[发明专利]一种螺旋曲面的磨损预测方法

权利要求书

1.一种螺旋曲面磨损预测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、建立所需的坐标系以及坐标系之间的转换关系；

步骤1所述的建立坐标系包括全局坐标系、丝杠固定坐标系、丝杠截面坐标系、滚柱固定坐标系、滚柱截面坐标系，并采用坐标变换的方法得到所述坐标系之间的转换关系；

步骤2、建立丝杠和滚柱螺旋表面的曲面方程；

步骤2中的丝杠和滚柱螺旋表面的曲面方程是利用曲面的参数表示方法，分别在步骤1所建立的各自坐标系中表示，再根据坐标系之间的转换关系建立；

步骤3、确定丝杠和滚柱接触点的位置；

利用螺旋曲面方程，通过建立滚柱与丝杠和螺母螺纹牙曲面的啮合方程，再根据啮合方程，进一步求出接触点的位置；

步骤4、计算接触点处的相对速度大小；

通过分析PRSM中丝杠和滚柱之间的相互运动关系：运动时，丝杠只有绕自身轴线的旋转运动，滚柱做行星运动的同时还沿着轴线方向直线运动； 再通过分析各个零件的速度，从而得到在丝杠和滚柱接触点的速度矢量；

步骤5、计算接触点处接触应力大小；

步骤5.1：假设理想情况下，行星滚柱丝杠副每个滚柱受力相同，同时，忽略一个滚柱上不同螺纹牙承受载荷不均的影响，确定法向载荷；

步骤5.2：根据赫兹接触理论，接触点处的形状为一个椭圆，确定在法向载荷的作用下此椭圆的长短半轴a和b的值；

步骤6、基于Archard磨损预测公式，对螺旋曲面进行磨损预测；所述的Archard预测公式为：

其中，K是磨损系数，H是较软材料的硬度，N_i是滚柱和丝杠接触处的法向载荷，L为运动副间相对滑动距离；考虑到机构在运动中运动副所受法向载荷与相对滑动距离是时刻变化的，因此采用微分形式将等式左右两边同时除以接触面积ΔA_i和单位时间Δt，等式变为磨损深度滚柱与丝杠接触点处相对滑动速度接触点处接触应力带入上式可得

2.根据权利要求1所述的一种螺旋曲面磨损预测方法，其特征在于步骤6中所述的磨损系数K取值为K≈1.77×10^-8λ^-1，其中λ为油膜润滑参数。