本發(fā)明涉及行星滾柱絲杠，具體涉及一種等載荷分配行星滾柱絲杠。
背景技術：
：：1、行星滾柱絲杠由絲杠、均布滾柱、螺母和行星架等組成，滾柱通過螺紋和兩端輪齒以公轉和自轉運動形式實現(xiàn)絲杠和螺母之間直線和旋轉運動的轉換。行星滾柱絲杠接觸曲率半徑大且接觸點多使其能夠負擔較大的載荷，小節(jié)距大導程的設計保證了其較高的傳動精度，同時易于輕質和小體積的實現(xiàn)。相較于滾珠絲杠，行星滾柱絲杠在承載力、定位精度、壽命和體積等方面都具有明顯的優(yōu)勢。因此，行星滾柱絲杠被廣泛應用于航空航天、精密機床、機器人、醫(yī)療器械和自動化設備等領域。2、行星滾柱絲杠通過絲杠、滾柱和螺母的螺紋嚙合來傳遞運動和動力，為多點非協(xié)調接觸，導致螺紋牙載荷分配不均。螺紋牙載荷分配不均導致部分接觸點載荷過大，嚙合界面容易磨損膠合、潤滑和接觸疲勞失效，嚴重影響行星滾柱絲杠的服役性能。此外，行星滾柱絲杠的最大負載取決于所有螺紋牙的接觸特性，特別是螺紋牙中最大的接觸載荷，可以看出，載荷分配不均會嚴重限制行星滾柱絲杠最大負載的提升。為此，對行星滾柱絲杠進行均勻甚至等載荷分配設計具有重要意義。3、然而，目前關于行星滾柱絲杠的均勻載荷分配設計仍然達不到載荷分配系數(shù)均為1的等載荷分配設計，且設計方法較為復雜繁瑣。此外，目前關于行星滾柱絲杠的滾柱-絲杠側和螺母-滾柱側均勻載荷分配設計大多是分開的。因此，開發(fā)一種螺母-滾柱和滾柱-絲杠側等載荷分配的行星滾柱絲杠具有重要的實際應用價值。技術實現(xiàn)思路1、針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供了一種等載荷分配行星滾柱絲杠。2、為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：3、一種等載荷分配行星滾柱絲杠，包括：4、等節(jié)距絲杠，沿等節(jié)距絲杠的中心線均勻分布的多根漸變節(jié)距滾柱，以及在漸變節(jié)距滾柱外層設置的漸變節(jié)距螺母；5、所述等節(jié)距絲杠的外螺紋與漸變節(jié)距滾柱的內測外螺紋相嚙合，所述漸變節(jié)距滾柱的外側外螺紋與漸變節(jié)距螺母的內螺紋相嚙合，所述漸變節(jié)距滾柱兩端的輪齒與漸變節(jié)距螺母兩端的內齒圈相嚙合；6、所述等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱接觸側的載荷分配系數(shù)和漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母接觸側的載荷分配系數(shù)相等。7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的載荷分配系數(shù)和漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的載荷分配系數(shù)均為1。8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，多根漸變節(jié)距滾柱由兩端設置的行星架均勻分隔開；所述行星架由最外側的彈性擋圈固定。9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的載荷分配系數(shù)和漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的載荷分配系數(shù)相等的設計方法包括：10、根據(jù)等載荷分配設計要求，即行星滾柱絲杠漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的載荷分配系數(shù)相等且均為1，推導得到等載荷分配力矩陣；11、根據(jù)漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側兩相鄰螺紋牙的變形協(xié)調關系，分別建立對應的變形協(xié)調方程，并結合漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側軸向接觸載荷與外部負載的平衡方程，建立行星滾柱絲杠螺紋牙載荷分配計算模型；12、根據(jù)行星滾柱絲杠螺紋牙載荷分配計算模型和等載荷分配力矩陣，求解得到漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的節(jié)距設計參數(shù)；13、根據(jù)求解得到的節(jié)距設計參數(shù)設計和加工制造漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱，即可得到漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側載荷分配系數(shù)相等的等載荷分配行星滾柱絲杠。14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述等載荷分配力矩陣具體為：15、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtablecolumnalign="left"><mtr><mtd><mi>f</mi><mi>=</mi><mi>[</mi><msub><mi>f</mi><mi>nr1</mi></msub><mi>;</mi><msub><mi>f</mi><mi>nr2</mi></msub><mi>;</mi><mi>?</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>nr(</mi><mi>n</mi><mi>-1)</mi></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>nr</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>rs(</mi><mi>n</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mi>)</mi></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>rs(</mi><mi>n</mi><mi>+2)</mi></mrow></msub><mi>;</mi><mi>?</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>rs(2</mi><mi>n</mi><mi>-1)</mi></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>rs(2</mi><mi>n</mi><mi>)</mi></mrow></msub><mi>]</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi></mi><mi>=</mi><mi>[</mi><mn>1</mn><mi>;</mi><mn>1</mn><mi>;</mi><mi>?</mi><mn>1</mn><mi>;</mi><mn>1</mn><msub><mi>]</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi><mi>×</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>?</mi><mi>(</mi><mfrac><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mi>nz</mi></mfrac><mi>)</mi></mtd></mtr></mtable></mstyle>；16、其中，f表示等載荷分配力矩陣，fnr表示漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的軸向接觸載荷，frs表示等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的軸向接觸載荷，n表示漸變節(jié)距滾柱的螺紋牙數(shù)，z表示漸變節(jié)距滾柱的個數(shù)，f0表示外部負載，[1;1;···1;1]2n×1表示等載荷分配系數(shù)矩陣。