行星滚柱丝杠副动刚度与传动精度耦合机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51505381
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0502.传动与驱动
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Aiming at enhancing dynamic stiffness and transmission accuracy of planetary roller screw (PRSM), the theoretical studies of PRSM will be performed, in which the errors mechanism, the mutual action mechanism among slide-roll ratios, errors and clearences, coupling mechanism of dynamic stiffness and transmission accurancy and the influences of slide-roll ratios, errors and clearences on dynamic stiffness and transmission accuracy will be taken into consideration. Firstly, the mechanisms of transmission errors and retracement errors will be illustrated and the computational methods of slide-roll ratios, errors and clearences will be studied. The mutual action mechanism among slide-roll ratios, errors and clearences will be further exposured. Secondly, the models of dynamic stiffness based on the method of distributed parameter and the transmission efficiency considering dynamic contact deformation, errors and clearences will be developed. Based on the coupling mechanism of dynamic stiffness and transmission accurancy,the relationships of slide-roll ratios, errors and clearences on dynamic stiffness and transmission accuracy of the PRSM, and the influences of thread tooth form, structure parameters of thread and different operating conditions on dynamic stiffness and transmission accuracy of the PRSM will be analyzed. Finally, experimental studies on the dynamic stiffness and transmission accuracy will be carried out on the experimental equipment to testify the validity of proposal numerical models. The achievements of this project will provide theoretical basis to design and manufacture of PRSM with higher dynamic characteristics and higher transmission accuracy.
本项目以提高行星滚柱丝杠副(PRSM)动刚度和传动精度为目标,围绕误差产生机理、滑滚比-误差-间隙非线性相互作用机制、动刚度和传动精度耦合机理及滑滚比、误差、间隙对动刚度和传动精度的影响规律等科学问题,开展理论与试验研究。首先,阐明PRSM传动误差和回程误差产生机理,研究滑滚比、误差和间隙计算方法,揭示滑滚比-误差-间隙非线性相互作用机制。其次,基于分离参数方法构建PRSM动刚度计算模型,建立计及动态接触变形、误差和间隙影响的PRSM传动精度计算模型。在探明动刚度和传动精度耦合机理的基础上,研究滑滚比、误差和间隙非线性对PRSM动刚度和传动精度的影响规律,并进一步探究螺纹牙型、结构参数以及不同运行工况对动刚度和传动精度的影响规律。最后,开展PRSM动刚度和传动精度试验,验证所建模型的正确性和有效性。本项目研究成果可为设计并研制出高动刚度和传动精度的PRSM奠定理论基础。

结项摘要

行星滚柱丝杠(PRSM)是一种可将旋转运动转换成直线运动的机械传动机构,具有结构尺寸小、推力大、精度高、寿命长等优点。本项目以提高PRSM动刚度和传动精度为目标,揭示了PRSM误差产生机理、滑滚比-误差-间隙非线性相互作用机制,构建了动刚度和计及动态接触变形、误差和间隙的传动精度计算模型,进一步揭示了动刚度与传动精度耦合机理。搭建了PRSM性能试验台,开展了动刚度和传动精度实验测试,验证了所建模型的正确性。为设计出高动刚度和高传动精度的PRSM奠定了重要理论基础。.研究结果表明,零件的偏心和位置误差会导致PRSM传动误差的周期性波动;当螺母偏心误差较大时,螺母安装角会对传动误差有显著影响;滚柱和保持架的偏心误差对传动误差影响很小。丝杠侧,轴向间隙分布等高线图关于过丝杠和滚柱圆心的直线对称;螺母侧,轴向间隙分布等高线图将关于过螺母和滚柱圆心的直线对称。间隙主要影响PRSM在运动起始阶段的动态特性,而在其他阶段对动态特性的影响较小;滑滚比对摩擦力响应的影响趋势与丝杠输入角速度对其影响趋势相同,载荷频率一定时,动刚度随着间隙的增大而减小,载荷频率越高,间隙对动刚度的影响越大;加工误差越大,动刚度越小,轴向载荷幅值越小,加工误差对动刚度的影响越显著。试验研究对不同工况下的传动误差进行测量,验证了传动误差计算模型;PRSM承载后的传动误差较空载时大大减小,这主要是由于受载之后,各元件产生一定的弹性变形,使各个螺纹接触副之间的载荷更均匀,减小了传动误差的波动。.在本项目的资助下,发表论文22篇,其中SCI收录10篇次,EI收录9篇次。参加国际会议5人次,口头报告5人次。申请国家发明专利5项,授权2项,受理3项。培养博士研究生3人,硕士研究生3人,均已毕业。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(2)
An improved thermal estimation model of the inverted planetary roller screw mechanism
改进的倒置行星滚柱丝杠机构热估算模型
  • DOI:
    10.1177/0954406218762961
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiao Guan;Liu Geng;Ma Shangjun;Shi Zhenghong;Wang Yawen;Lim Teik C.
  • 通讯作者:
    Lim Teik C.
Modelling of transmission accuracy of a planetary roller screw mechanism considering errors and elastic deformations
考虑误差和弹性变形的行星滚柱丝杠机构传动精度建模
  • DOI:
    10.1016/j.mechmachtheory.2018.12.025
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Mechanism and Machine Theory
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ma Shangjun;Cai Wei;Wu Linping;Liu Geng;Peng Cheng
  • 通讯作者:
    Peng Cheng
A review of electromechanical actuators for More/All Electric aircraft systems
用于更多/全电动飞机系统的机电执行器的回顾
  • DOI:
    10.1177/0954406217749869
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Qiao, Guan;Liu, Geng;Lim, Teik C.
  • 通讯作者:
    Lim, Teik C.
A nonlinear six degrees of freedom dynamic model of planetary roller screw mechanism
行星滚柱丝杠机构非线性六自由度动力学模型
  • DOI:
    10.1016/j.mechmachtheory.2017.08.014
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    MECHANISM AND MACHINE THEORY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Fu, Xiaojun;Liu, Geng;Lim, Teik C.
  • 通讯作者:
    Lim, Teik C.
误差-磨损-温度变化耦合的行星滚柱丝杠副载荷分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马尚君;李晓风;刘更;彭城;郭辉
  • 通讯作者:
    郭辉

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其他文献

行星滚柱丝杠副主曲率计算与接触特性分析
  • DOI:
    10.3901/jme.2020.21.140
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔冠;刘更;马尚君
  • 通讯作者:
    马尚君
行星滚柱丝杠副运转过程动态特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马尚君;刘更;周建星;佟瑞庭
  • 通讯作者:
    佟瑞庭
基于键合图的行星滚柱丝杠副动态特性建模与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺继鹏;刘更;马尚君;佟瑞庭
  • 通讯作者:
    佟瑞庭
机电起竖装置铰链位置及输出速度优化研究
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡威;马尚君;张建新;周勇;陈香;刘更
  • 通讯作者:
    刘更
不同安装方式下行星滚柱丝杠副载荷分布研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文杰;刘更;马尚君;佟瑞庭
  • 通讯作者:
    佟瑞庭

其他文献

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马尚君的其他基金

行星滚柱丝杠多副啮合动态接触特性与系统振动耦合机理
  • 批准号:
    51875458
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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