新型行星滚柱滚轮复合传动装置原理及运动学分析

提出了一种将行星滚柱丝杠和次摆线滚轮齿条进行结合形成的新型传动装置——行星滚柱滚轮复合传动装置,该装置不仅具有行星滚柱丝杠结构紧凑、承载力大的优点,还兼具次摆线滚轮齿条传动精度高、低噪声的优点。阐述了该装置的传动原理并建立了传动装置参数匹配设计方法;针对特定工况需求,进行了传动装置的参数设计和三维建模。采用Adams软件完成了行星滚柱滚轮复合传动装置的运动学仿真,验证了该传动装置的基本传动原理及设计的可行性,并分析归纳了部分基本设计参数对运动特性的影响规律。     

行星滚柱丝杠副啮合原理研究进展

行星滚柱丝杠副具有承载能力大、传动精度高以及环境适应性好等特点,已在工程领域得到广泛应用。目前关于行星滚柱丝杠副的研究主要涉及设计参数匹配、运动学分析、静刚度计算、摩擦力矩及效率计算和加工制造等方面,而针对行星滚柱丝杠副啮合原理的研究却不多见。本文根据行星滚柱丝杠副的结构组成对其啮合特征进行了描述,总结分析了现有行星滚柱丝杠副啮合原理研究成果,并在此基础上对行星滚柱丝杠副啮合原理研究方向进行了展望。     

行星滚柱丝杠副产品产业化应用分析

行星滚柱丝杠副是实现旋转运动和直线运动相互切换的机械装置,与滚珠丝杠副比较具有相同尺寸下承载力更高、寿命更长、传动效率更高等优点。本文基于对行星滚柱丝杠副产品的研发、制造、测试和检测、产业化应用等方面分析了国内外该产品的产业发展现状,并针对性提出了我国行星滚柱丝杠副产品产业发展的相关建议。     

PWG型差动式行星滚柱丝杠的运行原理与传动导程计算

PWG型差动式行星滚柱丝杠有别于标准型行星滚柱丝杠,其基于行星滚柱丝杠的运行原理巧妙地融合了行星传动和螺旋传动,并利用外螺旋啮合的差动原理,使得差动丝杠的实际导程小于主丝杆的导程。基于PWG型丝杠的运行原理和传动几何关系,对其关键结构参数与实际导程的相关性进行分析研究,建立PWG型丝杠的传动分析模型,利用该模型对某一规格差动丝杠的导程进行了计算,并对该规格的差动滚柱丝杠导程进行了试验测量,试验结果与计算结果一致,验证了传动分析模型的正确性。     

双滚柱少齿差行星传动设计及传动误差分析

设计了一种双滚柱少齿差行星传动,该传动的啮合副由均布在内齿轮和行星外齿轮上的两列圆柱形滚柱组成。分析了该传动的传动原理和特点;讨论了设计参数的确定和优化方法;针对传动不连续的特点,利用误差计算公式计算了传动误差并对其进行了分析。研究结果表明,该传动满足动力传动对误差的要求,特别适用于低速重载的场合,经过优化设计在精密传动中的应用也存在一定的可能性。     

精密行星滚柱丝杠副行程误差影响因素试验研究

行程误差是评价行星滚柱丝杠副精度的重要参数,但关于行程误差影响因素及建模的研究较少。因此,首先对行星滚柱丝杠副行程误差影响因素进行分析,包括加工误差、安装误差及变形误差;然后,基于各项误差转换建立行程误差模型并对各项误差进行测量;最后,使用行程误差试验台测量了4根行星滚柱丝杠副的丝杠行程误差和6种不同负载工况下的丝杠副行程误差。试验结果表明,加工工艺水平和安装精度对行程误差指标的影响较大,丝杠副行程误差随负载的增加而增加,表明负载增加产生的变形误差对行程误差的影响较大,丝杠行程误差试验值与模型计算值的相对误差为1.62%～4.37%,丝杠副的相对误差为1.81%～6.53%,验证了模型的有效性,可为进给系统传动精度的分析提供参考。     

行星差动微位移机构轴向变形分析与仿真

以行星差动滚柱丝杠为研究对象,设计一种新型微位移机构,用来进行刀具补偿。轴向刚度是评价行星滚柱丝杠综合性能的重要指标之一,运用赫兹接触理论对行星差动滚柱丝杠的轴向接触变形进行理论分析。行星差动滚柱丝杠的结构类似于行星滚柱丝杠的结构,建立机构简化模型,并用ANSYS软件对模型进行有限元仿真分析。最后,将解析值与仿真值进行对比来验证简化模型的是否合理,并进行误差分析。结果显示,仿真值与理论值相对误差均在5%以内,表明所创建的有限元简化模型较为合理。     

