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不同安装方式下行星滚柱丝杠副载荷分布研究 被引量:14
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作者 张文杰 刘更 +1 位作者 马尚君 佟瑞庭 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期229-236,共8页
综合考虑行星滚柱丝杠副轴段刚度、螺纹牙刚度和接触刚度及安装方式、受力状态等因素,建立了行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布计算模型。在对计算模型验证的基础上,详细分析了安装方式、受力状态、结构参数和牙型参数等对螺纹牙载荷分布的... 综合考虑行星滚柱丝杠副轴段刚度、螺纹牙刚度和接触刚度及安装方式、受力状态等因素,建立了行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布计算模型。在对计算模型验证的基础上,详细分析了安装方式、受力状态、结构参数和牙型参数等对螺纹牙载荷分布的影响规律。结果表明,决定螺纹牙载荷分布规律的主要因素是行星滚柱丝杠副的材料参数、结构参数与安装方式,其中丝杠与螺母的轴向累积弹性变形是引起行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布不均的主要原因。螺纹牙刚度对载荷分布的影响较小,随着螺纹牙刚度的减小,载荷分布不均程度逐渐降低。此外,滚柱螺纹牙个数与螺距对载荷分布的影响很大,载荷分布不均程度随着螺纹牙个数的增大或螺距的增大而增大。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 载荷分布 安装方式 刚度 弹性变形
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基于行星滚柱丝杠副的机电作动器动态特性分析 被引量:11
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作者 乔冠 刘更 +2 位作者 马尚君 佟瑞庭 周勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期82-88,101,共8页
以舵回路系统中机电作动器为研究对象,考虑机电作动器的安装和舵面负载连接,建立了基于行星滚柱丝杠副的机电作动器数学模型。采用AMESim进行仿真对比分析,探讨了机电作动器中结构刚度、摩擦和间隙等非线性因素对系统动态性能的影响。... 以舵回路系统中机电作动器为研究对象,考虑机电作动器的安装和舵面负载连接,建立了基于行星滚柱丝杠副的机电作动器数学模型。采用AMESim进行仿真对比分析,探讨了机电作动器中结构刚度、摩擦和间隙等非线性因素对系统动态性能的影响。结果表明:相比传动刚度,结构刚度中固定刚度的提高对于系统动态响应的改善作用更明显;行星滚柱丝杠副间隙量越大,系统的阶跃响应波动幅值越明显;在给定舵控指令下,机电作动器的仿真位移输出响应误差最大为1.8 mm,相对误差为1.2%,从而较好的反映了模型的有效性,为功率电传机电作动器的进一步结构优化和控制提供理论依据。 展开更多
关键词 机电作动器 行星滚柱丝杠副 动态特性 结构刚度 间隙非线性
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考虑误差的行星滚柱丝杠副滚柱承载分布 被引量:5
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作者 马尚君 刘更 +2 位作者 付晓军 张文杰 乔冠 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期98-102,共5页
为改善滚柱螺纹牙承载分布,在丝杠受轴向拉力和螺母受轴向压力作用下,基于滚柱两接触侧变形协调关系,建立考虑误差的滚柱螺纹牙承载分布计算模型.将计算的滚柱各螺纹牙承载比与直接刚度法计算结果进行对比,验证了模型的正确性.系统分析... 为改善滚柱螺纹牙承载分布,在丝杠受轴向拉力和螺母受轴向压力作用下,基于滚柱两接触侧变形协调关系,建立考虑误差的滚柱螺纹牙承载分布计算模型.将计算的滚柱各螺纹牙承载比与直接刚度法计算结果进行对比,验证了模型的正确性.系统分析负载、接触角、螺旋升角、滚柱螺纹牙数和螺纹副材料弹性模量比对滚柱承载分布规律的影响.结果表明:在相同误差分布下,负载越小,滚柱螺纹牙承载分布波动越大,负误差更有利于降低前3个螺纹牙承载比例;接触角或螺旋升角越小,滚柱螺纹牙承载分布越均匀;随着螺纹牙数增大,各螺纹牙承载比例逐渐降低,且误差对承载比的影响变小;降低丝杠或螺母弹性模量可有效改善滚柱螺纹牙承载分布. 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 承载分布 误差 接触角 螺旋升角
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误差-磨损-温度变化耦合的行星滚柱丝杠副载荷分布 被引量:5
