[发明专利]一种基于滚珠丝杠和滚珠螺母滚道型面参数的匹配方法

权利要求书

1.一种基于滚珠丝杠和滚珠螺母滚道型面参数的匹配方法，其特征在于，包括计算滚珠丝杠旋滚道曲面及中径参数、计算待测滚珠螺母滚道曲面及中径参数、对滚珠丝杠副进行的匹配；具体实施方式如下：

计算待测滚珠丝杠旋滚道曲面及中径参数，包括以下步骤：

步骤1、构建待测滚珠丝杠的空间直角坐标系；

步骤2、以珠丝杠轴截面任意一点测量坐标进行轴法向转换，得到上述一点对应相位角和对应的法向平面点坐标；

步骤3、计算滚珠圆心坐标，将轴向坐标转换为法向坐标，对转换后的法截面数据点坐标进行最小二乘法拟合可得到丝杠左、右圆弧滚道圆心坐标及左、右圆弧半径；

步骤4、计算滚珠丝杠滚道接触角，轴向偏心距，径向偏心距：根据丝杠滚道型面参数之间的几何关系，得到左右圆弧接触角、左右圆弧轴向偏心距、左右圆弧径向偏心距；

步骤5、计算相邻滚道之间的螺距和总螺距；

步骤6、计算滚珠丝杠中径平均值；

计算待测滚珠螺母滚道曲面及中径参数，具体如下：构建待测滚珠丝杠的空间直角坐标系；按计算待测滚珠丝杠旋滚道曲面及中径参数方法计算测滚珠螺母滚道曲面及中径参数；

对滚珠丝杠副进行的匹配，具体步骤如下：

步骤1、计算丝杠左圆心与螺母右圆心之间的圆心距l_oln为：

其中Δy为中径差，Δx为螺距差，e_nR为螺母上滚道中右滚道轴向偏心距，e_sL为丝杠上滚道中左圆弧轴向偏心距，h_sL为丝杠上滚道中左圆弧径向偏心距，h_nR为螺母上滚道中右圆弧径向偏心距；

步骤2、丝杠和螺母滚道上接触点最大距离l_max为：

l_max＝r_sL+r_nR-l_oln

其中r_sL为丝杠上滚道左圆弧半径，r_nR为螺母上滚道右圆弧半径；

步骤3、计算滚珠的接触变形δ为：

δ＝R_b-l_max

其中R_b为滚珠直径；

步骤4、根据摩擦力与滚珠变形量的关系求出在此变形量情况下摩擦力大小，通过调整丝杠，螺母，滚珠来调整丝杠螺母的型面参数来对滚珠丝杠副进行的匹配；

摩擦力与滚珠变形量之间的关系为：

其中μ为滚珠与滚道摩擦系数，c_E为材料常数，i_t为螺纹头数，N_c为滚珠循环圈数，Y_s和Y_n分别为螺母和丝杠在赫兹理论中对于第一类和第二类椭圆积分的辅助值；∑ρ_s和∑ρ_n分别为丝杠滚道和螺母滚道与滚珠接触点处的主曲率和。

2.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于，计算待测滚珠丝杠旋滚道曲面及中径参数中步骤2进行轴法向转换，具体包括以下步骤：

步骤2.1、建立全局笛卡尔坐标系；

步骤2.2、建立轴截面任意一点所在螺旋线方程；

步骤2.3、建立轴截面任意一点对应法平面方程，求出轴截面任意一点点对应的法向平面点坐标。

3.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于，计算待测滚珠丝杠旋滚道曲面及中径参数中步骤3计算滚珠圆心坐标(x_sb，y_sb)为：

其中A_s，B_s为系数，r_b为滚珠半径；分别为丝杠左、右圆弧滚道圆心坐标；r_sL、r_sR分别为左、右圆弧半径。