考虑误差的行星滚柱丝杠副啮合模型研究

行星滚柱丝杠在工作运行中,由于存在安装精度以及螺纹精度误差,各螺纹参数、结构参数与滚柱定位并不能保证完全精确.当产生误差时,行星滚柱丝杠副的接触点位置与接触特性会发生改变.从行星滚柱丝杠副的啮合原理切入,分析各种误差的形式以及量化表现,运用刚体欧拉定理,结合行星滚柱丝杠副的坐标变换求解各螺纹的螺旋曲面方程;综合考虑误差存在的啮合条件,提出一种考虑误差的行星滚柱丝杠副啮合模型;使用Matlab软件对方程求解并与其他啮合模型比对验证,同时在Creo中建立三维模型以验证此模型的正确性.结果表明:此研究方法合理,计算可行,可用于行星滚柱丝杠副偏斜模型研究,并为进一步分析其运动学与动力学特性打下基础.     

新型双曲柄变齿厚渐开线行星传动装置的研制及试验

针对国内外高性能精密传动装置的需求,提出了基于变齿厚齿轮的双曲柄可调侧隙行星传动装置;分析了该行星传动装置的原理、设计和加工方法,并对其样机进行了传动误差、回差和效率试验.通过频谱分析获得影响该行星传动装置传动精度的主要因素;提出了变齿厚齿轮啮合效率计算方法,并计算了该传动装置的传动效率,与试验结果进行了对比.试验测试和分析结果对提高该传动装置传动性能具有良好的指导作用.     

行星滚柱丝杠副的新发展及关键技术

行星滚柱丝杠副是一种可将旋转运动和直线运动相互转化的机械装置,随着未来飞行器和武器装备全电化的发展趋势以及石油、化工、机床等对大推力、高精度、高频响、长寿命直线作动装置的需求,近年来行星滚柱丝杠副成为国内外研究热点。对行星滚柱丝杠副的基本工作原理、现有5种结构形式的特点、应用领域及可能的失效模式进行了概述。从结构设计、力学分析和产品生产三方面总结了国内外研究现状和发展趋势。在此基础上,提出了未来研究和发展行星滚柱丝杠副的几个方向。     

基于有限元仿真的行星滚柱丝杠动态特性分析

通过CATIA对行星滚柱丝杠机构进行三维建模,采用有限元仿真技术分析了机构的6阶固有频率,得到了各阶模态主振型图,分别研究了支承方式、螺母工作位置、离心力等因素对机构固有频率的影响。研究表明,采用两端固定支承的行星滚柱丝杠固有频率较高,适宜在高速工况下使用;螺母工作行程越大,机构整体抗振性能越低,承受的极限转速也越小;机构高速运转时产生的离心力将导致零部件的变形增大,降低其传动精度,在具有高精度要求的工况下,不宜采用过高转速。     

行星滚柱丝杠副轴向弹性变形的有限元分析

以行星滚柱丝杠副为研究对象,综合考虑螺纹牙接触角和螺旋升角的影响,利用有限元方法计算轴向弹性变形,将有限元解和解析解进行对比,最大误差为4.85%。在此基础上,分析了不同轴向负载作用下接触角和螺旋升角对轴向弹性变形的影响。结果表明,轴向弹性变形中,赫兹接触变形为主要变形;螺纹牙的弹性变形和von Miese应力变化趋势一致,且呈现明显的载荷分布;轴向变形随着接触角和螺旋升角的增大而减小。可见,合理增大接触角和螺旋升角有利于提高行星滚柱丝杠副的传动精度。     

考虑滚柱节圆偏移的反向式行星滚柱丝杠副运动学分析

以反向式行星滚柱丝杠副为研究对象,对因滚柱螺纹节圆与滚柱齿节圆产生偏移而导致的滚柱和丝杠发生相对滑动和相对轴向位移的问题进行了研究。首先建立了滑动角、滚柱相对丝杠轴向位移和各部件相对滑动速度运动学分析的模型,着重分析了滚柱位移对整个机构导程和滑动速度的影响;再以某一反向式行星滚柱丝杠副为例,计算了由接触变形引起的节圆偏移量,并采用该模型分别计算了滚柱相对丝杠的轴向位移和滑动速度。研究结果表明：滚柱轴向位移不会影响系统导程;螺母-滚柱侧必然存在轴向滑动;减小节圆偏移量能有效降低丝杠-滚柱侧滑动速度。     