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作者 马尚君 李晓风 +2 位作者 刘更 彭城 郭辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期655-660,共6页
为了揭示误差-磨损-温度变化耦合作用对行星滚柱丝杠副(PRSM)螺纹载荷分布的影响规律,基于变形协调关系,建立了计及误差、磨损和温度变化的PRSM载荷分布模型。通过与现有有限元模型和弹簧模型对比,最大相对误差为8.36%,表明所建模型正... 为了揭示误差-磨损-温度变化耦合作用对行星滚柱丝杠副(PRSM)螺纹载荷分布的影响规律,基于变形协调关系,建立了计及误差、磨损和温度变化的PRSM载荷分布模型。通过与现有有限元模型和弹簧模型对比,最大相对误差为8.36%,表明所建模型正确且可用于载荷分布规律研究。在此基础上,研究了无误差、含误差和磨损、以及含温度变化的载荷分布规律。结果表明,误差是导致载荷不均和波动的主因;磨损加剧了载荷分布不均及波动;温度变化造成载荷分布规律发生变化并以中间螺纹为基准呈近似对称分布,且当温度变化达到80℃时,最大载荷增加了9.2%,可见温度变化会增大单个螺纹承载量并导致过载风险;温度变化为40℃时,载荷分布相对更加均匀,控制温度变化可作为改善PRSM载荷分布的有效方法。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 载荷分布 误差 磨损 温度变化
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行星滚柱丝杠副刚度特性分析及试验验证 被引量:4
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作者 郭嘉楠 何鹏 +3 位作者 黄洪雁 刘占生 黄玉平 丁伟涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期967-973,共7页
为了研究行星滚柱丝杠刚度特性对舵机的影响,本文建立了行星滚柱丝杠的刚度模型。采用微分几何方法描述行星滚柱丝杠非标准螺纹的空间曲面特征,基于赫兹接触理论建立了一种行星滚柱丝杠刚度模型;分析了轴向负载、螺纹接触角和滚柱数量... 为了研究行星滚柱丝杠刚度特性对舵机的影响,本文建立了行星滚柱丝杠的刚度模型。采用微分几何方法描述行星滚柱丝杠非标准螺纹的空间曲面特征,基于赫兹接触理论建立了一种行星滚柱丝杠刚度模型;分析了轴向负载、螺纹接触角和滚柱数量对行星滚柱丝杠轴向刚度的影响规律,并搭建了行星滚柱丝杠刚度测试试验台,开展了轴向刚度验证试验。研究结果表明:行星滚柱丝杠轴向刚度随着接触角和滚柱数量的增大而增大;在相同负载条件下,接触角度和滚柱数量越大,轴向刚度增加速度越快。试验结果与本文模型的计算结果之间的最大误差为8. 3%,验证了本文所建立的行星滚柱丝杠刚度模型。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 传动机构 螺纹接触 微分几何 接触刚度 轴向刚度 赫兹接触理论
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行星滚柱丝杠副螺纹牙均载设计方法研究 被引量:5
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作者 张文杰 刘更 +1 位作者 佟瑞庭 马尚君 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期499-507,共9页
为实现行星滚柱丝杠副(PRSM)的螺纹牙均载设计,使作用载荷尽可能在滚柱螺纹牙间均匀分布,从PRSM结构参数设计与螺纹精度设计2个层面展开研究。根据螺纹牙设计的弯曲与剪切强度条件与接触屈服条件,得到螺纹牙额定载荷与极限载荷计算方法... 为实现行星滚柱丝杠副(PRSM)的螺纹牙均载设计,使作用载荷尽可能在滚柱螺纹牙间均匀分布,从PRSM结构参数设计与螺纹精度设计2个层面展开研究。根据螺纹牙设计的弯曲与剪切强度条件与接触屈服条件,得到螺纹牙额定载荷与极限载荷计算方法以及PRSM参数设计准则。在参数设计层面,按照PRSM参数设计的一般流程,采用单因素方法研究了主要设计参数对载荷分布的影响规律,揭示了设计参数对载荷分布影响的基本规律,用于指导均载设计中参数优化。结果表明,各参数优化设计的关键是使丝杠、滚柱与螺母三者的轴段刚度有利于载荷均匀分布。在螺纹精度设计层面,研究了服从不同正态分布的随机螺距误差对载荷分布的影响,基于其影响规律,提出螺纹精度设计与公差带位置控制方法,实现PRSM螺纹牙均载设计。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 载荷分布 均载设计 参数设计 精度设计 公差带
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面向行星滚柱丝杠副载荷均布的螺纹牙修形方法 被引量:2
