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1、优秀毕业设计，全套设计（图纸）加QQ 36296518 题 目 基于行星滚柱丝杆副的电动加载机构设计专 业 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 2015年5月 摘 要行星滚柱丝杠是一种可以将旋转运动与直线运动相互转化的机械传动装置，用滚珠作为中间传动体，用滚动摩擦取代滑动摩擦，这种传动方式与滚柱丝杆类似。行星滚柱丝杠作为一种新型的传动装置，具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点。随着未来飞行器和武器装备全电化的发展趋势以及石油、化工、机床等对大推力、高精度、高频响、长寿命直线作动装置的需求。近年来行星滚柱丝杠副成为国内外研究热点。对行星滚柱丝杠副的基本工作原理、现有5
2、种结构形式的特点、应用领域及可能的失效模式进行了概述。从结构设计、力学分析和产品生产三方面总结了国内外研究现状和发展趋势。在此基础上，提出了未来研究扣发展行星滚柱丝杠副的几个方向。关键词: 行星滚柱丝杠；传动装置；AbstractThe planetary roller screw is a mechanical transmission device can be transformed into each other rotary motion and linear motion, with the ball as an intermediate transmission body, sl
3、iding friction is replaced by rolling friction, the drive and the ball screw is similar. As a new type of planetary roller screw transmission device, has the characteristics of small friction, high efficiency, long life, small volume, strong bearing capacity etc. With the development of the future t
4、rend of the all electric vehicles and weapons and equipment, petroleum and chemical industry, machine tool of high thrust, high precision, high frequency response, long-life linear actuator needs. In recent years, the planetary roller screw has become a hot research subject. The planetary roller scr
5、ew is the basic working principle, the existing 5 kinds of structure features, application fields and the possible failure modes are summarized. From the structural design, mechanical analysis and production summed up the three aspects of the status quo and development trend in domestic and abroad.
6、On this basis, put forward several development directions of planetary roller screw on buckle.Key words：The planetary roller screw； transmission device;目录第1章 绪论11.1 传统丝杆概述11.2 新型行星滚柱丝杆研究21.3 现有技术条件21.4 产品现状2第2章 设计内容32.1 设计任务32.2 设计要求32.3 设计方案的构想3。第3章 设计实现。参考文献5致 谢。附录 图纸列表。第1章 绪论 行星滚柱丝杠是一种可以将旋转运动与直线运
7、动相互转化的机械传动装置，用滚珠作为中间传动体，用滚动摩擦取代滑动摩擦，这种传动方式与滚柱丝杆类似。行星滚柱丝杠作为一种新型的传动装置，具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点。行星滚柱丝杠按照结构的不同可以大致分为三类：标准型 、循环型 、轴承环型 。标准型行星滚柱丝杠主要传动装置有丝杠、螺母和螺纹滚柱，丝杠具有90牙型角的多头螺纹，螺母是和丝杠头数牙型角都相同的内螺纹，滚柱是具有相同牙型角的单头螺纹，多个滚柱沿丝杠圆周方向均匀分布，传动过程中滚柱既绕着丝杠轴线公转同时又绕自身轴线自转，丝杠和螺母分别与滚柱啮合，由于三者具有相同的牙型和螺旋升角，所以在啮合过程中可以保证丝杠及螺母
8、与滚柱之间的纯滚动，并且确保螺母与滚柱没有轴向相对位移。在螺纹滚柱的两端加工直齿，与带有内齿圈的端盖啮合，用以消除螺旋升角对滚柱产生的倾斜力矩，并使滚柱沿圆周方向相对位置固定，保证所有滚柱的轴线都与丝杠轴线平行。在标准型行星滚柱丝杠的基础上，根据不同性能要求进行修改形成了其他结构类型的行星滚柱丝杠。循环型行星滚柱丝杠的丝杠和螺母与标准型行星滚柱丝杠相同都是牙型角为90并且具有相同螺旋升角的多头螺纹，但是行星滚柱不再采用单头螺纹而是加工成没有螺旋升角的沟槽状结构，端盖的内齿圈被复位凸轮环取代，作用是使滚柱在完成一个循环后可以回到初始位置重新与丝杠啮合，作用与滚柱丝杆副中的滚珠返回装置相似，在螺母
