[发明专利]一种双螺母行星滚柱丝杠预紧零件设计方法

说明书

本发明属于机械传动设计技术领域，涉及一种双螺母行星滚柱丝杠预紧零件设计方法，包括以下步骤：将双螺母行星滚柱丝杠结构离散为弹簧系统；给定双螺母初始预紧力；计算仅受预紧力时，两个螺母的弹性位移；给定预紧零件材料类型和几何尺寸，并计算其刚度；计算预紧用螺栓组受力；给定预紧用螺栓规格和数量；校核预紧用螺旋组是否满足强度要求；计算在外载荷作用下，两个螺母所受到的实际预紧力；判断螺母所受最小预紧力是否大于许用值，若螺母所受最小预紧力小于许用值，修改双螺母初始预紧力后，直至螺母所受最小预紧力大于许用值；输出双螺母初始预紧力、预紧零件材料、预紧零件尺寸、预紧用螺栓组规格和数量。本发明实用性强，值得推广。

技术领域

本发明属于机械传动设计技术领域，具体涉及一种双螺母行星滚柱丝杠预紧零件设计方法。

背景技术

行星滚柱丝杠是一种具有高精度、高承载、高刚度和高可靠性的螺旋传动机构。双螺母行星滚柱丝杠利用双螺母结构不仅消除了传动间隙并进一步的提升了传动刚度，因此在大负载、高精度且安装空间有限的工作条件下有着巨大的应用前景。双螺母行星滚柱丝杠预紧零件的设计，是保证其传动精度和使用寿命的基础。若预紧力过小，则无法达到所需要的传动刚度且无法完全消除传动间隙；若预紧力过大，会对传动零件造成外的磨损减少其使用寿命，甚至会对部分零件造成破坏。因而，预紧零件的设计应引起足够重视。

由于尚无公开资料给出双螺母行星滚柱丝杠的预紧零件材料和尺寸、预紧螺栓组受力设计方法，因此，目前的公开资料中的双螺母行星滚柱丝杠预紧力计算方法采用了双螺母滚珠丝杠简化计算公式。但是，行星滚柱丝杠在结构特征和承载方式上都与滚柱丝杠有很大差异。行星滚柱丝杠采用滚柱作为丝杠和螺母之间的承力零件，利用交错螺纹结构增加了单位体积内的承力点数量。然而，现有的设计方法既未考虑交错螺纹结构也未计入滚柱螺纹的载荷分布，因此使得设计出的双螺母行星滚柱丝杠在承载能力、刚度上存在较大误差，使得双螺母行星滚柱丝杠在工程应用中的可靠性差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双螺母行星滚柱丝杠预紧零件设计方法，以便解决上述提到的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种双螺母行星滚柱丝杠预紧零件设计方法，包括以下步骤：

S1：将双螺母行星滚柱丝杠结构离散为弹簧系统；

S2：给定双螺母初始预紧力；

S3：计算仅受预紧力时，两个螺母的弹性位移；

S4：给定预紧零件材料类型和几何尺寸，并计算其刚度；

S5：计算预紧用螺栓组受力；

S6：给定预紧用螺栓规格和数量；

S7：校核预紧用螺旋组是否满足强度要求，若不满足强度要求则可跳转到步骤S2,分别修改双螺母初始预紧力、预紧零件材料和尺寸或预紧螺栓规格和数量，然后重新计算直至满足强度要求；

S8：计算在外载荷作用下，两个螺母所受到的实际预紧力；

S9：判断螺母所受最小预紧力是否大于许用值，若螺母所受最小预紧力小于许用值，修改双螺母初始预紧力后，跳转到步骤S3，直至螺母所受最小预紧力大于许用值；

S10：输出双螺母初始预紧力、预紧零件材料、预紧零件尺寸、预紧用螺栓组规格和数量。

优选的，将双螺母行星滚柱丝杠结构离散为弹簧系统的方法，包括以下步骤：

S11：用弹簧单元模拟各螺母、滚柱和丝杠的轴段变形，接触单元用于模拟滚柱和丝杠以及滚柱和各螺母、各个螺纹牙之间的接触变形，弹簧单元与接触单元通过刚体单元相连接，各个单元的端部均设置有节点；

S12：按下式(1)——(6)计算相关弹簧系统的相关参数，