行星滚柱丝杠 发展史

行星滚柱丝杠原理
行星滚柱丝杠是一种常用于传递旋转运动的机械传动装置，其原理是
通过滚珠或滚柱在螺纹轮和螺纹套之间的滚动来实现线性运动。

行星
滚柱丝杠由螺纹轮、行星轮、滚珠或滚柱和螺纹套组成。

在行星滚柱丝杠中，螺纹轮与电机输出轴相连，当电机输出旋转时，
螺纹轮也随之旋转。

而行星轮则通过行星架与螺纹轮相连，并围绕着
中心轴旋转。

在行星轮上有几个与之相切的凸起部分，这些凸起部分
被称为齿。

当行星轮绕中心轴旋转时，齿会与滚珠或滚柱接触并将其
推动。

此时，滚珠或滚柱会沿着螺纹套内的螺旋线移动，并带动负载进行线
性运动。

由于每个齿都可以推动多个滚珠或滚柱，因此行星滚柱丝杠
具有高传递力矩和高精度的特点。

行星滚柱丝杠的优点在于其高传递力矩和高精度，适用于需要高负载、高速度和高精度的场合。

此外，行星滚柱丝杠还具有较长的使用寿命
和较低的维护成本。

总之，行星滚柱丝杠是一种常用于传递旋转运动的机械传动装置，通
过滚珠或滚柱在螺纹轮和螺纹套之间的滚动来实现线性运动。

其优点在于高传递力矩、高精度、长寿命和低维护成本。

行星滚柱丝杠副的研究肖正义【摘要】介绍了行星滚柱丝杠副的结构及原理,并对滚珠丝杠副与滚柱丝杠副进行了比较,分析了影响滚柱丝杠副承载的因素和滚珠丝杠副的承载,列举了相应的应用领域.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】行星滚柱丝杠副;滚珠丝杠副;滚柱丝杠副;航天;航空【作者】肖正义【作者单位】北京工研精机股份有限公司,北京101312【正文语种】中文【中图分类】TH1321942年,瑞典人Carl Bruno Strandgren发明了行星滚柱丝杠副,直到上世纪70年代才有几家开始研发、生产行星滚柱丝杠副,由于结构过于复杂而没有普及,现在国际上也只有几家生产行星滚柱丝杠副,代表企业为德国SKF公司、瑞士ROLLVIS 公司、德国Rexroth公司等.1999年,北京机床研究所研发肠衣挤出用行星滚柱丝杠副,丝杠副规格:公称直径d0＝65 mm,导程Ph＝16 mm,螺纹头数为6头,滚柱数量为13个；2014年,为俄罗斯研发心脏起搏器用行星滚柱丝杠副,公称直径d0＝5 mm,导程Ph＝4 mm,螺纹头数为4头,滚柱数量为4个.通过研制,我们积累了一定的实践经验.近几年,一些单位及高校过分强调行星滚柱丝杠副的优点,而忽视该丝杠副的缺点及可靠性,还强调可以用于航天、航空领域,为此,笔者感到担忧,特写此文以供参考[1-4].1 行星滚柱丝杠副的结构及原理行星滚柱丝杠副的结构图见图1.行星滚柱丝杠副主要由滚柱丝杠1、滚柱螺母2、滚柱3、内齿圈4、压盖5及挡圈6组成.滚柱丝杠与滚柱螺母为齿形角90°的多头螺纹,法向截形见图2.滚柱为齿形为双凸圆弧的单头螺纹,法向截形见图3.若干滚柱围绕丝杠均匀分布.当滚柱丝杠旋转时,滚柱既围绕丝杠轴作公转,又围绕自身轴线作自传,带动滚柱螺母作轴向移动.因此,滚柱丝杠副滚柱与丝杠、螺母为滚动摩擦,传动效率最高可以达到90%.行星滚柱丝杠副承载主要靠滚柱螺纹与丝杠、螺母90°齿形角两边点接触承载.滚柱丝杠、滚柱螺母与滚柱啮合原理图见图4,模型图见图5.滚柱两端内齿圈的作用是通过内齿圈与滚柱端部外齿啮合,防止滚柱与滚柱丝杠、滚柱螺母摩擦运动时产生倾斜,造成啮合齿损坏,丝杠副不能运转.2 滚珠丝杠副与滚柱丝杠副比较滚珠丝杠副结构图见图6,丝杠、螺母、滚珠配合截面图见图7.3 影响滚柱丝杠副承载的因素滚柱丝杠副在理论上计算载荷对于小规格、小导程要大于滚珠丝杠副,但实际承载比理论承载要小很多.主要原因如下:(1)滚柱与丝杠、螺母的牙型接触点.