【技术实现步骤摘要】
本申请涉及行星滚柱丝杠副的，特别是一种行星滚柱丝杠副均载设计方法。
技术介绍
1、行星滚柱丝杠副是一种可以相互转化直线运动和旋转运动的新型直线执行机构，典型应用在机电作动器的执行机构。承载特性是行星滚柱丝杠副传动性能上优势的基础。实际传动过程中，类似于螺栓螺母传动，载荷在行星滚柱丝杠副螺纹牙间的分布并不均匀，使得行星滚柱丝杠副承载能力降低，并引起磨损夹具和使用寿命显著降低。因此设计具有更高承载能力的行星滚柱丝杠副是行星滚柱丝杠副研究的关键问题。
2、目前，国外已有行星滚柱丝杠副成熟产品，并涌现出如瑞士rollvis和gsa、德国ltk、瑞典skf及日本nsk等知名品牌。其中，瑞士rollvis是世界著名的prsm生产厂家，市场占有率近40％，其产品广泛应用于航空航天、机床、医疗设备和机器人等行业。prsm在国内于20世纪90年代开始受到工程领域的关注，直至21世纪初期，国内相关生产单位才开展其研制工作，而直到现在，国内产品生产仍属于起步阶段，prsm制造工艺尚处于摸索阶段，生产单位设计能力相对薄弱。
3、目前行星滚柱丝杠副螺距修形量的计算方法主要是通过有限元计算修形后的螺纹牙载荷分布并分析，通过统计学的方法得出固定结构参数、工况下行星滚柱丝杠副螺纹牙的最优修形量。
技术实现思路
1、本申请提供一种行星滚柱丝杠副均载设计方法，通过计算行星滚柱丝杠副滚柱的螺纹牙载荷分布进行行星滚柱丝杠副均载设计。
2、第一方面，提供了一种行星滚柱丝杠副均载设计方法，
3、执行第a次循环求解载荷分布的操作，所述循环求解载荷分布的操作包括多次载荷变形量求解，在第1次载荷变形量求解的过程中，滚柱螺纹牙载荷分布为均匀分布，第b次载荷变形量求解包括：根据第b次的滚柱螺纹牙载荷分布，求解得到第a次的滚柱螺纹牙变形量；根据第b次的滚柱螺纹牙变形量，求解得到第b+1次的滚柱螺纹牙载荷分布；根据第b次的滚柱螺纹牙载荷分布和第b+1次的滚柱螺纹牙载荷分布，判断是否达到稳定状态，如果是，则结束第b次载荷变形量求解，并输出最后一次计算的滚柱螺纹牙载荷分布和变形量，如果否，则继续第b+1次载荷变形量求解；
4、根据第a次循环求解载荷分布的操作输出的滚柱螺纹牙载荷分布和变形量，计算第a次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量；
5、根据第a-1次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量和第a次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量，判断是否达到稳定状态，如果是，则输出最后一次计算的螺纹牙修形量，如果否，则继续执行第a+1次循环求解载荷分布的操作。
6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述根据第a次循环求解载荷分布的操作输出的滚柱螺纹牙载荷分布和变形量，计算第a次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量，包括：
7、根据螺母-滚柱接触侧中螺母第i圈螺纹牙与相邻的两个滚柱螺纹牙之间的变形协调方程，求解螺纹牙修形量，所述变形协调方程满足：
8、δlbni+δltni+δlcni＝δlbri+δltri+δlcri+εxi
9、式中左侧为螺母的螺纹变形量，右侧为滚柱的螺纹变形量及修形调整间隙量εxi，x＝r、s、n分别表示滚柱、丝杠和螺母，b、t、n分别表示轴段变形、接触变形和螺纹牙变形。
10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述轴段变形的计算满足：
11、
12、式中x＝r、s、n表示滚柱、丝杠或螺母，其中δbxi表示对应零件，第i圈螺纹牙的轴段变形，fxri表示螺母-滚柱侧或滚柱-丝杠侧第i圈螺纹牙所受轴向力，px表示对应零件的螺距，ex表示对应零件的弹性模量，ax表示对应零件的等效横截面积。
13、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述接触变形的计算满足：
14、
15、式中，x＝s、n表示滚柱-丝杠或螺母-滚柱接触侧，kxr(e)分别为接触侧对应hertz接触椭圆的第一类完全椭圆积分，mxa为接触椭圆长轴系数；fxri为滚柱第i个螺纹牙受到丝杠或螺母的轴向力，ρxr为接触侧两螺纹曲面的主曲率和；ex′r接触面等效弹性模量，为βx和λx分别为对应零件牙型半角和螺纹升角。
16、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述螺纹牙变形的计算满足：
17、δtxi＝δ1xi+δ2xi+δ3xi+δ4xi+δ5xi
18、式中x＝r、s、n表示滚柱、丝杠和螺母，其中δtxi表示丝杠、滚柱或螺母第i圈螺纹牙的螺纹牙变形，δ1、δ2、δ3、δ4和δ5分别表示弯曲、剪力、牙根倾斜、牙根剪切和径向分力造成的螺纹牙变形。
19、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述螺纹牙变形的计算满足：
20、
21、式中a为螺纹牙牙底厚，b为螺纹牙厚，c为螺纹牙顶厚度，β为牙型半角，螺纹牙材料泊松比和材料弹性模量分别为μ和e，p为螺距，fa为轴向力，dpe为外螺纹等效实心圆柱体直径，dpi表示内螺纹等效空心圆柱体的外径；dpi表示外螺纹等效实心圆柱体的直径。
22、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述变形协调方程满足：
23、
24、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述修形调整间隙量εxi满足：
25、
26、式中x＝s、n表示滚柱-丝杠侧或滚柱-螺母侧，pr为滚柱的螺距，为滚柱加工时的旋转周期。
27、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法通过调整滚柱-丝杠侧和螺母-滚柱侧初始的轴向间隙，延后原标准式设计下率先接触并承载更大载荷的螺纹牙对之间的接触，实现载荷分布的均化。
28、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法还包括：
29、进行载荷分布不均匀系数的计算，并进行修形前后载荷分布不均情况的对比。
30、与现有技术相比，本申请提供的方案可实现考虑修形的载荷分布解析解计算，在最优修形量的求解精度上有跨越性的提高。
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1.一种行星滚柱丝杠副均载设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第a次循环求解载荷分布的操作输出的滚柱螺纹牙载荷分布和变形量，计算第a次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轴段变形的计算满足：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接触变形的计算满足：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺纹牙变形的计算满足：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述螺纹牙变形的计算满足：
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变形协调方程满足：
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述修形调整间隙量εXi满足：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法通过调整滚柱-丝杠侧和螺母-滚柱侧初始的轴向间隙，延后原标准式设计下率先接触并承载更大载荷的螺纹牙对之间的接触，实现载荷分布的均化。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：p>...
【技术特征摘要】
1.一种行星滚柱丝杠副均载设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第a次循环求解载荷分布的操作输出的滚柱螺纹牙载荷分布和变形量，计算第a次循环求解载荷分布对应的螺纹牙修形量，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轴段变形的计算满足：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接触变形的计算满足：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺纹牙变形的计算满足：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘维，郑继贵，侍威，陈中，郭亚星，张兆晶，石俊杰，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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