从啮合原理上浅析行星滚柱丝杠

研究意义：

行星滚柱丝杠作为一种新型的传动装置，具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点，被广泛的应用于精密仪器、数控机床、武器装备、工业机器人、医疗器械的制造和航空航天等领域。

性能优势：

滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动原理类似，但是用螺纹滚柱代替了滚珠丝杠中的滚珠作为丝杠和螺母之间的传动体，增加了接触点的数量，所以比滚珠丝杠具有更优越的性能。

行星滚柱丝杠的中心丝杠与螺母分别与滚柱啮合，在滚柱与丝杠和螺母螺旋升角相同的情况下，传动过程中没有相对滑动，与滚柱丝杠副一样，各部件之间的摩擦都为滚动摩擦，将大大减小传动摩擦阻力，传动效率将得到很大提高，传动部件经过表面工艺处理后，滚动摩擦产生的磨损极小，因此将大大提高使用寿命。（滚动摩擦的优点、与滚珠丝杠共有）

滚柱丝杠副较滚珠丝杠副有更多的接触点，可以提供更高的额定动载和静载，并且接触点的增多将大幅提高刚度和抗冲击能力。在相同载荷条件下，滚柱丝杠相对于滚珠丝杠占用更小的空间，并且使用寿命延长了10倍以上。（多接触点的优点）

滚柱丝杠副的螺纹滚柱两端通过齿轮啮合，这可以保证滚柱与丝杠和螺母间啮合传动的同步性，避免个别滚柱打滑造成干涉。这种滚柱周向相对固定的结构使得滚柱丝杠相对滚珠丝杠可以提供更大的速度和加速度。（滚柱周向相对固定优点）

由于滚柱丝杠用螺纹滚柱代替了滚柱，克服了滚珠直径对传动机构的限制。由于没有了滚柱直径的限制，滚柱丝杠可以采用比滚珠丝杠更小的导程，实现在小导程下的高速传动，振动小，噪音低。丝杠是小导程角的非圆弧螺纹，有利于提高导程精度，实现精密微进给，提高传动精度。（小导程的优点）

应用前景：

行星滚柱丝杠以上诸多优点给其带来了广阔的应用前景。滚柱丝杠具有较高承载能力和较快速度，除了可以代替梯形丝杠，滚珠丝杠外，在一定情况下可以代替气缸和液压缸的作用。其配置简单，不需要诸如阀门、泵、过滤器、传感器

等复杂的配套系统。并且其体积小，工作寿命长，维护简单，不存在液压缸的液体渗漏情况，噪音显著减小。

滚柱丝杠传动机构可以应用于机械加工机床、检测设备、钣金加工机床和弯曲加工机床(替代滚珠轴承传动机构)、医药、激光加工机床制造、半导体和注塑机床制造业(替代液压油缸)等领域。高性能行星滚柱丝杠机构在舰艇的舱门开闭及推进装置、战斗机起落架及制动装置、导弹发射架、坦克火控系统、航天设备等领域也有很大的发挥空间。

研究现状

瑞士Rollvis是世界上著名的行星滚柱丝杠专业生产厂家，市场占有率近40％，其产品广泛应用于航空航天、机床、武器装备、机器人等行业，丝杠直径从1 mm到150 mm，导程从0.1 mm到50 mm，速度最高达到2 m／s，精度可达0.1 pm，而且能够加工各种非标准的丝杠螺母。此外，其他国家近年来也致力于行星滚柱丝杠的生产和研制，并推出了各自的产品型号。

国内的一些企业具有行星滚柱丝杠制造能力，研制的行星滚柱丝杠具有承载能力强、抗冲击性和直线速度高等特点，但国内企业产品大多精度不能满足要求，其性能和寿命均远落后于国外产品。

随着未来高速、高精度和大推力直线作动的发展需要，以及螺纹加工工艺、制造水平和材料科学的发展，行星滚柱丝杠以其特有的结构特点和传动性能，适应了国内外的发展趋势，将会逐步取代其他类型丝杠传动，成为航空、航天、武器装备等军事领域和数控机床、食品包装等民用领域机械设备直线伺服系统的主要传动元件。因此，加快对行星滚柱丝杠的研制势在必行。