如果丝杠副增大滚柱直径预紧,即消除丝杠副间隙,滚柱与丝杠、螺母90°牙型每一牙是四点接触(丝杠两点、螺母两点),这是很难做到的,因为多个滚柱的公称直径一致性难以做到很高,没有滚珠直径一致性高.因此,一般行星滚柱丝杠副滚柱与丝杠、螺母接触由于间隙影响两点接触,行星滚柱丝杠副都是通过双螺母预紧消除间隙,单螺母是有间隙的,有间隙滚柱每一牙只能两点接触,间隙过大,使用时接触点上移,承载下降很快,主要是丝杠、螺母每一牙深度较小,牙顶强度差.表1 滚珠丝杠副与滚柱丝杠副比较滚珠丝杠副行星滚柱丝杠副结构组成由丝杠、螺母、钢球、导珠管等组成.丝杠和螺母螺纹为单头或多头.丝杠、螺母螺纹滚道为单圆弧滚道或双圆弧滚道.结构简单.由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈、压盖、挡圈等构成.丝杠、螺母为齿形角90°三角形多头螺纹.滚柱为双凸圆弧齿形单头螺纹.结构复杂.循环方式特点丝杠、螺母滚道通过导珠管组成滚珠循环回路,每一个导珠管组成1.5圈或多圈滚珠链,丝杠副可以由多个导珠管组成多个滚珠链.滚柱丝杠副结构类似于行星齿轮结构.丝杠副有多个滚柱,且滚柱与丝杠、螺母呈多点接触.滚动体滚珠滚柱外形尺寸由于滚珠螺母及滚珠丝杠滚道槽较深,滚珠嵌在丝杠、螺母内部,因此,滚珠螺母外形尺寸小.由于丝杠螺母牙型深度较小,滚柱直径又大,滚柱螺母外形尺寸大.运动平稳性由于滚珠在丝杠副循环滚珠链中运动要通过返向机构,容易产生冲击,影响丝杠副平稳性.滚柱在丝杠副中滚动没有返向机构,不产生冲击、震动,因而丝杠副运行平稳.传动效率由于滚珠外表面粗糙度高且精度高,滚动摩擦系数小,传动效率高,可以大于90%.虽滚柱与丝杠、螺母接触为点接触及滚动摩擦,由于螺母、丝杠及滚柱加工误差及表面粗糙度等原因,传动效率一般低于90%.承载小规格、小导程,承载小,大规格、大导程承载大.滚柱接触点多,接触承载大.小规格、小导程行星滚柱丝杠副承载大于滚珠丝杠副承载.加工及装配工艺性简单复杂可靠性结构简单,零件加工及装配精度易于保证,因此,可靠性高.丝杠、螺母为多头细牙螺纹,由于螺纹分度误差及牙型强度等原因,实际承载远小于理论承载,且可靠性差.(2)滚柱丝杠、滚柱螺母牙型90°及半角误差.滚柱丝杠及滚柱螺母牙型半角在加工过程中存在加工误差,由于半角误差而影响滚柱的接触点数,并且影响丝杠副正、反向承载.(3)滚柱丝杠、滚柱螺母螺纹分头误差.由于滚柱丝杠、滚柱螺母都是多头螺纹,分头出现误差则丝杠副难以多头全部承载,承载大小取决于接触头数多少,很多厂家样本的实物照片都能看到丝杠副部分螺纹头数承载,见图1.(4)滚柱牙型半径及圆心.滚柱牙型半径及圆心是滚柱螺母、滚柱丝杠产生最佳滚动摩擦而确定的半径及圆心见图4,因此,滚柱牙型的加工要求严格,牙型的左右圆弧半径误差及圆心直接影响承载.(5)滚柱两端外齿与内齿圈的啮合精度.滚柱两端的直齿与内齿圈啮合,保证滚柱在滚动运行时,始终与丝杠轴线保持平行,由于滚柱丝杠、滚柱螺母螺纹的加工误差及齿形粗糙度等影响,直接影响滚柱运行的平稳性,由内齿圈校正滚柱姿态,如果啮合间隙过大,很容易造成丝杠副破坏.(6)滚柱丝杠、滚柱螺母、滚柱的螺纹导程精度.滚柱丝杠、滚柱螺母、滚柱的螺纹导程精度直接影响滚柱每一牙的接触点数.因而影响丝杠副的实际承载.(7)滚柱丝杠、滚柱的直线度.只有滚柱丝杠、滚柱直线度很好的情况下,滚柱的牙型接触点是均匀的,如果丝杠、滚柱有弯曲,则接触点不能保证每点接触,实际承载将下降.从以上分析可知,行星滚柱丝杠副的结构设计可靠性差,承载高只是理想状态.这就是该丝杠副发明后没有普及应用的主要原因.