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专利号: 2023112610341
申请人: 江西炬龙精密科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2025-03-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种均载行星滚柱丝杠副,该行星滚柱丝杠副(100)包括丝杆(101)、多根滚柱(102)、螺母(103)、两个保持架(104)和两个内齿圈(105);所述螺母(103)套设在所述丝杆(101)外并同轴设置,两个所述保持架(104)分别置于螺母(103)内部左右两端对应位置,多根滚柱(102)沿圆周方向均匀排布在所述螺母(103)与所述丝杆(101)之间;其特征在于:所述滚柱(102)基于行星滚柱丝杠副(100)的载荷分布规律对螺纹牙进行了修形,使得滚柱螺纹牙接触力越大的螺纹牙厚减薄量越大,滚柱螺纹牙接触力越小的螺纹牙厚减薄量越小,且所述滚柱螺纹牙的牙厚减薄量较多一侧的滚柱(102)的光轴段(1022)开有一道环槽(1021),安装时,带有环槽(1021)的一侧靠近螺母(103)的负载端(106);

所述基于行星滚柱丝杠副(100)载荷分布规律对所述滚柱(102)的滚柱螺纹牙进行修形的过程为:S1、建立载荷平衡方程:根据行星滚柱丝杠副(100)变形和受力情况,建立行星滚柱丝杠副(100)载荷平衡方程;

S2、获得载荷分布系数:计算行星滚柱丝杠副(100)滚柱螺纹牙法向接触力,获得行星滚柱丝杠副(100)载荷分布规律,以最小法向接触力值作为基数,其余法向接触力值比上最小法向接触力值,得到载荷分布系数;

S3、获得修形量:由于滚柱螺纹牙微米级的减薄量都将引起行星滚柱丝杠副(100)载荷分布的剧烈变化,所以在以滚柱螺纹牙载荷分布系数作为修形量基准时,需将滚柱螺纹牙修形量单位统一为毫米,进而获得滚柱螺纹牙的修形量;

S4、引入修形系数:为了进一步实现行星滚柱丝杠副(100)的均载,需引入滚柱螺纹牙修形系数,从而获得滚柱螺纹牙的均载修形量;

S5、建立变形协调方程:将滚柱螺纹牙的均载修形量引入载荷平衡方程中,建立行星滚柱丝杠副(100)的变形协调方程;

S6、获取修形系数的最优值:由于修形系数是假定的,需得到在给定负载下的修形系数最优值,才能实现行星滚柱丝杠副(100)的均载设计,以滚柱螺纹牙最大接触力与最小接触力的差值最小为优化目标,修形系数为设计变量,通过NSGA‑II算法得到修形系数的最优值;

S7、滚柱螺纹牙修形:基于步骤S6和步骤S4获得的具体的均载修形量,对滚柱螺纹牙进行修形,修形过程中,圆弧半径和牙型角参数不变。

2. 根据权利要求1所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S1中,建立的行星滚柱丝杠副(100)载荷平衡方程如下:                (1)

其中,Kr s和Kr n分别为丝杆(101)–滚柱(102)侧和滚柱(102)–螺母(103)侧的赫兹接触刚度,β和λ分别为滚柱牙型角和螺旋升角,p和nt分别为螺距和单根滚柱螺纹牙总数,As和An分别为丝杆(101)和螺母(103)的有效接触面积,Qn,i‑1和Qn,i分别为滚柱(102)第i和i‑1个螺纹牙法向接触力,E为等效弹性模量;且满足如下关系:                  (2)

其中,m为滚柱(102)根数,Fa为行星滚柱丝杠副(100)轴向负载。

3. 根据权利要求2所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S2中,通过联立等式(1)和(2),计算得到滚柱螺纹牙法向接触力Qn,i,并基于滚柱螺纹牙法向接触力值,计算滚柱螺纹牙载荷分布系数,具体如下:                (3)

式中,κi即为载荷分布系数。

4. 根据权利要求3所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S3中,滚柱螺纹牙修形量为:                (4)

式中,ζi即为滚柱螺纹牙的修形量。

5. 根据权利要求4所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S4中,引入的滚柱螺纹牙修形系数为χ,获得的滚柱螺纹牙的均载修形量即为χζi,则修形后滚柱螺纹牙的牙厚值表示为:                  (5)

式中,cr,i为修形后滚柱螺纹牙的牙厚值,cr0为修形前滚柱螺纹牙的牙厚值。

6.根据权利要求5所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S5中,建立的行星滚柱丝杠副(100)的变形协调方程为:            (6)。

7. 根据权利要求6所述的一种均载行星滚柱丝杠副,其特征在于,在S6中,修形系数的优化函数为:                   (7)

式中,F(χ)表示优化函数,Qn,i(χ)表示滚柱螺纹牙法向接触力。