正負牙滾珠絲桿的機械應(yīng)力分析需綜合其結(jié)構(gòu)特性、載荷分布及動態(tài)行為。
正負牙絲桿在雙向傳動中承受交替軸向力，滾珠與螺紋滾道的接觸面會產(chǎn)生周期性接觸應(yīng)力，易引發(fā)疲勞裂紋。長行程應(yīng)用時，絲杠自重和外部彎矩會導(dǎo)致彎曲變形，增加局部應(yīng)力集中風(fēng)險。預(yù)緊力過大會提高接觸應(yīng)力，加速磨損。過小則導(dǎo)致回程誤差和振動，影響定位精度。高速運行時，滾珠的離心力和慣性力會加劇動態(tài)應(yīng)力，需通過臨界速度計算避免共振。摩擦熱和外部高溫環(huán)境會引起熱膨脹，導(dǎo)致絲杠與螺母的配合間隙變化，產(chǎn)生附加熱應(yīng)力。采用高強度合金鋼并通過氮化處理提升表面硬度，增強耐疲勞和抗磨性。精密磨削工藝控制螺紋滾道形狀誤差,減少應(yīng)力分布不均。增大滾珠接觸角，分散載荷應(yīng)力，降低接觸峰值應(yīng)力30％以上。根據(jù)負載動態(tài)調(diào)整預(yù)緊力，平衡剛度與溫升矛盾。兩端固定支撐可減少彎曲變形，提升軸向剛度。通過有限元分析模擬應(yīng)力分布，優(yōu)化絲杠直徑與導(dǎo)程比例，避免固有頻率與工作頻率重合。長行程絲杠需增加中間支撐或采用中空結(jié)構(gòu)，抑制彎曲振動。高溫潤滑脂或強制油冷系統(tǒng)可降低摩擦熱，減少熱應(yīng)力對精度的影響。定期清潔滾道雜質(zhì)，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的點蝕。甚于應(yīng)力壽命法預(yù)測疲勞壽命,定期檢測滾道磨損和預(yù)緊力衰減。垂直安裝時需額外預(yù)壓補償自重,防止螺帽滑動引發(fā)的沖擊應(yīng)力。高周循環(huán)載荷下滾道表面易剝落，需優(yōu)化材料熱處理工藝。高溫工況下選用低熱臌脹系數(shù)材料。動態(tài)負載下需避開臨界轉(zhuǎn)速，加裝阻尼器。
正負牙滾珠絲桿的機械應(yīng)力控制需從材料、結(jié)構(gòu)、動態(tài)特性等方面協(xié)同優(yōu)化。設(shè)計階段需結(jié)合有限元分析和實驗驗證，使用中注重潤滑與預(yù)緊力維護。未來或通過智能預(yù)緊調(diào)節(jié)和復(fù)合材料進步降低應(yīng)力風(fēng)險。