滚珠丝杠副虽是同时代诞生,由于滚珠丝杠副结构简单,精度高,传动效率高,因此,上世纪40年代,随着汽车产业的发展,滚珠丝杠副生产厂家把精力投入到滚珠丝杠副的研究中,经过多年发展,现滚珠丝杠副已广泛应用于机械、航天、航空、核工业等各领域,滚珠丝杠副的品种不断增多,如高精度滚珠丝杠副、高速滚珠丝杠副、大导程滚珠丝杠副、微型滚珠丝杠副、自润滑滚珠丝杠副、重载滚珠丝杠副等.作为传动部件——滚珠丝杠副是现在最为普遍使用的传动部件,并得到高速发展,国家科技重大专项(04专项)“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项中将“滚珠丝杠副”的研究作为重点内容之一.4 滚珠丝杠副的承载现阶段大家研究行星滚柱丝杠副的主要原因是行星滚柱丝杠副承载大于滚珠丝杠副.但是,随着滚珠丝杠副的技术不断发展,日本THK、NSK等世界知名厂家推出重载滚珠丝杠副,通过改变滚珠丝杠副的结构,增大滚珠直径,增加滚珠循环圈数等办法提高滚珠丝杠副的承载,滚珠丝杠副的承载已很接近滚柱丝杠副,甚至超过滚柱丝杠副承载,且结构简单,可靠性高等优点.现行THK、NSK重载滚珠丝杠副已广泛应用于注塑机行业.日本THK重载滚珠丝杠副的结构图见图8,日本NSK重载滚珠丝杠副结构图见图9.表2、表3为滚珠丝杠副与滚柱丝杠副承载对比.行星滚柱丝杠副在小规格、小导程方面承载有优势.5 航天、航空领域的应用航天、航空领域是很特殊领域,产品在空中不可维修,因此,可靠性是第一位,其次是产品性能.滚珠丝杠副与滚柱丝杠副在同时代出现,滚珠丝杠副能快速发展,而滚柱丝杠副不能发展的主要原因就是结构复杂,加工工艺性差,可靠性差等原因,现国际上生产滚柱丝杠副也就几家,因此,花费很大精力去研究滚柱丝杠副是不经济的,并且该产品应用在航天、航空领域也是很危险的,国际上航天、航空领域大量使用的传动部件还是滚珠丝杠副.表2 滚珠丝杠副承载序号规格(直径×导程) 厂家配合外径/mm额定动载荷/kN 额定静载荷/kN 1 32×10日本THK 58 102.9 191.3日本NSK 58 71 169 240×10日本THK 66 162.6 336日本NSK 66 120 344 3 50×10日本THK 78 179.1 462.7日本NSK φ75 133 435 4 63×16 日本THK 105 577.1 1461.3日本NSK 105 450 1450表3 行星滚柱丝杠副承载序号规格(直径×导程) 厂家配合外径/mm额定动载荷/kN额定静载荷/kN 1 30×10德国Rexroth 64 101 174瑞士Rollvis 62 88.1 150.6德国SKF 63.5 51 156 2 39×10瑞士Rollvis 80 124.4 247.4德国 SKF φ80 80 204 3 48×10德国Rexroth 100 220 475瑞士Rollvis 100 207 412 4 64×18 瑞士Rollvis 115 238.1 612.36 结语滚珠丝杠副以其高效率、高精度、结构简单、加工工艺性好、可靠性高等特点,广泛应用于机械、航天、航空、仪器仪表、核工业等各领域,已被大家广泛接受.滚柱丝杠副结构复杂、工艺性差、可靠性差等特点,不适合应用于航天、航空领域.参考文献【相关文献】[1]刘更,马尚君,佟瑞庭,等.行星滚柱丝杠副的新发展及关键技术[J].机械传动,2012(5):103-108.[2]肖正义.滚珠丝杠副的发展趋势[J].制造技术与机床,2000(4):11-12.[3]汶森林.滚柱丝杠副[J].机床,1977(2):41-44.[4]靳谦忠,杨家军,孙健利.行星式滚柱丝杠副的运动特性及参数选择[J].制造技术与机床,1998(5):13-15.。

