Введение
1. Состояние и основные тенденции развития механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное 11
1.1. Обзор механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное движение 11
1.1.1. Обзор винтовых механизмов 12
1.1.2. Сравнительный анализ шариковинтовых и планетарных роликовинтовых механизмов (ПРВМ). Выбор объектов исследования .. 26
1.1.3. Обзор конструкций ПРВМ 30
1.2. Основные тенденции развития современных механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное 39
1.3. Обзор методик расчета ПРВМ 41
1.3.1. Определение подачи гайки ПРВМ за один оборот его винта и кинематические расчеты 41
1.3.2. Критерии работоспособности ПРВМ 41
1.3.3. Расчет КПД ПРВМ 43
1.3.4. Исследования точности (погрешностей) ПРВМ 44
1.3.5. Определение осевой жесткости ПРВМ 44
1.4. Обзор экспериментальных установок для испытаний ПРВМ 45
1.5. Выводы по выполненному обзору, цель и задачи исследования 45
2. Особенности планетарных роликовинтовых механизмов 50
2.1. Основные конструктивные особенности ПРВМ 50
2.2. Технологическая особенность ПРВМ (9-я особенность) 60
2.3. Выводы 61
3. Метрологические исследования опытных образцов планетарных роликовинтовых механизмов 63
3.1. Конструкции и основные геометрические параметры опытных образцов ПРВМ 63
3.2. Измерения линейных и диаметральных размеров деталей ПРВМ 66
3.3. Измерения резьбовых поверхностей деталей ПРВМ и обработка полученных результатов 67
3.3.1. Выбор измерительного устройства, методика измерений и обработка полученных результатов 68
3.3.2. Результаты измерений резьбовых поверхностей деталей ПРВМ, имеющих треугольный профиль витков, и их анализ 71
3.3.3. Эффект бракованных витков резьбы винта ПРВМ 74
3.3.4. Результаты измерений резьбовых поверхностей роликов ПРВМ, имеющих выпуклый профиль витков, и их анализ 75
3.4. Результаты измерений резьбовых поверхностей роликов ПРВМ, проработавших в составе сварочного робота половину ресурса, и их анализ 80
3.5. Измерения шероховатости резьбовых рабочих поверхностей деталей ПРВМ 81
3.6. Выводы 81
4. Раскрытие многократной статической неопределимости планетарных роликовинтовых механизмов 85
4.1. Состояние вопроса 85
4.2. Постановка задачи 87
4.3. Определение начального положения гайки на оси винта для ПРВМ с цельной гайкой 90
4.4. Определение конечного положения гайки на оси винта для ПРВМ с цельной гайкой 105
4.5. Разработка физической и математической моделей ПРВМ с цельной гайкой и методов раскрытия многократной статической неопределимости этих механизмов 106
4.5.1. Разработка пространственной физической модели и математической модели ПРВМ с цельной гайкой 109
4.5.2. Развитие задачи И.Я.Штаермана о контакте цилиндра с внутренней цилиндрической поверхностью в безграничном теле 124
4.5.3. Разработка методов раскрытия многократной статической неопределимости ПРВМ с цельной гайкой 132
4.5.4. Учет перераспределения нагрузки между сопрягаемыми витками деталей ПРВМ из-за опрокидывающего момента на роликах 138
4.5.5. Основные результаты расчета опытного образца ПРВМ 144
4.6. Статистико-вероятностная модель нагружения деталей ПРВМ 152
4.7. Выводы 160
5. Теоретические исследования планетарных роликовинтовых механизмов 163
5.1. Определение расстояния между осями винта и ролика (межосевого расстояния) ПРВМ 163
5.1.1 Причины неравенства реального и номинального значений межосевого расстояния ПРВМ 163
5.1.2. Уравнение для определения реального значения межосевого расстояния ПРВМ 169
5.1.3. Определение приращения Aaw межосевого расстояния, учитывающего неравенство углов подъема резьбы винта и ролика 170
5.1.4. Определение приращения Да\у,вр межосевого расстояния, учитывающего погрешности изготовления резьбы винта и ролика 177
5.1.5. Выводы 185
5.2. Разработка теоретических основ точности ПРВМ 187
5.2.1. Определение суммарной погрешности положения гайки ПРВМ
на оси винта 189
5.2.2. Анализ погрешности ПРВМ с осевыми зазорами из-за неточностей изготовления деталей механизма до приложения нагрузки 193
5.2.3. Анализ суммарной погрешности ПРВМ с осевыми зазорами при действии нагрузки 212
5.2.4. Сравнение величин погрешностей беззазорных ПРВМ и
ПРВМ с осевыми зазорами 220
5.2.5. Выводы 222
5.3. Осевая жесткость ПРВМ 225
5.3.1. Определение осевой жесткости ПРВМ с цельной гайкой 225
5.3.2. Зависимость осевой жесткости ПРВМ с цельной гайкой от величины ЬПрям прямолинейного участка профиля витка ролика 228
5.3.3. Особенности определения осевой жесткости беззазорного ПРВМ .229
5.3.4. Выводы 231
5.4. Контактная прочность сопрягаемых витков резьбы деталей ПРВМ 233
5.5. Основы расчета на износостойкость 237
5.6. Выводы 248
6. Экспериментальные исследования планетарных роликовинтовых механизмов 249
6.1. Разработка и изготовление испытательных стендов для экспериментальных исследований механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное 249
6.1.1. Испытательный стенд, изготовленный в АО «Москвич» 249
6.1.2. Испытательный стенд, изготовленный на кафедре «Детали машин» МГТУ им. Н.Э.Баумана 250
6.2. Экспериментальные исследования опытных образцов ПРВМ 259
6.2.1. Экспериментальные исследования осевой жесткости ПРВМ 259
6.2.2. Экспериментальные исследования кинематической точности ПРВМ 263
6.3. Выводы 266
7. Разработка новых конструкций планетарных роликовинтовых механизмов 268
7.1. К вопросу о необходимости расширения гаммы конструкций ПРВМ 268
7.2. Разработка новых способов компенсации осевых зазоров между
резьбовыми деталями ПРВМ 270
7.2.1. Способ компенсации зазоров между резьбовыми деталями ПРВМ
за счет деформирования в радиальном направлении гибкой гайки 270
7.2.2. Способ компенсации зазоров между резьбовыми деталями ПРВМ
за счет специальной установки роликов между винтом и гайкой 278
7.3. Разработка новой конструкции сепаратора ПРВМ 280
7.4. Разработка способа и конструкций ПРВМ, позволяющих сочетать высокую точность с высоким КПД 284
7.4.1. Разработка способа, позволяющего сочетать высокую точность с высоким КПД 284
7.4.2. Разработка конструкций ПРВМ, позволяющих сочетать высокую точность с высоким КПД 285
7.5. Разработка конструкций ПРВМ с модифицированной резьбой деталей механизмов 290
7.6. Выводы 292
8. Разработка инженерных методик расчета ПРВМ 293
8.1. Методика расчета основных размеров деталей ПРВМ и полей допусков на эти размеры 293
8.2. Разработка методик расчета напряженно-деформированного состояния тонкостенных гаек ПРВМ 315
8.2.1. Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния гайки ПРВМ, нагруженной внешним, равномерным давлением 316
8.2.2. Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния гайки ПРВМ, нагруженной осевой силой 325
8.2.3. Выводы 333
8.3. Расчет сопряжений шеек роликов с отверстиями сепараторов 334
Заключение. Общие выводы 337
Литература
