【摘 要】
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行星滚柱丝杠具有体积小、导程精度高、负载能力强、震动噪声小和寿命长等优点,广泛用于车辆、武器装备、航天航空等国家重点发展领域。然而,经过热处理的滚柱经常出现弯曲、跳动增大等现象,导致行星滚柱丝杠扭矩增大、行程精度降低,滚柱磨损加剧甚至寿命急剧缩短等缺陷,制约了产品推广应用。目前,消除滚柱变形的方法主要采用磨削加工,该方式效率低、成本高且磨削后滚柱渗碳层变薄,一致性较差。因此,本论文依托某企业《冷轧
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行星滚柱丝杠具有体积小、导程精度高、负载能力强、震动噪声小和寿命长等优点,广泛用于车辆、武器装备、航天航空等国家重点发展领域。然而,经过热处理的滚柱经常出现弯曲、跳动增大等现象,导致行星滚柱丝杠扭矩增大、行程精度降低,滚柱磨损加剧甚至寿命急剧缩短等缺陷,制约了产品推广应用。目前,消除滚柱变形的方法主要采用磨削加工,该方式效率低、成本高且磨削后滚柱渗碳层变薄,一致性较差。因此,本论文依托某企业《冷轧先进制造工程技术研发》项目,研究行星滚柱丝杠滚柱滚压校直机理与实验验证,对提高滚柱精度和一致性、促进产品的推广应用具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以行星滚柱丝杠中滚柱为研究对象,首次提出齿形工件的滚压旋转校直新工艺,采用校直理论分析,建立几何模型,数值仿真和实验验证贯穿的方法,研究了滚柱滚压校直原理,滚压轮的结构设计及修形等内容。为滚压校直工艺规程优化、滚压轮设计等提供了理论依据。本文主要研究内容如下:(1)基于弹塑性理论的滚柱滚压校直分析与几何模型建立。依据弹塑性理论分析了滚压校直过程,推导了滚压校直方程和不同曲率之间的关系;建立了考虑几何与工艺参数关系的滚压校直模型,分析了校直原理,探究了含有齿形特征的小直径轴类零件滚压校直时的相对位置关系和轴向间隙变化。(2)研究了标准滚压轮校直过程中滚柱齿形的变形及误差产生的原因,推导了滚柱受弯曲、剪切等作用力时的变形关系,分析了齿形角误差、螺距误差、中径误差等对校直后滚柱的齿形、侧面角、螺距等的影响。(3)开展了滚柱校直滚压轮的几何设计及修形研究。基于滚压校直原理及接触与误差关系,分析了校直过程中滚柱与滚压轮之间的接触关系与相对滑动关系,建立滚压轮修形模型,在啮合原理的基础上推导出滚压轮的齿廓方程。(4)完成了滚压校直过程的数值模拟仿真和实验验证,对比分析了不同的滚压轮齿形、滚压轮工艺参数对校直结果一致性的影响,进行了滚柱校直前后行星滚柱丝杠性能对比实验,验证了理论模型与计算的正确性与可行性,为推进滚柱产品的产业化提供了理论指导和参数选择参考。本文的研究方法和研究成果为含有齿形特征的零件校直滚压轮设计、工艺参数选择、校直可行性和稳定性及校直后产品的一致性分析提供了理论支撑和较好的实用价值。
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