1mm导程行星滚柱丝杠摘要：1.1mm导程行星滚柱丝杠简介2.1mm导程行星滚柱丝杠的工作原理3.1mm导程行星滚柱丝杠的特点4.1mm导程行星滚柱丝杠的应用领域5.1mm导程行星滚柱丝杠的发展趋势和前景正文：1.1mm导程行星滚柱丝杠简介1mm导程行星滚柱丝杠是一种将转动运动转化为线性运动的装置，它具有结构紧凑、运动平稳、定位精度高等特点。

主要由丝杠、螺母、滚柱组成，其中滚柱的导程为1mm。

行星滚柱丝杠广泛应用于各种工业设备、自动化生产线、精密仪器等领域。

2.1mm导程行星滚柱丝杠的工作原理1mm导程行星滚柱丝杠的工作原理是利用螺纹的包络线与滚柱的接触来实现线性运动。

当丝杠旋转时，螺母随之一起旋转，而滚柱则沿着螺纹的包络线做直线运动，从而实现转动运动向线性运动的转换。

由于滚柱的导程为1mm，因此，每旋转一圈，滚柱就会前进1mm。

3.1mm导程行星滚柱丝杠的特点（1）高精度：由于滚柱的导程较小，使得行星滚柱丝杠具有较高的定位精度。

（2）高刚性：行星滚柱丝杠的滚柱与螺纹的接触面积大，使得其在承受外力时具有较高的刚性。

（3）运动平稳：由于滚柱的滚动摩擦，使得行星滚柱丝杠在运动过程中能够减小摩擦，从而使运动更加平稳。

（4）结构紧凑：行星滚柱丝杠的结构设计紧凑，占用空间小，方便安装和集成。

4.1mm导程行星滚柱丝杠的应用领域（1）工业设备：行星滚柱丝杠广泛应用于各类工业设备，如数控机床、加工中心、自动化生产线等，提高设备的运动精度和性能。

（2）精密仪器：由于其高精度、高刚性的特点，行星滚柱丝杠被广泛应用于精密仪器领域，如测量仪器、分析仪器等。

（3）航空航天：在航空航天领域，行星滚柱丝杠可用于飞行器的姿态控制、卫星天线展开等关键部件。

（4）医疗器械：在医疗器械领域，行星滚柱丝杠可用于手术机器人、牙科设备等精密医疗设备。

5.1mm导程行星滚柱丝杠的发展趋势和前景随着科技的不断发展，对精密运动控制的需求越来越高。

华中科技大学硕士学位论文行星滚柱丝杠副刚度及效率的分析与研究姓名：韦振兴申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：杨家军2011华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文　摘要行星滚柱丝杠副以其高速、重载、效率高、工作寿命长等特点，被广泛的应用到各种精密直线传动及大推力传动的场合，将逐步代替滚珠丝杠成为高精重载直线传动的首选零部件。

但是由于国内对行星滚柱丝杠副的研制尚处于起步阶段，很多基础理论还不完善，本文主要针对行星滚柱丝杠副的刚度、摩擦力及效率等性能进行分析，并对其主要影响因素进行了探讨，为产品结构优化设计及系列化研制提供了理论基础。

本文首先分别采用赫兹理论和分形理论对行星滚柱丝杠副的接触变形进行了数学建模及数值分析计算，并对两种理论的计算结果进行了对比；其次在考虑丝杠的扭转变形与轴向拉压变形、丝杠副组件的轴向拉压变形、接触变形、螺纹变形等因素的情况下，对行星滚柱丝杠副的载荷分布进行了数学建模及计算，并对其轴向静刚度进行了分析计算，同时对影响轴向静刚度的各种因素如预紧力的施加方式及大小、螺旋升角、接触角等进行了分析；然后对行星滚柱丝杠副的摩擦力产生机理进行了研究，同时对其影响因素如预紧载荷、加工制造误差、润滑特性等进行了探讨，最后对其效率进行了数学建模及计算，同时对其主要影响因素如螺旋升角、接触角等进行了分析。

本文的创新点在于：应用分形理论实现对行星滚柱丝杠副接触刚度的数学建模与分析计算，并与基于赫兹理论的接触刚度模型计算结果进行了对比；对行星滚柱丝杠副的轴向静刚度、摩擦力及效率分别进行了数学建模及数值计算，并对其影响因素进行了探讨。

