[发明专利]一种行星滚柱丝杠轴向静刚度计算方法

说明书

本发明实施例公开了一种行星滚柱丝杠轴向静刚度计算方法，包括载荷分解、刚度分解和刚度组合，其中载荷分解包括了将行星滚柱丝杠整体承受的负载分解到各个螺纹，得到每个螺纹所承受的负载值；刚度分解包括对行星滚柱丝杠螺纹面的数学建模、行星滚柱丝杠螺纹接触刚度建模、行星滚柱丝杠螺纹变形刚度建模和行星滚柱丝杠圆柱实体刚度建模等建模过程；刚度组合包括将行星滚柱丝杠每个螺纹的刚度进行并联，得到行星滚柱丝杠整体的刚度模型，将模型由繁化简，从而计算刚度。本发明可以实现对行星滚柱丝杠轴向静刚度计算及分析，可以方便对行星滚柱丝杠进行参数化设计。为提高精度降低传动误差和减少振动提供动力学分析理论基础。

技术领域

本发明涉及行星滚柱丝杠制造领域，尤其涉及一种行星滚柱丝杠轴向静刚度计算方法。

背景技术

行星滚柱丝杠是一种将转动与直线运动互相转化的高精度传动装置，行星滚柱丝杠广泛应用于航空、航天、医疗等领域。由于这些领域对所使用设备的精度要求都非常高，而行星滚柱丝杠作为其主要的传动部件，其传动精度的准确性非常重要。而行星滚柱丝杠在承受轴向力时，会产生轴向变形从而影响其传动精度，研究其受不同拉力时的变形规律，会对改进装置精度产生重要影响。

目前，国内外对于行星滚柱丝杠轴向刚度的研究主要都是根据滚珠丝杠设计方法，简化行星滚柱丝杠的实际设计尺寸，从而计算得到行星滚柱丝杠的轴向刚度。它们并不能得到实际的行星滚柱丝杠接触螺纹的外形模型，而是将接触位置的模型看作是滚珠与曲面相接触，而不是实际工作过程中两个螺纹的点接触，两个接触面的接触曲率半径分别是滚珠的半径和曲面的半径。使用传统方法得到的计算结果与实际的行星滚柱丝杠副的轴向静刚度差距较大，不能反应实际的行星滚柱丝杠的刚度特性。其主要表现为：1.行星滚柱丝杠轴向静刚度计算不准确；2.行星滚柱丝杠的一些参数并不能反映到刚度特性中；3.在对行星滚柱丝杠进行参数化设计时并不能真实准确的反映到行星滚柱丝杠的刚度变化中去。这将严重影响装置的传动准确性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种行星滚柱丝杠轴向静刚度计算方法。可用于分析行星滚柱丝杠轴向静刚度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种行星滚柱丝杠轴向静刚度计算方法，包括载荷分解、刚度分解和刚度组合方法；

所述载荷分解方法包括将行星滚柱丝杠整体所承受的载荷分解为行星滚柱丝杠中每一个螺纹所承受的负载，载荷分解公式为：

式中Fave为单个螺纹承受的载荷，F为整体丝杠承受的载荷，n为单个滚柱的螺纹数，n_r为滚柱的个数；

所述刚度分解方法包括：

将行星滚柱丝杠刚度进行简化分解，用于将行星滚柱丝杠刚度模型变成具体的表达关系式，将刚度转化为变形，单个螺纹整体的变形δ1为：

δ₁＝δ_BS+δ_TS+δ_HS+δ_TRS+δ_BR+δ_TRN

+δ_HN+δ_TN+δ_BN

式中，δ_T，δ_B，δ_H分别代表螺纹变形、实体变形和接触变形，T代表的是螺纹，H代表的是接触，B代表的是实体，N为螺母，R为滚柱，S为丝杠；

所述刚度组合方法包括将得到的单个螺纹刚度进行组合，得到行星滚柱丝杠整体的轴向静刚度模型，行星滚柱丝杠整体轴向刚度K为：

其中，所述刚度分解方法包括：