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摘要:本发明公开了一种行星滚柱丝杠副传动效率计算方法,在求解出滚柱载荷分布规律以及接触点准确位置的基础上,充分考虑螺纹载荷分布不均以及滚柱与丝杠之间相对滑动因素对于行星滚柱丝杠副传动效率的影响,能够更准确计算出行星滚柱丝杠副的传动效率以及各影响因素对传动效率的影响规律,在机械传动机构技术领域中具有广泛的应用前景。
主权项:1.一种行星滚柱丝杠副传动效率计算方法,其特征在于,包括以下步骤:1建立丝杠、滚柱和螺母的螺纹曲面方程,并根据螺纹曲面方程求解滚柱丝杠侧接触点的位置;2基于丝杠、滚柱和螺母螺纹牙变形协调关系,确定滚柱螺纹牙的接触载荷分布;3根据步骤1所得滚柱丝杠侧接触点的位置和步骤2所得滚柱螺纹牙的接触载荷分布,计算行星滚柱丝杠副运行过程中的摩擦损耗Pf;所述摩擦损耗包括由弹性滞后引起的滚柱丝杠侧的滚动摩擦损耗功率Pfs和滚柱螺母侧的滚动摩擦损耗功率Pfn、滚柱丝杠侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pks和滚柱螺母侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pkn以及滚柱丝杠侧接触点偏移引起的滑动摩擦损耗Ps;4计算滚柱丝杠副的输出功率,根据输出功率和步骤3所得摩擦损耗得到滚柱丝杠副的传动效率;所述步骤3中,由弹性滞后引起的滚柱丝杠侧的滚动摩擦损耗功率Pfs和滚柱螺母侧的滚动摩擦损耗功率Pfn的计算方法为:根据步骤2所得滚柱螺纹牙接触载荷分布得到由弹性滞后引起的滚柱丝杠侧的滚动摩擦力矩Mfs和滚柱螺母侧的滚动摩擦力矩Mfn: 其中,N为滚柱个数;τ为单个滚柱螺纹牙个数;γ为能量损失系数;Bs和Bn为滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧与接触面曲率相关的参数;mbs和mbn为滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧Hertz接触椭圆的短轴系数;E′s和E′n为丝杠和螺母的等效弹性模量;Σρs和Σρn为滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧接触点处零件的曲率和;Fk为滚柱第k个螺纹牙上的接触载荷,1≤k≤τ;再根据滚柱丝杠侧的滚动摩擦力矩Mfs和滚柱螺母侧的滚动摩擦力矩Mfn得到滚柱丝杠侧的滚动摩擦损耗功率Pfs和滚柱螺母侧的滚动摩擦损耗功率Pfn: 其中,和分别为滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧滚柱转动角速度的切向分量;所述步骤3中,自旋引起的滚柱丝杠侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pks和滚柱螺母侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pkn的计算方法为:根据步骤2所得滚柱螺纹牙接触载荷分布,计算自旋引起的滚柱丝杠侧的滑动摩擦力矩Mks和滚柱螺母侧的滑动摩擦力矩Mkn: 其中,N为滚柱个数;f为滑动摩擦系数;τ为单个滚柱螺纹牙个数;ask和bsk为滚柱丝杠侧第k个螺纹牙上Hertz接触椭圆的长半轴长和短半轴长;ank和bnk为滚柱螺母侧第k个螺纹牙上Hertz接触椭圆的长半轴长和短半轴长;Fk为滚柱第k个螺纹牙上的接触载荷,1≤k≤τ;x,y为Hertz接触椭圆中各点在以椭圆中心为原点,短轴方向为Y轴,长轴方向为X轴的坐标;再根据滚柱丝杠侧的滑动摩擦力矩Mks和滚柱螺母侧的滑动摩擦力矩Mkn得到滚柱丝杠侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pks和滚柱螺母侧的自旋滑动摩擦损耗功率Pkn: 其中,和分别为滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧滚柱转动角速度的法向分量;所述步骤3中,接触点偏移为丝杠和滚柱的接触点偏移;接触点偏移引起的滑动摩擦损耗的计算方法为:计算滚柱和丝杠在接触点处的相对滑动速度vrs: 其中,vr为滚柱在接触点处的速度;vs为丝杠在接触点处的速度;根据步骤2所得滚柱螺纹牙接触载荷分布和滚柱和丝杠在接触点处的相对滑动速度vrs计算接触点偏移引起的滑动摩擦损耗: 其中,f为滑动摩擦系数,τ为单个滚柱螺纹牙个数,Fk为滚柱第k个螺纹牙上的接触载荷,1≤k≤τ。
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百度查询: 北京精密机电控制设备研究所 一种行星滚柱丝杠副传动效率计算方法
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