本文的研究成果为行星滚柱丝杠副的结构优化分析、产品研制及应用提供了一定的理论基础与借鉴价值，为行星滚柱丝杠副的基础理论深入研究奠定了基础。

关键词：行星滚柱丝杠赫兹接触分形理论轴向静刚度摩擦力效率华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文　AbstractPlanetary roller screw with its characteristics of high speed、overloading、high efficiency、long life and so on, has been widely applied to a variety of the occasion of precision transmission linear and high-thrust, gradually has been the first choice of heavy and high precision line-transmission parts instead of ball screw. However, due to the basic theory of the Planetary roller screw was still in the initial stage in the domestic, and there weren’t appropriate theoretical basis and c alculation model on the importent performance indicators such as stiffness、friction、efficiency and so on. This paper mainly analyzed on these performance, and then studied on its main influencing factors. These all provides a good theoretical basis for the structure optimization and research and development of products of the planetary roller screw.Firstly, This paper built the mathematical model and numerical analysised on the contact deformation of the planetary roller screw followed by the Hertz theory and Fractal theory, and then the computing result were compared; Secondly, taken into consideration the factors of the torsional and axial tension and compression deformation of the screw, the axial tension and compression deformation、contacting deformation、thread deformation of the vice assembly, the mathematical model of load distribution for the planetary roller screw have been built and calculated, and then the axial static stiffness were analyzed and calculated, the influencing factors of the the axial static stiffness such as the manner and size of the preload、helix angle、contacting angle and so on were discussed and analyzed simultaneously; Then the generation mechanism of the f riction for planetary roller screw, and the influencing factors such as preload、Processing error、Lubrication characteristics and so on were discussed and analyzed simultaneously; Lastly, the mathematical model of efficiency were built and calculated, the influencing factors such as helix angle、contacting angle were analyzed.The innovation is that as followed:built the mathematical modeling of the contact stiffness f or planetary roller screw with the fractal theory, and then compared with the hertz theory. Then built numerical molding of the axial static stiffness、friction and efficiency for the planetary roller screw, and the influencing factors were analyzed and discussed. The result of the research provided a basis theory and reference value for the structure optimization, products research & development and application, and also laied a certain foundation for the华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文　further basic theory research of planetary roller screw.Keywords: Planetary roller screw Hertz contact theory Fractal Theory Axial static stiffness Friction Efficiency华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文　独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

研究意义：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，被广泛的应用于精密仪器、数控机床、武器装备、工业机器人、医疗器械的制造和航空航天等领域。

性能优势：滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动原理类似，但是用螺纹滚柱代替了滚珠丝杠中的滚珠作为丝杠和螺母之间的传动体，增加了接触点的数量，所以比滚珠丝杠具有更优越的性能。

行星滚柱丝杠的中心丝杠与螺母分别与滚柱啮合，在滚柱与丝杠和螺母螺旋升角相同的情况下，传动过程中没有相对滑动，与滚柱丝杠副一样，各部件之间的摩擦都为滚动摩擦，将大大减小传动摩擦阻力，传动效率将得到很大提高，传动部件经过表面工艺处理后，滚动摩擦产生的磨损极小，因此将大大提高使用寿命。

（滚动摩擦的优点、与滚珠丝杠共有）滚柱丝杠副较滚珠丝杠副有更多的接触点，可以提供更高的额定动载和静载，并且接触点的增多将大幅提高刚度和抗冲击能力。

在相同载荷条件下，滚柱丝杠相对于滚珠丝杠占用更小的空间，并且使用寿命延长了10倍以上。

（多接触点的优点）滚柱丝杠副的螺纹滚柱两端通过齿轮啮合，这可以保证滚柱与丝杠和螺母间啮合传动的同步性，避免个别滚柱打滑造成干涉。

这种滚柱周向相对固定的结构使得滚柱丝杠相对滚珠丝杠可以提供更大的速度和加速度。

（滚柱周向相对固定优点）由于滚柱丝杠用螺纹滚柱代替了滚柱，克服了滚珠直径对传动机构的限制。

由于没有了滚柱直径的限制，滚柱丝杠可以采用比滚珠丝杠更小的导程，实现在小导程下的高速传动，振动小，噪音低。

丝杠是小导程角的非圆弧螺纹，有利于提高导程精度，实现精密微进给，提高传动精度。

（小导程的优点）应用前景：行星滚柱丝杠以上诸多优点给其带来了广阔的应用前景。

滚柱丝杠具有较高承载能力和较快速度，除了可以代替梯形丝杠，滚珠丝杠外，在一定情况下可以代替气缸和液压缸的作用。

其配置简单，不需要诸如阀门、泵、过滤器、传感器等复杂的配套系统。

并且其体积小，工作寿命长，维护简单，不存在液压缸的液体渗漏情况，噪音显著减小。

斯凯孚（SKF）行星滚柱丝杠技术行星滚柱丝杠顾名思义，是在螺母和丝杠中间的滚动元件为螺纹滚柱，众多的接触线使行星滚柱丝杠的承载能力非常强。

行星滚柱丝杠分类为：滚柱非循环式．滚柱循环式行星滚柱丝杠传动方式是，在主螺纹丝杠的周围，行星布置了6-12个螺纹滚柱丝杠，这样将电机的旋转运动转换为丝杠或螺母的直线运动。

行星滚柱丝杠能够在极其艰苦的环境下承受重载上千个小时，行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的结构相似，区别在于行星滚柱丝杠载荷传递元件为螺纹滚柱，是典型的线接触；而滚珠丝杠载荷传递元件为滚珠，是点接触。