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作者 郭辉 佟瑞庭 +2 位作者 刘更 张文杰 马尚君 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期685-692,共8页
基于行星滚柱丝杠副(PRSM)螺纹牙载荷分布和螺纹牙受载变形关系,提出了滚柱螺纹牙的一种修形方法。采用不同的修形量分别对螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙进行修形,并对修形后的螺纹牙载荷分布进行计算分析,结果表明,滚柱螺纹牙修形对接触对... 基于行星滚柱丝杠副(PRSM)螺纹牙载荷分布和螺纹牙受载变形关系,提出了滚柱螺纹牙的一种修形方法。采用不同的修形量分别对螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙进行修形,并对修形后的螺纹牙载荷分布进行计算分析,结果表明,滚柱螺纹牙修形对接触对的载荷分布有较大的影响,螺母侧和丝杠侧载荷分布对修形量的敏感程度不同。通过滚柱螺纹牙修形量对螺纹牙载荷分布的影响规律研究,得到了在文中所给PRSM参数下,螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙修形量的最优值,可以为未来PRSM均载设计提供理论指导。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 有限元方法 螺纹牙修形 均载设计
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考虑弹性变形的行星滚柱丝杠副滚滑特性 被引量:1
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作者 马尚君 刘更 +1 位作者 付晓军 佟瑞庭 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期461-468,共8页
为了揭示行星滚柱丝杠副滚滑机理,基于滚柱螺纹球面牙型特点,采用等效球的方法,分别建立了未考虑弹性变形和考虑弹性变形的行星滚柱丝杠副滚滑分析模型.通过求解两侧接触点的相对滑动速度,研究其滚滑特性.采用滑-滚比表征两接触侧滑动... 为了揭示行星滚柱丝杠副滚滑机理,基于滚柱螺纹球面牙型特点,采用等效球的方法,分别建立了未考虑弹性变形和考虑弹性变形的行星滚柱丝杠副滚滑分析模型.通过求解两侧接触点的相对滑动速度,研究其滚滑特性.采用滑-滚比表征两接触侧滑动量与滚动量的相对关系,分别计算了两接触侧滑-滚比,并重点研究了螺纹结构参数中接触角、螺旋升角和滚柱螺纹牙数对两接触侧滑-滚比的影响规律.分析结果表明,考虑弹性变形,丝杠与滚柱接触侧会产生相对滑动,且两接触侧沿螺旋线切向产生的相对滑动速度最大;接触角和螺旋升角对两接触侧滑-滚比的影响趋势均相反,增大螺旋升角更有利于降低螺母侧滑-滚比;滚柱螺纹牙数对两接触侧滑-滚比的影响较小. 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 螺旋传动 滚动摩擦 弹性变形
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行星滚柱丝杠副的参数化设计与研究 被引量:5
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作者 邢思 侯红玲 +1 位作者 赵永强 孙允璞 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2017年第3期10-17,共8页
提出了行星滚柱丝杠副的参数化设计方案,分析传动原理及运动关系,推导出主要零部件结构参数关系以及计算公式。从载荷、行程、转速、精度等条件入手,分析行星滚柱丝杠副在数控机床中实际应用工况,建立三维数字化模型并进行虚拟装配和干... 提出了行星滚柱丝杠副的参数化设计方案,分析传动原理及运动关系,推导出主要零部件结构参数关系以及计算公式。从载荷、行程、转速、精度等条件入手,分析行星滚柱丝杠副在数控机床中实际应用工况,建立三维数字化模型并进行虚拟装配和干涉检验,验证参数化设计的正确性。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 参数化 三维建模 虚拟装配
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行星滚柱丝杠副滚柱齿内啮合静态接触分析 被引量:1
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作者 宋敏 杨雨薇 《西安航空学院学报》 2015年第3期38-41,共4页
