机械工程学报

作者：乔冠, 刘付乐, 唐术锋, 李宗学, 付晓军

单位：1. 内蒙古工业大学机械工程学院 呼和浩特 010051;2. 内蒙古自治区特殊服役智能机器人重点实验室 呼和浩特 010051;3. 西北工业大学陕西省机电传动与控制工程实验室 西安 710072

关键词：循环式行星滚柱丝杠副,螺旋曲面,啮合机理,接触特性；

基金：国家自然科学基金(52265009)、内蒙古自然科学基金（2024LHMS05009）、内蒙古自治区高等学校“青年科技英才支持项目”(NJYT24028)、自治区直属高校基本科研业务费项目(JY20220284, JY20230024)和中国博士后科学基金(2024M762956)资助项目。

根据循环式行星滚柱丝杠副滚柱无螺旋升角的结构特点，建立了丝杠、滚柱和螺母的螺旋滚道曲面方程和空间啮合模型，计算了循环式行星滚柱丝杠副的啮合点位置与轴向间隙，并讨论了牙侧角与螺距对啮合点位置与轴向间隙的影响规律。其次，根据微分几何原理推导了循环式行星滚柱丝杠副的主曲率计算公式，利用赫兹接触理论求解了滚柱与滚道间的主曲率差、接触椭圆面积及最大接触应力，并讨论了牙侧角与螺距对接触特性的影响规律。结果表明：丝杠-滚柱侧的啮合点位置总是偏离丝杠与滚柱轴线之间的连线，丝杠和滚柱上的啮合点偏向螺纹牙顶；当滚柱与螺母的牙侧角相等时，滚柱-螺母侧的啮合点位置将位于二者螺纹中径的切点处。分析循环式行星滚柱丝杠副接触特性时，可用零件的名义半径代替啮合半径来近似计算主曲率；牙侧角增大时，滚柱两接触侧的主曲率差和接触椭圆面积逐渐减小，螺纹牙上的最大接触应力逐渐增大；螺距增大时，主曲率差增大，但接触椭圆面积和最大接触应力变化不明显。因此要实现循环式行星滚柱丝杠副的最优设计，不宜设置过大的牙侧角。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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