主要优势是有众多的接触点来支撑负载。

螺纹滚柱替代滚珠将使负载通过众多接触点迅速释放，从而能有更高的抗冲能力。

背景技术这种机构设置有丝杠，螺母和多个纵向滚柱。

丝杠包括外螺纹；螺母环绕丝杠布置并包括内螺纹；纵向滚柱啮合丝杠的外螺纹和螺母的内螺纹。

与滚珠丝杠相比，该滚柱丝杠机构的主要优势是更大的承载能力。

第一种类型的滚柱丝杠机构包括具有外螺纹的滚柱，该滚柱啮合丝杠的外螺纹与螺母的内螺纹。

滚柱螺纹与螺母螺纹具有彼此相同的螺旋角，并且与丝杠的螺纹的螺旋角不同，使得当丝杠相对螺母旋转时，滚柱在螺母内自转并且绕丝杠滚动而不轴向移动。

通过附加于所述螺母的齿和所述滚柱上的啮合齿，滚柱被平行于丝杠的轴线地旋转导引。

这种机构称为行星滚柱丝杠。

第二种类型的滚柱丝杠机构具有类似的工作原理，不同之处在于倒置排列。

滚柱的螺纹、丝杠的螺纹以及螺母的螺纹的螺旋角被选择，使得当丝杠相对于螺母旋转时，滚柱绕丝杠自转，并在螺母内轴向移动。

通过设置在所述丝杠上的齿和所述滚柱上的啮合齿，滚柱被平行于丝杠的轴线地旋转导引。

这种机构称为倒置式行星滚柱丝杠。

采用现有设计的滚柱丝杠机构，滚柱在丝杠的螺纹侧面和螺母的螺纹侧面上的接触面积相对减少。

为避免产生应力集中，就要求滚柱丝杠机构的承载能力限制在一定范围内。

斯凯孚(SKF)行星滚柱丝杠技术滚柱丝杠机构设置有丝杠，螺母和多个滚柱，丝杠包括外螺纹；螺母环绕所述丝杠布置并与丝杠同轴，该螺母包括内螺纹；滚柱丝杠机构整体标注为 10，其包括丝杠 12，螺母 18 和多个纵向滚柱22。

行星滚柱丝杠原理
行星滚柱丝杠原理是指利用行星轮和滚柱轮的啮合作用，来实现大力矩、高精度的转动传动原理。

它是一种精密的机械传动装置，广泛应用于机床、航空航天、汽车制造、纺织机械等领域中。

行星滚柱丝杠原理的构造主要由行星轮、滚柱轮、丝杠母和丝杠父四个部分组成。

行星轮和滚柱轮的啮合，使得行星轮的旋转运动转化成为丝杠母的线性运动，从而实现工件的升降或前后移动。

丝杠母和丝杠父的啮合，则可使得工件的位置精确控制。

行星滚柱丝杠原理的优点主要有以下几个方面。

首先，它具有高精度的转动传动特点，能够实现微小位移和微小角度的控制。

其次，它具有高效的转动特性，可以将输入功率转化为输出功率，实现机械运动的精确控制。

再次，它具有稳定的运动特性，能够在高负载、高速度和高循环次数下，保持良好的运动精度和稳定性。

行星滚柱丝杠原理的应用领域非常广泛。

在机床制造领域中，行星滚柱丝杠被广泛应用于数控机床、加工中心、铣床、磨床等高精度机床中。

在航空航天领域中，行星滚柱丝杠被应用于火箭发动机、卫星制造、飞机制造等领域中。

在汽车制造领域中，行星滚柱丝杠被应用于汽车底盘、发动机、变速箱等领域中。

在纺织机械领域中，行星滚柱丝杠被应用于纺织机械的升降和移动控制中。

行星滚柱丝杠原理是一种精密而高效的机械传动装置，具有广泛的
应用领域和重要的经济价值。

在未来的发展中，随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，行星滚柱丝杠原理将会得到更加广泛和深入的应用。

题目：行星滚柱丝杠的虚拟样机设计（宋体三号）（加粗）专业：机械设计制造及其自动化学生：拓文杰（签名）指导教师：韩敏（签名）摘要行星滚柱滚柱丝杠作为新兴的丝杠传动装置，自1942年发明到现在，经过不断发展应用到各个领域里，目前为止还是有很多问题没有攻克，随着螺纹加工工艺的进步，科技技术的发展，行星滚柱丝杠将会取代其他丝杠类传动装置。

为了更好地了解滚柱丝杠的整体结构以及运动原理，对行星滚柱丝杠的各个零部件进行参数设计，了解滚柱，丝杠，螺母以及内齿圈之间的参数关系，同时了解各个参数对行星滚柱丝杠的性能影响，之后进行三维建模，根据参数设计绘制出每个零件的三维图，最后装配零件，建立好行星滚柱丝杠的三维模型，在加载动画，可以了解到行星滚柱丝杠的运动状况。