针对滚柱齿被螺旋线切除产生不规则结构,在啮合传动中易发生断裂或使机构发生偏载问题,以滚柱齿内啮合副为研究对象,采用有限元方法建立了三维接触分析模型。考虑滚柱齿啮合线长度,分别对20个滚柱齿与内齿圈啮合进行了静态接触分析。研... 针对滚柱齿被螺旋线切除产生不规则结构,在啮合传动中易发生断裂或使机构发生偏载问题,以滚柱齿内啮合副为研究对象,采用有限元方法建立了三维接触分析模型。考虑滚柱齿啮合线长度,分别对20个滚柱齿与内齿圈啮合进行了静态接触分析。研究结果表明,不同编号滚柱齿参与啮合时,最大接触应力值随着总接触线长度的减小而增大;滚柱齿中小齿牙的存在,导致最大接触应力偏大,且接触线较短的小齿牙会影响最大接触应力的位置和大小。研究结果可对行星滚柱丝杠螺纹副和齿轮副参数匹配设计及承载分析提供参考。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 内啮合传动 接触分析 接触应力
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基于键合图的行星滚柱丝杠副动态特性建模与仿真 被引量:5
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作者 贺继鹏 刘更 +1 位作者 马尚君 佟瑞庭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期66-73,共8页
考虑行星滚柱丝杠副传动间隙、啮合面接触变形、丝杠扭转与拉压变形、加工误差、载荷分布、摩擦力及惯量等因素,运用键合图理论建立行星滚柱丝杠副动态特性分析模型,推导其状态方程。引入功率结型结构描述传动间隙引起的螺纹啮合面间接... 考虑行星滚柱丝杠副传动间隙、啮合面接触变形、丝杠扭转与拉压变形、加工误差、载荷分布、摩擦力及惯量等因素,运用键合图理论建立行星滚柱丝杠副动态特性分析模型,推导其状态方程。引入功率结型结构描述传动间隙引起的螺纹啮合面间接触力、阻尼力非线性分段特性,用Lu Gre模型反映啮合面摩擦力对行星滚柱丝杠副动态特性影响。以一组行星滚柱丝杠副参数为例,将其阶跃速度响应结果与Adams仿真结果进行对比,验证模型的正确性。分别研究丝杠转速、滑滚比对摩擦力响应特性影响及传动间隙、加工误差对刚度特性影响。分析结果有助于提高行星滚柱丝杠副动态精度及工作稳定性。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 键合图 动态特性 动刚度
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考虑主平面夹角的行星滚柱丝杠副接触特性 被引量:2
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作者 陈中 郑继贵 +2 位作者 侍威 张兆晶 何理论 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期38-42,47,共6页
基于微分几何原理,利用丝杠、滚柱和螺母螺纹滚道的曲面方程得出各零件在接触点处的主曲率以及主方向。通过建立全局坐标系,确定了不同零件在全局坐标系下的旋转坐标变换关系,计算出滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧主平面之间的夹角。其次,根据H... 基于微分几何原理,利用丝杠、滚柱和螺母螺纹滚道的曲面方程得出各零件在接触点处的主曲率以及主方向。通过建立全局坐标系,确定了不同零件在全局坐标系下的旋转坐标变换关系,计算出滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧主平面之间的夹角。其次,根据Hertz接触理论,求解出接触椭圆的偏心率,研究了不同结构参数对接触特性的影响规律,与夹角ω=0的简化方法得到的结果进行了对比。结果表明:主平面夹角在整个接触过程中保持不变;螺距和牙型半角对椭圆偏心率的影响不是线性关系,忽略主平面夹角会对偏心率的求解带来较大误差;主平面夹角会对接触椭圆面积产生影响,但影响程度较小。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 螺旋曲面方程 主平面夹角 HERTZ接触
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基于运动学分析的行星滚柱丝杠副应力循环规律 被引量:2
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作者 姚琴 刘永寿 +1 位作者 马尚君 张猛创 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期135-144,共10页
行星滚柱丝杠副运动和力的传递是通过多个滚柱在丝杠和螺母之间的行星运动以及螺旋曲面的相互啮合来实现的。文中基于丝杠、螺母和滚柱的空间螺旋曲面特征,采用相应的参数方程建立了行星滚柱丝杠副的运动学分析模型;根据连续相切原理得... 行星滚柱丝杠副运动和力的传递是通过多个滚柱在丝杠和螺母之间的行星运动以及螺旋曲面的相互啮合来实现的。文中基于丝杠、螺母和滚柱的空间螺旋曲面特征,采用相应的参数方程建立了行星滚柱丝杠副的运动学分析模型;根据连续相切原理得到了接触点位置,再由接触点的运动特性推导了行星滚柱丝杠副的结构参数关系。在此基础上,模拟了丝杠、螺母和滚柱的空间运动轨迹,进一步得到了零件螺纹牙上的应力循环规律,并对行星滚柱丝杠副的工作寿命进行预测。结果表明:丝杠与滚柱在接触点处具有相对速度,螺母与滚柱的接触点为速度瞬心;滚柱与螺母上每个具体接触点承受着稳定的脉动循环接触应力的作用,而丝杠上每个具体接触点承受着周期性变幅循环接触应力的作用。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 空间螺旋曲面 运动学分析 应力循环
