24、行星滚柱丝杠机构负载分布与复杂网络同步控制研究

行星滚柱丝杠机构负载分布与复杂网络同步控制研究

1. 行星滚柱丝杠机构负载分布分析

1.1 滚柱数量的影响

当丝杠的头数和中径确定后，可根据相关参数选择滚柱数量。在不考虑结构限制的情况下，滚柱的负载分布分别对应 5、10、15 和 20 个螺纹。从图 8a 和 8b 可以看出，随着滚柱数量 Z 的增加，滚柱轴与丝杠的刚度比不利于负载均匀分布。但随着可安装滚柱数量的逐渐增多，单个滚柱和单个螺纹的负载会减小，这有利于提高行星滚柱丝杠机构（PRSM）的疲劳寿命。

1.2 滚柱螺纹数量的影响

滚柱螺纹数量决定了同时参与啮合传动的螺纹数量。图 9 展示了改变滚柱螺纹数量后的负载分布情况。随着滚柱螺纹数量的增加，螺母 - 滚柱侧和滚柱 - 丝杠侧的负载不均匀分布都有所加剧。具体数据如下表所示：
| 滚柱螺纹数量变化 | 滚柱 - 丝杠侧首螺纹不均匀系数 | 滚柱 - 丝杠侧末螺纹不均匀系数 | 螺母 - 滚柱侧首螺纹不均匀系数 | 螺母 - 滚柱侧末螺纹不均匀系数 |
| — | — | — | — | — |
| 从 10 到 60 | 从 1.0325 到 1.9381 | 从 0.9830 到 0.6240 | 从 1.0180 到 1.5968 | 从 0.9894 到 0.7276 |

1.3 研究结论

• 基于变形协调关系，建立了考虑滚柱螺纹修形的负载分布模型，考虑了 PRSM 本身存在的丝杠 - 滚柱接触点偏差现象以及修形对啮合特性的影响。
• 通过建立求解模型，计算了 PRSM 滚柱螺纹的负载分布，并根据求解结果确定了修形量。计算表明，这种修形方