通过设计，对行星滚柱丝杠今后的发展有了清晰的认识。

关键词：行星滚柱丝杠参数设计三维建模Subject：The virtual prototype design of the planetary rollerscrewPlanetary roller screw as emerging screw transmission device, the invention in 1942 to the present, through the continuous development of applications in various fields, so far there are still many problems not conquer, along with the progress of the screw thread processing technology, the development of science and technology, the planetary rollerscrew will replace other screw transmission device.In order to better understand the overall structure of the roller screw and movement principle of the various parts of the planetary roller screw parameter design, understanding of roller, screw, nut, and the parameters of the relationship between inner gear ring, at the same time to understand the various parameters on the performance of the planetary roller screw, after 3 d modeling, according to the parameter design to map each components of the three-dimensional figure, final assembly parts, establish good 3 d model of the planetary roller screw, the loading animation, can learn the movement condition of the planetary roller screw.Through the design of planetary roller screw have a clear understanding of the future development.目录第1章 1 绪论 (1)1.1 行星滚柱丝杠的研究现状和市场需求 (3)1.2 选题目的及意义 (4)第2章行星滚柱丝杠的参数设计 (6)2.1 概述 (6)2.2 主要零件的参数设计 (6)2.2.1滚柱的参数设计 (6)2.3.2丝杠的参数设计 (12)2.3.3内齿圈的参数设计 (12)2.3.4螺母的参数设计 (12)第3章 3 solidworks三维建模 (14)3.1 SolidWorks简介 (14)3.2主要零件的三维建模 (14)3.2.1丝杠的三维建模 (15)3.2.2滚柱的三维建模 (19)3.2.3内齿圈的三维建模 (23)3.2.4螺母的三维建模 (24)3.2.5行星架的三维建模 (27)3.3建模与配合 (29)3.3.1螺母与滚柱的配合 (29)3.3.2内齿圈的啮合 (33)3.3.3丝杠的啮合 (34)3.3.4行星架的配合 (36)3.4行星滚柱丝杠的动画设计 (37)4结论 (38)第1章绪论行星滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的机械传动装置，用滚柱作为中间传动体，用滚动摩擦取代滑动摩擦，这种传动方式与滚珠丝杠类似。

行星滚柱丝杠形式
行星滚柱丝杠是一种常见的传动装置，用于将旋转运动转换为直线运动。

它由一个中心滚柱和多个行星滚柱组成，通过它们之间的啮合来实现运动传递。

行星滚柱丝杠的形式有以下两种：
行星滚柱丝杠外滚式（Planetary Roller Screw Drive - Exterior Roller Type）：在这种形式中，中心滚柱的外表面是螺旋状的，行星滚柱嵌入在中心滚柱的凹槽中。

当中心滚柱旋转时，行星滚柱会在中心滚柱的凹槽中滚动，从而实现转动运动的转换为直线运动。

行星滚柱丝杠内滚式（Planetary Roller Screw Drive - Interior Roller Type）：在这种形式中，中心滚柱的内孔是螺旋状的，行星滚柱位于中心滚柱的内孔中。

当中心滚柱旋转时，行星滚柱会在中心滚柱的内孔中滚动，从而实现转动运动的转换为直线运动。

行星滚柱丝杠具有高效、高精度和高刚度的特点，常用于需要精密直线运动的工业和机械设备中，例如自动化生产线、机床等。

它们可以提供较大的负载承载能力和较长的使用寿命。

根据实际需求，可以选择适合的行星滚柱丝杠形式和规格。

滚珠螺杆的简单介绍:
滚珠螺杆（Ballscrew）是一种钢珠介于螺帽与螺杆之间做运动，将传统螺杆之滑动接触转换成滚动接触然后在将螺帽内的钢珠回转运动转为直线运动的传动机械组件。

滚珠螺杆具有定位精度高、高寿命、低污染和可做高速正逆向的传动及变换传动等特性，因具上述特性，滚珠丝杆和滚珠螺杆已成为近来精密科技产业及精密机械产业的定位及测量系统上的重要零组件之一。

滚珠丝杆副的发展历史
早在19世纪末就发明了滚珠丝杆副，但很长一段时间未能实际应用，因制造难度太大。

世界上第一个使用滚珠丝杠副的是美国通用汽车公司萨吉诺分厂，它将滚珠丝杠副用于汽车的转向机构上。

1940年，美国开始成批生产用于汽车转向机构的滚珠丝杠副，1943年，滚珠丝杠副开始用于飞机上。

精密螺纹磨床的出现使滚珠丝杠副在精度和性能上产生了较大的飞跃，随着数控机床和各种自动化设备的发展，促进了滚珠丝杠副的研究和生产。

从50年代开始，在工业发达的国家中，滚珠丝杠副生产厂家如雨后春笋般迅速出现，例如：美国的WARNER-BEAVER公司、GM－SAGINAW公司；英国的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。

