王家健，张庆

(南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京210094)

0 引言

标准式行星滚柱丝杠(下面简称行星滚柱丝杠)是将螺旋运动和行星运动结合在一起，将丝杠旋转运动转变为螺母直线运动的传动机构，具有承载能力强、刚度大、精度高、耐磨损、耐冲击和寿命长等特点，广泛应用于工业和国防军工领域[1]。

国内对行星滚柱丝杠的理论研究已经有一定的基础。靳谦忠和马尚君通过对行星滚柱丝杠的运动原理分析给出了相关参数的匹配设计条件[2-3]。在螺纹接触分析方面，许多学者基于赫兹接触理论和有限元方法进行研究，分析了螺距、牙型角、滚柱个数、载荷等因素对接触应力的影响，为提高行星滚柱丝杠的承载能力提供了参考[4-6]。但是目前对行星滚柱丝杠的有限元接触分析，都是将丝杠与滚柱、滚柱与螺母分开分析，而且只是分析一组或者几组螺纹接触对，没有对整体结构进行有限元分析。

1 行星滚柱丝杠运动原理分析

行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架和弹性挡圈组成，结构形式如图1所示。

图1 行星滚柱丝杠结构形式

行星滚柱丝杠在工作时，丝杠通常作为动力输入端，只绕自身轴线转动；螺母通常与负载连接，只沿自身轴线移动；滚柱在螺母和丝杠之间做行星运动，并且与螺母相对轴向位移为零，与螺母一起沿轴向移动。行星滚柱丝杠运动简图如图2所示。

1—丝杠；2—保持架；3—滚柱；4—螺母。

图2中：dS、dR和dN分别为丝杠、滚柱和螺母的螺纹中径，由图1中几何关系有dN=dS+2dR；……