17、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的變形協(xié)調方程具體為：18、；19、其中，pn和pr分別表示漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱相鄰螺紋牙之間的節(jié)距，fnr表示漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的軸向接觸載荷，frs表示等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的軸向接觸載荷，knt和krt分別表示漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的螺紋牙剛度，kna和kra分別表示漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的軸段剛度，knrc表示漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母接觸側的軸向接觸剛度，i和j表示螺紋牙編號。20、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的變形協(xié)調方程具體為：21、；22、其中，pr和ps分別表示漸變節(jié)距滾柱和等節(jié)距絲杠相鄰螺紋牙之間的節(jié)距，fnr表示漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側的軸向接觸載荷，frs表示等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的軸向接觸載荷，n表示漸變節(jié)距滾柱的螺紋牙數(shù)，krt和kst分別表示漸變節(jié)距滾柱和等節(jié)距絲杠的螺紋牙剛度，kra和ksa分別表示漸變節(jié)距滾柱和等節(jié)距絲杠的軸段剛度，krsc表示等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側的軸向接觸剛度，i和j表示螺紋牙編號。23、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側軸向接觸載荷與外部負載的平衡方程具體為：24、；25、其中，f表示等載荷分配力矩陣，n表示漸變節(jié)距滾柱的螺紋牙數(shù)，z表示漸變節(jié)距滾柱的個數(shù)，f0表示外部負載。26、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述行星滾柱絲杠螺紋牙載荷分配計算模型具體為：27、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>{</mo><mtablecolumnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi><mi>×</mi><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>f</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi><mi>×</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>=</mi><msub><mi>x</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi><mi>×</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi><mi>×</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>=</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>[</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>n</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>n</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mi>;</mi><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>(</mi><mi>n</mi><mi>?</mi><mn>1</mn><mi>)</mi></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>n</mi><mi>(</mi><mi>n</mi><mi>?</mi><mn>1</mn><mi>)</mi></mrow></msub><mi>;</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mi>s</mi></msub><mi>;</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mi>s</mi></msub><mi>;</mi><mi>?</mi><mi>;</mi><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>(</mi><mi>n</mi><mi>?</mi><mn>1</mn><mi>)</mi></mrow></msub><mi>?</mi><msub><mi>p</mi><mi>s</mi></msub><mi>;</mi><mfrac><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mi>z</mi></mfrac><mi>;</mi><mfrac><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mi>z</mi></mfrac></mrow><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mstyle>；28、其中，b2n×2n表示由剛度組成的矩陣，f2n×1表示等載荷分配力矩陣，pn、pr和ps分別表示漸變節(jié)距螺母、漸變節(jié)距滾柱和等節(jié)距絲杠相鄰螺紋牙之間的節(jié)距，n表示漸變節(jié)距滾柱的螺紋牙數(shù)，z表示漸變節(jié)距滾柱的個數(shù)，f0表示外部負載。29、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)求解得到的節(jié)距設計參數(shù)設計和加工制造漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的加工制造方法包括：30、以漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的節(jié)距最小值為定節(jié)距加工得到漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的初始加工件；31、根據(jù)求解得到的節(jié)距設計參數(shù)分別對漸變節(jié)距螺母和漸變節(jié)距滾柱的初始加工件的螺紋對節(jié)距進行修形，得到等載荷分配的行星滾柱絲杠。32、本發(fā)明具有以下有益效果：33、1)?本發(fā)明能夠實現(xiàn)漸變節(jié)距滾柱與漸變節(jié)距螺母側和等節(jié)距絲杠與漸變節(jié)距滾柱側載荷分配系數(shù)均為1的等載荷分配設計，從而實現(xiàn)行星滾柱絲杠最大限度的負載性能提升。34、2）本發(fā)明所提出的行星滾柱絲杠等載荷分配設計方法簡單易行，且該方法屬于正向設計法，除了等載荷分配，還可以按需實現(xiàn)其它載荷分配的行星滾柱絲杠設計。35、3）本發(fā)明通過對漸變節(jié)距滾柱和漸變節(jié)距螺母的初始加工件進行螺紋牙修形以滿足所需漸變節(jié)距設計要求，加工制造流程合理且易于實現(xiàn)。當前第1頁12當前第1頁12