大综合位移及等效应力造成的影响；计算了丝杠承受重力作用下的弯曲变形以及变形引起的螺距误差，提出了两种减小误差的方法。 利用有限元仿真技术对行星滚柱丝杠进行了模态分析，得到了机构的固有频率及主振型图，研究了支承方式、螺母工作位置、离心力等因素对机构固有频率或综合位移产生的影响。
【关键词】：行星滚柱丝杠 运动仿真 承载特性 有限元法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 图清单8-10
• 表清单10-11
• 注释表11-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 选题背景14-15
• 1.2 行星滚柱丝杠的研究现状15-16
• 1.3 行星滚柱丝杠的分类16-17
• 1.4 行星滚柱丝杠的发展趋势17-19
• 1.5 主要研究内容19-21
• 第二章 行星滚柱丝杠结构设计与校核21-37
• 2.1 行星滚柱丝杠的工作原理21-22
• 2.2 行星滚柱丝杠传动的主要参数22-29
• 2.2.1 行星滚柱丝杠结构参数设计22-25
• 2.2.2 行星滚柱丝杠工作过程参数25-27
• 2.2.3 行星滚柱丝杠强度设计27-29
• 2.3 行星滚柱丝杠实例计算29-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 行星滚柱丝杠运动分析37-54
• 3.1 有效接触半径与节圆匹配偏差37-39
• 3.1.1 有效接触半径37-38
• 3.1.2 节圆匹配偏差38-39
• 3.2 滚柱-螺母相对滑动与轴向移动39-43
• 3.2.1 相对滑动角位移39-41
• 3.2.2 轴向相对位移41-43
• 3.2.3 滑动速度计算43
• 3.3 行星滚柱丝杠运动仿真43-46
• 3.3.1 ADAMS 软件概述43-45
• 3.3.2 行星滚柱丝杠运动仿真的关键技术45-46
• 3.4 标准式行星滚柱丝杠运动仿真46-50
• 3.5 反转式行星滚柱丝杠运动仿真50-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 行星滚柱丝杠承载特性54-71
• 4.1 有限元法基本原理54-55
• 4.2 ANSYS Workbench 概述55-57
• 4.3 行星滚柱丝杠承载分析57-63
• 4.3.1 赫兹接触变形57-58
• 4.3.2 有限元模型建立58-59
• 4.3.3 接触区域与边界条件设置59-61
• 4.3.4 标准式行星滚柱丝杠承载特性61
• 4.3.5 反转式行星滚柱丝杠承载特性61-63
• 4.4 牙型角对承载特性的影响63-66
• 4.5 滚柱个数对承载特性的影响66-68
• 4.6 丝杠弯曲变形对螺距误差的影响68-70
• 4.6.1 丝杠弯曲变形有限元仿真68-69
• 4.6.2 减小弯曲变形的措施69-70
• 4.7 本章小结70-71
• 第五章 行星滚柱丝杠模态分析71-81
• 5.1 模态分析基本理论71-72
• 5.2 标准式行星滚柱丝杠模态分析72-75
• 5.2.1 分析模型的建立72-73
• 5.2.2 分析结果讨论73-75
• 5.3 反转式行星滚柱丝杠模态分析75-78
• 5.3.1 分析模型的建立75-76
• 5.3.2 分析结果讨论76-78
• 5.4 模态影响因素探讨78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 工作内容总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘银虎,缪炳祺;多体动力学仿真软件ADAMS理论基础及其功能分析[J];电子与封装;2005年04期

2 杨家军;韦振兴;朱继生;杜伟;;行星滚柱丝杠副载荷分布及刚度计算[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年04期

3 于殿勇;钱玉进;;基于ADAMS动力学仿真参数设置的研究[J];计算机仿真;2006年09期

4 占文锋;杜群贵;任少云;黄晓东;;渐开线行星齿轮啮合力的动态仿真[J];机械设计与制造;2007年08期

5 杨家军;杨保哲;朱继生;杜伟;;预紧力对行星滚柱丝杠轴向变形及摩擦的影响[J];机械传动;2011年12期

6 刘更;马尚君;佟瑞庭;关栋;;行星滚柱丝杠副的新发展及关键技术[J];机械传动;2012年05期

7 马尚君;刘更;佟瑞庭;张晓彩;;行星滚柱丝杠副轴向弹性变形的有限元分析[J];机械传动;2012年07期

8 万玉;;滚珠丝杠副的弯曲变形对传动精度的影响分析[J];机械工程师;2009年11期

9 靳谦忠,杨家军,孙健利;滚珠丝杠副和行星式滚柱丝杠副静刚度的比较研究[J];机械科学与技术;1999年02期

10 李佩泉;毕长飞;;基于ADAMS的行星齿轮传动系统运动学仿真分析[J];机械;2009年10期

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本文编号：348256