提出了一种将行星滚柱丝杠和次摆线滚轮齿条进行结合形成的新型传动装置——行星滚柱滚轮复合传动装置,该装置不仅具有行星滚柱丝杠结构紧凑、承载力大的优点,还兼具次摆线滚轮齿条传动精度高、低噪声的优点。阐述了该装置的传动原理并建立了传动装置参数匹配设计方法;针对特定工况需求,进行了传动装置的参数设计和三维建模。采用Adams软件完成了行星滚柱滚轮复合传动装置的运动学仿真,验证了该传动装置的基本传动原理及设计的可行性,并分析归纳了部分基本设计参数对运动特性的影响规律。

由于行星滚柱丝杠啮合接触点偏移现象导致其在装配过程中存在干涉现象。为精确描述行星滚柱丝杠啮合接触状态,利用滚柱、螺母以及丝杆的相对位置关系,通过坐标变换,建立空间啮合坐标系。采用对行星滚柱丝杠螺纹螺旋曲面进行离散,进而对行星滚柱丝杠啮合接触状态进行求解的方法,对螺旋曲面轴向距离进行计算,计算精度远高于0.001mm。通过在Solid Works中建立虚拟装配模型,进行干涉量分析,验证了方法的正确性。在此基础上,提出了通过调整螺纹几何中径的方法以消除行星滚柱丝杠在实际装配过程中的干涉问题,理论分析计算结果与实际加工装配情况一致,验证了方法和分析结果的有效性。

由于行星滚柱丝杠螺纹型面加工制造误差,实际啮合接触状态发生改变,导致行星滚柱丝杠出现侧隙或干涉现象。对此,基于空间啮合原理,利用滚柱、丝杆以及螺母之间的相对位置关系,建立行星滚柱丝杠螺纹螺旋曲面空间啮合坐标系;建立啮合方程,通过数值算法对啮合方程进行求解,精确计算出零侧隙条件下行星滚柱丝杠螺纹几何参数。在此基础上,分析了行星滚柱丝杠螺纹几何中径误差,螺距误差,牙型半角误差,滚柱型面圆弧半径误差对行星滚柱丝杠啮合状态的影响。误差分析结果与实际生产产品效果一致,验证了方法和分析结果的有效性。

以行星滚柱丝杠为研究对象，分别建立未考虑与考虑弹性变形时丝杠和滚柱之间的相对滑动速度的数学模型。通过matlab对其模型进行仿真，仿真结果表明：未考虑弹性变形时，螺旋升角增加，相对滑动速度增加；螺旋升角对相对滑动速度的影响不受接触点位置的影响。考虑弹性变形时，螺旋升角增加，相对滑动速度增加，但影响不大；接触角增加，相对滑动的速度减小。螺旋升角与接触角的增加都可以提高行星滚柱丝杠的传动效率。