我国早在50年代末期开始研制用于程控机床、数控机床的滚珠丝杠副。

40多年来，由于滚珠丝杠副具有高效率、高精度、高刚度等特点，被广泛应用于机械、航天、航空、核工业等领域。

现在，滚珠丝杠副已成为机械传动与定位的首选部件。

行星滚珠丝杆原理
行星滚珠丝杆原理，是发展自传统的摆线针轮传动的一种新型高
效率、低噪音的传动原理。

它将摆线针轮传动的扭矩传递效率从60%提
升到90%，同时减少了传动过程中的噪声产生，节省了很多维护和维修
的费用。

行星滚珠丝杆原理是基于以下原理而发明的：
首先，滚珠可以沿径向方向滚动，同时可以在一定范围内沿轴向
方向进行倾斜，从而形成滚珠丝杆。

其次，行星滚珠丝杆由中心轴、行星轮、丝杆和滚珠及其它部件
组成，该机构的作用是利用滚珠轨道的偏转来实现输出轴的转动。

通
过在行星轮上安装滚珠，使滚珠丝杆机构可以将扭矩从输入轴传至输
出轴。

此外，行星滚珠丝杆传动也有许多优点，如高效率、低损失、结
构紧凑、重量轻等。

滚珠的滚动径向力与摆线针轮传动的摆线力相比，具有更小的摩擦，能够实现高效率的传动。

此外，滚珠丝杆比摆线针
轮传动更加的紧凑、重量轻，且对环境要求较低。

综上所述，行星滚珠丝杆传动原理是一种新型的高效率、低噪音
的传动原理，它能够将传动效率从60%提升到90%，同时能够有效减少
传动过程中的噪声产生，满足不同精度高速传动要求，从而极大地节
省维护和维修的费用。

行星滚柱丝杠原理标题：行星滚柱丝杠原理：解密驱动力转换的奥秘引言：行星滚柱丝杠是一种常见的机械传动装置，在工业和机械领域得到广泛应用。

它利用行星齿轮机构实现高效的转动力传递。

本文将深入探讨行星滚柱丝杠的原理与结构，并解释其工作过程中的驱动力转换奥秘。

首先，我们将从简单的机械传动结构谈起，逐步引入行星滚柱丝杠的基本概念和组成部分。

接下来，我们将详细解析行星滚柱丝杠的工作原理，阐明驱动力转换的过程。

最后，我们将总结行星滚柱丝杠的优点以及应用领域，并分享对其未来发展的观点和理解。

第一部分：机械传动结构的简介在介绍行星滚柱丝杠之前，让我们先了解一下机械传动结构的基本原理。

传统的机械传动通常通过齿轮副来实现力的传递和转速变换。

齿轮副根据齿轮的大小和齿数的不同，可以实现转速的升降和转矩的放大与减小。

然而，传统齿轮传动存在一些缺点，如噪音大、效率低、密封性差等。

为了克服这些问题，行星滚柱丝杠应运而生。

第二部分：行星滚柱丝杠的组成和结构行星滚柱丝杠由中空主轴、滚柱、行星齿轮和蜗杆蜗轮组成。

其中，中空主轴通过滚柱与行星齿轮相连接，蜗杆蜗轮用来驱动中空主轴旋转。

行星齿轮由多个同心排列的行星齿轮组成，这些行星齿轮分别与滚柱相连接。

通过这样的结构，行星滚柱丝杠实现了高效的驱动力转换。

第三部分：行星滚柱丝杠的工作原理行星滚柱丝杠的工作原理涉及到行星齿轮运动、滚柱轧制和驱动力转换等多个方面。

当蜗杆蜗轮驱动主轴旋转时，行星齿轮开始围绕中心轴旋转。

滚柱与行星齿轮间的接触点将滚动运动转变为轧制运动，实现了转动力的传递。

此时，滚柱与行星齿轮之间的接触点会因滚柱的倾斜而逐渐改变，从而达到驱动力转换的目的。

第四部分：行星滚柱丝杠的优点和应用行星滚柱丝杠相比传统的齿轮传动具有许多优点。

首先，它的传动效率较高，能够实现大扭矩的传递。

其次，它的噪音和振动较小，运行平稳可靠。

此外，行星滚柱丝杠还具有较好的密封性和耐磨性。

因此，行星滚柱丝杠在机床、汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用。