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循环式行星滚柱丝杠副的运动特性及动力学分析 被引量:2
14
作者 乔冠 廖荣 +2 位作者 姜广君 马尚君 杨光美 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期124-131,共8页
循环式行星滚柱丝杠副是一种通过多个沟槽状滚柱与丝杠、螺母螺纹啮合的传动机构。文中对循环式行星滚柱丝杠副的工作原理与运动关系进行分析,建立了循环式行星滚柱丝杠副三维模型。将该三维模型导入多刚体动力学仿真软件ADAMS中,设置... 循环式行星滚柱丝杠副是一种通过多个沟槽状滚柱与丝杠、螺母螺纹啮合的传动机构。文中对循环式行星滚柱丝杠副的工作原理与运动关系进行分析,建立了循环式行星滚柱丝杠副三维模型。将该三维模型导入多刚体动力学仿真软件ADAMS中,设置了合理的虚拟样机连接关系,对其进行动力学仿真分析并提取了角速度、速度、力以及力矩等相关参数。结果显示,滚柱角速度仿真值为28.28rad/s,滚柱公转角速度为-5.20 rad/s,螺母移动速度为1.98 mm/s,螺母位移为2 mm,上述各值与其相对应的理论值进行对比,发现误差均小于5%,从而验证了仿真结果的正确性;滚柱分别与丝杠和螺母的接触力曲线在螺母螺纹区呈现正弦曲线特性;当负载为5、10和15 kN时,不同负载下同一滚柱与凸轮环凸台之间碰撞力最大峰值分别为113.92、32.31和54.08N,且同一负载下不同滚柱与凸轮环凸台之间碰撞力最大峰值的波动区间与上述数值范围相近,故滚柱与凸轮环凸台之间的碰撞力峰值不受负载大小影响;滚柱与保持架之间的碰撞力矩随负载的增大而增大;循环式行星滚柱丝杠副在传动过程中,滚柱角速度在螺母无螺纹区开始出现突变,最大突变的位置在滚柱与凸轮环凸台接触处。文中相关研究对优化循环式行星滚柱丝杠副整体性能具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 循环式行星滚柱丝杠副 运动特性 动力学 碰撞力
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循环式行星滚柱丝杠副的疲劳分析与寿命预测
15
作者 乔冠 廖荣 +2 位作者 张校民 姜广君 马尚君 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期131-139,共9页
循环式行星滚柱丝杠副作为行星滚柱丝杠副的衍生机构,是一种通过多个沟槽状滚柱与丝杠、螺母螺纹啮合的传动机构。为了研究循环式行星滚柱丝杠副的随机振动疲劳特性,文中基于疲劳失效理论,建立了该传动机构的有限元模型,并进行了动力学... 循环式行星滚柱丝杠副作为行星滚柱丝杠副的衍生机构,是一种通过多个沟槽状滚柱与丝杠、螺母螺纹啮合的传动机构。为了研究循环式行星滚柱丝杠副的随机振动疲劳特性,文中基于疲劳失效理论,建立了该传动机构的有限元模型,并进行了动力学分析和疲劳寿命预测。首先,根据材料应力-循环寿命(S-N)曲线和Miner线性疲劳累积损伤理论,利用疲劳分析软件对循环式行星滚柱丝杠副进行疲劳分析,得到了接触区域的疲劳结果云图和各节点的损伤值;然后,基于建立的4种疲劳寿命预测模型,将得到的解析解与仿真损伤值进行对比。结果表明:循环式行星滚柱丝杠副在3960Hz下引发的共振对其结构造成的损伤最大;循环式行星滚柱丝杠副在相同激励频率条件下的最大接触应力和最小疲劳寿命的区域相同;循环式行星滚柱丝杠副谐响应分析应力峰值和疲劳分析功率谱密度峰值的对应频率相同。该研究可为循环式行星滚柱丝杠副设计与抗疲劳优化提供理论指导。 展开更多
关键词 循环式行星滚柱丝杠副 模态分析 谐响应分析 疲劳分析 寿命预测
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行星滚柱丝杠在电子机械制动系统中的应用研究
16
作者 石栋才 李伟琪 邹钊斌 《河南科技》 2020年第17期56-57,共2页
相比汽车的液压制动,电子机械制动系统因具有更快的反应速度、更高的可靠性能等诸多优点,成为一项具有研究价值的新型制动方案。当前,许多电子机械制动系统研究主要针对执行机构基于滚珠丝杠的制动方案。本文分析了应用滚柱丝杠的电子... 相比汽车的液压制动,电子机械制动系统因具有更快的反应速度、更高的可靠性能等诸多优点,成为一项具有研究价值的新型制动方案。当前,许多电子机械制动系统研究主要针对执行机构基于滚珠丝杠的制动方案。本文分析了应用滚柱丝杠的电子机械制动系统,指出了应用滚柱丝杠方案的优点和缺点,以期促进滚柱丝杠在电子机械制动系统中的应用与发展。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 电子机械制动 制动方案
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