考虑时变啮合刚度的行星滚柱丝杠动力学建模与振动特性分析.pdfVIP

振动与冲击

第44卷第11期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.44No.112025

考虑时变啮合刚度的行星滚柱丝杠动力学建模与振动特性分析

卢夏沁2，陈换过-2，吴建伟”，彭雨浩1-2，汤佳辉2

（1.浙江理工大学机械工程学院，杭州310018；2.机电产品可靠性技术研究浙江省重点实验室，杭州310018；

3.丽水职业技术学院智能制造学院，浙江丽水323000)

摘要：针对行星滚柱丝杠(planetaryrollerscrewmechanism,PRSM)动态特性研究中的不足，特别是对传动副啮合

刚度时变特性和非线性因数考虑不充分的问题,提出了一种考虑间隙、摩擦阻尼和时变啮合刚度的PRSM“扭转-平移-轴

向”动力学建模方法。通过集中质量法构建动力学模型，基于达朗贝尔原理推导出运动微分方程；根据机构传动副特点，

构建了齿轮副悬臂梁模型与螺纹副轴向刚度模型,结合势能法、直接刚度法和赫兹接触理论提取出啮合刚度参数。最后，

采用Runge-Kutta数值积分法求解系统微分方程，通过与刚体动力学模型对比验证模型准确性，并获取了PRSM的振动特

性。研究成果为PRSM的故障特性分析和智能诊断奠定了理论基础。

关键词：行星滚柱丝杠（PRSM)；集中质量动力学建模；时变啮合刚度；动态特性分析

中图分类号：TH212;TH213.3文献标志码：AD0I:10.13465/j.cnki.jvs.2025.11.013

Dynamicmodelingandvibrationcharacteristicsanalysisofplanetary

rollerscrewconsideringtime-varyingmeshingstiffness

LUXiaqin2,CHENHuanguo2,WUJianwei,PENGYuhao-2,TANGJiahuil.?

(1.CollegeofMechanicalEngineering,ZhejangSci-TechUniversity,Hangzhou310018,China;

2.ZhejiangProvincialKeyLabofReliabilityTechnologyforMechatronicProducts,Hangzhou310018,China;

3.CollegeofIntelligentManufacturing,LishuiVocationalandTechnicalCollege,Lishui323000,China)

Abstract:Here,aimingatshortcomingsinstudyondynamiccharacteristicsofplanetaryrollerscrewmechanism

(PRSM),especially,insufficientlyconsideringtime-varyingcharacteristicsandnonlinearfactorsoftransmissionpair

meshingstiffness,aPRSM“torsional-translational-axialdynamicmodelingmethodconsideringclearance,friction

dampingandtime-varyingmeshingstiffnesswasproposed.PRSMsdynamicmodelwasestablishedwiththelumpedmass

methodanditsdifferentialequationsofmo