刘明辉，范元勋

(南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

现今应用较为普遍的返向器为扁圆形返向器与圆形返向器，其安装布置形式为通过螺母上沿圆周均匀分布的安装孔完成与滚珠和螺母的装配[1]。矩阵式返向器作为一种新型的返向器，不同于普通返向器的安装形式，它通过螺母轴向上的直槽插入螺母[2]，如图1所示。每个返向通道之间的距离为一个导程，且为一列分布。矩阵式返向器使得滚珠丝杠副螺母具有更小的轴向尺寸，滚珠丝杠副也因此更为紧凑，在航空航天伺服机构中有很大的应用前景。

图1 含矩阵式返向器的滚珠丝杠副模型 (局部)

目前，学者们已经对内循环滚珠丝杠副的返向器进行了动力学方面的研究与探讨。在对仿真模型的处理上，大多采取了部分模型简化的方式进行仿真，例如滚道形状简化[3]、返向器简化[4]和螺母简化[5]等，与实际使用情况相比仍有差距。本文将对原始的滚珠丝杠副模型进行仿真，比较分析两种返向器在相同工况下的接触特性，以获得更加贴合实际的研究结论。

1 内循环返向器回珠曲线建模

研究了一种应用于航天伺服控制系统的含矩阵式返向器的滚珠丝杠副，由北京某研究所提供。该型号滚珠丝杠副的基本结构参数如表1所示。

表1 滚珠丝杠副结构参数

返向器的回珠曲线是影响滚珠运动循环流畅性的决定性因素之一[6]。本文中两种返向器皆采用五次抛物线型回珠曲线，函数关系为[7]：