误差对精密行星传动的承载能力的影响分析

建立了基于质量—弹簧的均载计算模型,详细分析了制造、装配误差对精密行星传动承载能力的影响,并用精密行星传动装配体有限元离散模型进行了验证。分析了在强过载工况下,存在误差时精密行星传动的承载特性,找出了各种误差对均载的影响程度。     

新型高性能空间摩擦副设计

综合考虑谐波减速器、行星减速器等少齿差传动装置的优缺点,结合研发的新型精密高效传动方式,将精密齿轮传动和轴承组合为一种新型摩擦副进行整体结构设计,对轴承齿轮基本额定静载荷、摩擦机理和摩擦力矩进行了研究;通过对轴承齿轮基本额定静载荷和摩擦力矩双目标函数进行优化设计,确定了轴承齿轮的主要结构参数值;对摩擦副各组件材料进行了选择,所开发出的高精度、高可靠、长寿命、高性能空间摩擦副,减少了传动中间环节,从而使传动系统结构紧凑、体积小、传动效率高、摩擦磨损小和振动噪声低。

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行星线齿变速器基于装配误差的传动精度分析

针对一种以线齿轮为核心传动元件的行星线齿变速器,研究了装配误差对其传动精度的影响。介绍了该行星线齿变速器的结构组成及不同传动方案的特点,建立了轮系空间啮合坐标系,以及啮合时线齿行星轮、线齿太阳轮以及外线齿圈的参变量之间的定量关系;分析了外线齿圈与线齿行星轮之间以及线齿行星轮与线齿太阳轮之间的角度误差和位移误差的产生原因,并采用齿面接触分析方法(TCA),对行星线齿变速器的装配误差模型进行了数值分析。结果表明,在行星线齿变速器的装配中,绕水平轴旋转的角度误差、外线齿圈纵截面内的位移误差以及线齿行星轮横截面内的位移误差,对传动精度有较大影响。研究对该行星线齿变速器的设计和装配具有指导意义。     

柱销式双螺母行星滚柱丝杠预紧机理研究

为了实现行星滚柱丝杠正反转双向精密驱动,迫切需要开展含预紧的行星滚柱丝杠传动研究。构建了一种柱销式双螺母行星滚柱丝杠无背隙传动构型。它利用双螺母的相对转角提供预紧力,并使用柱销固定该转角从而维持预紧力。建立了包含有双螺母、双滚柱以及丝杠螺纹双向受载状态的静力学模型。提出了仅受预紧力与考虑外载荷时,柱销式双螺母行星滚柱丝杠的受力和变形计算方法。通过与有限元模型载荷分布和预紧力计算结果的对比,验证了所建模型的正确性。分析了初始预紧力对螺母相对转角和柱销剪切力的影响,以及不同外载荷作用下,螺母预紧力、柱销剪切力和螺纹载荷分布的变化。结果表明,较小的螺母相对转角便会产生较大的初始预紧力,柱销剪切力远小于初始预紧力或外载荷。当外载荷增加时,螺母#1所受预紧力和柱销剪切力均会增加,螺母#2所受预紧力会减小。使得螺母#2预紧力消失时的外载荷远大于初始预紧力。     

行星滚柱丝杠副的结构参数优化分析

首先分析了行星滚柱丝杠副的传动原理,其次将行星滚柱丝杠中行星齿轮的部分结构参数作为设计变量,最后利用乘除法和模拟退火算法对这些设计变量进行了优化分析,从而在保证设计质量的前提下,缩短了设计周期,减少了设计成本.     

基于圆柱凸轮的同轴变速传动机构

针对常规传动方式在径向空间较小情况下难以实现同轴旋转运动的变速功能,提出了一种基于圆柱凸轮的同轴变速传动机构。以变焦距镜头的结构为基础,结合使用两个圆柱凸轮,在主、从动凸轮上开出螺旋线槽,使从动凸轮螺旋线槽导程为主动凸轮螺旋线槽导程的n倍,从而实现速比为n的变速传动。对机构的传动效率和传动精度进行分析,得出主动凸轮螺旋线槽的螺旋升角与传动效率和传动精度的关系及相关规律。在实验室对机构的传动精度进行了测试,结果表明其速比精度在1.6%以内。此机构结构紧凑,能够自锁且精度较高。