行星滚柱丝杠副运行机理及接触变形的分析与研究

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1、分类号学号M201170384学校代码10487密级硕士学位论文行星滚柱丝杠副运行机理及接触变形的分析与研究学位申请人：李迎峰学科专业：机械设计及理论指导教师：杨家军教授答辩日期：2014年1月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheAnalysisandResearchofoperationmechanismandContactdeformationforPl

2、anetaryrollerscrewCandidate:LiYingfengMajor:MechanicalDesign&TheorySupervisor:Prof.YangJiajunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJAN,2014摘要行星滚柱丝杠副作为一种高性能的直线传动装置，以其独特的结构和优越的性能，被运用于高端的设备。其中包括高档数控机床、超精密仪器仪表、高端武器装备、工业级应用机器人、高端医疗设备和航

3、空航天等领域。国外对行星滚柱丝杠方面的基础研究已经发展了数十年，并已经推出了很多系列的产品应用于工业方面。而国内对行星滚柱丝杠副方面的研究还比较少，因此，在行星滚柱丝杠副基础理论研究方面还有很多工作要做。本文主要针对行星滚柱丝杠副的运行机理、接触变形、动态特性及效率等性能进行分析。本文首先对行星滚柱丝杠副的运行机理进行了深入分析，对其各项参数之间的几何关系进行了理论推导，并为行星滚柱丝杠副的系列化提供了初步的理论公式；其次对行星滚柱丝杠副的传动效率进行了分析，得出螺旋升角和接触角分别在5°和45°

4、时，行星滚柱丝杠副的传动效率最优；然后运用分形理论，建立了行星滚柱丝杠副的分形接触模型，并用Matlab软件绘制出了行星滚柱丝杠副的接触变形与载荷之间的关系图，并与基于弹性赫兹理论的计算结果进行了对比分析；最后对行星滚柱丝杠副的动态特性进行了仿真分析研究，仿真内容包括模态分析和运动学分析；本文创新点在于：对行星滚柱丝杠副的结构参数进行了系统的分析，推导出了保障行星滚柱丝杠副高效、稳定运行时，各项参数之间的关系式；基于分形理论，引入修正系数，建立了行星滚柱丝杠副的分形接触模型；对行星滚柱丝杠副的动态

5、特性及传动效率进行数学建模及仿真计算，对影响因数进行了探讨。关键词：行星滚柱丝杠副分形理论动态特性传动效率运行机理I华中科技大学硕士学位论文AbstractAsahigh-performanceplanetaryrollerscrewlinearactuators,withitsuniquearchitectureandexcellentperformance,areusedinhigh-endequipment.Includinghigh-endCNCmachinetools,ultra-pre

6、cisioninstrumentation,high-endweaponsandequipment,industrialroboticsapplications,high-endmedicalequipmentandaerospaceandotherfields.Foreignhasbeendevelopingfordecadesinbasicresearchaspectsofplanetaryrollerscrewandhaslaunchedaseriesofproductsusedinmany

7、industrialareas.Butourresearchinrelatedfieldsisstillininitialstage,thebasictheoryisnotperfectandthereisn’tamatureproductonthemarket,sowestillhavemuchworktodo.Thispapermainlyanalyzedontheoperationmechanism,contactdeformation,dynamiccharacteristicsandtr

8、ansmissionefficiencyoftheplanetaryrollerscrew.Firstly,Thispapermakedadeepanalysisontheoperationmechanismoftheplanetaryrollerscrew,andwasstudiedtheoreticallyofitsgeometricrelationshipbetweentheparametersandprovidesapreliminarytheoreticalformula