9、上加工有一个凹槽，当滚柱完成一个循环后被凸轮推入凹槽，凹槽中的螺纹引导滚柱回到开始啮合的位置。这种改变使得滚柱的加工难度降低，这样就可以采用更小的螺纹导程，提高位置精度，并且有更多的接触点，增强了承载能力。在啮合过程中滚柱周期性的与丝杠接触分离，频繁的加载卸载，影响使用寿命，并且高速时凸轮结构会产生较大的振动和噪音。轴承环型行星滚柱丝杠的丝杠也是90牙型角的多头螺纹，滚柱与循环型行星滚柱丝杠相似采用同牙型的沟槽结构，而螺母不再与滚柱进行啮合，螺母通过轴承环与滚柱轴向固定，轴承环两端安装有推力轴承并与壳体固定。传动过程中动力由丝杠传至滚柱，滚柱通过轴承环和推力轴承将动力传至螺母和壳体上完成传动过
10、程。与之前两种相比，这种结构方式最大程度的减小了摩擦，提高了传动效率。1.1传统丝杆概述滚柱丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚柱丝杆是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚柱丝杆被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚柱丝杆由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。常用的循环方式有两种：外循环和内循
11、环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚柱丝杆副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种2。1） 外循环：外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图2-3所示，外循环滚柱丝杆螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。常用外循环方式端盖式；插管式；螺旋槽式。端盖式，在螺母上加工一纵向孔，作为滚珠的回程通道，螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口，滚珠由此进入回程管
12、，形成循环。插管式，它用弯管作为返回管道，这种结构工艺性好，但是由于管道突出螺母体外，径向尺寸较大。螺旋槽式，它是在螺母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通道，这种结构比插管式结构径向尺寸小，但制造较复杂。外循环滚柱丝杆外循环结构和制造工艺简单，使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚道的平稳性。2） 内循环：内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。圆柱凸键反向器，它的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽2。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键1定位，以保证对准螺纹滚道方向。扁圆镶块反向器，反向器为一般圆头平键镶块，镶块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向
13、槽3，用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。 图为端盖式循环，仅供参考。种类选择滚柱丝杆的螺母，根据钢球的循环方式可分为：弯管式、循环器式、端盖式。这三种循环方式的特长。弯管式（SBN、BNF、BNT、BNFN、BIF 和 BTK型）这些型号，搜索的到。循环式导片式（HBN型）这些型号是最典型的螺母，通过使用弯管让钢球经行循环。钢球从丝杆轴的沟槽中掬取进入弯管后，再回到沟槽中，做无限循环运动。循环器式（DK、DKN、DIK、JPF 和 DIR型）这些型号是最小型的螺母，通过循环器改变钢球的
14、行进方向，越过丝杆轴外径回到原位，做无限循环运动。端盖式（SBK、SDA、SBKH、WHF、BLK、WGF、BLW、WTF、CNF 和 BLR型）这些型号是最合适高速给进的螺母。钢球利用端盖，从丝杆轴的沟槽中被掬取到螺母的通孔里，通过通孔又回到沟槽中，做无限循环运动。1.2 新型行星滚柱丝杆研究 国内外的研究发展：行星滚柱丝杠最早由瑞典人Carl Bruno Strandgren于1942年发明，但至今仍未能广泛应用，这主要是由于其结构复杂、加工难度大和成本较高。目前主要应用在民用领域，如精密机床、食品包装、特种机械、测试仿真等；但随着飞行器和武器装备的发展以及石油、化工、机床等需要大推力、高
15、精度、高频响、高效率、长寿命的机械装置作为机电作动系统的执行机构，取代易污染、维护成本高的传统液压作动系统，行星滚柱丝杠受到了广泛的关注。1.理论研究方面国外已有多家公司具有制造多种行星滚柱丝杠的能力，美国已将行星滚柱丝杠用于机电作动系统的执行机构 ，但是对行星滚柱丝杠的结构设计的参数匹配等相关内容却没有文献报道。国内20世纪70年代开始研制滚柱丝杠对行星滚柱丝杠研究较少。赵英等 通过建立丝杠螺纹曲面和滚柱曲面方程，研究丝杠和滚柱之间的啮合关系，从而为机构参数的选择提供理论上的依据；靳谦忠等 根据标准型行星滚柱丝杠工作原理、运动特性及几何关系计算得出了参数匹配设计公式；杨家军 韦振兴 对行星滚柱丝杠载荷分布、刚度、轴向变形及摩擦等方面做了研究并进行了参数优化分析。因为行星滚柱丝杠的结构形式和工作原理与滚柱丝杠相似，所以在研究过程中经常把滚柱等效成同半径的滚珠进行分析，但是滚柱丝杠是通
